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JP5135665B2 - Fuel cell system - Google Patents

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JP5135665B2
JP5135665B2 JP2005011414A JP2005011414A JP5135665B2 JP 5135665 B2 JP5135665 B2 JP 5135665B2 JP 2005011414 A JP2005011414 A JP 2005011414A JP 2005011414 A JP2005011414 A JP 2005011414A JP 5135665 B2 JP5135665 B2 JP 5135665B2
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Description

本発明は燃料電池システムに係り、特に、燃料電池の出力電流と出力電圧の特性を学習する燃料電池システムにおいて、燃料電池の発電量と燃料ガスあるいは酸化剤ガスの圧力との関係が一時的に設定値とは異なる現象が発生しても学習結果を変動させることなく、学習した燃料電池の電流電圧特性に基づいて適正な各種判定や各種制御を行い得る燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system, and in particular, in a fuel cell system that learns the characteristics of the output current and output voltage of a fuel cell, the relationship between the power generation amount of the fuel cell and the pressure of the fuel gas or oxidant gas is temporarily. The present invention relates to a fuel cell system capable of performing appropriate various determinations and various controls based on the learned current-voltage characteristics of a fuel cell without changing the learning result even if a phenomenon different from a set value occurs.

従来の燃料電池の電流と電圧の特性を学習するシステムとして、特開2000−357526号公報に開示された「燃料電池発電装置およびそのセルスタックの劣化診断方法」がある。この従来例は、最大セルスタック電流演算手段において、セルスタック電流とセルスタック電圧の関係の近似式から予め決められた下限セルスタック電圧におけるセルスタック電流である最大セルスタック電流を求め、またセルスタック電流余裕値演算手段において、最大スタック電流と予め決められた出力時のセルスタック電流との差であるセルスタック電流余裕値を求め、セルスタック電流劣化診断手段により、セルスタック電流余裕値を予め決められた判定値と比較することによりセルスタックの劣化診断を行い、またセルスタック電流寿命診断手段により、最大セルスタック電流とセルスタック電流余裕値と発電時間との関係からセルスタック電流余裕値の減少速度を求め、セルスタック電流余裕値がゼロ或いは予め決められた値になるまでの期間を計算することによって、セルスタックの取り替え時期を判定するものである。   As a conventional system for learning the characteristics of the current and voltage of a fuel cell, there is a “fuel cell power generation apparatus and its cell stack deterioration diagnosis method” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-357526. In this conventional example, the maximum cell stack current calculation means obtains the maximum cell stack current which is a cell stack current at a predetermined lower limit cell stack voltage from an approximate expression of the relationship between the cell stack current and the cell stack voltage. In the current margin value calculation means, a cell stack current margin value that is the difference between the maximum stack current and a predetermined cell stack current at the time of output is obtained, and the cell stack current margin diagnosis means determines the cell stack current margin value in advance. Cell stack deterioration diagnosis is performed by comparing with the determined judgment value, and the cell stack current lifetime diagnosis means reduces the cell stack current margin value from the relationship between the maximum cell stack current, cell stack current margin value, and power generation time. Obtain the speed and set the cell stack current margin to zero or a predetermined value. By calculating the period until the, is to determine when replacement of the cell stack.

つまりこの従来例では、セルスタックの電流と電圧の関係の近似式を導出し、この近似式の各項の係数を学習パラメータとし、所定の学習アルゴリズムを用いて該学習パラメータを演算することによって電流電圧特性を学習し、該電流電圧特性に基づいてセルスタックの劣化状態を診断し、セルスタックの取り替え時期の判定を行っている。   In other words, in this conventional example, an approximate expression of the relationship between the current and voltage of the cell stack is derived, the coefficient of each term of the approximate expression is used as a learning parameter, and the learning parameter is calculated using a predetermined learning algorithm to calculate the current. The voltage characteristic is learned, the deterioration state of the cell stack is diagnosed based on the current voltage characteristic, and the replacement time of the cell stack is determined.

また、この従来例のように学習した電流電圧特性に基づいて燃料電池の劣化診断や取り替え時期判定を行うものの他にも、ガス供給量制御や発電量制御等の各種制御に適用するものも提案されている。
特開特開2000−357526号公報
Also, in addition to those that perform fuel cell deterioration diagnosis and replacement timing determination based on the learned current-voltage characteristics as in this conventional example, those that are applied to various controls such as gas supply amount control and power generation amount control are also proposed. Has been.
JP-A-2000-357526

ところで、従来の燃料電池システムにおいては、燃料電池へ供給する燃料ガスは、循環系を構成することが一般的であり、このような構成では、燃料電池の発電量を短時間で減少させた場合に、燃料ガスの消費量が減るので、燃料ガスの圧力の減少が遅れる。この場合、燃料電池の発電量と燃料ガスの圧力の関係が、一時的に設定した関係とは異なり、また、酸化剤ガスについても、供給装置の遅れなどによって、同様に、燃料電池の発電量と酸化剤ガスの圧力の関係が、一時的に設定した関係とは異なる可能性がある。一方、燃料電池の出力電流と出力電圧の関係は、供給ガスの圧力変化によって変化するので、このようにガス圧力が所望の圧力と異なっている場合においては、出力電流と出力電圧の関係が一時的に変化してしまうことになる。したがって、このような場合に、燃料電池の電流と電圧の特性の学習を実施すると、一時的に、その学習結果が変動してしまい、結果として、適正な燃料電池の劣化診断や取り替え時期判定が行えない、或いはガス供給量制御や発電量制御等の各種制御を適正に行えないという問題があった。   By the way, in the conventional fuel cell system, the fuel gas supplied to the fuel cell generally constitutes a circulation system. In such a configuration, when the power generation amount of the fuel cell is reduced in a short time In addition, since the consumption of the fuel gas is reduced, the decrease in the pressure of the fuel gas is delayed. In this case, the relationship between the amount of power generated by the fuel cell and the pressure of the fuel gas is different from the temporarily set relationship, and the amount of power generated by the fuel cell is also the same for the oxidant gas due to a delay in the supply device. And the pressure of the oxidant gas may be different from the temporarily set relationship. On the other hand, since the relationship between the output current and the output voltage of the fuel cell changes depending on the pressure change of the supply gas, when the gas pressure is different from the desired pressure, the relationship between the output current and the output voltage is temporary. Will change. Therefore, in such a case, if learning of the characteristics of the current and voltage of the fuel cell is performed, the learning result temporarily fluctuates, and as a result, proper deterioration diagnosis of the fuel cell and determination of the replacement time are performed. There is a problem that it cannot be performed, or various controls such as gas supply amount control and power generation amount control cannot be performed properly.

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、燃料電池の出力電流と出力電圧の特性を学習する燃料電池システムにおいて、燃料電池の発電量と燃料ガスあるいは酸化剤ガスの圧力との関係が一時的に設定値とは異なる現象が発生しても学習結果を変動させることなく、学習した燃料電池の電流電圧特性に基づいて適正な各種判定や各種制御を行い得る燃料電池システムを提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system that learns characteristics of output current and output voltage of a fuel cell, and a power generation amount of the fuel cell. Even if the relationship with the pressure of the fuel gas or oxidant gas temporarily differs from the set value, it is possible to make various appropriate judgments based on the current voltage characteristics of the learned fuel cell without changing the learning result. It aims at providing the fuel cell system which can perform various control.

上記目的を解決するため、本発明は、燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給により発電を行う燃料電池と、前記燃料電池の出力電流を検出する出力電流検出手段と、前記燃料電池に出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、前記燃料電池の前記出力電流と前記出力電圧の関係を学習する電流電圧特性学習手段と、前記酸化剤ガスおよび前記燃料ガスの少なくとも一方の圧力が、前記燃料電池の運転条件に対応した基準圧力と異なる場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止する学習制御手段と、第1の閾値を設定する閾値設定手段を備え、前記学習制御手段は、前記酸化剤ガスおよび前記燃料ガスの少なくとも一方の圧力と前記燃料電池の運転条件に対応した基準圧力との差の大きさが前記第1の閾値以上である場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止し、前記閾値設定手段は、前記酸化剤ガスおよび前記燃料ガスの少なくとも一方の圧力の変化に対する前記出力電圧の変化が大きい運転条件ほど、前記第1の閾値を小さく設定することを特徴とする。 In order to solve the above-described object, the present invention provides a fuel cell that generates power by supplying fuel gas and oxidant gas, output current detecting means for detecting an output current of the fuel cell, and detecting an output voltage in the fuel cell. Output voltage detection means, current voltage characteristic learning means for learning the relationship between the output current and the output voltage of the fuel cell, and the pressure of at least one of the oxidant gas and the fuel gas is an operation of the fuel cell. A learning control means for prohibiting learning of the relationship between the output current and the output voltage by the current-voltage characteristic learning means when the pressure is different from a reference pressure corresponding to a condition; and a threshold setting means for setting a first threshold ; The learning control means is configured such that a difference between a pressure of at least one of the oxidant gas and the fuel gas and a reference pressure corresponding to an operation condition of the fuel cell is the first pressure. When the value is equal to or greater than the value, learning of the relationship between the output current and the output voltage by the current-voltage characteristic learning unit is prohibited, and the threshold setting unit changes the pressure of at least one of the oxidant gas and the fuel gas. as operating conditions change is large in the output voltage with respect to, it characterized that you set smaller the first threshold.

本発明に係る燃料電池システムでは、酸化剤ガスまたは燃料ガスの圧力が燃料電池の運転条件に対応した基準値とは異なる場合に、燃料電池の出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止することができ、燃料電池の運転条件と酸化剤ガス或いは燃料ガスの圧力が設定した関係とは異なる場合に、出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動を防止することができ、学習した燃料電池の電流電圧特性に基づいて適正な各種判定や各種制御を行うことができる。   In the fuel cell system according to the present invention, the learning of the relationship between the output current and the output voltage of the fuel cell is prohibited when the pressure of the oxidant gas or the fuel gas is different from the reference value corresponding to the operating condition of the fuel cell. When the operating condition of the fuel cell is different from the set relationship between the pressure of the oxidant gas or the fuel gas, the learning result of the relationship between the output current and the output voltage can be prevented, and the learned fuel cell Various appropriate determinations and various controls can be performed based on the current-voltage characteristics.

