JP2009117189A

JP2009117189A - Control method of fuel cell system

Info

Publication number: JP2009117189A
Application number: JP2007289274A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Furusawa; 宏一朗古澤; Kentaro Nagoshi; 健太郎名越; Satoshi Tanimoto; 谷本　　智
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-05-28

Abstract

【課題】燃料電池システムの再起動時のパージにおいて、排出燃料ガス濃度を上げることなく、燃料ガス置換と残留水の除去を確実に行なうことができる燃料電池システムの制御方法を提供する。
【解決手段】燃料電池システムの停止時には、アノード入口バルブＶ１、アノード出口バルブＶ２、カソード入口バルブＶ３およびカソード出口バルブＶ４のすべて閉じられる。そして、ディスチャージ抵抗６０と燃料電池１０とを接続して、アノード１２の水素およびカソード１３の空気を消費させることにより、燃料電池１０内が負圧に設定される。燃料電池システムの再起動時には、アノード入口バルブＶ１の上流が昇圧された後に、アノード入口バルブＶ１が開かれて、イジェクタバイパス配管ａ９を介して水素パージが行なわれる。
【選択図】図１Provided is a control method for a fuel cell system that can reliably perform replacement of fuel gas and removal of residual water without increasing the concentration of exhaust fuel gas in purging when the fuel cell system is restarted.
When a fuel cell system is stopped, an anode inlet valve V1, an anode outlet valve V2, a cathode inlet valve V3, and a cathode outlet valve V4 are all closed. Then, the discharge resistor 60 and the fuel cell 10 are connected to consume the hydrogen of the anode 12 and the air of the cathode 13, thereby setting the inside of the fuel cell 10 to a negative pressure. When the fuel cell system is restarted, the anode inlet valve V1 is opened after the pressure upstream of the anode inlet valve V1 is increased, and hydrogen purge is performed via the ejector bypass pipe a9.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、起動時に燃料電池内を燃料ガスでパージする燃料電池システムの制御方法に関する。 The present invention relates to a control method for a fuel cell system that purges the inside of a fuel cell with fuel gas at the time of startup.

燃料電池システムでは、発電停止時に燃料電池のアノードに水素が、カソードに空気がそれぞれ残留していると燃料電池が高電位に曝されるため、アノードやカソード（電極）などが劣化するという問題がある。このため、燃料電池システムの発電停止時にアノード内に残留する水素を空気に置換する必要がある。 In a fuel cell system, if hydrogen remains at the anode of the fuel cell and air remains at the cathode when power generation is stopped, the fuel cell is exposed to a high potential, so that the anode and cathode (electrode) deteriorate. is there. For this reason, it is necessary to replace hydrogen remaining in the anode with air when power generation of the fuel cell system is stopped.

しかし、停止後の再起動時には発電を開始するために空気を水素に置換する必要があるが、このときアノードを水素パージした場合、空気が残留しているため、パージ時の水素の流速が遅くなり、水素置換を完全に行なうことができないという問題があった。そこで、水素の流速を上げるために水素の流量を上げてしまうと、燃料電池システムの外部に排出される排出水素濃度が高濃度となり、また捨てられる水素が多くなり燃料ロスを引き起こすという問題があった。 However, when restarting after stopping, it is necessary to replace the air with hydrogen in order to start power generation. At this time, when the anode is purged with hydrogen, the air remains, so the flow rate of hydrogen during purging is slow. Therefore, there was a problem that hydrogen replacement could not be performed completely. Therefore, if the flow rate of hydrogen is increased in order to increase the flow rate of hydrogen, the concentration of discharged hydrogen discharged outside the fuel cell system becomes high, and more hydrogen is discarded, causing fuel loss. It was.

そこで、起動時にアノード内を負圧にすることにより水素パージにおける水素の流速を上げ、またアノード内を減圧することによりアノード内の空気を除去して、起動時の燃料空気前線（かたまり）の移動を排除する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特表２００７−５１７３７２号公報（段落００１８〜００２３、図１） Therefore, the negative pressure in the anode during startup increases the flow rate of hydrogen in the hydrogen purge, and the pressure in the anode is reduced to remove the air in the anode and move the fuel air front (the mass) during startup. Has been proposed (for example, see Patent Document 1).
JP-T-2007-517372 (paragraphs 0018 to 0023, FIG. 1)

しかしながら、特許文献１に記載のような燃料電池システムでは、燃料電池内に残留する水の排出が十分に行なわれず、再起動時における空気から水素へのガス置換が十分に行なわれないという問題があった。 However, the fuel cell system described in Patent Document 1 has a problem that water remaining in the fuel cell is not sufficiently discharged, and gas replacement from air to hydrogen is not sufficiently performed at the time of restart. there were.

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、燃料電池システムの再起動時のパージにおいて、排出燃料ガス濃度を上げることなく、燃料ガス置換と残留水の除去を確実に行なうことができる燃料電池システムの制御方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and can perform fuel gas replacement and removal of residual water reliably without increasing the exhaust fuel gas concentration in purging when the fuel cell system is restarted. It is an object of the present invention to provide a control method for a fuel cell system.

請求項１に係る発明は、燃料ガス供給手段から燃料電池へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給路と、前記燃料電池からの燃料排ガスを前記燃料ガス供給路にイジェクタを介して再循環させる循環路と、前記燃料電池からの燃料排ガスを排出する燃料排ガス路と、前記燃料排ガス路から燃料排ガスをパージするパージ手段と、前記燃料ガス供給路のイジェクタの上流に配置され、前記燃料ガス供給路を遮断可能な燃料ガス遮断手段と、前記燃料電池へ酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給路と、前記燃料電池からの酸化剤排ガスを排出する酸化剤排ガス排出路と、を備えた燃料電池システムにおいて、前記燃料ガス供給路に設けられて前記イジェクタをバイパスするイジェクタバイパス路と、前記イジェクタバイパス路の開閉を行なう開閉手段と、前記燃料電池システムの停止時に前記燃料ガス遮断手段を遮断し、前記パージ手段を遮断し、その後に前記燃料電池内に残留する燃料ガスを消費することにより前記燃料電池内を負圧にする燃料電池負圧形成手段と、をさらに備え、前記燃料電池負圧形成手段により前記燃料電池内を負圧にした後、この負圧を維持し、前記燃料電池システムの再起動時に前記燃料ガス遮断手段を開放し、前記イジェクタバイパス路の開閉手段を開放して前記燃料ガスを前記燃料電池に供給し、その後、前記パージ手段を開放してパージを行なうことを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a fuel gas supply path for supplying fuel gas from a fuel gas supply means to a fuel cell, and a circulation path for recirculating fuel exhaust gas from the fuel cell to the fuel gas supply path via an ejector. A fuel exhaust path for discharging the fuel exhaust gas from the fuel cell, a purge means for purging the fuel exhaust gas from the fuel exhaust path, and an upstream of the ejector of the fuel gas supply path, and the fuel gas supply path A fuel cell system comprising: a fuel gas blocking means capable of blocking; an oxidant gas supply path for supplying an oxidant gas to the fuel cell; and an oxidant exhaust gas discharge path for discharging an oxidant exhaust gas from the fuel cell. An ejector bypass path provided in the fuel gas supply path for bypassing the ejector, and an opening / closing means for opening and closing the ejector bypass path; When the fuel cell system is stopped, the fuel gas shut-off means is shut off, the purge means is shut off, and then the fuel gas remaining in the fuel cell is consumed to bring the fuel cell to a negative pressure. Negative pressure forming means, and after making the inside of the fuel cell negative by the fuel cell negative pressure forming means, the negative pressure is maintained, and when the fuel cell system is restarted, the fuel gas shut-off means is And opening and closing means for opening and closing the ejector bypass path to supply the fuel gas to the fuel cell, and then purging by opening the purge means.

請求項１に係る発明によれば、燃料電池システムの停止時（燃料電池の発電停止時）に燃料ガスを消費することにより燃料電池（アノード）内を負圧にでき、さらに燃料電池システムの再起動時（燃料電池の起動時）にイジェクタバイパス路に燃料ガスを流通させることにより燃料ガスの流速を上げることができるので、燃料電池内の滞留水の除去と燃料ガス置換を同時に短時間で行なうことが可能になり、燃料電池システムの起動性能が向上する。 According to the first aspect of the present invention, the fuel cell (anode) can be made negative by consuming fuel gas when the fuel cell system is stopped (when the fuel cell power generation is stopped). Since the flow rate of the fuel gas can be increased by flowing the fuel gas through the ejector bypass path at the time of startup (when the fuel cell is started), removal of the accumulated water in the fuel cell and replacement of the fuel gas are simultaneously performed in a short time. And the startup performance of the fuel cell system is improved.

請求項２に係る発明は、前記酸化剤ガス供給路を遮断可能な酸化剤ガス遮断手段と、前記酸化剤排ガス排出路を遮断可能な酸化剤排ガス遮断手段と、を備え、前記燃料電池負圧形成手段は、前記燃料電池システムの停止時に前記酸化剤ガス遮断手段を遮断し、前記酸化剤排ガス遮断手段を遮断し、その後に前記燃料電池内に残留する酸化剤ガスを消費することにより前記燃料電池内を負圧にすることを特徴とする。 The invention according to claim 2 comprises: an oxidant gas blocking means capable of blocking the oxidant gas supply path; and an oxidant exhaust gas blocking means capable of blocking the oxidant exhaust gas discharge path; The forming means shuts off the oxidant gas shut-off means when the fuel cell system is stopped, shuts off the oxidant exhaust gas shut-off means, and then consumes the oxidant gas remaining in the fuel cell. It is characterized by making the inside of a battery into a negative pressure.

請求項２に係る発明によれば、燃料電池システムの停止時間が長期に及んだ場合でも、燃料電池内の負圧を維持することが可能になる。さらに、酸化剤ガス供給手段を駆動させることなく、バルブの開閉のみで負圧を形成できるので、エネルギーのロスを少なくすることができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to maintain the negative pressure in the fuel cell even when the fuel cell system is stopped for a long time. Furthermore, since the negative pressure can be formed only by opening and closing the valve without driving the oxidant gas supply means, energy loss can be reduced.

請求項３に係る発明は、燃料ガス供給手段から燃料電池へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給路と、前記燃料電池からの燃料排ガスを前記燃料ガス供給路にイジェクタを介して再循環させる循環路と、前記燃料電池からの燃料排ガスを排出する燃料排ガス路と、前記燃料排ガス路から燃料排ガスをパージするパージ手段と、前記燃料ガス供給路のイジェクタの上流に配置され、前記燃料ガス供給路を遮断可能な燃料ガス遮断手段と、前記燃料電池へ酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給路と、前記燃料電池からの酸化剤排ガスを排出する酸化剤排ガス排出路と、を備えた燃料電池システムにおいて、前記燃料ガス供給路に設けられて前記イジェクタをバイパスするイジェクタバイパス路と、前記イジェクタバイパス路の開閉を行なう開閉手段と、前記燃料ガス遮断手段を遮断し、前記パージ手段を遮断し、その後に前記燃料電池内に残留する燃料ガスを消費することにより前記燃料電池内を負圧にする燃料電池負圧形成手段と、をさらに備え、前記燃料電池システムの再起動時に、前記燃料電池負圧形成手段により前記燃料電池内を負圧にした後、前記燃料ガス遮断手段を開放し、前記イジェクタバイパス路の開閉手段を開放して前記燃料ガスを前記燃料電池に供給し、その後、前記パージ手段を開放してパージを行なうことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a fuel gas supply path for supplying fuel gas from a fuel gas supply means to a fuel cell, and a circulation path for recirculating fuel exhaust gas from the fuel cell to the fuel gas supply path via an ejector. A fuel exhaust path for discharging the fuel exhaust gas from the fuel cell, a purge means for purging the fuel exhaust gas from the fuel exhaust path, and an upstream of the ejector of the fuel gas supply path, and the fuel gas supply path A fuel cell system comprising: a fuel gas blocking means capable of blocking; an oxidant gas supply path for supplying an oxidant gas to the fuel cell; and an oxidant exhaust gas discharge path for discharging an oxidant exhaust gas from the fuel cell. An ejector bypass path provided in the fuel gas supply path for bypassing the ejector, and an opening / closing means for opening and closing the ejector bypass path; A fuel cell negative pressure forming means that shuts off the fuel gas shut-off means, shuts off the purge means, and then consumes the fuel gas remaining in the fuel cell to make the fuel cell negative pressure; In addition, when the fuel cell system is restarted, after the fuel cell negative pressure forming means makes the inside of the fuel cell negative pressure, the fuel gas blocking means is opened, and the ejector bypass passage opening / closing means is opened. The fuel gas is supplied to the fuel cell, and then purge is performed by opening the purge means.

