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JP2018073788A - Fuel cell system - Google Patents

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JP2018073788A JP2016216477A JP2016216477A JP2018073788A JP 2018073788 A JP2018073788 A JP 2018073788A JP 2016216477 A JP2016216477 A JP 2016216477A JP 2016216477 A JP2016216477 A JP 2016216477A JP 2018073788 A JP2018073788 A JP 2018073788A
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Abstract

【課題】間欠運転等の発電を停止している場合に、空気調圧弁の開度を調節するステッピングモータの断線検出を行うことのできる燃料電池システムを提供する。
【解決手段】燃料電池スタックのカソード極における空気の圧力（カソード圧）を調整するための空気調圧弁６が設けられている。空気調圧弁６を動作させて開度を調節するために、空気調圧弁６にモータを構成するステッピングモータ７が接続されている。ＥＣＵ８は発電運転が終了した直後の間欠運転中に断線検出運転を所定の時間実施する。断線検出運転において駆動電流が所定値の電流としてステッピングモータ７に流された状態で、ＥＣＵ８は、空気調圧弁６が開状態で固定されるようにステッピングモータ７の回転角度を保持する制御を行う。
【選択図】図１A fuel cell system capable of detecting disconnection of a stepping motor that adjusts the opening of an air pressure regulating valve when power generation such as intermittent operation is stopped.
An air pressure regulating valve (6) for adjusting an air pressure (cathode pressure) at a cathode electrode of a fuel cell stack is provided. In order to adjust the opening degree by operating the air pressure regulating valve 6, a stepping motor 7 constituting a motor is connected to the air pressure regulating valve 6. The ECU 8 performs the disconnection detection operation for a predetermined time during the intermittent operation immediately after the power generation operation is completed. In the disconnection detection operation, the ECU 8 performs control to maintain the rotation angle of the stepping motor 7 so that the air pressure regulating valve 6 is fixed in the open state in a state where the driving current is passed through the stepping motor 7 as a current having a predetermined value. .
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、燃料電池システムに関し、特に、燃料電池スタックに供給される空気の供給量を調節する空気調圧弁を備える燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a fuel cell system including an air pressure regulating valve that adjusts the amount of air supplied to a fuel cell stack.

燃料電池システムは、一般的に、燃料電池スタックと、水素ガスを供給可能な水素タンクと、酸素を含む空気を供給可能なエアコンプレッサを備えている。燃料電池スタックの有する各発電セルのアノード極に水素ガスが、カソード極に空気が供給される。そして、各発電セルの内部における水素ガスと空気中の酸素との化学反応によって電気エネルギーが生成され、燃料電池スタックで発電が行われる。燃料電池スタックの発電状態の調整は、燃料電池スタックのカソード極における空気の圧力（カソード圧）を調整することで行うことができる。   A fuel cell system generally includes a fuel cell stack, a hydrogen tank capable of supplying hydrogen gas, and an air compressor capable of supplying air containing oxygen. Hydrogen gas is supplied to the anode electrode and air is supplied to the cathode electrode of each power generation cell included in the fuel cell stack. Then, electric energy is generated by a chemical reaction between hydrogen gas and oxygen in the air inside each power generation cell, and power is generated in the fuel cell stack. The power generation state of the fuel cell stack can be adjusted by adjusting the air pressure (cathode pressure) at the cathode electrode of the fuel cell stack.

特許文献１に示すような空気調圧弁が、カソード圧を調節するため燃料電池スタックの排気側の管路に設けられている。この空気調圧弁は、ステッピングモータの回転を直線運動に変換して、開度の調節を行っている。   An air pressure regulating valve as shown in Patent Document 1 is provided in a pipe line on the exhaust side of the fuel cell stack in order to adjust the cathode pressure. This air pressure regulating valve converts the rotation of the stepping motor into a linear motion to adjust the opening.

特開２０１３−８７８０１号公報JP 2013-87801 A

燃料電池システムが車両に搭載される場合、その燃料電池システムの燃費を向上させるため、車両のアイドリング時や低速走行時等の低負荷運転時に燃料電池スタックへの空気の供給を停止して発電を停止させ、バッテリからの電力供給によって車両の要求電力をまかなう「間欠運転」と呼ばれる運転方法が行われている。   When a fuel cell system is installed in a vehicle, in order to improve the fuel efficiency of the fuel cell system, the air supply to the fuel cell stack is stopped during low-load operation such as when the vehicle is idling or running at low speed, and power generation is performed. An operation method called “intermittent operation” is performed in which the vehicle is supplied with power and the required power of the vehicle is covered by power supply from the battery.