以下、本発明の燃料電池システムの実施例について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the fuel cell system of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の実施例1に係る燃料電池システムの構成図である。同図において、本実施例の燃料電池システムは、エゼクタ1、水素循環流路2、燃料電池スタック3、水素パージ弁4、コンプレッサ6、空気供給流路7、水素入口温度センサ8、水素入口圧力センサ9、排空気流路11、空気圧力制御弁12、コントローラ13、水素圧力制御弁14、空気入口圧力センサ15、空気入口温度センサ16、電流センサ17、電圧センサ18、空気出口圧力センサ19、水素濃度センサ20、タンク温度センサ22、タンク圧力センサ21、水素タンク23、電力制御装置24、冷却液温度センサ28、冷却液循環ポンプ29および熱交換器30を備えた構成である。   FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, the fuel cell system of the present embodiment includes an ejector 1, a hydrogen circulation channel 2, a fuel cell stack 3, a hydrogen purge valve 4, a compressor 6, an air supply channel 7, a hydrogen inlet temperature sensor 8, and a hydrogen inlet pressure. Sensor 9, exhaust air flow path 11, air pressure control valve 12, controller 13, hydrogen pressure control valve 14, air inlet pressure sensor 15, air inlet temperature sensor 16, current sensor 17, voltage sensor 18, air outlet pressure sensor 19, The configuration includes a hydrogen concentration sensor 20, a tank temperature sensor 22, a tank pressure sensor 21, a hydrogen tank 23, a power control device 24, a coolant temperature sensor 28, a coolant circulation pump 29, and a heat exchanger 30.

燃料電池スタック3は、燃料ガスである水素が供給される燃料極と酸化剤ガスである空気が供給される酸化剤極とが電解質を挟んで重ね合わされて発電セルが構成されると共に、複数の発電セルが多段積層されたスタック構造を有しており、水素と空気中の酸素とを基にした電気化学反応により化学エネルギを電気エネルギに変換するものである。この燃料電池スタック3の各発電セルでは、燃料極に供給された水素が水素イオンと電子とに分離される反応が起き、水素イオンは電解質を通り、電子は外部回路を通って電力を発生させ、酸化剤極にそれぞれ移動する。酸化剤極では、供給された空気中の酸素と電解質を通って移動した水素イオンおよび電子が反応して水が生成され、外部に排出される。     The fuel cell stack 3 includes a fuel cell supplied with hydrogen as a fuel gas and an oxidant electrode supplied with air as an oxidant gas with an electrolyte interposed therebetween to form a power generation cell. It has a stack structure in which power generation cells are stacked in multiple stages, and converts chemical energy into electrical energy by an electrochemical reaction based on hydrogen and oxygen in the air. In each power generation cell of the fuel cell stack 3, a reaction occurs in which hydrogen supplied to the fuel electrode is separated into hydrogen ions and electrons. The hydrogen ions pass through the electrolyte, and the electrons pass through an external circuit to generate power. , Move to the oxidizer electrode. At the oxidizer electrode, hydrogen in the supplied air reacts with hydrogen ions and electrons that have moved through the electrolyte to produce water, which is discharged to the outside.

燃料電池スタック3の電解質としては、高エネルギ密度化、低コスト化、軽量化等を考慮して、例えば固体高分子電解質膜が用いられる。固体高分子電解質膜は、例えばフッ素樹脂系イオン交換膜等、イオン(プロトン)伝導性の高分子膜からなるものであり、飽和含水することによりイオン伝導性電解質として機能する。   As the electrolyte of the fuel cell stack 3, for example, a solid polymer electrolyte membrane is used in consideration of high energy density, low cost, light weight, and the like. The solid polymer electrolyte membrane is made of an ion (proton) conductive polymer membrane such as a fluororesin ion exchange membrane, and functions as an ion conductive electrolyte when saturated with water.

燃料電池スタック3で発電を行うには、燃料ガスである水素や酸化剤ガスである空気を各発電セルの燃料極や酸化剤極に供給する必要があり、燃料電池システムでは、そのための機構として水素供給系および空気供給系が設けられている。   In order to generate power in the fuel cell stack 3, it is necessary to supply hydrogen, which is a fuel gas, or air, which is an oxidant gas, to the fuel electrode and oxidant electrode of each power generation cell. A hydrogen supply system and an air supply system are provided.

水素供給系は、水素タンク23、水素圧力制御弁14、水素循環流路2、エゼクタ1を備える。水素タンク23から供給される水素は水素圧力制御弁14を経由して、エゼクタ1に供給される。エゼクタ1で水素循環流路2を通過してきた水素と混合され、燃料電池スタック3の燃料極に供給される。燃料電池スタック3の入口での水素の温度と圧力はそれぞれ、水素入口温度センサ8および水素入口圧力センサ9で測定される。水素圧力制御弁14の制御は水素入口圧力センサ9で測定される圧力に基づいて行われ、これにより燃料電池スタック3の燃料極圧力が所望の圧力に保たれる。また、水素タンク23内の温度および圧力は、それぞれタンク圧力センサ21およびタンク温度センサ22によって測定され、さらに、燃料電池スタック3に供給される水素の濃度は水素濃度センサ20によって計測される。   The hydrogen supply system includes a hydrogen tank 23, a hydrogen pressure control valve 14, a hydrogen circulation channel 2, and an ejector 1. Hydrogen supplied from the hydrogen tank 23 is supplied to the ejector 1 via the hydrogen pressure control valve 14. The ejector 1 is mixed with hydrogen that has passed through the hydrogen circulation passage 2 and supplied to the fuel electrode of the fuel cell stack 3. The hydrogen temperature and pressure at the inlet of the fuel cell stack 3 are measured by a hydrogen inlet temperature sensor 8 and a hydrogen inlet pressure sensor 9, respectively. The control of the hydrogen pressure control valve 14 is performed based on the pressure measured by the hydrogen inlet pressure sensor 9, whereby the fuel electrode pressure of the fuel cell stack 3 is maintained at a desired pressure. The temperature and pressure in the hydrogen tank 23 are measured by the tank pressure sensor 21 and the tank temperature sensor 22, respectively, and the concentration of hydrogen supplied to the fuel cell stack 3 is measured by the hydrogen concentration sensor 20.

燃料電池スタック3では、供給された水素が全て消費されるわけではなく、残った水素(燃料電池スタック3の燃料極から排出される水素)は、新たに水素タンク23から供給されて水素供給流路を流れる水素とエゼクタ1にて混合されて、再度燃料電池スタック3の燃料極に供給される。このため、燃料電池スタック3の燃料極出口側には水素循環流路2が接続されており、燃料電池スタック3の燃料極から排出される水素が水素循環流路2を通ってエゼクタ1に環流されるようになっている。エゼクタ1、水素供給流路を流れる水素の流体エネルギを利用して、水素循環流路2を流れる水素を循環させる。   In the fuel cell stack 3, not all of the supplied hydrogen is consumed, and the remaining hydrogen (hydrogen discharged from the fuel electrode of the fuel cell stack 3) is newly supplied from the hydrogen tank 23 and supplied to the hydrogen supply flow. The hydrogen flowing through the path is mixed with the ejector 1 and supplied again to the fuel electrode of the fuel cell stack 3. Therefore, the hydrogen circulation channel 2 is connected to the fuel electrode outlet side of the fuel cell stack 3, and hydrogen discharged from the fuel electrode of the fuel cell stack 3 flows back to the ejector 1 through the hydrogen circulation channel 2. It has come to be. The hydrogen flowing through the hydrogen circulation channel 2 is circulated using the fluid energy of the hydrogen flowing through the ejector 1 and the hydrogen supply channel.

また、燃料電池スタック3の燃料極出口側には、水素循環流路2から分岐するようにして、燃料電池スタック3の燃料極からの水素を下流へ導入するための水素排気流路が接続されており、この水素排気流路の水素循環流路2との分岐位置の下流側に水素パージ弁4が設けられている。この水素パージ弁4は、燃料電池スタック3の燃料極から排出される水素の流路を切り替える機能を有するものであり、水素パージを行う際に開放されて、燃料電池スタック3の燃料極から排出される水素が下流へ導入される。この導入部には図示せぬ水素拡散器により、水素系からパージされた水素は空気系内に希釈されて外部に排出される。   Further, a hydrogen exhaust passage for introducing hydrogen from the fuel electrode of the fuel cell stack 3 downstream is connected to the fuel electrode outlet side of the fuel cell stack 3 so as to branch from the hydrogen circulation passage 2. A hydrogen purge valve 4 is provided downstream of the branch position of the hydrogen exhaust passage with the hydrogen circulation passage 2. The hydrogen purge valve 4 has a function of switching the flow path of hydrogen discharged from the fuel electrode of the fuel cell stack 3, and is opened when hydrogen purge is performed and discharged from the fuel electrode of the fuel cell stack 3. Hydrogen to be introduced is introduced downstream. The hydrogen purged from the hydrogen system is diluted into the air system by a hydrogen diffuser (not shown) in this introduction portion and discharged to the outside.

上述したように、水素を循環させて使用する場合、水素の循環に伴って系内に窒素やCO等の不純物質が蓄積される場合があり、不純物質が過度に蓄積されると水素分圧が降下して燃料電池スタック3の効率低下に繋がると供に、循環ガスの平均質量が増加するため、エゼクタ1での水素循環流量が低下するので、このような場合には、水素パージ弁4を開放して水素をパージすることで、不純物質を水素と共に水素排気流路から系外に排出する。   As described above, when hydrogen is circulated and used, impurities such as nitrogen and CO may accumulate in the system as the hydrogen circulates, and if the impurities accumulate excessively, the hydrogen partial pressure As a result, the average mass of the circulating gas increases and the hydrogen circulation flow rate in the ejector 1 decreases. In such a case, the hydrogen purge valve 4 Is purged by purging hydrogen to discharge the impurity together with hydrogen from the hydrogen exhaust passage.

一方、空気供給系は、外気を吸入して燃料電池スタック3の酸化剤極に空気を圧送するためのコンプレッサ6および空気供給流路7を備え、コンプレッサ6によって空気供給流路7内に空気が送り込まれて、燃料電池スタック3の酸化剤極へと供給されるようになっている。燃料電池スタック3の入口での空気の圧力は空気入口圧力センサ15で測定され、空気の温度は空気入口温度センサ16により計測される。   On the other hand, the air supply system includes a compressor 6 and an air supply channel 7 for sucking outside air and pumping the air to the oxidant electrode of the fuel cell stack 3. Air is supplied into the air supply channel 7 by the compressor 6. It is sent to the oxidant electrode of the fuel cell stack 3. The pressure of the air at the inlet of the fuel cell stack 3 is measured by the air inlet pressure sensor 15, and the temperature of the air is measured by the air inlet temperature sensor 16.