請求項３に係る発明によれば、燃料電池システムの再起動時に燃料ガスを消費することにより燃料電池（アノード）内を負圧にでき、さらにイジェクタバイパス路に燃料ガスを流通させて燃料ガスの流速を上げることができるので、燃料電池内の滞留水の除去と燃料ガス置換を同時に短時間で行なうことが可能になり、燃料電池システムの起動性能が向上する。 According to the third aspect of the present invention, the fuel cell (anode) can be made negative pressure by consuming the fuel gas when the fuel cell system is restarted, and further the fuel gas is circulated through the ejector bypass passage. Since the flow rate can be increased, it is possible to simultaneously remove the stagnant water in the fuel cell and replace the fuel gas in a short time, thereby improving the startup performance of the fuel cell system.

請求項４に係る発明は、燃料ガス供給手段から燃料電池へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給路と、前記燃料電池からの燃料排ガスを前記燃料ガス供給路にイジェクタを介して再循環させる循環路と、前記燃料電池からの燃料排ガスを排出する燃料排ガス路と、前記燃料排ガス路から燃料排ガスをパージするパージ手段と、前記燃料ガス供給路のイジェクタの上流に配置され、前記燃料ガス供給路を遮断可能な燃料ガス遮断手段と、前記燃料電池へ酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給路と、前記燃料電池からの酸化剤排ガスを排出する酸化剤排ガス排出路と、を備えた燃料電池システムにおいて、前記燃料ガス供給路に設けられて前記イジェクタをバイパスするイジェクタバイパス路と、前記イジェクタバイパス路の開閉を行なう開閉手段と、前記燃料ガス遮断手段を遮断し、前記パージ手段を遮断し、その後に前記燃料電池内に残留する燃料ガスを吸引することにより前記燃料電池内を負圧にする燃料電池負圧形成手段と、をさらに備え、前記燃料電池システムの再起動時に、前記燃料電池負圧形成手段により前記燃料電池内を負圧にした後、前記燃料ガス遮断手段を開放し、前記イジェクタバイパス路の開閉手段を開放して前記燃料ガスを前記燃料電池に供給し、その後、前記パージ手段を開放してパージを行なうことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fuel gas supply path for supplying fuel gas from a fuel gas supply means to a fuel cell, and a circulation path for recirculating fuel exhaust gas from the fuel cell to the fuel gas supply path via an ejector. A fuel exhaust path for discharging the fuel exhaust gas from the fuel cell, a purge means for purging the fuel exhaust gas from the fuel exhaust path, and an upstream of the ejector of the fuel gas supply path, and the fuel gas supply path A fuel cell system comprising: a fuel gas blocking means capable of blocking; an oxidant gas supply path for supplying an oxidant gas to the fuel cell; and an oxidant exhaust gas discharge path for discharging an oxidant exhaust gas from the fuel cell. An ejector bypass path provided in the fuel gas supply path for bypassing the ejector, and an opening / closing means for opening and closing the ejector bypass path; A fuel cell negative pressure forming means that shuts off the fuel gas shut-off means, shuts off the purge means, and then sucks the fuel gas remaining in the fuel cell to make the inside of the fuel cell negative. In addition, when the fuel cell system is restarted, after the fuel cell negative pressure forming means makes the inside of the fuel cell negative pressure, the fuel gas blocking means is opened, and the ejector bypass passage opening / closing means is opened. The fuel gas is supplied to the fuel cell, and then purge is performed by opening the purge means.

請求項４に係る発明によれば、燃料電池システムの再起動時に燃料ガスを吸引することにより燃料電池（アノード）内を負圧でき、さらにイジェクタバイパス路に燃料ガスを流通させて燃料ガスの流速を上げることができるので、燃料電池内の滞留水の除去と燃料ガス置換を同時に短時間で行なうことが可能になり、燃料電池システムの起動性能が向上する。 According to the fourth aspect of the present invention, the fuel cell (anode) can be negatively pressured by sucking the fuel gas when the fuel cell system is restarted, and the fuel gas is circulated through the ejector bypass passage to thereby increase the flow rate of the fuel gas. Therefore, it is possible to simultaneously remove the remaining water in the fuel cell and replace the fuel gas in a short time, thereby improving the startup performance of the fuel cell system.

請求項５に係る発明は、燃料ガス供給手段から燃料電池へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給路と、前記燃料電池からの燃料排ガスを前記燃料ガス供給路にイジェクタを介して再循環させる循環路と、前記燃料電池からの燃料排ガスを排出する燃料排ガス路と、前記燃料排ガス路から燃料排ガスをパージするパージ手段と、前記燃料ガス供給路のイジェクタの上流に配置され、前記燃料ガス供給路を遮断可能な燃料ガス遮断手段と、前記燃料電池へ酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給路と、前記燃料電池からの酸化剤排ガスを排出する酸化剤排ガス排出路と、を備えた燃料電池システムにおいて、前記燃料ガス供給路に設けられて前記イジェクタをバイパスするイジェクタバイパス路と、前記イジェクタバイパス路の開閉を行なう開閉手段と、前記燃料電池システムの停止時に前記燃料ガス遮断手段を遮断し、前記パージ手段を遮断し、その後に前記燃料電池内に残留する燃料ガスを吸引することにより前記燃料電池内を負圧にする燃料電池負圧形成手段と、をさらに備え、前記燃料電池負圧形成手段により前記燃料電池内を負圧にした後、この負圧の状態を維持し、前記燃料電池システムの再起動時に前記燃料ガス遮断手段を開放し、前記イジェクタバイパス路の開閉手段を開放して前記燃料ガスを前記燃料電池に供給し、その後、前記パージ手段を開放してパージを行なうことを特徴とする。 The invention according to claim 5 is a fuel gas supply path for supplying fuel gas from a fuel gas supply means to a fuel cell, and a circulation path for recirculating the fuel exhaust gas from the fuel cell to the fuel gas supply path via an ejector. A fuel exhaust path for discharging the fuel exhaust gas from the fuel cell, a purge means for purging the fuel exhaust gas from the fuel exhaust path, and an upstream of the ejector of the fuel gas supply path, and the fuel gas supply path A fuel cell system comprising: a fuel gas blocking means capable of blocking; an oxidant gas supply path for supplying an oxidant gas to the fuel cell; and an oxidant exhaust gas discharge path for discharging an oxidant exhaust gas from the fuel cell. An ejector bypass path provided in the fuel gas supply path for bypassing the ejector, and an opening / closing means for opening and closing the ejector bypass path; The fuel cell shuts off the fuel gas shut-off means when the fuel cell system is stopped, shuts off the purge means, and then sucks the fuel gas remaining in the fuel cell to bring the fuel cell to a negative pressure. A negative pressure forming means, and after the fuel cell negative pressure forming means makes the inside of the fuel cell negative, the negative pressure is maintained, and the fuel gas is shut off when the fuel cell system is restarted. And opening and closing means of the ejector bypass path to supply the fuel gas to the fuel cell, and then purging by opening the purge means.

請求項５に係る発明によれば、燃料電池システムの停止時（燃料電池の発電停止時）に燃料ガスを吸引することにより燃料電池（アノード）内を負圧にでき、さらに燃料電池システムの再起動時にイジェクタバイパス路に燃料ガスを流通させることにより燃料ガスの流速を上げることができるので、燃料電池内の滞留水の除去と燃料ガス置換を同時に短時間で行なうことが可能になり、燃料電池システムの起動性能が向上する。 According to the invention of claim 5, the fuel cell (anode) can be made negative by sucking the fuel gas when the fuel cell system is stopped (when power generation of the fuel cell is stopped). Since the flow rate of the fuel gas can be increased by circulating the fuel gas through the ejector bypass path at the time of startup, it becomes possible to simultaneously remove the remaining water in the fuel cell and replace the fuel gas in a short time. System startup performance is improved.

請求項６に係る発明は、前記燃料電池システムの再起動時に、前記燃料ガス遮断手段の上流側の燃料ガスの圧力を所定圧に昇圧した後、前記燃料ガス遮断手段を開放して前記燃料ガスを前記燃料電池に供給することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, when the fuel cell system is restarted, the pressure of the fuel gas upstream of the fuel gas blocking means is increased to a predetermined pressure, and then the fuel gas blocking means is opened to release the fuel gas Is supplied to the fuel cell.

請求項６に係る発明によれば、燃料ガス遮断手段の上流側と下流側との差圧をさらに高めることができ、燃料電池内の滞留水をさらに排出し易くできる。 According to the sixth aspect of the present invention, the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the fuel gas shut-off means can be further increased, and the accumulated water in the fuel cell can be more easily discharged.

請求項７に係る発明は、前記パージ手段を開放するタイミングは、前記燃料電池内の圧力が大気圧以上となったときであることを特徴とする。 The invention according to claim 7 is characterized in that the timing of opening the purge means is when the pressure in the fuel cell becomes equal to or higher than atmospheric pressure.

請求項７に係る発明によれば、酸化剤ガス（例えば、空気）の逆流を防止することができる。 According to the invention which concerns on Claim 7, the backflow of oxidizing agent gas (for example, air) can be prevented.

本発明によれば、燃料電池システムの再起動時のパージにおいて、排出燃料ガス濃度を上げることなく、燃料ガス置換と残留水の除去を確実に行なうことができる。 According to the present invention, it is possible to reliably perform fuel gas replacement and residual water removal without increasing the exhaust fuel gas concentration in purging when the fuel cell system is restarted.

（第１実施形態）
図１は第１実施形態の制御方法が適用される燃料電池システムの全体構成図、図２はイジェクタの構造を示す断面図、図３は第１実施形態の発電停止時における制御を示すフローチャート、図４は第１実施形態の再起動時における制御を示すフローチャートである。なお、以下に示す実施形態（他の実施形態も同様）では、燃料電池自動車（車両）を例に挙げて説明するが、車両に限定されるものではなく、船舶や航空機などの他の移動体に搭載される燃料電池システムに適用してもよく、あるいは家庭用などの定置式の燃料電池システムに適用してもよい。 (First embodiment)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a fuel cell system to which the control method of the first embodiment is applied, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of an ejector, and FIG. 3 is a flowchart showing control at the time of power generation stop according to the first embodiment. FIG. 4 is a flowchart showing the control at the time of restart of the first embodiment. In the following embodiment (the same applies to the other embodiments), a fuel cell vehicle (vehicle) will be described as an example. However, the present invention is not limited to the vehicle, and other moving bodies such as ships and aircrafts. The present invention may be applied to a fuel cell system mounted on the vehicle, or may be applied to a stationary fuel cell system for home use.

図１に示す燃料電池システム１Ａは、燃料電池１０、アノード系２０、カソード系３０、制御系４０、希釈器５０、ディスチャージ抵抗６０などで構成されている。 A fuel cell system 1A shown in FIG. 1 includes a fuel cell 10, an anode system 20, a cathode system 30, a control system 40, a diluter 50, a discharge resistor 60, and the like.

前記燃料電池１０は、例えば、イオン交換膜として機能する固体高分子電解質膜１１を、触媒を含むアノード１２および触媒を含むカソード１３で挟んで構成された膜電極接合体（ＭＥＡ；Membrane Electrode Assembly）を有し、この膜電極接合体を導電性のセパレータ１４，１５で挟んで構成した単セル（Single Cell）が複数積層された構造を有している。単セルの各セパレータ１４には、燃料ガスとしての水素が流通するアノード流路１４ａと、アノード流路１４ａ同士を連通させる貫通孔（図示せず）が形成され、また各セパレータ１５には、酸化剤ガスとしての空気が流通するカソード流路１５ａと、カソード流路１５ａ同士を連通させる貫通孔（図示せず）が形成されている。なお、図１に燃料電池１０は、説明の便宜上、単セルの構造を模式的に示している。 The fuel cell 10 includes, for example, a membrane electrode assembly (MEA) formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane 11 functioning as an ion exchange membrane between an anode 12 containing a catalyst and a cathode 13 containing a catalyst. The membrane electrode assembly is sandwiched between conductive separators 14 and 15, and a plurality of single cells are stacked. Each separator 14 of a single cell is formed with an anode flow path 14a through which hydrogen as a fuel gas flows, and a through hole (not shown) that allows the anode flow paths 14a to communicate with each other. A cathode channel 15a through which air as the agent gas flows and a through hole (not shown) for communicating the cathode channels 15a are formed. In FIG. 1, the fuel cell 10 schematically shows the structure of a single cell for convenience of explanation.

