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JP5884687B2 - Fuel cell system - Google Patents

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JP5884687B2
JP5884687B2 JP2012198574A JP2012198574A JP5884687B2 JP 5884687 B2 JP5884687 B2 JP 5884687B2 JP 2012198574 A JP2012198574 A JP 2012198574A JP 2012198574 A JP2012198574 A JP 2012198574A JP 5884687 B2 JP5884687 B2 JP 5884687B2
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Description

本発明は、燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

アノードガスとカソードガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギ源とする燃料電池システムが注目されている。そして、燃料電池システムの出力の回復手段に関する種々の技術が提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。たとえば、特許文献1に記載された技術においては、燃料電池の出力が低く、かつ燃料電池に対する運転要求が高負荷である場合に、触媒の活性を回復させる。   A fuel cell system using a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between an anode gas and a cathode gas as an energy source has attracted attention. Various techniques relating to means for recovering the output of the fuel cell system have been proposed (see, for example, Patent Document 1 below). For example, in the technique described in Patent Document 1, the activity of the catalyst is recovered when the output of the fuel cell is low and the operation request for the fuel cell is a high load.

特開2010−118252号公報JP 2010-118252 A 特開2009−4160号公報JP 2009-4160 特開2009−231225号公報JP 2009-231225 A

しかし、特許文献1に記載された技術は、燃料電池の出力の回復手段を触媒活性の回復のみに限定している。また、出力の回復手段は触媒の活性回復以外にも、カソード背圧を増加する方法や、燃料電池の温度制御などの方法がある。一方、これらの出力の回復手段は、どのような場合にどの方法を選択するべきかわからないという課題があった。そのため、燃料電池システムにおいて、出力を回復する時期と方法とを最適化することが可能な技術が望まれていた。そのほか、従来の燃料電池システムにおいては、その小型化や、省資源化、製造の容易化、製造の精確さ、作業性の向上等が望まれていた。   However, the technique described in Patent Document 1 limits the recovery means of the output of the fuel cell only to the recovery of the catalyst activity. In addition to recovering the activity of the catalyst, the output recovery means includes a method for increasing the cathode back pressure and a method for controlling the temperature of the fuel cell. On the other hand, these output recovery means have a problem that it is not known which method should be selected in any case. Therefore, a technique capable of optimizing the timing and method for recovering the output in the fuel cell system has been desired. In addition, in the conventional fuel cell system, it has been desired to reduce its size, save resources, facilitate manufacturing, improve manufacturing accuracy, improve workability, and the like.

本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することができる。
本発明の第1の形態は、
燃料電池システムであって、
アノードとカソードと電解質層とを備える燃料電池と、
前記燃料電池の運転状態を表すパラメータを測定する測定部と、
制御部と、
冷却媒体により、前記燃料電池を冷却させる冷却部と、
前記冷却媒体の温度を測定する温度センサと、を備え、
前記制御部は、
前記燃料電池への要求出力の増加幅が基準値以上の場合に、前記カソードの背圧制御を行い、
前記要求出力が、前記パラメータに基づいて得られる前記燃料電池が発電可能な出力より大きい場合に、前記電解質層に担持された触媒の活性を回復させるリフレッシュ制御を行い、
前記冷却媒体の温度が適正温度となるように、前記冷却部の温度制御を行い、
前記背圧制御が前記リフレッシュ制御および前記温度制御よりも優先的に行われる。また、本発明は以下の形態として実現することもできる。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.
The first aspect of the present invention is:
A fuel cell system,
A fuel cell comprising an anode, a cathode and an electrolyte layer;
A measurement unit for measuring a parameter representing an operating state of the fuel cell;
A control unit;
A cooling unit for cooling the fuel cell by a cooling medium;
A temperature sensor for measuring the temperature of the cooling medium,
The controller is
When the increase in the required output to the fuel cell is a reference value or more, the back pressure control of the cathode is performed,
When the required output is larger than the output that can be generated by the fuel cell obtained based on the parameter, refresh control is performed to recover the activity of the catalyst supported on the electrolyte layer,
Control the temperature of the cooling unit so that the temperature of the cooling medium is an appropriate temperature,
The back pressure control is preferentially performed over the refresh control and the temperature control. The present invention can also be realized as the following forms.