間欠運転時には燃料電池スタックで発電を行わないため、燃料電池スタックへの水素ガスの供給を停止するとともに、エアコンプレッサを停止して空気の供給を停止し、空気調圧弁を例えば開状態等の開度に固定する。これにより、間欠運転時に発電セルへの空気の流通を確保する。このとき、ステッピングモータには、空気調圧弁の開度を開状態に固定して保持するために必要な電流である保持電流だけが流れる。   Since the fuel cell stack does not generate power during intermittent operation, the hydrogen gas supply to the fuel cell stack is stopped, the air compressor is stopped to stop the air supply, and the air pressure regulating valve is opened, for example, in the open state. Fix in degrees. This ensures air circulation to the power generation cell during intermittent operation. At this time, only a holding current, which is a current necessary for fixing the opening of the air pressure regulating valve in the open state, and holding the stepping motor flows.

また、従来の燃料電池システムは、ステッピングモータの配線が断線すると空気調圧弁が動作しなくなり、燃料電池スタックの発電状態の調整が不可能になるため、断線を早期に検知するために断線検出回路を備えている。断線検出には、断線検出回路に一定以上の電流を流す必要がある。しかし、間欠運転時にステッピングモータに流れる保持電流は、断線検出に必要な電流よりも小さい。そのため、間欠運転時にステッピングモータの断線検出を行うことができない。   Also, in the conventional fuel cell system, if the wiring of the stepping motor is disconnected, the air pressure regulating valve will not operate, and adjustment of the power generation state of the fuel cell stack becomes impossible, so a disconnection detection circuit to detect disconnection early It has. For disconnection detection, it is necessary to pass a current exceeding a certain level through the disconnection detection circuit. However, the holding current flowing through the stepping motor during intermittent operation is smaller than the current required for detecting disconnection. Therefore, it is not possible to detect disconnection of the stepping motor during intermittent operation.

一方、従来の燃料電池システムが通常の発電運転をしているときには、ステッピングモータに流れる電流は比較的大きい。しかし、カソード圧の調圧のために空気調圧弁の開度の調節をする必要があるため、ステッピングモータの回転方向も空気調圧弁の開度の調節に合わせて変化する。これにより、ステッピングモータに流れる電流の方向も変化するため、断線検出中にステッピングモータに流れる電流の方向が変化した場合にはステッピングモータの断線検出ができない。   On the other hand, when the conventional fuel cell system is performing normal power generation operation, the current flowing through the stepping motor is relatively large. However, since it is necessary to adjust the opening of the air pressure adjusting valve for adjusting the cathode pressure, the rotation direction of the stepping motor also changes in accordance with the adjustment of the opening of the air pressure adjusting valve. As a result, the direction of the current flowing through the stepping motor also changes. Therefore, when the direction of the current flowing through the stepping motor changes during disconnection detection, disconnection of the stepping motor cannot be detected.

したがって、従来の燃料電池システムでは、例えば燃料電池システムの使用開始時の自己診断等の、通常の発電運転時及び間欠運転時以外の場合にしか、ステッピングモータの断線検出を行うことができないという問題があった。   Therefore, in the conventional fuel cell system, for example, the disconnection of the stepping motor can be detected only in cases other than normal power generation operation and intermittent operation, such as self-diagnosis at the start of use of the fuel cell system. was there.

この発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、間欠運転等の発電を停止している場合に、空気調圧弁の開度を調節するステッピングモータの断線検出を行うことのできる燃料電池システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and detects disconnection of a stepping motor that adjusts the opening of an air pressure regulating valve when power generation such as intermittent operation is stopped. An object of the present invention is to provide a fuel cell system that can be used.

上記の課題を解決するために、この発明に係る燃料電池システムは、燃料電池スタックと、燃料電池スタックに供給される、酸素を含む空気の圧力を調節する空気調圧弁と、空気調圧弁の開度を調節するモータとを備え、燃料電池スタックが発電を停止している状態において、空気調圧弁の開度を固定するために必要な電流よりも大きい電流をモータに流すことで、モータが備える配線の断線を検出することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell stack, an air pressure adjustment valve that adjusts the pressure of air that contains oxygen supplied to the fuel cell stack, and an open air pressure adjustment valve. A motor that adjusts the degree of power, and in a state in which the fuel cell stack stops power generation, the motor is provided by flowing a current larger than the current necessary for fixing the opening of the air pressure regulating valve to the motor. It is characterized by detecting disconnection of wiring.

また、燃料電池スタックが発電している状態から発電を停止している状態へ切り替わった直後に、配線の断線を検出してもよい。   Alternatively, the disconnection of the wiring may be detected immediately after the fuel cell stack is switched from the power generation state to the power generation stop state.

また、モータは、ステッピングモータを使用してもよい。   Further, a stepping motor may be used as the motor.

この発明に係る燃料電池システムは、燃料電池スタックが発電を停止している状態において、空気調圧弁の開度を固定するために必要な電流よりも大きい電流をモータに流すことで、モータが備える配線の断線を検出するので、間欠運転前に発電を停止して、空気調圧弁の開度を調節するモータの断線検出を行うことができる。   In the fuel cell system according to the present invention, in a state where the fuel cell stack stops power generation, the motor includes a current larger than the current necessary for fixing the opening of the air pressure regulating valve. Since the disconnection of the wiring is detected, it is possible to detect the disconnection of the motor that stops the power generation before the intermittent operation and adjusts the opening of the air pressure regulating valve.