また、燃料電池スタック3の酸化剤極出口側には、燃料電池スタック3から空気を排出するための排空気流路11が接続されており、燃料電池スタック3で消費されなかった酸素および空気中の他の成分は、該排空気流路11を通して系外に排出されるようになっている。また、排空気流路11には空気圧力制御弁12が設けられており、燃料電池スタック3の空気極圧力は空気出口圧力センサ19によって検出され、コントローラ13が空気圧力センサ15,19の検出値をフィードバックして空気圧力制御弁12の動作を制御することで、燃料電池スタック3の燃料極圧力が所望の圧力に保たれる。   Further, an exhaust air flow path 11 for discharging air from the fuel cell stack 3 is connected to the oxidant electrode outlet side of the fuel cell stack 3, so that oxygen and air not consumed by the fuel cell stack 3 are in the air. Other components are discharged out of the system through the exhaust air flow path 11. Further, an air pressure control valve 12 is provided in the exhaust air flow path 11, the air electrode pressure of the fuel cell stack 3 is detected by an air outlet pressure sensor 19, and the controller 13 detects values detected by the air pressure sensors 15 and 19. Is fed back to control the operation of the air pressure control valve 12, whereby the fuel electrode pressure of the fuel cell stack 3 is maintained at a desired pressure.

また、冷却機構として冷却液循環ポンプ29および熱交換器30が設けられている。燃料電池スタック3を冷やす冷却液は、冷却液循環ポンプ29により循環され、燃料電池スタック3へ供給されて暖められる。燃料電池スタック3より暖められた冷却液は冷却液温度センサ28にて温度を計測し、熱交換器30にて冷却される。   A cooling fluid circulation pump 29 and a heat exchanger 30 are provided as a cooling mechanism. The coolant that cools the fuel cell stack 3 is circulated by the coolant circulation pump 29, supplied to the fuel cell stack 3, and warmed. The temperature of the coolant warmed from the fuel cell stack 3 is measured by the coolant temperature sensor 28 and cooled by the heat exchanger 30.

さらに、燃料電池スタック3の出力電流は出力電流検出手段に該当する電流センサ17で、出力電圧は出力電圧検出手段に該当する電圧センサ18で測定される。また、燃料電池スタック3から取り出す電力は、電力制御装置24によって制御される。この電力制御装置24は、昇降圧型のDC/DCコンバータであり、燃料電池スタック3と電気負荷の間に配置され、燃料電池スタック3の発電電力を制御する。このDC/DCコンバータは、昇圧変換と降圧変換とでは、動作させるスイッチング素子がそれぞれ異なっており、スイッチング素子へ加える制御信号のデューティ比に応じて所望の電圧を出力させることができる。昇圧時には、入力電圧以上の電圧を出力するようにスイッチング素子が制御され、また降圧時には、入力電圧以下の電圧を出力するようにスイッチング素子が制御される。   Further, the output current of the fuel cell stack 3 is measured by the current sensor 17 corresponding to the output current detecting means, and the output voltage is measured by the voltage sensor 18 corresponding to the output voltage detecting means. Further, the electric power taken out from the fuel cell stack 3 is controlled by the electric power control device 24. The power control device 24 is a step-up / step-down DC / DC converter, which is disposed between the fuel cell stack 3 and an electric load, and controls the generated power of the fuel cell stack 3. In the DC / DC converter, the switching elements to be operated are different in step-up conversion and step-down conversion, and a desired voltage can be output according to the duty ratio of a control signal applied to the switching elements. At the time of step-up, the switching element is controlled so as to output a voltage equal to or higher than the input voltage, and at the time of step-down, the switching element is controlled so as to output a voltage equal to or lower than the input voltage.

なお、燃料電池スタック3の運転圧力は可変圧である。すなわち、燃料電池スタック3から取り出す出力が高いときには運転圧力を高め、出力が低いときは運転圧力を低める。各種センサの出力および水素パージ弁4等のアクチュエータ駆動信号はコントローラ13に接続されている。   The operating pressure of the fuel cell stack 3 is a variable pressure. That is, when the output taken out from the fuel cell stack 3 is high, the operating pressure is increased, and when the output is low, the operating pressure is decreased. Outputs of various sensors and actuator drive signals such as the hydrogen purge valve 4 are connected to the controller 13.

コントローラ13は、例えばCPUやROM、RAM、周辺インターフェース等を有するマイクロコンピュータとして構成されており、各種センサの検出値を読み込んで、その検出値に対する判断、演算結果により、各種制御信号を出力して、燃料電池システムの各部における動作を制御する。   The controller 13 is configured, for example, as a microcomputer having a CPU, ROM, RAM, peripheral interface, etc., reads the detection values of various sensors, and outputs various control signals according to the judgments and the calculation results for the detection values. The operation of each part of the fuel cell system is controlled.

図1において、コントローラ13は、構成要素として電流電圧特性学習手段51、学習制御手段52および閾値設定手段53を備えているが、これらはCPU上で実行されるプログラムの機能的なまとまりを表したものであり、電流電圧特性学習手段51は、燃料電池の出力電流と出力電圧の関係を学習し、学習制御手段52は、酸化剤ガス(空気)および燃料ガス(水素)の少なくとも一方の圧力が、燃料電池の運転条件に対応した基準圧力と異なる場合に、電流電圧特性学習手段51による出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止する。また、閾値設定手段53は、後述する実施例2および実施例3において学習制御手段52が使用する各種閾値を設定する手段であり、本実施例では使用しない。   In FIG. 1, the controller 13 includes a current voltage characteristic learning unit 51, a learning control unit 52, and a threshold setting unit 53 as components, which represent a functional group of programs executed on the CPU. The current / voltage characteristic learning means 51 learns the relationship between the output current and the output voltage of the fuel cell, and the learning control means 52 has a pressure of at least one of the oxidant gas (air) and the fuel gas (hydrogen). When the pressure is different from the reference pressure corresponding to the operating condition of the fuel cell, learning of the relationship between the output current and the output voltage by the current-voltage characteristic learning means 51 is prohibited. The threshold value setting means 53 is a means for setting various threshold values used by the learning control means 52 in the second and third embodiments to be described later, and is not used in this embodiment.

次に、以上のように構成される本実施例の燃料電池システムにおける電流電圧特性の学習時の動作について、図2および図3を参照しながら説明する。ここで、図2は燃料電池スタック3の電流電圧特性の学習時の動作を説明するフローチャートであり、図3は目標ガス圧力算出時に参照する電流−圧力テーブルデータを説明する説明図である。   Next, the operation at the time of learning the current-voltage characteristic in the fuel cell system of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation at the time of learning the current-voltage characteristic of the fuel cell stack 3, and FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the current-pressure table data referred to when calculating the target gas pressure.

図2に示す燃料電池スタック3の電流電圧特性の学習時の手順は、所定時間周期毎に実行される。まず、電流センサ17の出力に基づいて燃料電池スタック3より出力される電流値を検出する(ステップS101)。   The procedure at the time of learning the current-voltage characteristics of the fuel cell stack 3 shown in FIG. 2 is executed every predetermined time period. First, a current value output from the fuel cell stack 3 is detected based on the output of the current sensor 17 (step S101).

次に、水素入口圧力センサ9の出力に基づいて燃料電池スタック3の入口の水素の圧力値を検出し、また、空気入口圧力センサ15の出力に基づいて燃料電池スタック3の入口の空気の圧力値を検出する(ステップS102)。   Next, the pressure value of hydrogen at the inlet of the fuel cell stack 3 is detected based on the output of the hydrogen inlet pressure sensor 9, and the pressure of air at the inlet of the fuel cell stack 3 is detected based on the output of the air inlet pressure sensor 15. A value is detected (step S102).

次に、燃料電池スタック3から取り出す電流に基づいて、燃料電池スタック3に供給する目標ガス圧力を算出する(ステップS103)。これは、例えば図3に示したテーブルデータを用いて算出する。このガス圧力を、後述する電流電圧特性を学習する(ステップS106)時の基準ガス圧力とする。   Next, the target gas pressure supplied to the fuel cell stack 3 is calculated based on the current extracted from the fuel cell stack 3 (step S103). This is calculated using, for example, the table data shown in FIG. This gas pressure is set as a reference gas pressure when learning a current-voltage characteristic described later (step S106).

次に、電流電圧特性の学習を行うか否かの判断を行う(ステップS104)。ここでは、ステップS102で検出した水素圧力と空気圧力の両方の圧力と、ステップS103で算出した基準となる圧力との値の比較を行い、どちらか一方の圧力値が異なる場合には電流電圧特性の学習処理を禁止し、この処理を終了する。一方、圧力値が同じである場合には、ステップS105へ進む。   Next, it is determined whether or not to learn the current-voltage characteristics (step S104). Here, the values of both the hydrogen pressure and the air pressure detected in step S102 are compared with the reference pressure calculated in step S103. If either pressure value is different, the current-voltage characteristics The learning process is prohibited, and this process ends. On the other hand, if the pressure values are the same, the process proceeds to step S105.

次に、発電状態の定常判断を行う(ステップS105)。この定常判断は、燃料電池システムの負荷変動時に安定して計測できていない電流電圧データを除去するために行う。ここでは、検出した電流または電圧の前回値との変化量が所定値以下になった場合には、定常と判断してステップS106に進み、それ以外の場合には非定常と判断して電流電圧特性の学習処理(ステップS106)をスキップしてこの処理を終了する。なお、この他の発電状態の定常判断方法として、所定時間計測した電流または電圧の分散値が所定値以下になった場合に、定常と判断するという方法などを適用してもよい。   Next, the power generation state is regularly determined (step S105). This steady state determination is performed in order to remove current voltage data that has not been stably measured when the load of the fuel cell system changes. Here, if the amount of change of the detected current or voltage from the previous value is equal to or less than the predetermined value, it is determined that the current is steady and the process proceeds to step S106. The characteristic learning process (step S106) is skipped, and this process ends. As another method for determining the steady state of the power generation state, a method of determining that the current or voltage distribution value measured for a predetermined time is equal to or less than a predetermined value may be applied.