(1)本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、アノードとカソードと電解質層とを備える燃料電池と;前記燃料電池の運転状態を表すパラメータを測定する測定部と;制御部と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池への要求出力の増加幅が基準値以上の場合に、前記カソードの背圧制御を行い、その後、前記要求出力が、前記パラメータに基づいて得られる前記燃料電池が発電可能な出力より大きい場合に、前記電解質層に担持された触媒の活性を回復させるリフレッシュ制御を行う。この形態の燃料電池システムによれば、燃料電池の出力を回復する時期と方法とを最適化できる。 (1) According to one aspect of the present invention, a fuel cell system is provided. The fuel cell system includes: a fuel cell including an anode, a cathode, and an electrolyte layer; a measurement unit that measures a parameter that represents an operating state of the fuel cell; and a control unit, and the control unit includes the fuel cell. The back pressure control of the cathode is performed when the increase width of the required output to the reference is greater than or equal to a reference value, and then the required output is greater than the output that can be generated by the fuel cell based on the parameters. Then, refresh control is performed to restore the activity of the catalyst supported on the electrolyte layer. According to the fuel cell system of this embodiment, the timing and method for recovering the output of the fuel cell can be optimized.

(2)上記形態の燃料電池システムにおいて、さらに、冷却媒体により、前記燃料電池を冷却させる冷却部と;前記冷却媒体の温度を測定する温度センサと;を備え、前記制御部は、前記冷却媒体の温度が適正温度となるように、前記冷却部の温度制御を行う。この形態の燃料電池システムによれば、燃料電池の温度制御を含めて、燃料電池の出力を回復する時期と方法を最適化できる。 (2) The fuel cell system of the above aspect further includes a cooling unit that cools the fuel cell with a cooling medium; and a temperature sensor that measures the temperature of the cooling medium, and the control unit includes the cooling medium. The temperature of the cooling unit is controlled such that the temperature of the cooling unit becomes an appropriate temperature. According to the fuel cell system of this embodiment, the timing and method for recovering the output of the fuel cell including the temperature control of the fuel cell can be optimized.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、本発明の燃料システムを搭載した車両等の形態で実現することができる。   It should be noted that the present invention can be realized in various modes, for example, in the form of a vehicle or the like equipped with the fuel system of the present invention.

本発明の一実施形態としての燃料電池システムの構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the fuel cell system as one Embodiment of this invention. 制御部10が燃料電池システム1の出力を制御する際の処理を示すフローチャート。3 is a flowchart showing processing when the control unit 10 controls the output of the fuel cell system 1;

A.実施形態:
A1.燃料電池システムの構成:
図1は、本発明の一実施形態としての燃料電池システムの構成を示す概略図である。本実施形態において、燃料電池システム1は車両に搭載されている。
A. Embodiment:
A1. Configuration of fuel cell system:
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a fuel cell system as an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the fuel cell system 1 is mounted on a vehicle.

燃料電池システム1は、燃料電池60と、制御部10と、電流の供給を制御する電流制御部30と、を備えている。   The fuel cell system 1 includes a fuel cell 60, a control unit 10, and a current control unit 30 that controls supply of current.

燃料電池システム1は、燃料電池60で反応に使用するカソードガスおよびアノードガスを供給および循環するために、カソードガス供給循環系統82とアノードガス供給循環系統84を備えている。カソードガス供給循環系統82は、カソードガスである酸素を圧縮するエアコンプレッサ72と、排出されたカソードガスの圧力(カソード背圧)を測定する圧力計76とを備えている。また、アノードガス供給循環系統84は、アノードガスである水素を循環させるアノードガスポンプ74を備えている。   The fuel cell system 1 includes a cathode gas supply circulation system 82 and an anode gas supply circulation system 84 in order to supply and circulate cathode gas and anode gas used for reaction in the fuel cell 60. The cathode gas supply circulation system 82 includes an air compressor 72 that compresses oxygen, which is a cathode gas, and a pressure gauge 76 that measures the pressure of the discharged cathode gas (cathode back pressure). The anode gas supply circulation system 84 includes an anode gas pump 74 that circulates hydrogen, which is an anode gas.