前記アノード系２０は、水素タンク２１、遮断弁２２、減圧弁２３、アノード入口バルブＶ１、イジェクタ２４、アノード出口バルブＶ２、イジェクタバイパス配管ａ９、開閉バルブＶ５などで構成されている。また、水素タンク２１は配管ａ１を介して遮断弁２２と接続され、遮断弁２２は配管ａ２を介して減圧弁２３と接続され、減圧弁２３は配管ａ３を介してアノード入口バルブＶ１と接続され、アノード入口バルブＶ１は配管ａ４を介してイジェクタ２４と接続され、イジェクタ２４は配管ａ５を介して燃料電池１０のアノード流路１４ａの入口と接続されている。また、燃料電池１０のアノード流路１４ａの出口は、燃料電池１０から排出されるアノードオフガス（燃料排ガス）を再循環させる循環配管ａ６の一端と接続され、他端がイジェクタ２４と接続されている。また、循環配管ａ６は、配管ａ７を介してアノード出口バルブＶ２と接続されている。 The anode system 20 includes a hydrogen tank 21, a shutoff valve 22, a pressure reducing valve 23, an anode inlet valve V1, an ejector 24, an anode outlet valve V2, an ejector bypass pipe a9, an opening / closing valve V5, and the like. The hydrogen tank 21 is connected to the shutoff valve 22 via the pipe a1, the shutoff valve 22 is connected to the pressure reducing valve 23 via the pipe a2, and the pressure reducing valve 23 is connected to the anode inlet valve V1 via the pipe a3. The anode inlet valve V1 is connected to the ejector 24 via a pipe a4, and the ejector 24 is connected to the inlet of the anode flow path 14a of the fuel cell 10 via a pipe a5. Further, the outlet of the anode flow path 14a of the fuel cell 10 is connected to one end of a circulation pipe a6 for recirculating the anode off gas (fuel exhaust gas) discharged from the fuel cell 10 and the other end is connected to the ejector 24. . The circulation pipe a6 is connected to the anode outlet valve V2 via the pipe a7.

前記水素タンク２１は、例えば、アルミニウム合金により形成され、その内部に高純度の水素ガスを高圧で貯留するタンク室（図示せず）を有し、そのタンク室の周囲をＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastic：炭素繊維強化プラスチック）や、ＧＦＲＰ（Glass Fiber Reinforced Plastic：ガラス繊維強化プラスチック）等で形成されたカバー（図示せず）で被覆して構成されている。 The hydrogen tank 21 is made of, for example, an aluminum alloy, and has a tank chamber (not shown) for storing high-purity hydrogen gas at a high pressure therein. The periphery of the tank chamber is CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic). : Carbon fiber reinforced plastic) or a cover (not shown) formed of GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastic) or the like.

前記遮断弁２２は、例えば、ソレノイドを有する電磁作動式のＯＮ／ＯＦＦ弁により構成されている。なお、遮断弁２２は、水素タンク２１と一体に構成されたインタンク式のものであってもよい。 The shutoff valve 22 is constituted by, for example, an electromagnetically operated ON / OFF valve having a solenoid. The shut-off valve 22 may be an in-tank type that is configured integrally with the hydrogen tank 21.

前記減圧弁２３は、水素タンク２１から供給される高圧の水素ガスの圧力を所定圧に減圧する機能を有する。なお、この減圧弁２３は、例えば、カソード１３側の圧力が信号圧として入力されることによりアノード１２に供給される圧力が調節されるようになっている。つまり、減圧弁２３は、例えばカソード１３側の圧力が高くなればアノード１２側の圧力が高くなるように制御される。なお、減圧弁２３は、カソード１３の圧力に応じてアノード１２の圧力が調節されるものに限定されず、電気信号によって調節されるものであってもよい。 The pressure reducing valve 23 has a function of reducing the pressure of the high-pressure hydrogen gas supplied from the hydrogen tank 21 to a predetermined pressure. The pressure reducing valve 23 is configured such that, for example, the pressure supplied to the anode 12 is adjusted by inputting the pressure on the cathode 13 side as a signal pressure. That is, the pressure reducing valve 23 is controlled so that, for example, the pressure on the anode 12 side increases as the pressure on the cathode 13 side increases. Note that the pressure reducing valve 23 is not limited to one in which the pressure of the anode 12 is adjusted according to the pressure of the cathode 13, and may be adjusted by an electric signal.

前記アノード入口バルブＶ１は、例えばソレノイドを有する電磁作動式のＯＮ／ＯＦＦ弁であり、イジェクタ２４の上流側に設けられている。 The anode inlet valve V 1 is an electromagnetically operated ON / OFF valve having a solenoid, for example, and is provided on the upstream side of the ejector 24.

前記イジェクタ２４は、図２に示すように、ベース部１００、ノズル１１０、ニードル１２０、駆動部１３０、ディフューザ１４０などで構成されている。 As shown in FIG. 2, the ejector 24 includes a base part 100, a nozzle 110, a needle 120, a drive part 130, a diffuser 140, and the like.

前記ベース部１００は、配管ａ４と接続される流路１００ａと、循環配管ａ６と接続される流路１００ｂとを有している。 The base 100 has a flow path 100a connected to the pipe a4 and a flow path 100b connected to the circulation pipe a6.

前記ノズル１１０は、先端に向かって縮径する中空部１１０ａを有し、基端が流路１００ａと連通するようにベース部１００に取り付けられている。 The nozzle 110 has a hollow portion 110a that decreases in diameter toward the distal end, and is attached to the base portion 100 so that the proximal end communicates with the flow path 100a.

前記ニードル１２０は、ノズル１１０の中空部１１０ａにおいて、その軸線上を進退自在に移動すると共に、ノズル１１０の噴射口に遊挿されている。 The needle 120 moves freely on its axis in the hollow portion 110 a of the nozzle 110 and is loosely inserted into the injection port of the nozzle 110.

前記駆動部１３０は、ベース部１００に取り付けられ、後記するＥＣＵ４１ＡによってＯＮ／ＯＦＦされるソレノイド１３０ａなどによってニードル１２０を進退自在に移動させるようになっている。ソレノイド１３０ａがＯＦＦ（非励磁）されている場合には、ニードル１２０が圧縮コイルバネ１２１の弾性復帰力によってベース部１００に当接して所定の位置に係止される。また、ソレノイド１３０ａがＯＮ（励磁）されている場合には、ニードル１２０が吸引されてノズル１１０に対して後退し、ニードル１２０の先端が噴射口から離間するようになっている。 The drive unit 130 is attached to the base unit 100, and moves the needle 120 so as to be able to advance and retreat by a solenoid 130a which is turned ON / OFF by an ECU 41A described later. When the solenoid 130a is OFF (non-excited), the needle 120 is brought into contact with the base portion 100 by the elastic return force of the compression coil spring 121 and is locked at a predetermined position. Further, when the solenoid 130a is ON (excited), the needle 120 is sucked and retracted with respect to the nozzle 110, and the tip of the needle 120 is separated from the injection port.

前記ディフューザ１４０は、その中心軸線上に水素流路１４１を有し、ベース部１００とディフューザ１４０の基端外面との間に隙間１４２が形成されるようにしてベース部１００に固定されている。水素流路１４１は、その基端部から順に、流路断面積が一定の円筒部１４１ａと、流路断面積が縮径する縮径部１４１ｂと、流路断面積が最小となるスロート部１４１ｃと、流路断面積が徐々に拡径する拡径する拡径部１４１ｄと、を有している。また、円筒部１４１ａには、周方向において複数（例えば４つ）のアノードオフガス導入孔１４１ａ１が形成され、隙間１４２を介して流路１００ｂと連通するようになっている。 The diffuser 140 has a hydrogen flow path 141 on the central axis thereof, and is fixed to the base portion 100 so that a gap 142 is formed between the base portion 100 and the base end outer surface of the diffuser 140. The hydrogen channel 141 has a cylindrical portion 141a having a constant channel cross-sectional area, a reduced diameter portion 141b having a reduced channel cross-sectional area, and a throat portion 141c having a minimum channel cross-sectional area in order from the base end portion. And a diameter-expanded portion 141d whose diameter is increased gradually. In addition, a plurality of (for example, four) anode off-gas introduction holes 141a1 are formed in the cylindrical portion 141a in the circumferential direction, and communicate with the flow path 100b through the gap 142.

これにより、水素タンク２１からの水素が、イジェクタ２４のノズル１１０から噴射されると、負圧が発生するようになっている。この負圧により、燃料電池１０から排出されたアノードオフガスが、ベース部１００の流路１００ｂ、隙間１４２、アノードオフガス導入孔１４１ａ１、水素流路１４１に吸引されるようになっている。 Thereby, when the hydrogen from the hydrogen tank 21 is injected from the nozzle 110 of the ejector 24, a negative pressure is generated. Due to this negative pressure, the anode off-gas discharged from the fuel cell 10 is sucked into the channel 100b, the gap 142, the anode off-gas introduction hole 141a1, and the hydrogen channel 141 of the base part 100.

図１に示すように、前記アノード出口バルブＶ２は、例えばソレノイドを有する電磁作動式のＯＮ／ＯＦＦ弁であり、適宜開放することにより、燃料電池１０のアノード１２などに蓄積した不純物を外部（車外）に排出する機能を有する。なお、アノード出口バルブＶ２を開放するタイミングは、タイマを利用して所定時間毎に開放してもよく、あるいはセル電圧に基づいて開放してもよい。 As shown in FIG. 1, the anode outlet valve V2 is an electromagnetically actuated ON / OFF valve having, for example, a solenoid. By appropriately opening the anode outlet valve V2, impurities accumulated in the anode 12 and the like of the fuel cell 10 are externally (outside the vehicle). ) Has a function of discharging. Note that the timing of opening the anode outlet valve V2 may be opened every predetermined time using a timer, or may be opened based on the cell voltage.

また、アノード出口バルブＶ２は、配管ａ８を介して希釈器５０と接続されている。この希釈器５０は、例えば、燃料電池１０のアノード系２０から排出された水素を、燃料電池１０のカソード１３から排出されたカソードオフガスで所定の水素濃度以下に希釈して排出する機能を有し、水素を希釈するための空間を有している。 The anode outlet valve V2 is connected to the diluter 50 via a pipe a8. For example, the diluter 50 has a function of diluting and discharging hydrogen discharged from the anode system 20 of the fuel cell 10 to a predetermined hydrogen concentration or less with a cathode off-gas discharged from the cathode 13 of the fuel cell 10. , Has space for diluting hydrogen.

前記イジェクタバイパス配管ａ９は、水素タンク２１から供給される水素をイジェクタ２４をバイパス（迂回）して燃料電池１０に供給する流路であり、上流側の一端が配管ａ４に接続され、下流側の他端が配管ａ５に接続されている。 The ejector bypass pipe a9 is a flow path for supplying the hydrogen supplied from the hydrogen tank 21 to the fuel cell 10 by bypassing (detouring) the ejector 24. One end of the upstream side is connected to the pipe a4, and the downstream side The other end is connected to the pipe a5.

前記開閉バルブＶ５は、イジェクタバイパス配管ａ９の途中に設けられ、例えばソレノイドを有する電磁作動式のＯＮ／ＯＦＦ弁により構成されている。なお、イジェクタ２４とイジェクタバイパス配管ａ９との間で流路を切り替えることができるものであれば、本実施形態に限定されるものではなく、開閉バルブＶ５の位置や弁の種類（三方弁）を適宜変更できる。 The on-off valve V5 is provided in the middle of the ejector bypass pipe a9, and is constituted by, for example, an electromagnetically operated ON / OFF valve having a solenoid. Note that the present invention is not limited to this embodiment as long as the flow path can be switched between the ejector 24 and the ejector bypass pipe a9, and the position of the on-off valve V5 and the type of valve (three-way valve) are not limited. It can be changed as appropriate.

前記カソード系３０は、カソード入口バルブＶ３、エアポンプ３１、カソード出口バルブＶ４、背圧バルブ３２などで構成されている。また、カソード入口バルブＶ３は、配管ｃ１を介してエアポンプ３１と接続され、カソード入口バルブＶ３の上流は、燃料電池システム１Ａの外部（大気）と連通するように構成されている。エアポンプ３１は配管ｃ２を介して燃料電池１０のカソード流路１５ａの入口と接続されている。また、燃料電池１０のカソード流路１５ａの出口は、燃料電池１０から排出されるカソードオフガス（酸化剤排ガス）が流通する配管ｃ３を介してカソード出口バルブＶ４と接続され、カソード出口バルブＶ４は配管ｃ４を介して背圧バルブ３２と接続されている。また、背圧バルブ３２は、配管ｃ５を介して希釈器５０と接続されている。なお、カソード入口バルブＶ３およびカソード出口バルブＶ４は、例えばソレノイドを有する電磁作動式のＯＮ／ＯＦＦ弁により構成されている。 The cathode system 30 includes a cathode inlet valve V3, an air pump 31, a cathode outlet valve V4, a back pressure valve 32, and the like. The cathode inlet valve V3 is connected to the air pump 31 via a pipe c1, and the upstream of the cathode inlet valve V3 is configured to communicate with the outside (atmosphere) of the fuel cell system 1A. The air pump 31 is connected to the inlet of the cathode flow path 15a of the fuel cell 10 via the pipe c2. The outlet of the cathode flow path 15a of the fuel cell 10 is connected to the cathode outlet valve V4 via a pipe c3 through which the cathode off-gas (oxidant exhaust gas) discharged from the fuel cell 10 flows, and the cathode outlet valve V4 is connected to the pipe. The back pressure valve 32 is connected via c4. Further, the back pressure valve 32 is connected to the diluter 50 via a pipe c5. The cathode inlet valve V3 and the cathode outlet valve V4 are configured by electromagnetically operated ON / OFF valves having solenoids, for example.