次に、時々刻々と変化する電流電圧特性の学習を行う(ステップS106)。ここでは、現在の電流電圧特性を、入力を電流、出力を電圧として近似した1次関数で表すものとし、その1次関数を、
(数1)
Y=A・X+B …(1)
と定式化する。ここで、Xは電流、Yは電圧である。また、学習するパラメータとして、電流電圧特性における1次関数の傾きをA、Y軸の切片をBとする。そして、学習値の更新方法は、計測した実電圧と、上記式(1)に実電流を入力して求めた学習値との誤差に基づいて、学習パラメータを逐次型最小二乗法を用いた逐次パラメータ推定アルゴリズムによって更新を行うことで実現する。
Next, learning of current-voltage characteristics that change from moment to moment is performed (step S106). Here, the current current-voltage characteristic is expressed by a linear function that approximates an input as a current and an output as a voltage.
(Equation 1)
Y = A · X + B (1)
And formulated. Here, X is a current, and Y is a voltage. As learning parameters, the slope of the linear function in the current-voltage characteristic is A, and the intercept of the Y axis is B. The learning value update method is based on the error between the measured actual voltage and the learned value obtained by inputting the actual current in the above equation (1). This is achieved by updating with a parameter estimation algorithm.

なお、この他の電流電圧特性の学習方法として、電流を入力として、その電流に対する学習結果として電圧を出力するテーブルデータを持ち、検出した電流と電圧の関係に基づいて、そのテーブルデータを更新して学習を行う方法などを用いてもよい。さらに、電流と運転温度を入力として、電圧を出力するマップデータを用いて学習を行ってもよい。   As another method for learning the current-voltage characteristics, it has table data that outputs current as a learning result for the current and updates the table data based on the relationship between the detected current and voltage. A method of performing learning may be used. Further, learning may be performed using map data that outputs voltage with current and operating temperature as inputs.

以上説明したように、本実施例の燃料電池システムでは、電流センサ(出力電流検出手段)17により燃料電池の出力電流を検出し、電圧センサ(出力電圧検出手段)18により燃料電池に出力電圧を検出し、学習制御手段52において、空気(酸化剤ガス)および水素(燃料ガス)の少なくとも一方の圧力が、燃料電池の運転条件に対応した基準圧力と異なる場合に、電流電圧特性学習手段51による燃料電池の出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止するようにしたので、燃料電池の運転条件(発電量)と空気(酸化剤ガス)または水素(燃料ガス)の圧力との関係が一時的に設定値とは異なる現象が発生しても学習結果を変動させることがなく、結果として、学習した燃料電池の電流電圧特性に基づいて適正な各種判定や各種制御を行うことができる。   As described above, in the fuel cell system of this embodiment, the output current of the fuel cell is detected by the current sensor (output current detection means) 17 and the output voltage is supplied to the fuel cell by the voltage sensor (output voltage detection means) 18. When the learning control means 52 detects that the pressure of at least one of air (oxidant gas) and hydrogen (fuel gas) is different from the reference pressure corresponding to the operating condition of the fuel cell, the current voltage characteristic learning means 51 Since learning of the relationship between the output current and output voltage of the fuel cell is prohibited, the relationship between the fuel cell operating conditions (power generation amount) and the pressure of air (oxidant gas) or hydrogen (fuel gas) is temporarily Even if a phenomenon that is different from the set value occurs, the learning result is not changed. It is possible.

次に、本発明の実施例2に係る燃料電池システムについて説明する。   Next, a fuel cell system according to Example 2 of the present invention will be described.

本実施例においても、実施例1と同様に図1に示す燃料電池システムの構成を用いる。なお、コントローラ13の構成要素である閾値設定手段53を使用し、閾値設定手段53は、第1の閾値、第2の閾値または第3の閾値を設定して学習制御手段52の判断に供する。また、学習制御手段52は、酸化剤ガス(空気)および燃料ガス(水素)の少なくとも一方の圧力と燃料電池の運転条件に対応した基準圧力との差の大きさが第1の閾値以上である場合に、電流電圧特性学習手段51による出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止する。   In this embodiment, the configuration of the fuel cell system shown in FIG. Note that the threshold setting unit 53, which is a component of the controller 13, is used, and the threshold setting unit 53 sets the first threshold, the second threshold, or the third threshold and uses the determination by the learning control unit 52. Further, the learning control means 52 has a difference between the pressure of at least one of the oxidant gas (air) and the fuel gas (hydrogen) and the reference pressure corresponding to the operating condition of the fuel cell equal to or greater than the first threshold value. In this case, the learning of the relationship between the output current and the output voltage by the current-voltage characteristic learning unit 51 is prohibited.

次に、本実施例の燃料電池システムにおける電流電圧特性の学習時の動作について説明する。処理手順については実施例1で参照した図2と同様であり、ステップS104の電流電圧特性の学習許可の判断の処理内容のみが異なるため、その他のステップの処理内容について説明を省略し、ステップS104についてのみ説明する。   Next, the operation at the time of learning the current-voltage characteristic in the fuel cell system of the present embodiment will be described. The processing procedure is the same as that of FIG. 2 referred to in the first embodiment, and only the processing content of the current voltage characteristic learning permission determination in step S104 is different. Therefore, the description of the processing content of other steps is omitted, and step S104 is performed. Only will be described.

ステップS104では電流電圧特性の学習を行うか否かの判断を行うが、ここでは、ステップS102で検出した水素圧力と空気圧力の両方の圧力と、ステップS103で算出した基準となる圧力とのそれぞれの差の大きさを算出し、どちらか一方の圧力差が事前に設定した第1の閾値以上であれば、電流電圧特性の学習を禁止する。   In step S104, it is determined whether or not to learn the current-voltage characteristics. Here, both the hydrogen pressure and the air pressure detected in step S102 and the reference pressure calculated in step S103 are used. If any one of the pressure differences is equal to or greater than a first threshold value set in advance, learning of the current-voltage characteristic is prohibited.

ここで、第1の閾値は、ステップS102で検出した圧力が高いほど電流電圧特性の電圧変化が大きくなるため、空気および水素の少なくとも一方の圧力の変化に対する出力電圧の変化が大きい運転条件ほど該第1の閾値を小さくするか、或いは、空気および水素の少なくとも一方の圧力が大きいほど該第1の閾値を小さく設定すると、より精度の高い電流電圧特性を学習することができる。   Here, since the voltage change of the current-voltage characteristic becomes larger as the pressure detected in step S102 is higher, the first threshold value is higher in the operating condition where the change in the output voltage is larger with respect to the change in the pressure of at least one of air and hydrogen. If the first threshold value is decreased, or the first threshold value is set to be smaller as the pressure of at least one of air and hydrogen is larger, more accurate current-voltage characteristics can be learned.

以上説明したように、本実施例の燃料電池システムでは、閾値設定手段53により第1の閾値を設定し、学習制御手段52において、空気(酸化剤ガス)および水素(燃料ガス)の少なくとも一方の圧力と燃料電池の運転条件に対応した基準圧力との差の大きさが第1の閾値以上である場合に、電流電圧特性学習手段51による出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止するようにしたので、空気(酸化剤ガス)または水素(燃料ガス)の圧力が燃料電池の運転条件に対応した基準値から所定量以上の偏差をもった場合に、燃料電池の出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止することができ、燃料電池の運転条件と空気(酸化剤ガス)または水素(燃料ガス)の圧力との関係が一時的に設定値とは所定量以上異なる現象が発生した場合には、学習結果を変動させることがないので、結果として、学習した燃料電池の電流電圧特性に基づいて適正な各種判定や各種制御を行うことができる。   As described above, in the fuel cell system of the present embodiment, the first threshold value is set by the threshold value setting means 53, and at least one of air (oxidant gas) and hydrogen (fuel gas) is set in the learning control means 52. When the magnitude of the difference between the pressure and the reference pressure corresponding to the operating condition of the fuel cell is greater than or equal to the first threshold value, the learning of the relationship between the output current and the output voltage by the current-voltage characteristic learning means 51 is prohibited. Therefore, when the pressure of air (oxidant gas) or hydrogen (fuel gas) deviates by more than a predetermined amount from the reference value corresponding to the operating conditions of the fuel cell, the relationship between the output current and output voltage of the fuel cell When the phenomenon that the relationship between the fuel cell operating conditions and the pressure of air (oxidant gas) or hydrogen (fuel gas) temporarily differs from the set value by a predetermined amount or more occurs Learning Since the result is not changed, appropriate various determinations and various controls can be performed based on the learned current-voltage characteristics of the fuel cell.

また、閾値設定手段53において、空気(酸化剤ガス)および水素(燃料ガス)の少なくとも一方の圧力の変化に対する出力電圧の変化が大きい運転条件ほど、第1の閾値を小さく設定するようにしたので、空気(酸化剤ガス)または水素(燃料ガス)の圧力の燃料電池の運転条件に対応した基準値に対するずれが小さい範囲で、燃料電池の出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止することでき、出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動が大きい条件で、より効果的に出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動を防止することができる。   Further, in the threshold setting means 53, the first threshold is set to be smaller in the operating condition in which the change in the output voltage with respect to the change in the pressure of at least one of air (oxidant gas) and hydrogen (fuel gas) is large. Learning of the relationship between the output current and output voltage of the fuel cell can be prohibited within a range where the deviation of the pressure of air (oxidant gas) or hydrogen (fuel gas) from the reference value corresponding to the operating condition of the fuel cell is small. The variation of the learning result of the relationship between the output current and the output voltage can be more effectively prevented under the condition that the variation of the learning result of the relationship between the output current and the output voltage is large.

さらに、閾値設定手段53において、空気(酸化剤ガス)および水素(燃料ガス)の少なくとも一方の圧力が大きいほど、第1の閾値を小さく設定するようにしてもよい。空気(酸化剤ガス)または水素(燃料ガス)の圧力が大きいほど電流電圧特性の電圧変化が大きくなるので、空気(酸化剤ガス)または水素(燃料ガス)の圧力が大きい場合ほど、空気(酸化剤ガス)または水素(燃料ガス)の圧力の、燃料電池の運転条件に対応した基準値に対するずれが小さい範囲で、燃料電池の出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止することができ、出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動が大きい条件で、より効果的に出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動を防止することができる。   Furthermore, the threshold value setting means 53 may set the first threshold value smaller as the pressure of at least one of air (oxidant gas) and hydrogen (fuel gas) is larger. As the pressure of air (oxidant gas) or hydrogen (fuel gas) increases, the voltage change in the current-voltage characteristics increases. Therefore, the greater the pressure of air (oxidant gas) or hydrogen (fuel gas), the more air (oxidation gas). In the range where the deviation of the pressure of the agent gas) or hydrogen (fuel gas) from the reference value corresponding to the operating conditions of the fuel cell is small, learning of the relationship between the output current and output voltage of the fuel cell can be prohibited, and the output Under the condition that the variation in the learning result of the relationship between the current and the output voltage is large, the variation in the learning result of the relationship between the output current and the output voltage can be more effectively prevented.