燃料電池60は、アノード部62とカソード部64とを備える。燃料電池60は、例えば、固体高分子電解質型燃料電池であり、多数の単電池(セル)を積層したスタック構造を備えている。燃料電池60の単電池は、イオン交換膜からなる電解質層の一方の面にカソード部64を有し、他方の面にアノード部62を有する。カソード部64とアノード部62とを含む電極には、例えば、多孔質のカーボン素材をベースに、白金Ptが触媒(電極触媒)に用いられる。さらに、カソードおよびアノードを両側から挟み込むように一対のセパレータが設けられている。そして一方のセパレータであるカソードガス供給循環系統82に酸素が供給され、他方のセパレータであるアノードガス供給循環系統84に水素が供給される。これらのガス供給により燃料電池60は電力を発生する。なお、燃料電池60としては、固体分子電解質型のほか、燐酸型や溶融炭酸塩型など種々のタイプのものを採用できる。   The fuel cell 60 includes an anode part 62 and a cathode part 64. The fuel cell 60 is, for example, a solid polymer electrolyte fuel cell, and has a stack structure in which a large number of single cells (cells) are stacked. The unit cell of the fuel cell 60 has a cathode portion 64 on one surface of an electrolyte layer made of an ion exchange membrane, and an anode portion 62 on the other surface. For the electrode including the cathode portion 64 and the anode portion 62, for example, platinum Pt is used as a catalyst (electrode catalyst) based on a porous carbon material. Further, a pair of separators are provided so as to sandwich the cathode and the anode from both sides. Then, oxygen is supplied to the cathode gas supply circulation system 82 which is one separator, and hydrogen is supplied to the anode gas supply circulation system 84 which is the other separator. The fuel cell 60 generates electric power by supplying these gases. In addition to the solid molecular electrolyte type, various types such as a phosphoric acid type and a molten carbonate type can be adopted as the fuel cell 60.

燃料電池60は、上述した電気化学反応によって発熱するため、燃料電池60は、燃料電池60を冷却するための冷却水循環装置90を備える。冷却水循環装置90は、冷却水の温度を計測する温度計92を備える。   Since the fuel cell 60 generates heat by the above-described electrochemical reaction, the fuel cell 60 includes a cooling water circulation device 90 for cooling the fuel cell 60. The cooling water circulation device 90 includes a thermometer 92 that measures the temperature of the cooling water.

燃料電池システム1の運転は、制御部10によって制御される。また、制御部10は、アクセル開度センサ20からの出力信号が入力される。制御部10は、内部にCPU、RAM、ROM、タイマなどを備えるマイクロコンピュータとして構成されている。制御部10は、ROMに記憶されたプログラムにしたがって、アノードガスポンプ74の駆動や電流制御部30の制御を行い、燃料電池システム1の運転を制御する。   The operation of the fuel cell system 1 is controlled by the control unit 10. The control unit 10 receives an output signal from the accelerator opening sensor 20. The control unit 10 is configured as a microcomputer including a CPU, RAM, ROM, timer, and the like. The control unit 10 controls the operation of the fuel cell system 1 by driving the anode gas pump 74 and controlling the current control unit 30 according to a program stored in the ROM.

A2.燃料電池システム1の制御処理:
図2は、制御部10が燃料電池システム1の出力を制御する際の処理を示すフローチャートである。燃料電池システム1の運転時において、燃料電池60の出力を回復する時期と方法とを最適化できる処理である。この処理は、所定時間ごとに繰り返し実行される。
A2. Control processing of the fuel cell system 1:
FIG. 2 is a flowchart showing processing when the control unit 10 controls the output of the fuel cell system 1. This is a process capable of optimizing the timing and method for recovering the output of the fuel cell 60 during operation of the fuel cell system 1. This process is repeatedly executed every predetermined time.

燃料電池システム1の運転が開始されたときには、まず、制御部10は、要求出力の増加幅が基準値以下であるか否かを判定する(ステップS50)。なお、「要求出力」とは、制御部10により算出された、アクセル開度センサ20への入力などを介して燃料電池60に要求される出力をいう。また、「要求出力の増加幅」は、アクセル開度センサ20からの出力信号により、制御部10が決定する。車両運転中における要求出力が増加する場合としては、急発進時や他の車両の追い抜き時、坂を登る時などが挙げられる。また、「基準値」は、燃料電池60の出力の容量に応じて予め設定された値である。   When the operation of the fuel cell system 1 is started, first, the control unit 10 determines whether or not the increase amount of the required output is equal to or less than the reference value (step S50). The “required output” refers to an output required by the fuel cell 60 through an input to the accelerator opening sensor 20 calculated by the control unit 10. The “increase width of the required output” is determined by the control unit 10 based on an output signal from the accelerator opening sensor 20. Examples of the case where the required output increases while the vehicle is driving include when starting suddenly, overtaking another vehicle, or climbing a hill. The “reference value” is a value set in advance according to the output capacity of the fuel cell 60.