この発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの概略図である。1 is a schematic diagram of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. 図１に示すステッピングモータ及び断線検出部の概略図である。It is the schematic of the stepping motor and disconnection detection part which are shown in FIG. この発明の実施の形態１に係る燃料電池システムのタイミングチャートである。2 is a timing chart of the fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態２に係る燃料電池システムのタイミングチャートである。It is a timing chart of the fuel cell system concerning Embodiment 2 of this invention.

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について、図面を参照して説明する。
この発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの概略の構成を、図１に示す。燃料電池システム１は、図示しない産業車両に搭載されており、燃料電池スタック２と、水素ガスを供給可能な水素タンク３と、酸素を含む空気を供給可能なエアコンプレッサ４とを備えている。ここで、産業車両としては、例えばフォークリフトや牽引車等が挙げられる。燃料電池スタック２の有する各発電セルのアノード極に水素タンク３から供給される水素ガスが供給され、カソード極にエアコンプレッサ４から空気が供給される。各発電セル内で水素と酸素とが化学反応を起こすことによって、燃料電池スタック２で発電が行われる。 Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of the fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. The fuel cell system 1 is mounted on an industrial vehicle (not shown), and includes a fuel cell stack 2, a hydrogen tank 3 capable of supplying hydrogen gas, and an air compressor 4 capable of supplying air containing oxygen. Here, examples of the industrial vehicle include a forklift and a towing vehicle. Hydrogen gas supplied from the hydrogen tank 3 is supplied to the anode electrode of each power generation cell of the fuel cell stack 2, and air is supplied from the air compressor 4 to the cathode electrode. Electric power is generated in the fuel cell stack 2 by causing a chemical reaction between hydrogen and oxygen in each power generation cell.

燃料電池スタック２と水素タンク３との間には、燃料電池スタック２に供給される水素ガス量を調節するための水素調節弁５が設けられている。また、エアコンプレッサ４から供給された燃料電池スタックのカソード極における空気の圧力（カソード圧）を調節するための空気調圧弁６が排気側の管路に設けられている。   Between the fuel cell stack 2 and the hydrogen tank 3, a hydrogen control valve 5 for adjusting the amount of hydrogen gas supplied to the fuel cell stack 2 is provided. In addition, an air pressure regulating valve 6 for adjusting the air pressure (cathode pressure) at the cathode electrode of the fuel cell stack supplied from the air compressor 4 is provided on the exhaust side pipe line.

空気調圧弁６を動作させてその開度を調節するために、空気調圧弁６の図示しないバルブシャフトに、モータを構成するステッピングモータ７の回転軸が接続されている。バルブシャフトは、空気調圧弁６内部の図示しないバルブ部材に取り付けられている。ステッピングモータ７が回転することによりバルブシャフトが回転し、バルブ部材が空気調圧弁６内で動作することで空気調圧弁６の開度が調節される。水素調節弁５とステッピングモータ７とエアコンプレッサ４とは、後述する電子制御ユニット（ＥＣＵ）８によって制御される。また、ステッピングモータ７には、ステッピングモータ７の断線を検出するための断線検出部９が接続されている。   In order to operate the air pressure regulating valve 6 and adjust the opening thereof, a rotating shaft of a stepping motor 7 constituting the motor is connected to a valve shaft (not shown) of the air pressure regulating valve 6. The valve shaft is attached to a valve member (not shown) inside the air pressure regulating valve 6. When the stepping motor 7 rotates, the valve shaft rotates and the valve member operates in the air pressure regulating valve 6 to adjust the opening degree of the air pressure regulating valve 6. The hydrogen control valve 5, the stepping motor 7 and the air compressor 4 are controlled by an electronic control unit (ECU) 8 which will be described later. The stepping motor 7 is connected to a disconnection detection unit 9 for detecting disconnection of the stepping motor 7.

燃料電池スタック２の出力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を介して車両負荷１１に接続されている。   The output of the fuel cell stack 2 is connected to the vehicle load 11 via the DC / DC converter 10.

車両負荷１１は、産業車両を駆動するためのモータや荷役モータ等から構成されており、燃料電池システム１から供給される電力により駆動することで、産業車両の走行動作や荷役動作が行われる。   The vehicle load 11 includes a motor for driving an industrial vehicle, a cargo handling motor, and the like, and the driving operation and the cargo handling operation of the industrial vehicle are performed by being driven by electric power supplied from the fuel cell system 1.