なお、上述の説明では、水素圧力および空気圧力と基準圧力との差を共通の第1の閾値と比較したが、空気圧と水素圧に対して別個に2つの閾値で比較するようにしても良い。すなわち、閾値設定手段53において第2の閾値および第3の閾値を設定し、学習制御手段52は、空気(酸化剤ガス)の圧力と燃料電池の運転条件に対応した空気(酸化剤ガス)の基準圧力との差の大きさが第2の閾値以上であるか、或いは、水素(燃料ガス)の圧力と燃料電池の運転条件に対応した水素(燃料ガス)の基準圧力との差の大きさが第3の閾値以上である場合に、電流電圧特性学習手段51による出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止するものである。   In the above description, the difference between the hydrogen pressure and the air pressure and the reference pressure is compared with the common first threshold value. However, the air pressure and the hydrogen pressure may be compared separately with two threshold values. . That is, the threshold value setting unit 53 sets the second threshold value and the third threshold value, and the learning control unit 52 sets the air (oxidant gas) corresponding to the pressure of the air (oxidant gas) and the operating condition of the fuel cell. The magnitude of the difference from the reference pressure is greater than or equal to the second threshold, or the magnitude of the difference between the hydrogen (fuel gas) pressure and the hydrogen (fuel gas) reference pressure corresponding to the operating conditions of the fuel cell Is not greater than the third threshold value, the learning of the relationship between the output current and the output voltage by the current-voltage characteristic learning means 51 is prohibited.

これにより、空気(酸化剤ガス)の変化に対する燃料電池の出力電圧の変化と、水素(燃料ガス)の変化に対する燃料電池の出力電圧の変化の関係に応じて、空気(酸化剤ガス)または水素(燃料ガス)の、燃料電池の運転条件に対応した基準値に対するずれを設定して、燃料電池の出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止することができ、したがって、出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動の大きさに応じて、より効果的に出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動を防止することができる。   Thus, depending on the relationship between the change in the output voltage of the fuel cell with respect to the change in air (oxidant gas) and the change in the output voltage of the fuel cell with respect to change in hydrogen (fuel gas), air (oxidant gas) or hydrogen The deviation of the (fuel gas) from the reference value corresponding to the operating conditions of the fuel cell can be set to prohibit the learning of the relationship between the output current and the output voltage of the fuel cell. According to the magnitude of the fluctuation of the relationship learning result, the fluctuation of the learning result of the relation between the output current and the output voltage can be more effectively prevented.

この場合、閾値設定手段53において、空気(酸化剤ガス)の圧力の変化に対する出力電圧の変化が大きい運転条件ほど第2の閾値を小さく設定すれば、空気(酸化剤ガス)の変化に対する燃料電池の出力電圧の変化が大きい条件ほど、空気(酸化剤ガス)の圧力の、燃料電池の運転条件に対応した基準値に対するずれが小さい範囲で、燃料電池の出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止することができ、空気(酸化剤ガス)の圧力変化によって出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動が大きい条件で、より効果的に出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動を防止することができる。   In this case, if the threshold value setting means 53 sets the second threshold value to be smaller for operating conditions in which the change in output voltage with respect to the change in pressure of air (oxidant gas) is larger, the fuel cell with respect to change in air (oxidant gas). The greater the change in the output voltage, the less the deviation of the air (oxidant gas) pressure from the reference value corresponding to the operating conditions of the fuel cell, the less the relationship between the output current and output voltage of the fuel cell is learned. The change in the learning result of the relationship between the output current and the output voltage can be more effectively changed under the condition that the fluctuation of the learning result of the relationship between the output current and the output voltage is large due to the pressure change of the air (oxidant gas). Can be prevented.

また、閾値設定手段53において、空気(酸化剤ガス)の圧力が大きいほど第2の閾値を小さく設定するようにしても良い。これにより、空気(酸化剤ガス)の圧力の変化に対する燃料電池の出力電圧の変化が大きいと考えられる、空気(酸化剤ガス)の圧力が大きい場合ほど、空気(酸化剤ガス)の、燃料電池の運転条件に対応した基準値に対するずれが小さい範囲で、燃料電池の出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止することができ、したがって、空気(酸化剤ガス)の圧力変化によって出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動が大きい条件で、より効果的に出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動を防止することができる。   Further, the threshold value setting means 53 may set the second threshold value smaller as the pressure of air (oxidant gas) is larger. Thereby, it is considered that the change in the output voltage of the fuel cell with respect to the change in the pressure of the air (oxidant gas) is large. As the pressure of the air (oxidant gas) is larger, the fuel cell of the air (oxidant gas) The learning of the relationship between the output current and output voltage of the fuel cell can be prohibited in a range where the deviation from the reference value corresponding to the operating conditions is small. Therefore, the output current and output can be controlled by changing the pressure of air (oxidant gas). It is possible to more effectively prevent the fluctuation of the learning result of the relationship between the output current and the output voltage under the condition that the fluctuation of the learning result of the voltage relation is large.

また、閾値設定手段53において、水素(燃料ガス)の圧力の変化に対する出力電圧の変化が大きい運転条件ほど第3の閾値を小さく設定すれば、水素(燃料ガス)の変化に対する燃料電池の出力電圧の変化が大きい条件ほど、水素(燃料ガス)の圧力の、燃料電池の運転条件に対応した基準値に対するずれが小さい範囲で、燃料電池の出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止することができ、燃料ガスの圧力変化によって出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動が大きい条件で、より効果的に出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動を防止することができる。   Further, in the threshold setting means 53, if the third threshold value is set smaller for an operating condition in which the change in output voltage with respect to the change in hydrogen (fuel gas) pressure is larger, the output voltage of the fuel cell with respect to the change in hydrogen (fuel gas). The larger the change in the pressure, the more the learning of the relationship between the output current and the output voltage of the fuel cell is prohibited in a range where the deviation of the hydrogen (fuel gas) pressure from the reference value corresponding to the operating condition of the fuel cell is small. The variation in the learning result of the relationship between the output current and the output voltage can be more effectively prevented under the condition that the variation in the learning result of the relationship between the output current and the output voltage is large due to the change in the pressure of the fuel gas.

また、閾値設定手段53において、水素(燃料ガス)の圧力が大きいほど第3の閾値を小さく設定するようにしても良い。これにより、水素(燃料ガス)の圧力の変化に対する燃料電池の出力電圧の変化が大きいと考えられる、水素(燃料ガス)の圧力が大きい場合ほど、水素(燃料ガス)の、燃料電池の運転条件に対応した基準値に対するずれが小さい範囲で、燃料電池の出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止することでき、したがって、水素(燃料ガス)の圧力変化によって出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動が大きい条件で、より効果的に出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動を防止することができる。   Further, the threshold value setting means 53 may set the third threshold value smaller as the hydrogen (fuel gas) pressure increases. As a result, the change in the output voltage of the fuel cell with respect to the change in the pressure of hydrogen (fuel gas) is considered to be large. As the pressure of hydrogen (fuel gas) increases, the operating condition of the fuel cell of hydrogen (fuel gas) Learning of the relationship between the output current and output voltage of the fuel cell can be prohibited within a range where the deviation from the reference value corresponding to is small. Therefore, the relationship between the output current and output voltage can be learned by the pressure change of hydrogen (fuel gas). It is possible to more effectively prevent the learning result of the relationship between the output current and the output voltage from being changed under the condition that the fluctuation of the result is large.

さらに、空気圧は水素圧よりも電流電圧特性の電圧変化が大きいため、閾値設定手段53において第の閾値よりも第の閾値を小さく設定して、空気圧の閾値を小さくした方が望ましい。これにより、水素(燃料ガス)の圧力に対して空気(酸化剤ガス)の圧力の方が、圧力の変化に対する燃料電池の出力電圧の変化が大きいと考えられるので、燃料電池の運転条件に対応した基準値に対するずれが小さい範囲で、燃料電池の出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止することができ、したがって、空気(酸化剤ガス)および水素(燃料ガス)のそれぞれの影響に応じて、出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動が大きい条件で、より効果的に出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動を防止することができ、より精度の高い電流電圧特性を学習することができる。 Further, since the air pressure has a larger voltage change in the current-voltage characteristics than the hydrogen pressure, it is desirable that the threshold value setting means 53 set the second threshold value to be smaller than the third threshold value to reduce the air pressure threshold value. As a result, the change in the output voltage of the fuel cell with respect to the change in the pressure of the air (oxidant gas) with respect to the pressure of the hydrogen (fuel gas) is considered to be large. Learning of the relationship between the output current and the output voltage of the fuel cell can be prohibited within a range where the deviation from the reference value is small, and accordingly, depending on the respective effects of air (oxidant gas) and hydrogen (fuel gas) The learning result of the relationship between the output current and the output voltage can be more effectively prevented under the condition that the learning result of the relationship between the output current and the output voltage is large. can do.

さらに、本発明の実施例3に係る燃料電池システムについて説明する。   Furthermore, a fuel cell system according to Embodiment 3 of the present invention will be described.

本実施例においても、実施例1と同様に図1に示す燃料電池システムの構成を用いる。なお、コントローラ13の構成要素である閾値設定手段53を使用し、閾値設定手段53は、第4の閾値および該第4の閾値よりも大きい第5の閾値を設定して学習制御手段52の判断に供する。また、学習制御手段52は、酸化剤ガス(空気)の酸素分圧と燃料ガス(水素)の水素分圧との比が、第4の閾値より小さいか、或いは、第5の閾値より大きい場合に、電流電圧特性学習手段51による出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止する。   In this embodiment, the configuration of the fuel cell system shown in FIG. Note that the threshold setting unit 53, which is a component of the controller 13, is used, and the threshold setting unit 53 sets the fourth threshold and the fifth threshold larger than the fourth threshold, and the learning control unit 52 determines To serve. Further, the learning control means 52 determines that the ratio of the oxygen partial pressure of the oxidant gas (air) and the hydrogen partial pressure of the fuel gas (hydrogen) is smaller than the fourth threshold value or larger than the fifth threshold value. Furthermore, learning of the relationship between the output current and the output voltage by the current-voltage characteristic learning means 51 is prohibited.