前記エアポンプ３１は、モータによって駆動されるスーパーチャージなどで構成され、配管ｃ１から取り込んだ空気を圧縮する機能を有する。 The air pump 31 includes a supercharge driven by a motor and has a function of compressing air taken in from the pipe c1.

前記背圧バルブ３２は、例えばバタフライ弁などで構成され、開度を調節することによりカソード１３に供給される空気の圧力を調節する機能を有する。 The back pressure valve 32 is constituted by a butterfly valve, for example, and has a function of adjusting the pressure of air supplied to the cathode 13 by adjusting the opening degree.

なお、図示していないが、カソード系３０には、エアポンプ３１からの空気を加湿して燃料電池１０に供給するための加湿器などが設けられている。 Although not shown, the cathode system 30 is provided with a humidifier for humidifying the air from the air pump 31 and supplying it to the fuel cell 10.

前記制御系４０は、ＥＣＵ４１Ａ、圧力センサＳ１，Ｓ２、温度センサＳ３，Ｓ４などで構成されている。 The control system 40 includes an ECU 41A, pressure sensors S1, S2, temperature sensors S3, S4, and the like.

前記ＥＣＵ（Electric Control Unit；電子制御装置）４１Ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ、プログラムを記憶したＲＯＭ、各種回路などで構成され、燃料電池負圧形成手段を備えている。また、ＥＣＵ４１Ａは、遮断弁２２、アノード入口バルブＶ１、アノード出口バルブＶ２、カソード入口バルブＶ３、カソード出口バルブＶ４、開閉バルブＶ５を開閉し、エアポンプ３１のモータの回転速度を制御し、背圧バルブ３２の開度を調節する。また、ＥＣＵ４１Ａは、圧力センサＳ１からアノード１２の圧力（アノード圧力Ｐａｎ）を取得し、圧力センサＳ２からカソード１３の圧力（カソード圧力Ｐｃａ）を取得し、温度センサＳ３からアノード１２の温度（アノード温度Ｔａｎ）を取得し、温度センサＳ４からカソード１３の温度（カソード温度Ｔｃａ）を取得する。 The ECU (Electric Control Unit) 41A includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM, a ROM storing programs, various circuits, and the like, and includes fuel cell negative pressure forming means. Further, the ECU 41A opens and closes the shut-off valve 22, the anode inlet valve V1, the anode outlet valve V2, the cathode inlet valve V3, the cathode outlet valve V4, and the opening / closing valve V5, and controls the rotational speed of the motor of the air pump 31, thereby back pressure valve. Adjust the opening of 32. In addition, the ECU 41A acquires the pressure of the anode 12 (anode pressure Pan) from the pressure sensor S1, acquires the pressure of the cathode 13 (cathode pressure Pca) from the pressure sensor S2, and the temperature of the anode 12 (anode temperature) from the temperature sensor S3. Tan) is obtained, and the temperature of the cathode 13 (cathode temperature Tca) is obtained from the temperature sensor S4.

前記ディスチャージ抵抗６０は、燃料電池１０と接続され、走行モータなどの外部負荷との接続が遮断されているときに、ＥＣＵ４１Ａの制御によって図示しないスイッチが接続されることにより、ディスチャージ抵抗６０により放電が行なわれて、燃料電池１０内の水素が消費されるようになっている。 When the discharge resistor 60 is connected to the fuel cell 10 and is disconnected from an external load such as a travel motor, a discharge switch 60 (not shown) is connected under the control of the ECU 41A, so that the discharge resistor 60 discharges. As a result, the hydrogen in the fuel cell 10 is consumed.

なお、第１実施形態では、アノード入口バルブＶ１、アノード出口バルブＶ２、カソード入口バルブＶ３、カソード出口バルブＶ４、圧力センサＳ１，Ｓ２、温度センサＳ３，Ｓ４、ＥＣＵ４１Ａおよびディスチャージ抵抗６０により、燃料電池負圧形成手段が構成されている。 In the first embodiment, the anode inlet valve V1, the anode outlet valve V2, the cathode inlet valve V3, the cathode outlet valve V4, the pressure sensors S1 and S2, the temperature sensors S3 and S4, the ECU 41A, and the discharge resistor 60 are used to control the fuel cell negative. Pressure forming means is configured.

次に、第１実施形態の燃料電池システムの停止時および再起動時の制御について図３および図４を参照して説明する。なお、燃料電池システム１Ａの運転中においては、アノード系２０において、遮断弁２２およびアノード入口バルブＶ１が開弁され、アノード出口バルブＶ２が閉弁されて、水素タンク２１から放出された水素が、減圧弁２３で所定圧に減圧された後に燃料電池１０のアノード１２に供給される。また、カソード系３０では、カソード入口バルブＶ３およびカソード出口バルブＶ４が開弁され、背圧バルブ３２の開度が適宜調節され、エアポンプ３１から燃料電池１０のカソード１３に空気が供給される。 Next, control at the time of stopping and restarting the fuel cell system of the first embodiment will be described with reference to FIGS. During the operation of the fuel cell system 1A, in the anode system 20, the shutoff valve 22 and the anode inlet valve V1 are opened, the anode outlet valve V2 is closed, and the hydrogen released from the hydrogen tank 21 is The pressure is reduced to a predetermined pressure by the pressure reducing valve 23 and then supplied to the anode 12 of the fuel cell 10. In the cathode system 30, the cathode inlet valve V 3 and the cathode outlet valve V 4 are opened, the opening degree of the back pressure valve 32 is appropriately adjusted, and air is supplied from the air pump 31 to the cathode 13 of the fuel cell 10.

これにより、燃料電池１０のアノード１２では、触媒の作用により水素が乖離して、水素イオン（プロトン）が固体高分子電解質膜１１を介してカソード１３に透過し、水素から乖離した電子が走行モータや蓄電装置（バッテリやキャパシタ）などの外部負荷を通ってカソード１３に移動する。また、カソード１３では、固体高分子電解質膜１１を介してカソード１３に透過した水素イオンと、外部負荷を介してカソード１３に移動した電子と、カソード１３に供給された空気に含まれる酸素との反応により水が生成される。 Thereby, in the anode 12 of the fuel cell 10, hydrogen is separated by the action of the catalyst, hydrogen ions (protons) are transmitted to the cathode 13 through the solid polymer electrolyte membrane 11, and the electrons separated from the hydrogen are travel motors. And move to the cathode 13 through an external load such as a power storage device (battery or capacitor). In the cathode 13, hydrogen ions permeated to the cathode 13 through the solid polymer electrolyte membrane 11, electrons moved to the cathode 13 through an external load, and oxygen contained in the air supplied to the cathode 13 Water is produced by the reaction.

そして、運転者によって車両のイグニッションスイッチ（図示せず）がＯＦＦ状態にされると、遮断弁２２が閉じられて燃料電池１０のアノード１２への水素の供給が停止され、エアポンプ３１が停止されて燃料電池１０のカソード１３への空気の供給が停止される。そして、ステップＳ１００において、ＥＣＵ４１Ａは、アノード入口バルブＶ１、アノード出口バルブＶ２、カソード入口バルブＶ３、カソード出口バルブＶ４のすべてを閉じる。これにより、アノード入口バルブＶ１とアノード出口バルブＶ２との間の配管ａ４，ａ５，ａ７、循環配管ａ６、イジェクタバイパス配管ａ９内の流路およびアノード流路１４ａには、水素が密閉された状態になる。また、カソード入口バルブＶ３とカソード出口バルブＶ４との間の配管ｃ１〜ｃ３内の流路およびカソード流路１５ａには、空気が密閉された状態になる。 When the ignition switch (not shown) of the vehicle is turned off by the driver, the shutoff valve 22 is closed, the supply of hydrogen to the anode 12 of the fuel cell 10 is stopped, and the air pump 31 is stopped. The supply of air to the cathode 13 of the fuel cell 10 is stopped. In step S100, the ECU 41A closes all of the anode inlet valve V1, the anode outlet valve V2, the cathode inlet valve V3, and the cathode outlet valve V4. As a result, hydrogen is sealed in the pipes a4, a5, a7, the circulation pipe a6, the flow path in the ejector bypass pipe a9 and the anode flow path 14a between the anode inlet valve V1 and the anode outlet valve V2. Become. In addition, air is sealed in the channel in the pipes c1 to c3 between the cathode inlet valve V3 and the cathode outlet valve V4 and the cathode channel 15a.

そして、ステップＳ１１０において、ＥＣＵ４１Ａは、圧力センサＳ１からアノード１２の圧力Ｐａｎ、温度センサＳ３からアノード１２の温度Ｔａｎをそれぞれ測定し、圧力センサＳ２からカソード１３の圧力Ｐｃａ、温度センサＳ４からカソード１３の温度Ｔｃａを測定する。 In step S110, the ECU 41A measures the pressure Pan of the anode 12 from the pressure sensor S1, the temperature Tan of the anode 12 from the temperature sensor S3, and the pressure Pca of the cathode 13 from the pressure sensor S2 and the pressure Pca of the cathode 13 from the temperature sensor S4. The temperature Tca is measured.

そして、ステップＳ１２０において、ＥＣＵ４１Ａは、アノード１２の水素量Ｎａｎ、カソード１３の酸素量Ｎｃａをそれぞれ計算する。アノード１２の水素量Ｎａｎは、気体の状態方程式ＰＶ＝ＮＲＴ（Ｐ；圧力、Ｖ；体積、Ｎ；モル数、Ｒ；気体定数、Ｔ；温度）を用いて計算される。なお、前記方程式において、体積Ｖは、配管ａ４，ａ５，ａ７、循環配管ａ６、イジェクタバイパス配管ａ９内の流路の体積およびアノード流路１４ａの体積によって予め算出することができ、これをＶａｎとする。したがって、水素量Ｎａｎ＝（Ｐａｎ・Ｖａｎ）／（ＲＨ_２・Ｔａｎ）によって求めることができる。また、カソード１３の酸素量Ｎｃａについても同様にして気体の状態方程式から求めることができる。なお、配管ｃ１〜ｃ３内の流路およびカソード流路１５ａの体積をＶｃａとすると、酸素量Ｎｃａ＝（Ｐｃａ・Ｖｃａ）／（ＲＯ_２・Ｔｃａ）によって求めることができる。なお、Ｖｃａは、空気中の酸素と窒素の割合を考慮して求められる。 In step S120, the ECU 41A calculates the hydrogen amount Nan of the anode 12 and the oxygen amount Nca of the cathode 13, respectively. The amount of hydrogen Nan of the anode 12 is calculated using the gas equation of state PV = NRT (P: pressure, V: volume, N: number of moles, R: gas constant, T: temperature). In the above equation, the volume V can be calculated in advance by the volume of the flow path in the pipes a4, a5, a7, the circulation pipe a6, the ejector bypass pipe a9 and the volume of the anode flow path 14a. To do. Therefore, it can be obtained by the hydrogen amount Nan = (Pan · Van) / (RH ₂ · Tan). Similarly, the oxygen amount Nca of the cathode 13 can be obtained from the gas state equation. In addition, when the volume of the flow path in the pipes c1 to c3 and the cathode flow path 15a is Vca, the oxygen amount Nca = (Pca · Vca) / (RO ₂ · Tca) can be obtained. Vca is obtained in consideration of the ratio of oxygen and nitrogen in the air.