ステップS50において、要求出力の増加幅が基準値以上と判定されたとき(ステップS50、NO)、制御部10は、燃料電池システム1における直前の運転履歴(直前の運転状態)から、以下の式(1)に従って必要酸素濃度を算出する(ステップS52)。
[数1]
i=APtref 0,ORR(1-θ)m(CO2/Cref O2)γexp(-αcORR/RT) (1)
なお、「i」は電流密度、「APt」はカソード白金表面積、「iref 0,ORR」はカソード交換電流密度、「θ」は酸化被膜率、「CO2」は必要酸素濃度、「Cref O2」は基準酸素濃度、「αc」は電荷移動係数、「F」はファラデー定数、「R」は気体定数、「T」は冷却水温度、「ηORR」はカソード過電圧、「m、γ」は実験定数である。
When it is determined in step S50 that the increase amount of the required output is equal to or greater than the reference value (step S50, NO), the control unit 10 calculates the following equation from the previous operation history (the previous operation state) in the fuel cell system 1. The required oxygen concentration is calculated according to (1) (step S52).
[Equation 1]
i = A Pt i ref 0, ORR (1-θ) m (C O2 / C ref O2 ) γ exp (-α cORR / RT) (1)
“I” is the current density, “A Pt ” is the cathode platinum surface area, “i ref 0, ORR ” is the cathode exchange current density, “θ” is the oxide film rate, “C O2 ” is the required oxygen concentration, and “C “ ref O2 ” is the reference oxygen concentration, “α c ” is the charge transfer coefficient, “F” is the Faraday constant, “R” is the gas constant, “T” is the cooling water temperature, “η ORR ” is the cathode overvoltage, “m, “γ” is an experimental constant.

ここで、カソード白金表面積「APt」の値と、カソード交換電流密度「iref 0,ORR」の値は、燃料電池60の設計段階で決まる一定値である。酸化被膜率「θ」の値は、燃料電池60の設計段階で決まるパラメータと、そのときの燃料電池60の出力電流により定められる値である。基準酸素濃度「Cref O2」の値は、基準状態の酸素濃度であり、慣例的に100kpa-absが用いられる。なお、「kpa-abs」は、絶対圧力を表す単位である。冷却水温度「T」の値は、温度計92により得られる。カソード過電圧「ηORR」とは、カソードにおいて熱力学的に求められる理論電位Eと実際に反応が進行するときの電位Erealとの差をいう。「理論電位E」は以下の式(2)に従って算出され、「実際に反応が進行するときの電位Ereal」は、セル電圧により得られる。
[数2]
E={−(ΔH0−TΔS)−RT・ln(aH2・aO2 1/2/aH20)}/2F (2)
なお、「ΔH0」は標準生成エンタルピー、「ΔS」は標準生成エントロピー、「a」はそれぞれの物質の活量である。
Here, the value of the cathode platinum surface area “A Pt ” and the value of the cathode exchange current density “i ref 0, ORR ” are constant values determined at the design stage of the fuel cell 60. The value of the oxide film ratio “θ” is a value determined by parameters determined at the design stage of the fuel cell 60 and the output current of the fuel cell 60 at that time. The value of the reference oxygen concentration “C ref O2 ” is the oxygen concentration in the reference state, and 100 kpa-abs is conventionally used. “Kpa-abs” is a unit representing an absolute pressure. The value of the cooling water temperature “T” is obtained by the thermometer 92. The cathode overvoltage “η ORR ” refers to the difference between the theoretical potential E thermodynamically determined at the cathode and the potential E real when the reaction actually proceeds. The “theoretical potential E” is calculated according to the following equation (2), and “the potential E real when the reaction actually proceeds is obtained from the cell voltage.
[Equation 2]
E = {− (ΔH 0 −TΔS) −RT · ln (a H2 · a O2 1/2 / a H20 )} / 2F (2)
“ΔH 0 ” is the standard generation enthalpy, “ΔS” is the standard generation entropy, and “a” is the activity of each substance.