次に、本実施例の燃料電池システムにおける電流電圧特性の学習時の動作について、図4を参照して説明する。ここで、図4は燃料電池スタック3の電流電圧特性の学習時の動作を説明するフローチャートである。   Next, the operation at the time of learning the current-voltage characteristic in the fuel cell system of the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation at the time of learning the current-voltage characteristic of the fuel cell stack 3.

図4に示す燃料電池スタック3の電流電圧特性の学習時の手順は、実施例1と同様に所定時間周期毎に実行される。まず、水素入口圧力センサ9の出力に基づいて燃料電池スタック3の入口の水素の圧力値を検出し、空気入口圧力センサ15の出力に基づいて燃料電池スタック3の入口の空気の圧力値を検出し、また、空気出口圧力センサ19の出力に基づいて燃料電池スタック3の出口の空気の圧力値を検出する(ステップS201)。   The procedure for learning the current-voltage characteristics of the fuel cell stack 3 shown in FIG. 4 is executed every predetermined time period as in the first embodiment. First, the hydrogen pressure value at the inlet of the fuel cell stack 3 is detected based on the output of the hydrogen inlet pressure sensor 9, and the air pressure value at the inlet of the fuel cell stack 3 is detected based on the output of the air inlet pressure sensor 15. Further, the pressure value of the air at the outlet of the fuel cell stack 3 is detected based on the output of the air outlet pressure sensor 19 (step S201).

次に、空気入口温度センサ16の出力に基づいて燃料電池スタック3の入口の空気の温度を検出する(ステップS202)。また、水素濃度センサ20の出力に基づいて燃料電池スタック3の入口の水素の濃度を検出する(ステップS203)。   Next, the temperature of the air at the inlet of the fuel cell stack 3 is detected based on the output of the air inlet temperature sensor 16 (step S202). Further, the hydrogen concentration at the inlet of the fuel cell stack 3 is detected based on the output of the hydrogen concentration sensor 20 (step S203).

次に、水素分圧を算出する(ステップS204)。ここでは、ステップS201で検出した燃料電池スタック3の入口の水素の圧力とステップS203で検出した燃料電池スタック3の入口の水素濃度とを乗算することにより水素分圧を求める。   Next, the hydrogen partial pressure is calculated (step S204). Here, the hydrogen partial pressure is obtained by multiplying the hydrogen pressure at the inlet of the fuel cell stack 3 detected in step S201 by the hydrogen concentration at the inlet of the fuel cell stack 3 detected in step S203.

次に、酸素分圧を算出する(ステップS205)。ここでは、酸素分圧を次式を用いて求める
(数2)
酸素分圧=(P1−P2)×R …(2)
ここで、P1はステップS201で検出した燃料電池スタック3の入口の空気の圧力であり、P2は燃料電池スタック3の入口の飽和水蒸気圧であり、Rは大気中の酸素の割合(例えば、21%)である。
Next, the oxygen partial pressure is calculated (step S205). Here, the oxygen partial pressure is obtained using the following equation (Equation 2)
Oxygen partial pressure = (P1-P2) × R (2)
Here, P1 is the pressure of the air at the inlet of the fuel cell stack 3 detected in step S201, P2 is the saturated water vapor pressure at the inlet of the fuel cell stack 3, and R is the proportion of oxygen in the atmosphere (for example, 21 %).

なお、燃料電池スタック3の入口の空気は水蒸気が飽和した状態か或いは飽和に近い状態になっていると仮定すると、ステップS202で算出した温度が上がると飽和水蒸気圧が上昇する。そのため、公知の飽和水蒸気圧曲線より、温度に基づいた飽和水蒸気圧を推定することができる。   Assuming that the air at the inlet of the fuel cell stack 3 is saturated or near saturated, the saturated water vapor pressure increases as the temperature calculated in step S202 increases. Therefore, the saturated water vapor pressure based on the temperature can be estimated from a known saturated water vapor pressure curve.

次に、電流電圧特性の学習を行うか否かの判断を行う(ステップS206)。ここでは、ステップS204とステップS205で算出した水素分圧と酸素分圧との比が、事前に設定した第4の閾値より小さいか、或いは第4の閾値よりも大きい第5の閾値よりも大きい場合は電流電圧特性の学習を禁止し、この処理を終了する。一方、水素分圧と酸素分圧との比が第4の閾値より大きく、かつ第5の閾値よりも小さい場合には、ステップS207へ進む。   Next, it is determined whether or not to learn current-voltage characteristics (step S206). Here, the ratio of the hydrogen partial pressure and the oxygen partial pressure calculated in step S204 and step S205 is smaller than the preset fourth threshold or larger than the fifth threshold larger than the fourth threshold. In this case, learning of the current-voltage characteristic is prohibited, and this process is terminated. On the other hand, if the ratio of the hydrogen partial pressure to the oxygen partial pressure is larger than the fourth threshold value and smaller than the fifth threshold value, the process proceeds to step S207.

次に、発電状態の定常判断(ステップS207)および電流電圧特性の学習(ステップS208)を行うが、これらステップの処理内容については、それぞれ実施例1のステップS105およびステップS106と同等であるため、説明を省略する。   Next, steady determination of the power generation state (step S207) and learning of current-voltage characteristics (step S208) are performed, but the processing contents of these steps are the same as steps S105 and S106 of the first embodiment, respectively. Description is omitted.

以上説明したように、本実施例の燃料電池システムでは、閾値設定手段53により第4の閾値および第5の閾値を設定し、学習制御手段52において、空気(酸化剤ガス)の酸素分圧と水素(燃料ガス)の水素分圧との比が、第4の閾値より小さいか、或いは、該第4の閾値よりも大きい第5の閾値より大きい場合に、電流電圧特性学習手段51による出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止するようにした。   As described above, in the fuel cell system of the present embodiment, the fourth threshold value and the fifth threshold value are set by the threshold value setting means 53, and the oxygen partial pressure of air (oxidant gas) is set in the learning control means 52. When the ratio of hydrogen (fuel gas) to the hydrogen partial pressure is smaller than the fourth threshold value or larger than the fifth threshold value larger than the fourth threshold value, the output current by the current-voltage characteristic learning means 51 And learning of the relationship between the output voltage is prohibited.

これにより、燃料電池の出力電流と出力電圧の関係は、酸素分圧と水素分圧の比によって変化するので、その比に応じて、圧力の変化に対する燃料電池の出力電圧の変化が大きいと考えられる場合に、燃料電池の運転条件に対応した基準値に対するずれが小さい範囲で、燃料電池の出力電流と出力電圧の関係の学習を禁止することができる。したがって、水素ガスと酸素ガスそれぞれの圧力の関係に応じて、出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動が大きい条件で、より効果的に出力電流と出力電圧の関係の学習結果の変動を防止することができ、結果として、学習した燃料電池の電流電圧特性に基づいて適正な各種判定や各種制御を行うことができる。   As a result, the relationship between the output current and the output voltage of the fuel cell changes depending on the ratio of the oxygen partial pressure and the hydrogen partial pressure, and accordingly, the change in the output voltage of the fuel cell with respect to the change in pressure is considered to be large. In such a case, learning of the relationship between the output current and the output voltage of the fuel cell can be prohibited within a range where the deviation from the reference value corresponding to the operating condition of the fuel cell is small. Therefore, according to the relationship between the pressures of hydrogen gas and oxygen gas, the learning result of the relationship between the output current and the output voltage is more effectively varied under the condition that the learning result of the relationship between the output current and the output voltage is large. As a result, appropriate various determinations and various controls can be performed based on the learned current-voltage characteristics of the fuel cell.

最後に、図5および図6を参照して、本発明の効果をより具体的に説明する。図5は、取り出し電流を定格負荷から無負荷まで落とした場合の取り出し電流と水素圧力の時間的推移を説明する説明図であり、図6は、圧力変化時における電流電圧特性の変化を説明する説明図である。   Finally, the effects of the present invention will be described more specifically with reference to FIGS. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the temporal transition of the extraction current and the hydrogen pressure when the extraction current is dropped from the rated load to the no load, and FIG. 6 is a diagram for explaining the change in the current-voltage characteristics when the pressure changes. It is explanatory drawing.

従来の電流電圧特性を学習する方法では、例えば水素が循環経路であるような場合には、図5に示すように、燃料電池スタック3から取り出す電流を過渡的に定格負荷から無負荷まで落とした場合では、燃料電池スタック3内でガスを消費しないため、電流と圧力の関係が一時的に設定した関係と異なる。つまり、図6に示すように、圧力が変化すると電流と電圧の関係が変化するので、このような場合に燃料電池の出力電流と出力電圧の関係の学習を実施すると、一時的に学習値が変動するという問題がある。   In the conventional method of learning current-voltage characteristics, for example, when hydrogen is in the circulation path, the current taken out from the fuel cell stack 3 is transiently dropped from the rated load to the no load as shown in FIG. In this case, since no gas is consumed in the fuel cell stack 3, the relationship between the current and the pressure is different from the temporarily set relationship. In other words, as shown in FIG. 6, when the pressure changes, the relationship between the current and the voltage changes. In such a case, when learning the relationship between the output current and the output voltage of the fuel cell, the learning value is temporarily changed. There is a problem that it fluctuates.

これに対して、本発明を適用した場合には、燃料電池スタック3から取り出す電流が過渡的に変化したとき、燃料電池スタック3の入口の圧力が燃料電池の運転条件に対応した基準圧力と異なるか、或いは、基準となる圧力値と燃料電池スタック3の入口の圧力値との差の大きさが事前に設定した閾値以上となった場合に、電流電圧特性の学習を禁止するようにしている。これにより、燃料電池スタック3から取り出す電流を過渡的に変化されるような場合においても、燃料電池スタック3の電流電圧特性の学習を精度良く行うことができ、結果として、学習した燃料電池の電流電圧特性に基づいて適正な各種判定や各種制御を行うことができることとなる。   On the other hand, when the present invention is applied, when the current taken out from the fuel cell stack 3 changes transiently, the pressure at the inlet of the fuel cell stack 3 is different from the reference pressure corresponding to the operating condition of the fuel cell. Alternatively, when the magnitude of the difference between the reference pressure value and the pressure value at the inlet of the fuel cell stack 3 exceeds a preset threshold value, learning of the current-voltage characteristics is prohibited. . Thereby, even when the current taken out from the fuel cell stack 3 is changed transiently, the current-voltage characteristic of the fuel cell stack 3 can be learned with high accuracy. As a result, the learned current of the fuel cell can be obtained. Various appropriate determinations and various controls can be performed based on the voltage characteristics.