そして、ステップＳ１３０において、ＥＣＵ４１Ａは、ステップＳ１２０で算出した水素量Ｎａｎより電気量Ｑａｎを算出する。すなわち、化学反応式（Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ⁻）より、電気量Ｑａｎ（Ｃ）＝水素量Ｎａｎ（ｍｏｌ）×２（電子数）×９６５００（ファラデー定数、Ｃ／ｍｏｌ）で表すことができる。また、ＥＣＵ４１Ａは、ステップＳ１２０で算出した酸素量Ｎｃａより電気量Ｑｃａを算出する。すなわち、化学反応式（１／２・Ｏ_２＋２ｅ⁻＋２Ｈ^＋→Ｈ_２Ｏ）より、電気量Ｑｃａ（Ｃ）＝酸素量Ｎｃａ（ｍｏｌ）×４（電子数）×９６５００（ファラデー定数、Ｃ／ｍｏｌ）で表すことができる。なお、電子数が４というのは、酸素分子がＯ_２（１ｍｏｌ）であるので、酸素１ｍｏｌ当たり電子が化学反応式の２倍の４ｍｏｌ必要になることによる。 In step S130, the ECU 41A calculates the electric quantity Qan from the hydrogen quantity Nan calculated in step S120. That is, from the chemical reaction formula (H ₂ → 2H ⁺ + 2e ⁻ ), the electric quantity Qan (C) = hydrogen quantity Nan (mol) × 2 (number of electrons) × 96500 (Faraday constant, C / mol) can be expressed. . In addition, the ECU 41A calculates the amount of electricity Qca from the amount of oxygen Nca calculated in step S120. That is, from the chemical reaction formula (1/2 · O ₂ + 2e ⁻ + 2H ⁺ → H ₂ O), the electric quantity Qca (C) = oxygen quantity Nca (mol) × 4 (number of electrons) × 96500 (Faraday constant, C / mol). The number of electrons is 4 because oxygen molecules are O ₂ (1 mol), so that 4 mol of electrons per 1 mol of oxygen is twice as much as the chemical reaction formula.

そして、ステップＳ１４０において、ＥＣＵ４１Ａは、電気量Ｑａｎが電気量Ｑｃａより小さいか否かを判断する。ＥＣＵ４１Ａは、電気量Ｑａｎが電気量Ｑｃａよりも小さい（水素が少ない）と判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１５０に進み、発電させる電気量ＱとしてＱａｎを設定し、また電気量Ｑａｎが電気量Ｑｃａよりも小さくない（酸素が少ない）と判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１６０に進み、発電させる電気量ＱとしてＱｃａを設定する。すなわち、アノードとカソードとを独立で各物質量（Ｎａｎ、Ｎｃａ、モル数）からいくらの電気量（エネルギー）を有しているかを計算し、少ない方を完全に消費するようになっている。 In step S140, the ECU 41A determines whether the amount of electricity Qan is smaller than the amount of electricity Qca. If the ECU 41A determines that the amount of electricity Qan is smaller than the amount of electricity Qca (has less hydrogen) (Yes), the ECU 41A proceeds to step S150 and sets Qan as the amount of electricity Q to be generated. If it is determined that the amount is not smaller than the amount Qca (the amount of oxygen is small) (No), the process proceeds to step S160, where Qca is set as the amount of electricity Q to be generated. That is, the amount of electricity (energy) is calculated from the amount of each substance (Nan, Nca, number of moles) independently for the anode and the cathode, and the smaller one is completely consumed.

なお、ステップＳ１４０では、化学反応式（２Ｈ_２＋Ｏ_２→２Ｈ_２Ｏ）から、ＮａｎとＮｃａとの比が２：１であればよいので、前記のように電気量を求めてから少ない方を判断する他に、２Ｎａｎ＞ＮｃａのときにＮｃａ基準で電気を引くようにしてもよい。 In step S140, from the chemical reaction formula (2H ₂ + O ₂ → 2H ₂ O), the ratio of Nan to Nca may be 2: 1. In addition to the determination, electricity may be drawn based on Nca when 2Nan> Nca.

そして、ステップＳ１７０において、ＥＣＵ４１Ａは、ステップＳ１５０またはステップＳ１６０で算出した電気量Ｑを発電する。電気量Ｑを発電させるには、燃料電池１０とディスチャージ抵抗６０とを接続して、ディスチャージ抵抗６０により放電させることにより行なわれる。なお、電気量Ｑを発電したか否かの判断は、燃料電池１０から取り出される電流値を検出する電流センサ（図示せず）に基づいて判断してもよく、あるいは電気量Ｑの発電が完了するまでの時間を算出して、その算出時間が経過することによって判断してもよい。また、電気量Ｑを発電させる際の手段として、ディスチャージ抵抗６０に替えて、蓄電装置（図示せず）などの外部負荷に接続するようにして水素を消費させてもよい。 In step S170, the ECU 41A generates the amount of electricity Q calculated in step S150 or step S160. In order to generate the amount of electricity Q, the fuel cell 10 and the discharge resistor 60 are connected and discharged by the discharge resistor 60. The determination as to whether or not the amount of electricity Q has been generated may be made based on a current sensor (not shown) that detects the current value extracted from the fuel cell 10, or the generation of the amount of electricity Q is complete. It may be determined by calculating the time until the calculation is completed and then the calculation time elapses. Further, as means for generating the amount of electricity Q, hydrogen may be consumed by connecting to an external load such as a power storage device (not shown) instead of the discharge resistor 60.

なお、ステップＳ１７０では、電気量Ｑを発電させている状態において、セル電圧が負電圧になったら発電を停止させる処理が同時並行して行なわれる。なお、セル電圧とは、燃料電池１０を構成する各単セルの電圧を意味している。 In step S170, in the state where the amount of electricity Q is being generated, the process of stopping the generation when the cell voltage becomes negative is performed in parallel. The cell voltage means the voltage of each single cell constituting the fuel cell 10.

このように、アノード１２内の水素が消費されることにより、燃料電池１０内が負圧に設定される。なお、本実施形態では、燃料電池１０内のアノード流路１４ａだけではなく、アノード入口バルブＶ１とアノード出口バルブＶ２との間の配管ａ４，ａ５，ａ７、循環配管ａ６、イジェクタバイパス配管ａ９内も負圧に設定される。また同時に、カソード１３内の空気中の酸素が消費されることにより、燃料電池１０内が負圧に設定される。なお、本実施形態では、カソード入口バルブＶ３とカソード出口バルブＶ４との間の配管ｃ１〜ｃ３内も負圧に設定される。なお、本実施形態では、燃料電池１０のアノード１２とカソード１３の双方が負圧に設定されるので、燃料電池システム１Ａの再起動時（燃料電池１０の再起動時）まで全バルブＶ１〜Ｖ４を閉じておくことにより、再起動時まで負圧が維持される。 As described above, the hydrogen in the anode 12 is consumed, so that the inside of the fuel cell 10 is set to a negative pressure. In the present embodiment, not only the anode flow path 14a in the fuel cell 10, but also the pipes a4, a5, a7 between the anode inlet valve V1 and the anode outlet valve V2, the circulation pipe a6, and the ejector bypass pipe a9. Set to negative pressure. At the same time, oxygen in the air in the cathode 13 is consumed, so that the inside of the fuel cell 10 is set to a negative pressure. In the present embodiment, the pressure in the pipes c1 to c3 between the cathode inlet valve V3 and the cathode outlet valve V4 is also set to a negative pressure. In this embodiment, since both the anode 12 and the cathode 13 of the fuel cell 10 are set to negative pressure, all the valves V1 to V4 are used until the fuel cell system 1A is restarted (when the fuel cell 10 is restarted). By closing, negative pressure is maintained until restart.

図４に示すように、運転者によって車両のイグニッションスイッチがオン状態（ＩＧ−ＯＮ）にされると、遮断弁２２が開かれて、水素タンク２１から水素が放出され、エアポンプ３１の駆動が開始される。そして、ステップＳ２００において、ＥＣＵ４１Ａは、アノード入口バルブＶ１の上流側の圧力を所定値に昇圧する。アノード入口バルブＶ１の上流側の圧力を昇圧する手段としては、エアポンプ３１のモータの回転速度を上昇させること、または背圧バルブ３２の開度を絞ってカソード１３の圧力を上昇させて、減圧弁２３からアノード入口バルブＶ１に供給される水素の圧力を上昇させることなどである。なお、ステップＳ２００における所定値は、予め実験などによって求められ、燃料電池１０内の滞留水を外部（燃料電池システムの外部）に飛ばせるだけの流速が得られる差圧（アノード入口バルブＶ１の上流側の圧力と下流側の圧力との差）となるように設定される。 As shown in FIG. 4, when the ignition switch of the vehicle is turned on (IG-ON) by the driver, the shutoff valve 22 is opened, hydrogen is released from the hydrogen tank 21, and driving of the air pump 31 is started. Is done. In step S200, the ECU 41A increases the pressure on the upstream side of the anode inlet valve V1 to a predetermined value. As a means for increasing the pressure on the upstream side of the anode inlet valve V1, a pressure reducing valve can be used by increasing the rotation speed of the motor of the air pump 31 or increasing the pressure of the cathode 13 by reducing the opening of the back pressure valve 32. For example, the pressure of hydrogen supplied to the anode inlet valve V1 from 23 is increased. Note that the predetermined value in step S200 is obtained in advance by experiments or the like, and a differential pressure (upstream of the anode inlet valve V1) at which a flow rate sufficient to fly the accumulated water in the fuel cell 10 to the outside (outside the fuel cell system) is obtained. Difference between the pressure on the side and the pressure on the downstream side).

そして、ステップＳ２１０において、ＥＣＵ４１Ａは、アノード入口バルブＶ１および開閉バルブＶ５を開弁する。これにより、アノード１２を負圧にすることおよびアノード入口バルブＶ１の上流を昇圧することによる大きな差圧によって、水素が燃料電池１０のアノード１２に高い流速で供給されるようになる。さらに、イジェクタバイパス配管ａ９に水素と通すことにより、イジェクタ２４通過時の圧損を低減できるので、水素の流速がさらに高められて、滞留水の除去を効果的に行なうことができる。 In step S210, the ECU 41A opens the anode inlet valve V1 and the open / close valve V5. As a result, hydrogen is supplied to the anode 12 of the fuel cell 10 at a high flow rate by a large differential pressure due to the negative pressure of the anode 12 and the pressure upstream of the anode inlet valve V1. Furthermore, by passing hydrogen through the ejector bypass pipe a9, the pressure loss when passing through the ejector 24 can be reduced, so that the flow rate of hydrogen can be further increased and the accumulated water can be removed effectively.

そして、ステップＳ２２０において、ＥＣＵ４１Ａは、圧力センサＳ１によって検出されたアノード圧力Ｐａｎが大気圧Ｐａｂｓよりも高いか否かを判断する。ステップＳ２２０において、ＥＣＵ４１Ａは、アノード圧力Ｐａｎがまだ大気圧Ｐａｂｓより高くないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ２１０に戻り、またアノード圧力Ｐａｎが大気圧Ｐａｂｓより高いと判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２３０において、アノード出口バルブＶ２を開く。これにより、燃料電池１０内の滞留水がアノード出口バルブＶ２を介して外部に排出され、水素パージが行なわれる。 In step S220, the ECU 41A determines whether or not the anode pressure Pan detected by the pressure sensor S1 is higher than the atmospheric pressure Pabs. In step S220, if the ECU 41A determines that the anode pressure Pan is not yet higher than the atmospheric pressure Pabs (No), the ECU 41A returns to step S210, and if it determines that the anode pressure Pan is higher than the atmospheric pressure Pabs ( Yes) In step S230, the anode outlet valve V2 is opened. As a result, the accumulated water in the fuel cell 10 is discharged to the outside through the anode outlet valve V2, and a hydrogen purge is performed.

第１実施形態によれば、アノード圧力Ｐａｎが大気圧Ｐａｂｓを超えたときにアノード出口バルブＶ２を開くことにより、アノード下流側からの空気の逆流を防止できる。なお、水素パージによってアノード１２が水素に置換されることにより、空気中の酸素との反応により開放端電圧（ＯＣＶ；Open Circuit Voltage、開回路電圧）が上昇するが、この開放端電圧が所定値まで上昇したときに、燃料電池１０と外部負荷（走行モータ、蓄電装置、補機など）とが接続されて、燃料電池１０の発電が開始される。 According to the first embodiment, when the anode pressure Pan exceeds the atmospheric pressure Pabs, the backflow of air from the downstream side of the anode can be prevented by opening the anode outlet valve V2. When the anode 12 is replaced with hydrogen by hydrogen purging, an open circuit voltage (OCV) increases due to a reaction with oxygen in the air. This open circuit voltage is a predetermined value. When the fuel cell 10 rises, the fuel cell 10 and an external load (travel motor, power storage device, auxiliary machine, etc.) are connected, and the power generation of the fuel cell 10 is started.