ステップS52の算出後、カソード背圧が必要酸素濃度となるように圧力計76によりカソード背圧を測定して、制御部10はカソード背圧を制御する(ステップS54)。   After the calculation in step S52, the cathode back pressure is measured by the pressure gauge 76 so that the cathode back pressure becomes the required oxygen concentration, and the control unit 10 controls the cathode back pressure (step S54).

本実施形態の燃料電池システム1によれば、要求出力の増加幅が基準値以上と判定されたとき(ステップS50、NO)、制御部10は、カソードの背圧制御を優先して行う。カソードの背圧制御は、後述する温度制御(ステップS120)やリフレッシュ運転(ステップS160)と比べてレスポンスが早い。このため、燃料電池60の出力を回復する時期と方法とを最適化することができる。   According to the fuel cell system 1 of the present embodiment, when it is determined that the increase amount of the required output is greater than or equal to the reference value (step S50, NO), the controller 10 preferentially performs the cathode back pressure control. The back pressure control of the cathode is faster in response than temperature control (step S120) and refresh operation (step S160) described later. For this reason, the timing and method for recovering the output of the fuel cell 60 can be optimized.

次に、ステップS52においてカソード背圧を制御した後、もしくは、ステップS50において、制御部10により要求出力の増加幅が基準値以下と判定された後(ステップS50、YES)、燃料電池60への要求出力が、設定出力より大きいか否かを判定する(ステップS100)。ここで、「設定出力」とは、セル電圧とカソード背圧から制御部10により算出された燃料電池60が発電可能な出力をいう。要求出力が設定出力より小さい場合は(S100、YES)、フローを終了する。   Next, after controlling the cathode back pressure in step S52, or after determining in step S50 that the increase in the required output is equal to or less than the reference value by the control unit 10 (step S50, YES), the fuel cell 60 is supplied to the fuel cell 60. It is determined whether the requested output is greater than the set output (step S100). Here, the “set output” refers to an output that can be generated by the fuel cell 60 calculated by the control unit 10 from the cell voltage and the cathode back pressure. If the requested output is smaller than the set output (S100, YES), the flow ends.

ステップS100において、要求出力は設定出力より大きいと制御部10が判定した場合(S100、NO)、制御部10は、式(1)から燃料電池60を冷却する冷却水の適正温度を算出する(ステップS110)。ここで、「適正温度」とは、燃料電池の出力効率が高い状態となる冷却水の温度をいう。   In step S100, when the control unit 10 determines that the required output is larger than the set output (S100, NO), the control unit 10 calculates an appropriate temperature of cooling water for cooling the fuel cell 60 from the equation (1) ( Step S110). Here, “appropriate temperature” refers to the temperature of the cooling water at which the output efficiency of the fuel cell is high.

ステップS110の算出後、冷却水の温度が適正温度となるように温度計92により冷却水の温度を測定して、制御部10は冷却水の温度を制御する(ステップS120)。冷却水の温度制御という、効果が現れるまでに時間のかかる処理を他の回復処理に比べて早い段階で行うことにより、燃料電池60の出力を回復する時期と方法とを最適化できる。   After the calculation in step S110, the temperature of the cooling water is measured by the thermometer 92 so that the temperature of the cooling water becomes an appropriate temperature, and the control unit 10 controls the temperature of the cooling water (step S120). The time and method for recovering the output of the fuel cell 60 can be optimized by performing the process of controlling the temperature of the cooling water, which takes time until the effect appears, at an earlier stage than the other recovery processes.

続いて、制御部10は、変更された冷却水の温度に基づいて設定出力を再計算し、要求出力が設定出力より大きいか否かについて判定を行う(ステップS130)。この判定で、要求出力が設定出力より小さい場合は(S130、YES)、フローを終了する。   Subsequently, the control unit 10 recalculates the set output based on the changed cooling water temperature, and determines whether or not the requested output is larger than the set output (step S130). If the requested output is smaller than the set output in this determination (S130, YES), the flow is terminated.