また、燃料電池システムには、燃料電池システム制御をするためのＥＣＵ８が設けられている。ＥＣＵ８は、燃料電池スタック２の発電状態等を監視し、エアコンプレッサ４や空気調圧弁６などを制御する。   Further, the fuel cell system is provided with an ECU 8 for controlling the fuel cell system. The ECU 8 monitors the power generation state of the fuel cell stack 2 and controls the air compressor 4 and the air pressure regulating valve 6.

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力には、車両負荷１１並列に、キャパシタ１３が接続されている。   A capacitor 13 is connected to the output of the DC / DC converter 10 in parallel with the vehicle load 11.

図２に、ステッピングモータ７及び断線検出部９の構成を示す。図を簡略にするため、ステッピングモータ７の巻線７０は一相のみ表しているが、他の相も同じ構成を有している。巻線７０と巻線７０に接続される配線とが、ステッピングモータ７の配線７１を構成している。断線検出部９は、配線７１が抵抗９０を介して接地されるように構成されている。また、配線７１に流れる電流Ｉにより抵抗９０に生じる電圧を、断線検出電圧Ｖｅとして検出できるようにＥＣＵ８が接続されている。 In FIG. 2, the structure of the stepping motor 7 and the disconnection detection part 9 is shown. In order to simplify the drawing, only one phase of the winding 70 of the stepping motor 7 is shown, but the other phases have the same configuration. The winding 70 and the wiring connected to the winding 70 constitute a wiring 71 of the stepping motor 7. The disconnection detection unit 9 is configured such that the wiring 71 is grounded via a resistor 90. Further, the voltage generated in the resistor 90 by the current I flowing through the wire 71, ECU 8 so that it can be detected as the disconnection detection voltage V e is connected.

次に、この実施の形態１に係る燃料電池システム１の動作を、図１、図２及び図３のタイミングチャートを用いて説明する。なお、説明を簡略にするためにステッピングモータ７の一相について動作を説明するが、他の相も同じ動作である。
燃料電池スタック２で発電が行われる発電運転では、図１に示す水素タンク３から供給される水素ガスと、エアコンプレッサ４が大気から取り込んだ空気とが、燃料電池スタック２に供給される。詳細に説明すると、ＥＣＵ８は、水素調節弁５を制御して水素タンク３から燃料電池スタック２に供給される水素量を調節する。また、ＥＣＵ８は、エアコンプレッサ４を制御して大気からの空気の取り込み量を調節し、さらにステッピングモータ７を制御して空気調圧弁６の開度を調節し、燃料電池スタック２のカソード極における空気の圧力（カソード圧）を調節する、すなわち調圧動作を行う。 Next, the operation of the fuel cell system 1 according to Embodiment 1 will be described with reference to the timing charts of FIGS. In order to simplify the description, the operation of one phase of the stepping motor 7 will be described, but the other phases have the same operation.
In the power generation operation in which power generation is performed in the fuel cell stack 2, hydrogen gas supplied from the hydrogen tank 3 shown in FIG. 1 and air taken in from the atmosphere by the air compressor 4 are supplied to the fuel cell stack 2. More specifically, the ECU 8 controls the hydrogen adjustment valve 5 to adjust the amount of hydrogen supplied from the hydrogen tank 3 to the fuel cell stack 2. Further, the ECU 8 controls the air compressor 4 to adjust the amount of air taken in from the atmosphere, and further controls the stepping motor 7 to adjust the opening of the air pressure regulating valve 6, so that the ECU 8 at the cathode electrode of the fuel cell stack 2. The air pressure (cathode pressure) is adjusted, that is, a pressure adjusting operation is performed.

燃料電池スタック２に水素及び酸素が供給されることで、燃料電池スタック２で発電が行われる。燃料電池スタック２の発電状態の調整は、前述した燃料電池スタック２のカソード圧を空気調圧弁６が調整することで行うことができる。燃料電池スタック２が発電した電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０により降圧されて車両負荷１１に出力される。   By supplying hydrogen and oxygen to the fuel cell stack 2, power generation is performed in the fuel cell stack 2. The power generation state of the fuel cell stack 2 can be adjusted by adjusting the cathode pressure of the fuel cell stack 2 with the air pressure regulating valve 6. The electric power generated by the fuel cell stack 2 is stepped down by the DC / DC converter 10 and output to the vehicle load 11.

燃料電池スタック２の発電電力が車両負荷１１の必要電力よりも大きい場合は、余剰の電力がキャパシタ１３に充電される。また、燃料電池スタック２の発電電力が車両負荷１１の必要電力よりも小さい場合は、不足分の電力がキャパシタ１３から放電される。   When the generated power of the fuel cell stack 2 is larger than the required power of the vehicle load 11, surplus power is charged in the capacitor 13. Further, when the generated power of the fuel cell stack 2 is smaller than the required power of the vehicle load 11, the insufficient power is discharged from the capacitor 13.