また第１実施形態によれば、燃料電池１０の発電停止時にアノード１２を負圧にし、さらにイジェクタ２４をバイパスして水素パージを行なうことにより、水素パージ時の水素の流速を従来よりも一層高めることができるので、排出水素濃度を高めることなくアノード１２の水素置換と滞留水の除去を同時に短時間で行なうことが可能になり、燃料電池システム１Ａの起動性能を向上することができる。さらに、燃料電池１０の起動時にアノード入口バルブＶ１の上流を昇圧して、アノード入口バルブＶ１の上流側と下流側との差圧を所定以上に確保した状態で水素パージ（ＯＣＶパージ）を行うことにより、滞留水の除去を効果的に行なうことが可能になる。 Further, according to the first embodiment, when the power generation of the fuel cell 10 is stopped, the anode 12 is set to a negative pressure and the ejector 24 is bypassed to perform the hydrogen purge, thereby further increasing the hydrogen flow rate during the hydrogen purge. Therefore, it is possible to simultaneously perform hydrogen replacement of the anode 12 and removal of accumulated water in a short time without increasing the discharged hydrogen concentration, and the startup performance of the fuel cell system 1A can be improved. Further, when the fuel cell 10 is started up, the pressure upstream of the anode inlet valve V1 is increased, and hydrogen purge (OCV purge) is performed in a state where the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the anode inlet valve V1 is secured to a predetermined level or more. This makes it possible to effectively remove the staying water.

また、第１実施形態によれば、発電停止から再起動までの時間が長期に及ぶ場合であっても燃料電池１０内の負圧を維持することができる。 Further, according to the first embodiment, the negative pressure in the fuel cell 10 can be maintained even when the time from power generation stop to restart is long.

また、第１実施形態によれば、アノード入口バルブＶ１、アノード出口バルブＶ２、カソード入口バルブＶ３、カソード出口バルブＶ４の開閉を行なうだけであるので、エネルギーの消費を低く抑えることができる。 In addition, according to the first embodiment, since only the anode inlet valve V1, the anode outlet valve V2, the cathode inlet valve V3, and the cathode outlet valve V4 are opened and closed, energy consumption can be kept low.

（第２実施形態）
図５は第２実施形態の制御方法が適用される燃料電池システムの全体構成図、図６は第２実施形態の発電停止時における制御を示すフローチャートである。第２実施形態は、燃料電池負圧形成手段として、水素の消費による負圧形成に替えて、水素の吸引による負圧形成としたものであり、燃料電池システム１Ｂの再起動時に負圧形成および水素パージが行なわれる構成である。なお、以下では、第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。 (Second Embodiment)
FIG. 5 is an overall configuration diagram of a fuel cell system to which the control method of the second embodiment is applied, and FIG. 6 is a flowchart showing the control when power generation is stopped according to the second embodiment. In the second embodiment, as the fuel cell negative pressure forming means, instead of forming the negative pressure due to the consumption of hydrogen, the negative pressure is formed by the suction of hydrogen. When the fuel cell system 1B is restarted, In this configuration, hydrogen purge is performed. In addition, below, about the same structure as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図５に示すように、第２実施形態の制御方法が適用される燃料電池システム１Ｂは、燃料電池負圧形成手段が、アノード入口バルブＶ１、アノード出口バルブＶ２、カソード入口バルブＶ３、吸引配管ｄ１、切替バルブＶ６、ＥＣＵ４１Ｂによって構成されている。また、燃料電池システム１Ｂは、掃気導入配管ｄ２および掃気バルブＶ７を備えている。 As shown in FIG. 5, in the fuel cell system 1B to which the control method of the second embodiment is applied, the fuel cell negative pressure forming means includes an anode inlet valve V1, an anode outlet valve V2, a cathode inlet valve V3, and a suction pipe d1. , The switching valve V6 and the ECU 41B. The fuel cell system 1B includes a scavenging introduction pipe d2 and a scavenging valve V7.

前記吸引配管ｄ１は、一端が配管ａ７（循環配管ａ６でもよい）に接続され、他端がエアポンプ３１とカソード入口バルブＶ３との間の配管ｃ１に接続されている。切替バルブＶ６は、例えばソレノイドを有する電磁作動式のＯＮ／ＯＦＦ弁で構成され、ＥＣＵ４１Ｂによって開閉制御される。また、切替バルブＶ６は、吸引配管ｄ１上において配管ａ７近傍に設けられている。 One end of the suction pipe d1 is connected to a pipe a7 (or a circulation pipe a6), and the other end is connected to a pipe c1 between the air pump 31 and the cathode inlet valve V3. The switching valve V6 is constituted by an electromagnetically operated ON / OFF valve having a solenoid, for example, and is controlled to be opened and closed by the ECU 41B. The switching valve V6 is provided in the vicinity of the pipe a7 on the suction pipe d1.

前記掃気導入配管ｄ２は、一端が配管ｃ２と接続され、他端が配管ａ５と接続されている。前記掃気バルブＶ７は、例えばソレノイドを有する電磁作動式のＯＮ／ＯＦＦ弁で構成され、ＥＣＵ４１Ｂによって開閉制御される。 The scavenging introduction pipe d2 has one end connected to the pipe c2 and the other end connected to the pipe a5. The scavenging valve V7 is constituted by an electromagnetically operated ON / OFF valve having a solenoid, for example, and is controlled to be opened and closed by the ECU 41B.

図６に示すように、車両のイグニッションスイッチがオン状態（ＩＧ−ＯＮ）にされると、ステップＳ３００において、ＥＣＵ４１Ｂは、アノード掃気フラグが１であるかどうかを判断する。アノード掃気フラグが１であるとは掃気済みのことであり、アノード掃気フラグが１でない（＝０）とは未掃気のことである。 As shown in FIG. 6, when the ignition switch of the vehicle is turned on (IG-ON), ECU 41B determines whether or not the anode scavenging flag is 1 in step S300. If the anode scavenging flag is 1, it means that scavenging has been completed, and if the anode scavenging flag is not 1 (= 0), it means that no scavenging has been performed.

ステップＳ３００において、ＥＣＵ４１Ｂは、アノード掃気フラグが１でないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ３１０において、アノード掃気が行なわれる。アノード掃気は、ＥＣＵ４１Ｂによって、アノード入口バルブＶ１が閉じられ、アノード出口バルブＶ２およびカソード入口バルブＶ３が開かれた状態において、掃気バルブＶ７が開弁され、エアポンプ３１が駆動されることにより、掃気ガスとしての空気が掃気導入配管ｄ２を介してアノード１２側に供給される。これにより、アノード入口バルブＶ１とアノード出口バルブＶ２との間の配管ａ４，ａ５，ａ７、循環配管ａ６、イジェクタバイパス配管ａ９内の流路およびアノード流路１４ａに残留する水素がアノード出口バルブＶ２を介して排出される。なお、アノード出口バルブＶ２から希釈器５０の導入された水素は、背圧バルブ３２を通って希釈器５０に導入される空気によって希釈され、所定水素濃度以下で外部（車外）に排出される。また、アノード掃気は、例えば、タイマなどによって所定時間行なわれる。 If the ECU 41B determines in step S300 that the anode scavenging flag is not 1 (No), anode scavenging is performed in step S310. In the scavenging of the anode, the ECU 41B closes the anode inlet valve V1 and opens the anode outlet valve V2 and the cathode inlet valve V3. Is supplied to the anode 12 side through the scavenging introduction pipe d2. As a result, hydrogen remaining in the pipes a4, a5, a7 between the anode inlet valve V1 and the anode outlet valve V2, the circulation pipe a6, the flow path in the ejector bypass pipe a9 and the anode flow path 14a passes through the anode outlet valve V2. Is discharged through. The hydrogen introduced from the anode outlet valve V2 into the diluter 50 is diluted by the air introduced into the diluter 50 through the back pressure valve 32, and discharged to the outside (outside the vehicle) below a predetermined hydrogen concentration. Further, the anode scavenging is performed for a predetermined time by, for example, a timer.

一方、ステップＳ３００において、ＥＣＵ４１Ｂは、アノード掃気フラグが１である（アノード掃気済みである）と判断した場合には、アノード掃気は済んでいるので、ステップＳ３２０に進む。 On the other hand, if the ECU 41B determines in step S300 that the anode scavenging flag is 1 (the anode scavenging has been completed), the anode scavenging has been completed, and the process proceeds to step S320.

そして、ステップＳ３２０において、ＥＣＵ４１Ｂは、アノード入口バルブＶ１、アノード出口バルブＶ２およびカソード入口バルブＶ３をすべて閉じ、切替バルブＶ６を開いて、エアポンプ３１の回転数（回転速度）指令値をＮに設定する。なお、回転数指令値Ｎは、消費電力とノイズおよび振動の観点から少ない回転数、および速やかに所定の圧力まで下げられる回転数に基づいて設定される。 In step S320, the ECU 41B closes all of the anode inlet valve V1, the anode outlet valve V2, and the cathode inlet valve V3, opens the switching valve V6, and sets the rotation speed (rotation speed) command value of the air pump 31 to N. . The rotational speed command value N is set based on a low rotational speed from the viewpoint of power consumption, noise, and vibration, and a rotational speed that can be quickly lowered to a predetermined pressure.

そして、ステップＳ３３０において、ＥＣＵ４１Ｂは、ステップＳ３２０で設定された回転数指令値Ｎでエアポンプ３１の駆動を開始する。これにより、エアポンプ３１の駆動力によって燃料電池１０のアノード１２内の空気が吸引配管ｄ１を介して吸引される。吸引されたアノード１２の空気は、配管ｃ１，ｃ２、カソード流路１５ａ、配管ｃ３，ｃ５、希釈器５０を通って外部（車外）に排出される。 In step S330, the ECU 41B starts driving the air pump 31 with the rotational speed command value N set in step S320. Accordingly, the air in the anode 12 of the fuel cell 10 is sucked through the suction pipe d1 by the driving force of the air pump 31. The sucked air in the anode 12 is discharged to the outside (outside the vehicle) through the pipes c1 and c2, the cathode flow path 15a, the pipes c3 and c5, and the diluter 50.

そして、ステップＳ３４０において、ＥＣＵ４１Ｂは、圧力センサＳ１によるアノード圧力Ｐａｎが目標圧Ｐよりも低くなったか否かを判断する。なお、目標圧Ｐは、予め実験等によって求められ、燃料電池１０（アノード１２）内部に溜まっている水を飛ばせるだけの流速が得られる圧力に設定される。 In step S340, the ECU 41B determines whether or not the anode pressure Pan by the pressure sensor S1 has become lower than the target pressure P. The target pressure P is obtained in advance by experiments or the like, and is set to a pressure at which a flow rate sufficient to fly water accumulated in the fuel cell 10 (anode 12) is obtained.

ステップＳ３４０において、ＥＣＵ４１Ｂは、アノード圧力Ｐａｎが目標圧Ｐより低くないつまり負圧の形成が十分でないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ３５０において、回転数指令値Ｎに回転数αを加算した値を、新たな回転数指令値Ｎとして設定し、ステップＳ３３０において、新たな回転数指令値に基づいてエアポンプ３１を駆動する。 In step S340, when the ECU 41B determines that the anode pressure Pan is not lower than the target pressure P, that is, the formation of the negative pressure is not sufficient (No), the rotational speed α is added to the rotational speed command value N in step S350. The obtained value is set as a new rotation speed command value N, and in step S330, the air pump 31 is driven based on the new rotation speed command value.

また、ステップＳ３４０において、ＥＣＵ４１Ｂは、アノード圧力Ｐａｎが目標圧Ｐより低くなったと判断したつまり負圧の形成が十分であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ３６０において、切替バルブＶ６を閉じ、エアポンプ３１の駆動を停止する。これにより、アノード入口バルブＶ１とアノード出口バルブＶ２との間の配管ａ４，ａ５，ａ７、循環配管ａ６およびイジェクタバイパス配管ａ９内の流路およびアノード流路１４ａが負圧に設定される。 In step S340, if the ECU 41B determines that the anode pressure Pan has become lower than the target pressure P, that is, determines that the negative pressure is sufficiently formed (Yes), the ECU 41B closes the switching valve V6 in step S360. Then, the driving of the air pump 31 is stopped. Thereby, the pipes a4, a5, a7 between the anode inlet valve V1 and the anode outlet valve V2, the flow path in the circulation pipe a6 and the ejector bypass pipe a9 and the anode flow path 14a are set to negative pressure.