本発明の実施例1に係る燃料電池システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 実施例1における燃料電池スタックの電流電圧特性の学習時の動作を説明するフローチャートである。6 is a flowchart for explaining an operation at the time of learning a current-voltage characteristic of the fuel cell stack according to the first embodiment. 目標ガス圧力算出時に参照する電流−圧力テーブルデータを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the current-pressure table data referred at the time of target gas pressure calculation. 実施例3における燃料電池スタックの電流電圧特性の学習時の動作を説明するフローチャートである。12 is a flowchart for explaining an operation at the time of learning a current-voltage characteristic of a fuel cell stack according to a third embodiment. 取り出し電流を定格負荷から無負荷まで落とした場合の取り出し電流と水素圧力の時間的推移を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the time transition of extraction current and hydrogen pressure at the time of dropping extraction current from a rated load to no load. 圧力変化時における電流電圧特性の変化を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the change of the current-voltage characteristic at the time of a pressure change.

符号の説明Explanation of symbols

1 エゼクタ
2 水素循環流路
3 燃料電池スタック
4 水素パージ弁
6 コンプレッサ
7 空気供給流路
8 水素入口温度センサ
9 水素入口圧力センサ
11 排空気流路
12 空気圧力制御弁
13 コントローラ
14 水素圧力制御弁
15 空気入口圧力センサ
16 空気入口温度センサ
17 電流センサ(出力電流検出手段)
18 電圧センサ(出力電圧検出手段)
19 空気出口圧力センサ
20 水素濃度センサ
21 タンク圧力センサ
22 タンク温度センサ
23 水素タンク
24 電力制御装置
28 冷却液温度センサ
29 冷却液循環ポンプ
30 熱交換器
51 電流電圧特性学習手段
52 学習制御手段
53 閾値設定手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ejector 2 Hydrogen circulation flow path 3 Fuel cell stack 4 Hydrogen purge valve 6 Compressor 7 Air supply flow path 8 Hydrogen inlet temperature sensor 9 Hydrogen inlet pressure sensor 11 Exhaust air flow path 12 Air pressure control valve 13 Controller 14 Hydrogen pressure control valve 15 Air inlet pressure sensor 16 Air inlet temperature sensor 17 Current sensor (output current detection means)
18 Voltage sensor (output voltage detection means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 Air outlet pressure sensor 20 Hydrogen concentration sensor 21 Tank pressure sensor 22 Tank temperature sensor 23 Hydrogen tank 24 Electric power control apparatus 28 Coolant temperature sensor 29 Coolant circulation pump 30 Heat exchanger 51 Current voltage characteristic learning means 52 Learning control means 53 Threshold value Setting means

Claims (8)

燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給により発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の出力電流を検出する出力電流検出手段と、
前記燃料電池の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
前記燃料電池の前記出力電流と前記出力電圧の関係を学習する電流電圧特性学習手段と、
前記酸化剤ガスおよび前記燃料ガスの少なくとも一方の圧力が、前記燃料電池の運転条件に対応した基準圧力と異なる場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止する学習制御手段と、
第1の閾値を設定する閾値設定手段を有し、
前記学習制御手段は、前記酸化剤ガスおよび前記燃料ガスの少なくとも一方の圧力と前記燃料電池の運転条件に対応した基準圧力との差の大きさが前記第1の閾値以上である場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止し、
前記閾値設定手段は、前記酸化剤ガスおよび前記燃料ガスの少なくとも一方の圧力の変化に対する前記出力電圧の変化が大きい運転条件ほど、前記第1の閾値を小さく設定することを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell that generates power by supplying fuel gas and oxidant gas;
Output current detection means for detecting the output current of the fuel cell;
Output voltage detection means for detecting the output voltage of the fuel cell;
Current-voltage characteristic learning means for learning a relationship between the output current of the fuel cell and the output voltage;
When the pressure of at least one of the oxidant gas and the fuel gas is different from the reference pressure corresponding to the operating condition of the fuel cell, the current voltage characteristic learning means learns the relationship between the output current and the output voltage. Prohibited learning control means;
Have a threshold value setting means for setting a first threshold value,
The learning control means, when the magnitude of the difference between the pressure of at least one of the oxidant gas and the fuel gas and the reference pressure corresponding to the operating condition of the fuel cell is equal to or greater than the first threshold value, Prohibiting learning of the relationship between the output current and the output voltage by the current-voltage characteristic learning means;
The threshold value setting means sets the first threshold value to be smaller in an operating condition in which the change in the output voltage is larger with respect to the change in the pressure of at least one of the oxidant gas and the fuel gas. .
燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給により発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の出力電流を検出する出力電流検出手段と、
前記燃料電池の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
前記燃料電池の前記出力電流と前記出力電圧の関係を学習する電流電圧特性学習手段と、
前記酸化剤ガスおよび前記燃料ガスの少なくとも一方の圧力が、前記燃料電池の運転条件に対応した基準圧力と異なる場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止する学習制御手段と、
第1の閾値を設定する閾値設定手段を有し、
前記学習制御手段は、前記酸化剤ガスおよび前記燃料ガスの少なくとも一方の圧力と前記燃料電池の運転条件に対応した基準圧力との差の大きさが前記第1の閾値以上である場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止し、
前記閾値設定手段は、前記酸化剤ガスおよび前記燃料ガスの少なくとも一方の圧力が大きいほど、前記第1の閾値を小さく設定することを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell that generates power by supplying fuel gas and oxidant gas;
Output current detection means for detecting the output current of the fuel cell;
Output voltage detection means for detecting the output voltage of the fuel cell;
Current-voltage characteristic learning means for learning a relationship between the output current of the fuel cell and the output voltage;
When the pressure of at least one of the oxidant gas and the fuel gas is different from the reference pressure corresponding to the operating condition of the fuel cell, the current voltage characteristic learning means learns the relationship between the output current and the output voltage. Prohibited learning control means;
Threshold setting means for setting the first threshold;
The learning control means, when the magnitude of the difference between the pressure of at least one of the oxidant gas and the fuel gas and the reference pressure corresponding to the operating condition of the fuel cell is equal to or greater than the first threshold value, Prohibiting learning of the relationship between the output current and the output voltage by the current-voltage characteristic learning means ;
Said threshold setting means, wherein by at least one of the pressure of the oxidant gas and the fuel gas is large, fuel cell systems that and sets small the first threshold.
燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給により発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の出力電流を検出する出力電流検出手段と、
前記燃料電池の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
前記燃料電池の前記出力電流と前記出力電圧の関係を学習する電流電圧特性学習手段と、
前記酸化剤ガスおよび前記燃料ガスの少なくとも一方の圧力が、前記燃料電池の運転条件に対応した基準圧力と異なる場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止する学習制御手段と、
第2の閾値および第3の閾値を設定する閾値設定手段を有し、
前記学習制御手段は、前記酸化剤ガスの圧力と前記燃料電池の運転条件に対応した前記酸化剤ガスの基準圧力との差の大きさが前記第2の閾値以上であるか、或いは、前記燃料ガスの圧力と前記燃料電池の運転条件に対応した前記燃料ガスの基準圧力との差の大きさが前記第3の閾値以上である場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止し、
前記閾値設定手段は、前記酸化剤ガスの圧力の変化に対する前記出力電圧の変化が大きい運転条件ほど、前記第の閾値を小さく設定することを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell that generates power by supplying fuel gas and oxidant gas;
Output current detection means for detecting the output current of the fuel cell;
Output voltage detection means for detecting the output voltage of the fuel cell;
Current-voltage characteristic learning means for learning a relationship between the output current of the fuel cell and the output voltage;
When the pressure of at least one of the oxidant gas and the fuel gas is different from the reference pressure corresponding to the operating condition of the fuel cell, the current voltage characteristic learning means learns the relationship between the output current and the output voltage. Prohibited learning control means;
Threshold setting means for setting the second threshold and the third threshold;
The learning control means is configured such that the difference between the pressure of the oxidant gas and the reference pressure of the oxidant gas corresponding to the operating condition of the fuel cell is equal to or greater than the second threshold value, or the fuel When the magnitude of the difference between the gas pressure and the reference pressure of the fuel gas corresponding to the operating condition of the fuel cell is equal to or greater than the third threshold, the output current and the output by the current-voltage characteristic learning means Prohibit learning of voltage relationships,
It said threshold setting means, the more the operating condition changes is large in the output voltage with respect to a change in pressure of the oxidant gas, fuel cell systems that and sets small the second threshold value.
燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給により発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の出力電流を検出する出力電流検出手段と、
前記燃料電池の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
前記燃料電池の前記出力電流と前記出力電圧の関係を学習する電流電圧特性学習手段と、
前記酸化剤ガスおよび前記燃料ガスの少なくとも一方の圧力が、前記燃料電池の運転条件に対応した基準圧力と異なる場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止する学習制御手段と、
第2の閾値および第3の閾値を設定する閾値設定手段を有し、
前記学習制御手段は、前記酸化剤ガスの圧力と前記燃料電池の運転条件に対応した前記酸化剤ガスの基準圧力との差の大きさが前記第2の閾値以上であるか、或いは、前記燃料ガスの圧力と前記燃料電池の運転条件に対応した前記燃料ガスの基準圧力との差の大きさが前記第3の閾値以上である場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止し、
前記閾値設定手段は、前記酸化剤ガスの圧力が大きいほど、前記第の閾値を小さく設定することを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell that generates power by supplying fuel gas and oxidant gas;
Output current detection means for detecting the output current of the fuel cell;
Output voltage detection means for detecting the output voltage of the fuel cell;
Current-voltage characteristic learning means for learning a relationship between the output current of the fuel cell and the output voltage;
When the pressure of at least one of the oxidant gas and the fuel gas is different from the reference pressure corresponding to the operating condition of the fuel cell, the current voltage characteristic learning means learns the relationship between the output current and the output voltage. Prohibited learning control means;
Threshold setting means for setting the second threshold and the third threshold;
The learning control means is configured such that the difference between the pressure of the oxidant gas and the reference pressure of the oxidant gas corresponding to the operating condition of the fuel cell is equal to or greater than the second threshold value, or the fuel When the magnitude of the difference between the gas pressure and the reference pressure of the fuel gas corresponding to the operating condition of the fuel cell is equal to or greater than the third threshold, the output current and the output by the current-voltage characteristic learning means Prohibit learning of voltage relationships,
Said threshold setting means, fuel cell systems that wherein as the pressure of the oxidant gas is large, setting a small second threshold value.
燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給により発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の出力電流を検出する出力電流検出手段と、
前記燃料電池の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
前記燃料電池の前記出力電流と前記出力電圧の関係を学習する電流電圧特性学習手段と、
前記酸化剤ガスおよび前記燃料ガスの少なくとも一方の圧力が、前記燃料電池の運転条件に対応した基準圧力と異なる場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止する学習制御手段と、
第2の閾値および第3の閾値を設定する閾値設定手段を有し、
前記学習制御手段は、前記酸化剤ガスの圧力と前記燃料電池の運転条件に対応した前記酸化剤ガスの基準圧力との差の大きさが前記第2の閾値以上であるか、或いは、前記燃料ガスの圧力と前記燃料電池の運転条件に対応した前記燃料ガスの基準圧力との差の大きさが前記第3の閾値以上である場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止し、
前記閾値設定手段は、前記燃料ガスの圧力の変化に対する前記出力電圧の変化が大きい運転条件ほど、前記第3の閾値を小さく設定することを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell that generates power by supplying fuel gas and oxidant gas;
Output current detection means for detecting the output current of the fuel cell;
Output voltage detection means for detecting the output voltage of the fuel cell;
Current-voltage characteristic learning means for learning a relationship between the output current of the fuel cell and the output voltage;
When the pressure of at least one of the oxidant gas and the fuel gas is different from the reference pressure corresponding to the operating condition of the fuel cell, the current voltage characteristic learning means learns the relationship between the output current and the output voltage. Prohibited learning control means;
Threshold setting means for setting the second threshold and the third threshold;
The learning control means is configured such that the difference between the pressure of the oxidant gas and the reference pressure of the oxidant gas corresponding to the operating condition of the fuel cell is equal to or greater than the second threshold value, or the fuel When the magnitude of the difference between the gas pressure and the reference pressure of the fuel gas corresponding to the operating condition of the fuel cell is equal to or greater than the third threshold, the output current and the output by the current-voltage characteristic learning means Prohibit learning of voltage relationships ,
Said threshold setting means, fuel cell systems that wherein the higher the change is large operating condition of the output voltage with respect to a change in pressure of the fuel gas is set smaller the third threshold value.
燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給により発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の出力電流を検出する出力電流検出手段と、
前記燃料電池の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
前記燃料電池の前記出力電流と前記出力電圧の関係を学習する電流電圧特性学習手段と、
前記酸化剤ガスおよび前記燃料ガスの少なくとも一方の圧力が、前記燃料電池の運転条件に対応した基準圧力と異なる場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止する学習制御手段と、
第2の閾値および第3の閾値を設定する閾値設定手段を有し、
前記学習制御手段は、前記酸化剤ガスの圧力と前記燃料電池の運転条件に対応した前記酸化剤ガスの基準圧力との差の大きさが前記第2の閾値以上であるか、或いは、前記燃料ガスの圧力と前記燃料電池の運転条件に対応した前記燃料ガスの基準圧力との差の大きさが前記第3の閾値以上である場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止し、
前記閾値設定手段は、前記燃料ガスの圧力が大きいほど、前記第の閾値を小さく設定することを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell that generates power by supplying fuel gas and oxidant gas;
Output current detection means for detecting the output current of the fuel cell;
Output voltage detection means for detecting the output voltage of the fuel cell;
Current-voltage characteristic learning means for learning a relationship between the output current of the fuel cell and the output voltage;
When the pressure of at least one of the oxidant gas and the fuel gas is different from the reference pressure corresponding to the operating condition of the fuel cell, the current voltage characteristic learning means learns the relationship between the output current and the output voltage. Prohibited learning control means;
Threshold setting means for setting the second threshold and the third threshold;
The learning control means is configured such that the difference between the pressure of the oxidant gas and the reference pressure of the oxidant gas corresponding to the operating condition of the fuel cell is equal to or greater than the second threshold value, or the fuel When the magnitude of the difference between the gas pressure and the reference pressure of the fuel gas corresponding to the operating condition of the fuel cell is equal to or greater than the third threshold, the output current and the output by the current-voltage characteristic learning means Prohibit learning of voltage relationships,
It said threshold setting means, said etc. pressure of the fuel gas is large Iho, the third fuel cell system that is characterized in that setting a small threshold.
燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給により発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の出力電流を検出する出力電流検出手段と、
前記燃料電池の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
前記燃料電池の前記出力電流と前記出力電圧の関係を学習する電流電圧特性学習手段と、
前記酸化剤ガスおよび前記燃料ガスの少なくとも一方の圧力が、前記燃料電池の運転条件に対応した基準圧力と異なる場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止する学習制御手段と、
第2の閾値および第3の閾値を設定する閾値設定手段を有し、
前記学習制御手段は、前記酸化剤ガスの圧力と前記燃料電池の運転条件に対応した前記酸化剤ガスの基準圧力との差の大きさが前記第2の閾値以上であるか、或いは、前記燃料ガスの圧力と前記燃料電池の運転条件に対応した前記燃料ガスの基準圧力との差の大きさが前記第3の閾値以上である場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止し、
前記閾値設定手段は、前記第3の閾値よりも前記第2の閾値を小さく設定することを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell that generates power by supplying fuel gas and oxidant gas;
Output current detection means for detecting the output current of the fuel cell;
Output voltage detection means for detecting the output voltage of the fuel cell;
Current-voltage characteristic learning means for learning a relationship between the output current of the fuel cell and the output voltage;
When the pressure of at least one of the oxidant gas and the fuel gas is different from the reference pressure corresponding to the operating condition of the fuel cell, the current voltage characteristic learning means learns the relationship between the output current and the output voltage. Prohibited learning control means;
Threshold setting means for setting the second threshold and the third threshold;
The learning control means is configured such that the difference between the pressure of the oxidant gas and the reference pressure of the oxidant gas corresponding to the operating condition of the fuel cell is equal to or greater than the second threshold value, or the fuel When the magnitude of the difference between the gas pressure and the reference pressure of the fuel gas corresponding to the operating condition of the fuel cell is equal to or greater than the third threshold, the output current and the output by the current-voltage characteristic learning means Prohibit learning of voltage relationships,
It said threshold setting means, the third fuel cell system that is characterized in that smaller the second threshold value than the threshold of.
燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給により発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の出力電流を検出する出力電流検出手段と、
前記燃料電池の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
前記燃料電池の前記出力電流と前記出力電圧の関係を学習する電流電圧特性学習手段と、
前記酸化剤ガスおよび前記燃料ガスの少なくとも一方の圧力が、前記燃料電池の運転条件に対応した基準圧力と異なる場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止する学習制御手段と、
第4の閾値および前記第4の閾値よりも大きい第5の閾値を設定する閾値設定手段を有し、
前記学習制御手段は、前記酸化剤ガスの酸素分圧と前記燃料ガスの水素分圧との比が、前記第4の閾値より小さいか、或いは、前記第5の閾値より大きい場合に、前記電流電圧特性学習手段による前記出力電流と前記出力電圧の関係の学習を禁止することを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell that generates power by supplying fuel gas and oxidant gas;
Output current detection means for detecting the output current of the fuel cell;
Output voltage detection means for detecting the output voltage of the fuel cell;
Current-voltage characteristic learning means for learning a relationship between the output current of the fuel cell and the output voltage;
When the pressure of at least one of the oxidant gas and the fuel gas is different from the reference pressure corresponding to the operating condition of the fuel cell, the current voltage characteristic learning means learns the relationship between the output current and the output voltage. Prohibited learning control means;
Threshold setting means for setting a fourth threshold and a fifth threshold greater than the fourth threshold;
The learning control means is configured to reduce the current when the ratio between the oxygen partial pressure of the oxidant gas and the hydrogen partial pressure of the fuel gas is smaller than the fourth threshold value or larger than the fifth threshold value. fuel cell system that and inhibits learning of the relationship between the output current and the output voltage by the voltage characteristics learning means.
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KR101610534B1 (en) 2014-11-03 2016-04-07 현대자동차주식회사 Trouble diagnosis method for current sensor of fuel cell system
JP6423249B2 (en) * 2014-11-05 2018-11-14 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and maximum power calculation method
KR102042077B1 (en) * 2016-09-26 2019-11-07 주식회사 엘지화학 Intelligent fuel cell system
CN112319497B (en) * 2020-10-22 2022-03-15 黄冈格罗夫氢能汽车有限公司 Self-learning calibration method and system for hydrogen energy automobile fuel cell engine back pressure valve

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2918759B2 (en) * 1993-03-10 1999-07-12 株式会社日立製作所 Fuel cell control device
JPH09126022A (en) * 1995-11-02 1997-05-13 Unisia Jecs Corp Idling rotational speed learning control device of internal combustion engine
JP2000357526A (en) * 1999-06-15 2000-12-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Fuel cell power generating system and deterioration diagnostic method of its cell stack
JP3822139B2 (en) * 2001-06-28 2006-09-13 本田技研工業株式会社 Fuel cell power supply
JP2003197229A (en) * 2001-12-26 2003-07-11 Toyota Motor Corp Hybrid power supply system including fuel cell and capacitor
JP4415537B2 (en) * 2002-11-11 2010-02-17 株式会社デンソー Fuel cell system
JP4352688B2 (en) * 2002-11-27 2009-10-28 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell diagnostic device and diagnostic method
JP2004296374A (en) * 2003-03-28 2004-10-21 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP4806886B2 (en) * 2003-05-16 2011-11-02 トヨタ自動車株式会社 Operation control of fuel cell system
JP2004349068A (en) * 2003-05-21 2004-12-09 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system

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