発電運転中にはＥＣＵ８の制御により、エアコンプレッサ４による空気の取り込み状況や、燃料電池スタック２の発電状態や、空気調圧弁６を流通する空気の量や速度に応じて、ステッピングモータ７が駆動して、空気調圧弁６の開度を調節し又は保持する。   During the power generation operation, the stepping motor 7 is driven by the control of the ECU 8 according to the air intake state by the air compressor 4, the power generation state of the fuel cell stack 2, and the amount and speed of the air flowing through the air pressure regulating valve 6. Then, the opening degree of the air pressure regulating valve 6 is adjusted or maintained.

図３のタイミングチャートは、ステッピングモータ７の配線７１（図２参照）が断線していない場合の、燃料電池スタック２の発電状態と、空気調圧弁６の調圧動作と、配線７１に流れる電流Ｉと時間ｔとの関係を示している。   The timing chart of FIG. 3 shows the power generation state of the fuel cell stack 2, the pressure regulating operation of the air pressure regulating valve 6, and the current flowing through the wiring 71 when the wiring 71 (see FIG. 2) of the stepping motor 7 is not disconnected. The relationship between I and time t is shown.

説明を簡単にするために、時間ｔのうち、燃料電池システム１の燃料電池スタック２が発電している状態である発電運転Ａの間は、電流Ｉの値は一定の値の駆動電流Ｉｄとして表されている。実際には、発電運転Ａ中に図２に示す配線７１を流れる電流Ｉの大きさは、ステッピングモータ７の駆動電流の最小値Ｉａと最大値Ｉｂとの間で変動する。 In order to simplify the explanation, during the power generation operation A in which the fuel cell stack 2 of the fuel cell system 1 is generating power during the time t, the value of the current I is a constant value of the drive current I d. It is expressed as In practice, the magnitude of the current I flowing through the wiring 71 shown in FIG. 2 during the power generation operation A varies between a minimum value I a and the maximum value I b of the driving current of the stepping motor 7.

次に、図１に示す燃料電池スタック２が発電を停止している状態である、間欠運転について説明する。間欠運転では、ＥＣＵ８により水素調節弁５が閉じられ、水素タンク３から燃料電池スタック２への水素ガスの供給が停止する。また、ＥＣＵ８によりエアコンプレッサ４が停止され、燃料電池スタック２への空気の供給が停止する。さらに、ＥＣＵ８により、空気調圧弁６の開度を開状態で固定するようにステッピングモータ７の回転角度が保持される。これにより、燃料電池システム１の消費電力を抑え、かつ燃料電池スタック２の通気を確保する。   Next, the intermittent operation in which the fuel cell stack 2 shown in FIG. In the intermittent operation, the hydrogen control valve 5 is closed by the ECU 8, and the supply of hydrogen gas from the hydrogen tank 3 to the fuel cell stack 2 is stopped. Further, the air compressor 4 is stopped by the ECU 8 and the supply of air to the fuel cell stack 2 is stopped. Further, the rotation angle of the stepping motor 7 is maintained by the ECU 8 so that the opening of the air pressure regulating valve 6 is fixed in the open state. Thereby, the power consumption of the fuel cell system 1 is suppressed and the ventilation of the fuel cell stack 2 is ensured.

このとき、ステッピングモータ７の回転角度を保持するために、図２に示す巻線７０及び配線７１に電流Ｉとして保持電流Ｉｈが流れる。すなわち、保持電流Ｉｈは空気調圧弁６の角度を固定するために必要な電流である。燃料電池システム１の消費電力を抑えるために、図３に示すように、保持電流Ｉｈはステッピングモータ７の回転角度を保持することが可能であり且つなるべく小さな値に設定される。 At this time, in order to maintain the rotation angle of the stepping motor 7, a holding current Ih flows as the current I through the winding 70 and the wiring 71 shown in FIG. That is, the holding current I h is the current required to fix the angle of the air pressure regulating valve 6. In order to suppress the power consumption of the fuel cell system 1, as shown in FIG. 3, the holding current I h is set to and as small as possible values it is possible to hold the rotation angle of the stepping motor 7.