そして、フローの図示を省略しているが、図６に示す負圧形成に続いて、図４に示すステップＳ２００ないしＳ２３０の処理が行なわれる。すなわち、アノード入口バルブＶ１の上流側の圧力を所定値に昇圧した後（Ｓ２００）、アノード入口バルブＶ１および開閉バルブＶ５を開き（Ｓ２１０）、アノード圧力Ｐａｎが大気圧Ｐａｂｓを超えたときに（Ｓ２２０、Ｙｅｓ）、アノード出口バルブＶ２を開いて（Ｓ２３０）、水素パージを行なう。このような水素パージによってアノード１２が水素に置換されるとともに、エアポンプ３１からカソード１３への空気の供給によって、開放端電圧（開回路電圧）が上昇する。開放端電圧が所定値まで上昇したときに、燃料電池１０と外部負荷（走行モータ、蓄電装置、補機など）とが接続されて、燃料電池１０の発電が開始される。 Then, although illustration of the flow is omitted, following the negative pressure formation shown in FIG. 6, the processes of steps S200 to S230 shown in FIG. 4 are performed. That is, after increasing the pressure on the upstream side of the anode inlet valve V1 to a predetermined value (S200), the anode inlet valve V1 and the open / close valve V5 are opened (S210), and when the anode pressure Pan exceeds the atmospheric pressure Pabs (S220). Yes), the anode outlet valve V2 is opened (S230), and hydrogen purge is performed. The anode 12 is replaced with hydrogen by such a hydrogen purge, and the open end voltage (open circuit voltage) is increased by supplying air from the air pump 31 to the cathode 13. When the open-circuit voltage rises to a predetermined value, the fuel cell 10 and an external load (travel motor, power storage device, auxiliary machine, etc.) are connected and power generation of the fuel cell 10 is started.

このように、第２実施形態によれば、燃料電池１０の再起動時にアノード１２を負圧にし、水素がイジェクタ２４をバイパスした状態でパージが行なわれるので、排出水素ガス濃度を上げることなく、水素へのガス置換および滞留水の除去を同時に短時間で行なうことができる。その結果、燃料電池システム１Ａの起動性能を向上できる。さらに、アノード入口バルブＶ１の上流を昇圧して、アノード入口バルブＶ１の上流側と下流側との差圧を所定以上に確保した状態で水素パージ（ＯＣＶパージ）が行なわれるので、アノード１２の滞留水の除去を効果的に行なうことができる。 As described above, according to the second embodiment, when the fuel cell 10 is restarted, the anode 12 is set to a negative pressure, and the purge is performed in a state where hydrogen bypasses the ejector 24. Therefore, without increasing the exhaust hydrogen gas concentration, Gas replacement with hydrogen and removal of accumulated water can be simultaneously performed in a short time. As a result, the startup performance of the fuel cell system 1A can be improved. Further, the pressure of the upstream side of the anode inlet valve V1 is increased, and the hydrogen purge (OCV purge) is performed in a state in which the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the anode inlet valve V1 is secured to a predetermined level or more. Water can be removed effectively.

また、第２実施形態では、アノード１２を負圧にするためにアノード１２内をエアポンプ３１で吸引する前に、アノード掃気が行なわれているので、水素がエアポンプ３１に導入されるのを防止できる。なお、仮にアノード１２に水素が残留している場合を想定して、吸引配管ｄ１の切替バルブＶ６下流側に水素センサ（図示せず）を設けて、負圧形成時に水素が検出されたときに、エアポンプ３１を停止して負圧の形成を停止するように制御してもよい。 Moreover, in the second embodiment, since the anode scavenging is performed before the inside of the anode 12 is sucked by the air pump 31 in order to make the anode 12 have a negative pressure, it is possible to prevent hydrogen from being introduced into the air pump 31. . Assuming that hydrogen remains in the anode 12, a hydrogen sensor (not shown) is provided on the downstream side of the switching valve V6 of the suction pipe d1, and when hydrogen is detected during negative pressure formation. The air pump 31 may be stopped so as to stop the formation of the negative pressure.

なお、第２実施形態では、燃料電池システム１Ｂの再起動時（燃料電池１０の再起動時）にアノード１２を負圧にし、水素パージを行なう例を挙げて説明したが、第１実施形態のように、燃料電池１０の発電停止時（ＩＧ−ＯＦＦ）に負圧を形成し、再起動時までアノード入口バルブＶ１、アノード出口バルブＶ２、切替バルブＶ６および掃気バルブＶ７を閉じて負圧を維持し、燃料電池１０の再起動時に図４に示す制御を実行するようにしてもよい。 In the second embodiment, the example in which the anode 12 is set to a negative pressure and the hydrogen purge is performed when the fuel cell system 1B is restarted (when the fuel cell 10 is restarted) has been described. As described above, negative pressure is generated when power generation of the fuel cell 10 is stopped (IG-OFF), and the negative pressure is maintained by closing the anode inlet valve V1, the anode outlet valve V2, the switching valve V6 and the scavenging valve V7 until the restart. Then, the control shown in FIG. 4 may be executed when the fuel cell 10 is restarted.

また、図７に示すように、第２実施形態の変形例として、アノード入口バルブＶ１、アノード出口バルブＶ２、背圧バルブバイパス配管ｄ３、切替バルブＶ８、イジェクタ３３、吸引配管ｄ４、切替バルブＶ９、ＥＣＵ４１Ｃによって燃料電池負圧形成手段が構成されている。また、燃料電池システム１Ｂは、掃気導入配管ｄ２および掃気バルブＶ７を備えた燃料電池システム１Ｂであってもよい。図７は第２実施形態における燃料電池負圧形成手段の変形例を備えた燃料電池システムの全体構成図である。図８は図７に示す燃料電池システムの再起動時の制御を示すフローチャートである。 As shown in FIG. 7, as a modification of the second embodiment, an anode inlet valve V1, an anode outlet valve V2, a back pressure valve bypass pipe d3, a switching valve V8, an ejector 33, a suction pipe d4, a switching valve V9, The fuel cell negative pressure forming means is constituted by the ECU 41C. The fuel cell system 1B may be a fuel cell system 1B including a scavenging introduction pipe d2 and a scavenging valve V7. FIG. 7 is an overall configuration diagram of a fuel cell system provided with a modification of the fuel cell negative pressure forming means in the second embodiment. FIG. 8 is a flowchart showing control at the time of restarting the fuel cell system shown in FIG.

図７に示すように、背圧バルブバイパス配管ｄ３は、一端が背圧バルブ３２の上流側の配管ｃ３に接続され、他端が背圧バルブ３２の下流側の配管ｃ５に接続されている。また、背圧バルブバイパス配管ｄ３の途中には、上流側から順番に、切替バルブＶ８、イジェクタ３３が設けられている。イジェクタ３３は、前記イジェクタ２４と同様に構成されたものであり、配管ｃ３から導入された空気がイジェクタ３３のノズルから噴射されるようになっている。吸引配管ｄ４は、一端が配管ａ７に接続され、他端がイジェクタ３３と接続されている。また、切替バルブＶ９は、例えばソレノイドを有する電磁作動式のＯＮ／ＯＦＦ弁で構成され、吸引配管ｄ４の配管ａ７の近傍に設けられている。 As shown in FIG. 7, the back pressure valve bypass pipe d 3 has one end connected to the pipe c 3 upstream of the back pressure valve 32 and the other end connected to the pipe c 5 downstream of the back pressure valve 32. Further, in the middle of the back pressure valve bypass pipe d3, a switching valve V8 and an ejector 33 are provided in order from the upstream side. The ejector 33 is configured in the same manner as the ejector 24, and air introduced from the pipe c 3 is injected from the nozzle of the ejector 33. The suction pipe d4 has one end connected to the pipe a7 and the other end connected to the ejector 33. Further, the switching valve V9 is constituted by, for example, an electromagnetically operated ON / OFF valve having a solenoid, and is provided in the vicinity of the pipe a7 of the suction pipe d4.

図８に示すように、車両のイグニッションスイッチ（図示せず）がＯＮ状態にされると、ステップＳ４００において、ＥＣＵ４１Ｃは、アノード入口バルブＶ１およびアノード出口バルブＶ２を閉じ、背圧バルブ３２を全閉にし、切替バルブＶ８，Ｖ９をそれぞれ開き、エアポンプ３１の回転数指令値をＮに設定する。なお、回転数指令値Ｎは、図６のステップＳ３２０と同様にして設定される。 As shown in FIG. 8, when the ignition switch (not shown) of the vehicle is turned on, in step S400, the ECU 41C closes the anode inlet valve V1 and the anode outlet valve V2, and fully closes the back pressure valve 32. Then, the switching valves V8 and V9 are opened, and the rotational speed command value of the air pump 31 is set to N. The rotation speed command value N is set in the same manner as in step S320 in FIG.

そして、ステップＳ４１０において、ＥＣＵ４１Ｃは、エアポンプ３１の駆動を開始する。これにより、エアポンプ３１からの空気がカソード１３から排出され、背圧バルブバイパス配管ｄ３を通って、イジェクタ３３に供給される。エアポンプ３１からの空気がイジェクタ３３を通ることにより負圧が発生して、アノード１２内の水素が吸引配管ｄ４を介して吸引されるようになる。これにより、アノード入口バルブＶ１とアノード出口バルブＶ２との間の配管ａ４，ａ５，ａ７、循環配管ａ６およびイジェクタバイパス配管ａ９内およびアノード流路１４ａ内の圧力が低下する。なお、アノード１２から吸引された水素は、希釈器５０内で希釈された後に外部に排出されるようになっている。 In step S410, the ECU 41C starts driving the air pump 31. Thereby, air from the air pump 31 is discharged from the cathode 13 and supplied to the ejector 33 through the back pressure valve bypass pipe d3. When the air from the air pump 31 passes through the ejector 33, a negative pressure is generated, and the hydrogen in the anode 12 is sucked through the suction pipe d4. As a result, the pressures in the pipes a4, a5, a7, the circulation pipe a6, the ejector bypass pipe a9, and the anode flow path 14a between the anode inlet valve V1 and the anode outlet valve V2 are reduced. Note that the hydrogen sucked from the anode 12 is discharged outside after being diluted in the diluter 50.

そして、ステップＳ４２０において、ＥＣＵ４１Ｃは、圧力センサＳ１によって検出されたアノード圧力Ｐａｎが目標圧Ｐより低くなったかどうかを判断する。なお、目標圧Ｐは、図６のステップＳ３４０と同様にして設定される。ステップＳ４２０において、ＥＣＵ４１Ｃは、アノード圧力Ｐａｎが目標圧Ｐ以上より低くなっていないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ４３０において、現在の回転数指令値Ｎに所定の回転数αを加算した値を新たな回転数指令値Ｎとして設定して、新たな回転数指令値Ｎでエアポンプ３１を駆動する。 In step S420, the ECU 41C determines whether or not the anode pressure Pan detected by the pressure sensor S1 has become lower than the target pressure P. The target pressure P is set in the same manner as in step S340 in FIG. In step S420, when the ECU 41C determines that the anode pressure Pan is not lower than the target pressure P (No), in step S430, the ECU 41C adds a predetermined rotation speed α to the current rotation speed command value N. The value is set as a new rotation speed command value N, and the air pump 31 is driven with the new rotation speed command value N.

一方、アノード圧力Ｐａｎが目標圧Ｐよりも低くなったと判断した場合には（Ｙｅｓ）、アノード１２の負圧形成が完了したと判断して、ステップＳ４４０において、背圧バルブ３２を全開にし、エアポンプ３１を停止し、切替バルブＶ８，Ｖ９をそれぞれ閉じる。 On the other hand, if it is determined that the anode pressure Pan has become lower than the target pressure P (Yes), it is determined that the negative pressure formation of the anode 12 has been completed, and in step S440, the back pressure valve 32 is fully opened, and the air pump 31 is stopped and the switching valves V8 and V9 are closed.

そして、図示していないが、ステップＳ４４０の処理後、図４に示すステップＳ２００ないしＳ２３０の処理が実行される。すなわち、アノード入口バルブＶ１の上流側の圧力を所定値に昇圧した状態において（Ｓ２００）、アノード入口バルブＶ１および開閉バルブＶ５を開き（Ｓ２１０）、アノード圧力Ｐａｎが大気圧Ｐａｂｓを超えたときに（Ｓ２２０、Ｙｅｓ）、アノード出口バルブＶ２を開いて（Ｓ２３０）、水素パージ（ＯＣＶパージ）が行なわれる。この水素パージによってアノード１２が水素に置換され、エアポンプ３１からの空気がカソード１３に供給され、開放端電圧（開回路電圧）が所定値まで上昇したときに、燃料電池１０と外部負荷（走行モータ、蓄電装置、補機など）とが接続されて、燃料電池１０の発電が開始される。 Although not shown, after the process of step S440, the processes of steps S200 to S230 shown in FIG. 4 are executed. That is, when the pressure on the upstream side of the anode inlet valve V1 is increased to a predetermined value (S200), the anode inlet valve V1 and the opening / closing valve V5 are opened (S210), and the anode pressure Pan exceeds the atmospheric pressure Pabs ( (S220, Yes), the anode outlet valve V2 is opened (S230), and hydrogen purge (OCV purge) is performed. By this hydrogen purge, the anode 12 is replaced with hydrogen, air from the air pump 31 is supplied to the cathode 13, and when the open end voltage (open circuit voltage) rises to a predetermined value, the fuel cell 10 and an external load (travel motor) , A power storage device, an auxiliary machine, etc.) are connected, and power generation of the fuel cell 10 is started.