一方、要求出力は設定出力より大きいと制御部10が判定した場合(S130、NO)、制御部10は、燃料電池システム1における直前の運転履歴から、活性項の算出を行う(ステップS140)。なお、「活性項」とは、式(1)における「exp(-αcORR/RT)」の項をいう。ステップS140で算出する活性項を「現在活性項」と呼ぶ。 On the other hand, when the control unit 10 determines that the requested output is larger than the set output (S130, NO), the control unit 10 calculates the activity term from the previous operation history in the fuel cell system 1 (step S140). The “active term” refers to the term “exp (−α cORR / RT)” in formula (1). The activity term calculated in step S140 is referred to as “current activity term”.

ステップS140における算出の結果、現在活性項の値と初期活性項の値との比較を行う(ステップS150)。ここで、「初期活性項」の値は、算出された活性項の値のうち、所定時間ごとに制御部10に記憶され、更新されている値をいう。   As a result of the calculation in step S140, the value of the current activity term is compared with the value of the initial activity term (step S150). Here, the value of the “initial activity term” is a value that is stored and updated in the control unit 10 every predetermined time among the calculated values of the activity term.

現在活性項と初期活性項との比較を行った結果、初期活性項が現在活性項より大きい場合は(S150、YES)、制御部10によりリフレッシュ運転が行われる(ステップS160)。ここで、「リフレッシュ運転」とは、燃料電池60への酸素の供給をいったん停止し、且つ燃料電池60の発電電圧を触媒層の還元領域まで下げて、触媒層を活性化する還元処理をいう。この処理により、触媒に吸着された酸素が離れ、燃料電池60の出力電圧の低下を抑制できる。   As a result of comparison between the current active term and the initial active term, if the initial active term is larger than the current active term (S150, YES), the control unit 10 performs a refresh operation (step S160). Here, the “refresh operation” refers to a reduction process in which the supply of oxygen to the fuel cell 60 is temporarily stopped and the generated voltage of the fuel cell 60 is lowered to the reduction region of the catalyst layer to activate the catalyst layer. . By this treatment, oxygen adsorbed on the catalyst is released, and a decrease in the output voltage of the fuel cell 60 can be suppressed.

本実施形態の燃料電池システム1によれば、後述するカソードの背圧制御よりもエネルギの損の少ないリフレッシュ運転を優先して行えるため、燃料電池の出力を回復する時期と方法とを最適化できる。   According to the fuel cell system 1 of the present embodiment, the refresh operation with less energy loss can be prioritized over the cathode back pressure control described later, so that the timing and method for recovering the output of the fuel cell can be optimized. .

一方、現在活性項と初期活性項との比較を行った結果、初期活性項が現在活性項より小さい場合は(S150、NO)、現在活性項を使用して、式(1)に従って必要酸素濃度を算出する(ステップS170)。式(1)の必須酸素濃度以外の各パラメータは、前述のように、直前の運転状態から得られる。ステップS170の算出後、カソード背圧が必要酸素濃度となるように圧力計76によりカソード背圧を測定して、制御部10はカソード背圧を制御する(ステップS180)。ステップS180の後、フローはステップS100に戻される。   On the other hand, as a result of comparison between the current activity term and the initial activity term, if the initial activity term is smaller than the current activity term (S150, NO), the required oxygen concentration according to the formula (1) using the current activity term Is calculated (step S170). Each parameter other than the essential oxygen concentration in the formula (1) is obtained from the immediately preceding operation state as described above. After the calculation in step S170, the cathode back pressure is measured by the pressure gauge 76 so that the cathode back pressure becomes the required oxygen concentration, and the control unit 10 controls the cathode back pressure (step S180). After step S180, the flow returns to step S100.

本実施形態の燃料電池システム1によれば、温度制御(ステップS120)とリフレッシュ運転(ステップS160)と背圧制御(ステップS180)とを最適な時期に行うことができる。   According to the fuel cell system 1 of the present embodiment, the temperature control (step S120), the refresh operation (step S160), and the back pressure control (step S180) can be performed at an optimal time.