そこで、図３に示す間欠運転Ｃの初め、具体的には発電運転Ａから間欠運転Ｃに移行した直後に、断線検出運転Ｂを所定の時間実施する。
具体的には、発電運転Ａを終了し、断線検出運転Ｂを開始する時には、直後にＥＣＵ８により水素調節弁５が閉じられ、水素タンク３から燃料電池スタック２への水素ガスの供給が停止する。また、ＥＣＵ８によりエアコンプレッサ４が停止され、燃料電池スタック２への空気の供給が停止する。これにより、燃料電池スタック２の発電が停止する。このように間欠運転Ｃに移行する。そして、断線検出運転Ｂでは、さらに、ＥＣＵ８により、配線７１の電流Ｉとして、配線７１の断線を検出する電流である断線検出電流Ｉｅが流される。ここで、断線検出電流Ｉｅの大きさは駆動電流Ｉｄと同じである。すなわち、断線検出運転Ｂにおいては、通常の間欠運転Ｃの時に空気調圧弁６の開度を固定するために必要な保持電流Ｉｈよりも大きい断線検出電流Ｉｅがステッピングモータ７に流される。 Therefore, the disconnection detection operation B is performed for a predetermined time at the beginning of the intermittent operation C shown in FIG. 3, specifically immediately after the transition from the power generation operation A to the intermittent operation C.
Specifically, when the power generation operation A is ended and the disconnection detection operation B is started, the hydrogen control valve 5 is closed by the ECU 8 immediately after that, and the supply of hydrogen gas from the hydrogen tank 3 to the fuel cell stack 2 is stopped. . Further, the air compressor 4 is stopped by the ECU 8 and the supply of air to the fuel cell stack 2 is stopped. Thereby, the power generation of the fuel cell stack 2 is stopped. In this way, the operation shifts to intermittent operation C. In the disconnection detection operation B, the ECU 8 further causes the disconnection detection current Ie, which is a current for detecting the disconnection of the wiring 71, to flow as the current I of the wiring 71. Here, the size of the disconnection detection current I e is the same as the drive current I d. That is, in the disconnection detecting operation B, a large disconnection detection current I e than the holding current I h required to secure the opening of the air pressure regulating valve 6 at the time of normal intermittent operation C is flowed to the stepping motor 7.

次に配線７１に断線検出電流Ｉｅが流された状態で、ＥＣＵ８は、空気調圧弁６の開度が開状態で固定されるようにステッピングモータ７の回転角度を保持する制御を行う。これにより、配線７１が断線していない場合には、断線検出電流Ｉｅ＝駆動電流Ｉｄが抵抗９０に流れることにより発生する駆動電圧Ｖｄを断線検出電圧Ｖｅ＝駆動電圧Ｖｄとして検出することができる。すなわち、発電運転Ａから、燃料電池スタック２の発電が停止している状態である断線検出運転Ｂに切り替えた直後に、配線７１の断線を検出することができる。このとき、断線検出電流Ｉｅにより生じる断線検出電圧Ｖｅは、配線７１が断線している場合の断線検出電圧Ｖｅ＝０より十分に大きいので、ＥＣＵ８が配線７１の断線により断線検出電圧Ｖｅ＝０を検出したのか、駆動電圧Ｖｄを検出したのかの誤判定が起こらなくなり、配線７１の断線の誤検出がなくなる。 Next, in a state where the disconnection detection current Ie is passed through the wiring 71, the ECU 8 performs control to maintain the rotation angle of the stepping motor 7 so that the opening of the air pressure regulating valve 6 is fixed in the open state. Thereby, when the wiring 71 is not disconnected, the disconnection detection current I e = the drive voltage V d generated when the drive current I d flows through the resistor 90 is detected as the disconnection detection voltage V e = the drive voltage V d. can do. That is, the disconnection of the wiring 71 can be detected immediately after switching from the power generation operation A to the disconnection detection operation B in which the power generation of the fuel cell stack 2 is stopped. At this time, since the disconnection detection voltage V e generated by the disconnection detection current I e is sufficiently larger than the disconnection detection voltage V e = 0 when the wiring 71 is disconnected, the ECU 8 detects the disconnection detection voltage V due to the disconnection of the wiring 71. An erroneous determination of whether e = 0 is detected or whether the drive voltage Vd is detected does not occur, and erroneous detection of disconnection of the wiring 71 is eliminated.

次に、断線検出運転Ｂの開始から所定の時間が経過したら、ＥＣＵ８は配線７１に供給する電流Ｉを断線検出電流Ｉｅから保持電流Ｉｈとする。そうすると、燃料電池システム１の断線検出運転Ｂが終了し、通常の間欠運転Ｃとなる。配線７１の断線検出後に電流Ｉを小さくすることにより、燃料電池システム１の消費電力を低く抑えることが可能である。 Then, after a lapse of a predetermined time from the start of the disconnection detection operation B, ECU 8 is the holding current I h current I supplied to the wiring 71 from the disconnection detection current I e. Then, the disconnection detection operation B of the fuel cell system 1 ends, and the normal intermittent operation C is performed. By reducing the current I after detecting the disconnection of the wiring 71, the power consumption of the fuel cell system 1 can be kept low.

このように、この実施の形態１の燃料電池システム１は、燃料電池スタック２と、燃料電池スタック２に供給される、酸素を含む空気の圧力を調節する空気調圧弁６と、空気調圧弁６の開度を調節するステッピングモータ７とを備え、燃料電池スタック２が発電を停止している状態において、保持電流Ｉｈよりも大きい断線検出電流Ｉｅをステッピングモータ７に流すことで、ステッピングモータ７が備える配線７１の断線を検出するので、間欠運転前に発電を停止して、空気調圧弁６の開度を調節するステッピングモータ７の断線検出を行うことができる。 As described above, the fuel cell system 1 according to the first embodiment includes the fuel cell stack 2, the air pressure regulating valve 6 that adjusts the pressure of the air containing oxygen supplied to the fuel cell stack 2, and the air pressure regulating valve 6 and a stepping motor 7 to adjust the opening, in a state where the fuel cell stack 2 has stopped generating, by flowing a large disconnection detection current I e than the holding current I h to the stepping motor 7, a stepping motor Since the disconnection of the wiring 71 provided in 7 is detected, it is possible to detect the disconnection of the stepping motor 7 that stops the power generation before the intermittent operation and adjusts the opening degree of the air pressure regulating valve 6.