このように、第２実施形態によれば、燃料電池１０の起動時にアノード１２を負圧にし、イジェクタ２４をバイパスして水素をアノード１２に供給することにより、排出水素ガス濃度を上げることなく、水素へのガス置換および滞留水の除去を同時に短時間で行なうことが可能になり、燃料電池システム１Ｂの起動性能を向上できる。さらに、燃料電池１０の起動時にアノード入口バルブＶ１の上流を昇圧して、アノード入口バルブＶ１の上流側と下流側との差圧を所定以上に確保した状態で水素パージ（ＯＣＶパージ）が行なわれるので、滞留水の除去を効果的に行なうことができる。 As described above, according to the second embodiment, when the fuel cell 10 is started, the anode 12 is set to a negative pressure, the ejector 24 is bypassed, and hydrogen is supplied to the anode 12 without increasing the exhaust hydrogen gas concentration. Gas replacement with hydrogen and removal of stagnant water can be simultaneously performed in a short time, and the startup performance of the fuel cell system 1B can be improved. Further, when the fuel cell 10 is started, the pressure upstream of the anode inlet valve V1 is increased, and a hydrogen purge (OCV purge) is performed in a state where a differential pressure between the upstream side and the downstream side of the anode inlet valve V1 is secured to a predetermined level or more. Therefore, the removal of stagnant water can be performed effectively.

なお、図７および図８に示す実施形態では、起動時にアノード１２を負圧にして水素パージを行なう例を挙げて説明したが、燃料電池１０の発電停止時にアノード１２を負圧にし、この負圧を再起動時まで維持し（アノード入口バルブＶ１、アノード出口バルブＶ２および切替バルブＶ９を閉状態に維持し）、再起動時に水素パージを行なうようにしてもよい。 In the embodiment shown in FIGS. 7 and 8, an example in which the anode 12 is set to a negative pressure at the time of startup and the hydrogen purge is performed has been described. However, when the fuel cell 10 stops generating power, the anode 12 is set to a negative pressure. The pressure may be maintained until restart (the anode inlet valve V1, the anode outlet valve V2 and the switching valve V9 are kept closed), and hydrogen purge may be performed at the time of restart.

また、第１実施形態では、燃料電池１０の発電停止時に負圧にし、再起動に水素パージを行なう例を挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、第２実施形態のように、燃料電池１０の再起動時に、水素の消費によりアノード１２を負圧にし、または水素および酸素の消費によりアノード１２およびカソード１３を負圧し、水素パージを行なうようにしてもよい。 Further, in the first embodiment, an example in which a negative pressure is applied when power generation of the fuel cell 10 is stopped and a hydrogen purge is performed for restarting is described. However, the present invention is not limited to this example, as in the second embodiment. When the fuel cell 10 is restarted, the anode 12 may be negatively pressured due to consumption of hydrogen, or the anode 12 and the cathode 13 may be negatively pressured due to consumption of hydrogen and oxygen, and hydrogen purge may be performed.

また、第２実施形態では、アノード１２のみを負圧にしたが、カソード１３も同時にまたはアノード１２の負圧形成に前後して、負圧にするようにしてもよい。 In the second embodiment, only the anode 12 is set to a negative pressure, but the cathode 13 may be set to a negative pressure at the same time or before or after the negative pressure is formed on the anode 12.

第１実施形態の制御方法が適用される燃料電池システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a fuel cell system to which a control method of a first embodiment is applied. イジェクタの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of an ejector. 第１実施形態の発電停止時における制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control at the time of the electric power generation stop of 1st Embodiment. 第１実施形態の起動時における制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control at the time of starting of 1st Embodiment. 第２実施形態の制御方法が適用される燃料電池システムの全体構成図である。It is a whole block diagram of the fuel cell system with which the control method of a 2nd embodiment is applied. 第２実施形態の再起動時における制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control at the time of restart of 2nd Embodiment. 第２実施形態における燃料電池負圧形成手段を備えた燃料電池システムの全体構成図である。It is a whole block diagram of the fuel cell system provided with the fuel cell negative pressure formation means in 2nd Embodiment. 図７に示す燃料電池システムの再起動時における制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control at the time of restart of the fuel cell system shown in FIG.

Explanation of symbols

１Ａ，１Ｂ燃料電池システム
１０燃料電池
２１水素タンク（燃料ガス供給手段）
２４イジェクタ
３１エアポンプ（酸化剤ガス供給手段）
３２背圧バルブ
４１Ａ〜４１ＣＥＣＵ
６０ディスチャージ抵抗
ａ１〜ａ５配管（燃料ガス供給路）
ａ６循環配管（循環路）
ａ７配管（燃料排ガス路）
ａ９イジェクタバイパス配管（イジェクタバイパス路）
ｃ１，ｃ２配管（酸化剤ガス供給路）
ｃ３配管（酸化剤排ガス排出路）
ｄ１，ｄ４吸引配管
ｄ２掃気導入配管
ｄ３背圧バルブバイパス配管
Ｓ１，Ｓ２圧力センサ
Ｓ３，Ｓ４温度センサ
Ｖ１アノード入口バルブ（燃料ガス遮断手段）
Ｖ２アノード出口バルブ（パージ手段）
Ｖ３カソード入口バルブ（酸化剤ガス遮断手段）
Ｖ４カソード出口バルブ（酸化剤排ガス遮断手段）
Ｖ５開閉バルブ（開閉手段）
Ｖ６，Ｖ８，Ｖ９切替バルブ
Ｖ７掃気バルブ 1A, 1B Fuel cell system 10 Fuel cell 21 Hydrogen tank (fuel gas supply means)
24 Ejector 31 Air pump (oxidant gas supply means)
32 Back pressure valve 41A-41C ECU
60 Discharge resistance a1 to a5 Piping (fuel gas supply path)
a6 Circulation piping (circulation path)
a7 Piping (fuel exhaust gas passage)
a9 Ejector bypass piping (ejector bypass passage)
c1, c2 piping (oxidant gas supply path)
c3 Piping (Oxidant exhaust gas discharge passage)
d1, d4 suction piping d2 scavenging introduction piping d3 back pressure valve bypass piping S1, S2 pressure sensor S3, S4 temperature sensor V1 anode inlet valve (fuel gas shutoff means)
V2 Anode outlet valve (purge means)
V3 Cathode inlet valve (oxidant gas blocking means)
V4 Cathode outlet valve (Oxidant exhaust gas blocking means)
V5 open / close valve (open / close means)
V6, V8, V9 switching valve V7 scavenging valve

Claims

A fuel gas supply path for supplying fuel gas from the fuel gas supply means to the fuel cell;
A circulation path for recirculating fuel exhaust gas from the fuel cell to the fuel gas supply path via an ejector;
A fuel exhaust path for discharging fuel exhaust gas from the fuel cell;
Purge means for purging the fuel exhaust gas from the fuel exhaust gas path;
A fuel gas blocking means disposed upstream of an ejector of the fuel gas supply path and capable of blocking the fuel gas supply path;
An oxidant gas supply path for supplying an oxidant gas to the fuel cell;
An oxidant exhaust gas exhaust path for exhausting oxidant exhaust gas from the fuel cell, and a fuel cell system comprising:
An ejector bypass path provided in the fuel gas supply path to bypass the ejector;
Opening and closing means for opening and closing the ejector bypass path;
When the fuel cell system is stopped, the fuel gas shut-off means is shut off, the purge means is shut off, and then the fuel gas remaining in the fuel cell is consumed to bring the fuel cell to a negative pressure. Negative pressure forming means,
After the fuel cell negative pressure forming means makes the inside of the fuel cell negative pressure, the negative pressure is maintained, the fuel gas shut-off means is opened when the fuel cell system is restarted, and the ejector bypass passage opening / closing means Is opened, the fuel gas is supplied to the fuel cell, and then purge is performed by opening the purge means.

An oxidant gas blocking means capable of blocking the oxidant gas supply path;
An oxidant exhaust gas blocking means capable of blocking the oxidant exhaust gas discharge path,
The fuel cell negative pressure forming unit shuts off the oxidant gas blocking unit when the fuel cell system is stopped, blocks the oxidant exhaust gas blocking unit, and then consumes the oxidant gas remaining in the fuel cell. The fuel cell system control method according to claim 1, wherein the inside of the fuel cell is set to a negative pressure.

A fuel gas supply path for supplying fuel gas from the fuel gas supply means to the fuel cell;
A circulation path for recirculating fuel exhaust gas from the fuel cell to the fuel gas supply path via an ejector;
A fuel exhaust path for discharging fuel exhaust gas from the fuel cell;
Purge means for purging the fuel exhaust gas from the fuel exhaust gas path;
A fuel gas blocking means disposed upstream of an ejector of the fuel gas supply path and capable of blocking the fuel gas supply path;
An oxidant gas supply path for supplying an oxidant gas to the fuel cell;
An oxidant exhaust gas exhaust path for exhausting oxidant exhaust gas from the fuel cell, and a fuel cell system comprising:
An ejector bypass path provided in the fuel gas supply path to bypass the ejector;
Opening and closing means for opening and closing the ejector bypass path;
A fuel cell negative pressure forming means that shuts off the fuel gas shut-off means, shuts off the purge means, and then consumes the fuel gas remaining in the fuel cell to make the fuel cell negative pressure; In addition,
When the fuel cell system is restarted, the fuel cell negative pressure forming means makes the inside of the fuel cell a negative pressure, then the fuel gas shut-off means is opened, the ejector bypass passage opening / closing means is opened, and the fuel cell system is opened. A control method for a fuel cell system, wherein gas is supplied to the fuel cell, and then purge is performed by opening the purge means.

A fuel gas supply path for supplying fuel gas from the fuel gas supply means to the fuel cell;
A circulation path for recirculating fuel exhaust gas from the fuel cell to the fuel gas supply path via an ejector;
A fuel exhaust path for discharging fuel exhaust gas from the fuel cell;
Purge means for purging the fuel exhaust gas from the fuel exhaust gas path;
A fuel gas blocking means disposed upstream of an ejector of the fuel gas supply path and capable of blocking the fuel gas supply path;
An oxidant gas supply path for supplying an oxidant gas to the fuel cell;
An oxidant exhaust gas exhaust path for exhausting oxidant exhaust gas from the fuel cell, and a fuel cell system comprising:
An ejector bypass path provided in the fuel gas supply path to bypass the ejector;
Opening and closing means for opening and closing the ejector bypass path;
A fuel cell negative pressure forming means that shuts off the fuel gas shut-off means, shuts off the purge means, and then sucks the fuel gas remaining in the fuel cell to make the inside of the fuel cell negative. In addition,
When the fuel cell system is restarted, the fuel cell negative pressure forming means makes the inside of the fuel cell a negative pressure, then the fuel gas shut-off means is opened, the ejector bypass passage opening / closing means is opened, and the fuel cell system is opened. A control method for a fuel cell system, wherein gas is supplied to the fuel cell, and then purge is performed by opening the purge means.

A fuel gas supply path for supplying fuel gas from the fuel gas supply means to the fuel cell;
A circulation path for recirculating fuel exhaust gas from the fuel cell to the fuel gas supply path via an ejector;
A fuel exhaust path for discharging fuel exhaust gas from the fuel cell;
Purge means for purging the fuel exhaust gas from the fuel exhaust gas path;
A fuel gas blocking means disposed upstream of an ejector of the fuel gas supply path and capable of blocking the fuel gas supply path;
An oxidant gas supply path for supplying an oxidant gas to the fuel cell;
An oxidant exhaust gas exhaust path for exhausting oxidant exhaust gas from the fuel cell, and a fuel cell system comprising:
An ejector bypass path provided in the fuel gas supply path to bypass the ejector;
Opening and closing means for opening and closing the ejector bypass path;
The fuel cell shuts off the fuel gas shut-off means when the fuel cell system is stopped, shuts off the purge means, and then sucks the fuel gas remaining in the fuel cell to bring the fuel cell to a negative pressure. Negative pressure forming means,
After the inside of the fuel cell is made negative pressure by the fuel cell negative pressure forming means, the negative pressure state is maintained, the fuel gas shut-off means is opened when the fuel cell system is restarted, and the ejector bypass passage A control method for a fuel cell system, comprising: opening and closing means to supply the fuel gas to the fuel cell; and thereafter, purging by opening the purge means.

When the fuel cell system is restarted, the pressure of the fuel gas upstream of the fuel gas blocking means is increased to a predetermined value, and then the fuel gas blocking means is opened to supply the fuel gas to the fuel cell. The method for controlling a fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, wherein:

The control of the fuel cell system according to any one of claims 1 to 6, wherein the timing of opening the purge means is when the pressure in the fuel cell becomes equal to or higher than atmospheric pressure. Method.