なお、課題を解決するための手段に記載の「測定部」は、本実施形態における「アクセル開度センサ20、圧力計76」に相当する。「冷却部」は、「冷却水循環装置90」に相当する。「温度センサ」は、「温度計92」に相当する。   The “measurement unit” described in the means for solving the problem corresponds to the “accelerator opening sensor 20, pressure gauge 76” in the present embodiment. The “cooling unit” corresponds to the “cooling water circulation device 90”. The “temperature sensor” corresponds to the “thermometer 92”.

B.変形例:
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の態様で実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
B. Variations:
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the present invention. For example, the following modifications are possible.

B1.変形例1:
上記実施形態において、温度制御(ステップS120)を行うフローとしたが、本発明はこれに限られない。つまり、温度制御をなくしてもよく、リフレッシュ運転(ステップS160)や背圧制御(ステップS180)を先に行っても良い。これにより、より早くリフレッシュ運転(ステップS160)や背圧制御(ステップS180)を行うことができる。
B1. Modification 1:
In the above embodiment, the flow for performing the temperature control (step S120) is described, but the present invention is not limited to this. That is, the temperature control may be omitted, and the refresh operation (step S160) and the back pressure control (step S180) may be performed first. Thereby, refresh operation (step S160) and back pressure control (step S180) can be performed earlier.

B2.変形例2:
上記実施形態において、アクセル開度センサ20により要求出力の増加幅を決定したが、本発明はこれに限られない。本発明は車両に限定されないためである。
B2. Modification 2:
In the above embodiment, the increase range of the required output is determined by the accelerator opening sensor 20, but the present invention is not limited to this. This is because the present invention is not limited to vehicles.

上記実施形態において、酸素濃度や冷却水の温度などのパラメータについては関係式を用いて算出したが、本発明はこれに限られない。関係式からの算出以外の方法として、例えば、マップを使用する方法を用いても良い。   In the above embodiment, parameters such as oxygen concentration and cooling water temperature are calculated using relational expressions, but the present invention is not limited to this. As a method other than the calculation from the relational expression, for example, a method using a map may be used.

1…燃料電池システム
10…制御部
20…アクセル開度センサ
30…電流制御部
60…燃料電池
62…アノード部
64…カソード部
72…エアコンプレッサ
74…アノードガスポンプ
76…圧力計
82…カソードガス供給循環系統
84…アノードガス供給循環系統
90…冷却水循環装置
92…温度計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system 10 ... Control part 20 ... Accelerator opening degree sensor 30 ... Current control part 60 ... Fuel cell 62 ... Anode part 64 ... Cathode part 72 ... Air compressor 74 ... Anode gas pump 76 ... Pressure gauge 82 ... Cathode gas supply circulation System 84 ... Anode gas supply circulation system 90 ... Cooling water circulation device 92 ... Thermometer

Claims (1)

燃料電池システムであって、
アノードとカソードと電解質層とを備える燃料電池と、
前記燃料電池の運転状態を表すパラメータを測定する測定部と、
制御部と、
冷却媒体により、前記燃料電池を冷却させる冷却部と、
前記冷却媒体の温度を測定する温度センサと、を備え、
前記制御部は、
前記燃料電池への要求出力の増加幅が基準値以上の場合に、前記カソードの背圧制御を行い、
記要求出力が、前記パラメータに基づいて得られる前記燃料電池が発電可能な出力より大きい場合に、前記電解質層に担持された触媒の活性を回復させるリフレッシュ制御を行い、
前記冷却媒体の温度が適正温度となるように、前記冷却部の温度制御を行い
前記背圧制御が前記リフレッシュ制御および前記温度制御よりも優先的に行われる、燃料電池システム。
A fuel cell system,
A fuel cell comprising an anode, a cathode and an electrolyte layer;
A measurement unit for measuring a parameter representing an operating state of the fuel cell;
A control unit;
A cooling unit for cooling the fuel cell by a cooling medium;
A temperature sensor for measuring the temperature of the cooling medium,
The controller is
When the increase in the required output to the fuel cell is a reference value or more, the back pressure control of the cathode is performed,
Before SL request output, when the fuel cell is greater than available power generation output obtained on the basis of the parameters, it performs a refresh control for recovering the supported catalyst activity in the electrolyte layer,
Control the temperature of the cooling unit so that the temperature of the cooling medium is an appropriate temperature ,
The fuel cell system , wherein the back pressure control is performed with priority over the refresh control and the temperature control .
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