また、燃料電池スタック２が発電している状態である発電運転Ａから発電を停止している状態である間欠運転Ｃへ切り替わった直後に、断線検出運転Ｂとして配線７１の断線を検出するので、燃料電池システム１の起動時だけでなく間欠運転Ｃの時に配線７１の断線検出をすることができる。   Further, immediately after switching from the power generation operation A where the fuel cell stack 2 is generating power to the intermittent operation C where power generation is stopped, the disconnection of the wiring 71 is detected as the disconnection detection operation B. The disconnection of the wiring 71 can be detected not only when the fuel cell system 1 is started but also during the intermittent operation C.

また、空気調圧弁６の開度を調節するモータとしてステッピングモータ７を使用するので、断線検出運転Ｂの時に、ステッピングモータ７の位相を変えることなく駆動電流Ｉｄ大きくするだけで良いため、空気調圧弁６の開度を変えることなく断線検出運転Ｂをすることができる。さらに、ステッピングモータ７を使用することで、特別なセンサ等を設けずに空気調圧弁６の開度を制御することができるので、安価に燃料電池システム１を構成することができる。 Moreover, since a stepping motor is used 7 as a motor for adjusting the opening of the air pressure regulating valve 6, for when the disconnection detection operation B, may only drive current I d is increased without changing the phase of the stepping motor 7, the air The disconnection detection operation B can be performed without changing the opening of the pressure regulating valve 6. Furthermore, since the opening degree of the air pressure regulating valve 6 can be controlled by using the stepping motor 7 without providing a special sensor or the like, the fuel cell system 1 can be configured at a low cost.

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る燃料電池システムについて説明する。尚、以下の実施の形態において、図１〜図３の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この実施の形態２に係る燃料電池システム１は、実施の形態１に対して、発電運転Ａの直後に断線検出運転Ｂに切り替わらず、間欠運転Ｃの開始後に所定の時間が経過したら断線検出運転Ｂを実施するものである。 Embodiment 2. FIG.
Next, a fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention will be described. In the following embodiments, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 are the same or similar components, and thus detailed description thereof is omitted.
In contrast to the first embodiment, the fuel cell system 1 according to the second embodiment is not switched to the disconnection detection operation B immediately after the power generation operation A, and the disconnection detection operation is performed when a predetermined time has elapsed after the start of the intermittent operation C. B is implemented.

この実施の形態２に係る燃料電池システム１の構成と、発電運転Ａまでの動作は、実施の形態１に係る燃料電池システム１と同じである。   The configuration of the fuel cell system 1 according to the second embodiment and the operation up to the power generation operation A are the same as those of the fuel cell system 1 according to the first embodiment.

次に、図４のタイミングチャートに示すように、燃料電池システム１は発電運転Ａの直後に間欠運転Ｃを開始する。間欠運転Ｃ開始後、所定の時間が経過したら燃料電池システム１は断線検出運転Ｂに切り替わり、断線検出運転Ｂを所定の時間実施する。すなわち、ＥＣＵ８は、燃料電池スタック２での発電が停止しており、配線７１に断線検出電流Ｉｅ＝駆動電流Ｉｄが流された状態で、空気調圧弁６の開度が開状態で固定されるようにステッピングモータ７の回転角度を保持する制御を行う。これにより、実施の形態１と同様に、配線７１が断線していない場合には、断線検出電流Ｉｅが抵抗９０に流れることにより発生する断線検出電圧Ｖｅ＝駆動電圧Ｖｄとして検出することができる。したがって、間欠運転Ｃの開始後に、ＥＣＵ８が配線７１の断線の検出を誤検出無く行うことができる。 Next, as shown in the timing chart of FIG. 4, the fuel cell system 1 starts the intermittent operation C immediately after the power generation operation A. When a predetermined time elapses after the intermittent operation C starts, the fuel cell system 1 switches to the disconnection detection operation B, and performs the disconnection detection operation B for a predetermined time. That is, the ECU 8 stops power generation in the fuel cell stack 2, and the opening degree of the air pressure regulating valve 6 is fixed in the open state in a state where the disconnection detection current I e = drive current I d flows through the wiring 71. Thus, control is performed to maintain the rotation angle of the stepping motor 7. Thus, as in the first embodiment, when the wiring 71 is not disconnected, the disconnection detection voltage V e generated by the disconnection detection current I e flowing through the resistor 90 is detected as the drive voltage V d. Can do. Therefore, after the intermittent operation C is started, the ECU 8 can detect the disconnection of the wiring 71 without erroneous detection.

次に、断線検出運転Ｂの開始から所定の時間が経過したら、ＥＣＵ８は配線７１に供給する電流Ｉを断線検出電流Ｉｅから保持電流Ｉｈとする。そうすると、燃料電池システム１の断線検出運転Ｂが終了し、通常の間欠運転Ｃとなる。これにより、実施の形態１と同様に、燃料電池システム１の消費電力を低く抑えることが可能である。 Then, after a lapse of a predetermined time from the start of the disconnection detection operation B, ECU 8 is the holding current I h current I supplied to the wiring 71 from the disconnection detection current I e. Then, the disconnection detection operation B of the fuel cell system 1 ends, and the normal intermittent operation C is performed. Thereby, similarly to Embodiment 1, the power consumption of the fuel cell system 1 can be kept low.

また、実施の形態１又は２の燃料電池システム１では、断線検出運転Ｂのときに断線検出電流Ｉｅ＝駆動電流Ｉｄをステッピングモータ７に流していたが、保持電流Ｉｈに対して十分高い電流であれば、断線検出電流Ｉｅは駆動電流Ｉｄより小さい値であってもよい。これにより、断線検出運転Ｂのときに断線検出電流Ｉｅをステッピングモータ７に流すよりも、消費電力が小さくなる。 Further, in the fuel cell system 1 of the first or second embodiment, although the disconnection detection current I e = drive current I d when the disconnection detecting operation B was flowed in the stepping motor 7, sufficient for the holding current I h if higher current, disconnection detection current I e can be a driving current I d smaller value. As a result, the power consumption is smaller than when the disconnection detection current I e is supplied to the stepping motor 7 during the disconnection detection operation B.

また、実施の形態１又は２では、ステッピングモータ７により空気調圧弁６の開度を調節していたが、例えばブラシレスモータ等の他の種類のモータを用いてもよい。   Moreover, in Embodiment 1 or 2, although the opening degree of the air pressure regulation valve 6 was adjusted with the stepping motor 7, other types of motors, such as a brushless motor, may be used, for example.

また、実施の形態１又は２では、断線検出運転Ｂ及び間欠運転Ｃを実施している時に、空気調圧弁の開度は開状態で固定されていたが、燃料電池スタック２の通気が確保できるのであれば、空気調圧弁６の開度は開状態に限定されず、任意の適当な開度であってもよい。   Further, in the first or second embodiment, when the disconnection detection operation B and the intermittent operation C are performed, the opening of the air pressure regulating valve is fixed in the open state, but the ventilation of the fuel cell stack 2 can be secured. In this case, the opening degree of the air pressure regulating valve 6 is not limited to the open state, and may be any appropriate opening degree.

また、実施の形態１又は２では、燃料電池システム１は産業車両に設けられていたが、例えば乗用車等の産業車両以外の移動機器や、電力供給設備等に設けられていてもよい。   In the first or second embodiment, the fuel cell system 1 is provided in an industrial vehicle. However, the fuel cell system 1 may be provided in a mobile device other than an industrial vehicle such as a passenger car, a power supply facility, or the like.

１ 燃料電池システム、２ 燃料電池スタック、５ 水素調節弁、７ ステッピングモータ（モータ）、７１ 配線、Ａ 発電運転、Ｂ 断線検出運転、Ｉｅ 断線検出電流、Ｉｈ 保持電流。 1 fuel cell system, 2 fuel cell stack, 5 hydrogen control valve, 7 stepping motor (motor), 71 wiring, A power generation operation, B disconnection detection operation, Ie disconnection detection current, Ih holding current.

Claims (3)

燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックに供給される、酸素を含む空気の圧力を調節する空気調圧弁と、
前記空気調圧弁の開度を調節するモータと、
を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池スタックが発電を停止している状態において、前記空気調圧弁の開度を固定するために必要な電流よりも大きい電流を前記モータに流すことで、前記モータが備える配線の断線を検出する
ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell stack;
An air pressure regulating valve for adjusting a pressure of air containing oxygen supplied to the fuel cell stack;
A motor for adjusting the opening of the air pressure regulating valve;
A fuel cell system comprising:
In a state where the fuel cell stack stops power generation, a disconnection of a wiring provided in the motor is detected by flowing a current larger than a current necessary for fixing the opening of the air pressure regulating valve to the motor. A fuel cell system. 前記燃料電池スタックが発電している状態から前記発電を停止している状態へ切り替わった直後に、前記配線の断線を検出することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。   2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the disconnection of the wiring is detected immediately after the fuel cell stack is switched from a power generation state to a power generation stop state. 前記モータは、ステッピングモータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein the motor is a stepping motor.
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