(57)【要約】【課題】アノードガス排出量の推定精度を高める。【解決手段】燃料電池とアノードガス供給流路とアノードガス排出流路とインジェクタと圧力センサと制御部とを備える燃料電池システムにおいて、制御部は、インジェクタの下流側におけるアノードガス供給流路内の圧力が目標圧力を下回らないようにインジェクタを制御し、排出弁の開弁期間中での、インジェクタの噴射停止後圧力値の変動が予め定められた範囲に収まるまでの期間が経過してから、次回のインジェクタの噴射開始までの第１期間における圧力値の降下量に基づいて推定されるアノードガスの排出量が目標排出量に達した場合に排出弁を閉じ、排出弁の開弁期間において、インジェクタによるアノードガスの供給速度と燃料電池の発電量とインジェクタの駆動周期との少なくとも１つを制御することにより駆動周期に対する第１期間の割合を増加させる。【選択図】図１
2019029119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
アノードガスとカソードガスの供給を受けて発電する燃料電池と、
前記燃料電池に接続され、前記燃料電池に供給される前記アノードガスが流れるアノードガス供給流路と、
前記燃料電池に接続され、前記燃料電池から排出される前記アノードガスが流れるアノードガス排出流路と、
前記アノードガス供給流路に設けられ前記アノードガスを噴射するインジェクタと、
前記アノードガス供給流路の前記インジェクタよりも下流側又は前記アノードガス排出流路に設けられた圧力センサと、
前記アノードガス排出流路に設けられた排出弁と、
前記インジェクタと前記排出弁とを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記インジェクタの下流側における前記アノードガス供給流路内の圧力が予め定められた目標圧力を下回らないように、前記インジェクタを制御しており、
前記排出弁の開弁期間中での第１期間であって、前記インジェクタによる前記アノードガスの噴射停止後前記圧力センサから取得した圧力値の変動が予め定められた範囲に収まるまでの期間が経過してから、次回の前記インジェクタによる前記アノードガスの噴射開始までの期間である第１期間における、前記圧力センサから取得した前記圧力値の降下量に基づいて推定される前記アノードガスの排出量が目標排出量に達した場合に、前記排出弁を閉じ、
前記排出弁の開弁期間において、前記インジェクタによる前記アノードガスの供給速度と、前記燃料電池の発電量と、前記インジェクタの噴射開始から次回の噴射開始までの期間である駆動周期と、の少なくとも１つを制御することにより、前記駆動周期に対する前記第１期間の割合を増加させる、
燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
さらに、前記アノードガス供給流路の前記インジェクタよりも上流側に設けられた調圧弁であって、前記調圧弁と前記インジェクタの間の前記アノードガスの圧力を調整する調圧弁を備え、
前記制御部は、
前記駆動周期が、前記排出弁の閉弁期間と前記排出弁の開弁期間とで一定になるように前記インジェクタを制御しており、
前記調圧弁を制御して、前記排出弁の開弁期間において、前記調圧弁と前記インジェクタとの間の前記アノードガス供給流路の圧力を、前記排出弁の閉弁期間中よりも増加させて、前記インジェクタによる前記アノードガスの供給速度を増加させる、燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システムであって、
さらに、前記アノードガス供給流路の前記燃料電池よりも上流側に並列に配置された複数本の前記インジェクタを備え、
前記制御部は、
前記駆動周期が、前記排出弁の閉弁期間と前記排出弁の開弁期間とで一定になるように前記インジェクタを制御しており、
前記排出弁の開弁期間において、前記インジェクタの駆動本数を前記排出弁の閉弁期間中よりも増加させて、前記インジェクタによる前記アノードガスの供給速度を増加させる、燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記排出弁の開弁期間における少なくとも前記アノードガスの噴射期間において、前記燃料電池の発電量を、前記排出弁の閉弁期間中よりも減少させる、燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記排出弁の開弁期間での前記第１期間において、前記燃料電池の発電量を、前記排出弁の開弁期間での前記インジェクタによる前記アノードガスの噴射期間と、前記アノードガスの噴射停止後前記圧力センサから取得した圧力値の変動が予め定められた範囲に収まるまでの期間と、の少なくとも一方の期間よりも減少させる、燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記駆動周期に対する前記アノードガスの噴射期間の割合を維持したまま、前記排出弁の開弁期間中における前記駆動周期を、前記排出弁の閉弁期間中における前記駆動周期よりも長くする、燃料電池システム。
【請求項７】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記排出弁の開弁期間において、前記インジェクタによる圧力脈動の振幅である前記インジェクタの下流側における前記アノードガス供給流路内の圧力脈動の振幅が、前記排出弁の閉弁期間中よりも大きくなるように、前記インジェクタの前記駆動周期を制御する、燃料電池システム。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記アノードガス供給流路の前記インジェクタの下流側の位置と前記アノードガス排出流路とが接続された循環流路と、
前記循環流路に設けられたアノードガスポンプと、を備え、
前記制御部は、さらに、前記アノードガスポンプを制御しており、前記排出弁の開弁期間中、少なくとも前記第１期間において、前記アノードガスポンプの回転数を一定にする、燃料電池システム。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記アノードガス供給流路の前記インジェクタの下流側の位置と前記アノードガス排出流路とが接続された循環流路と、
前記循環流路に設けられたアノードガスポンプと、を備え、
前記制御部は、前記排出弁の開弁期間中の前記第１期間における前記圧力値の降下量の下限値を、０よりも小さい値に補正して、前記第１期間における前記圧力値の降下量を算出する、燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池のアノードにアノードガスを供給するアノードガス供給流路に配置されたインジェクタと、燃料電池からアノードオフガスを排出するアノードガス排出流路に配置された排出弁と、を備え、アノードガス供給流路内の圧力降下量に基づいて、排出弁の開弁期間におけるアノードガス排出量を推定する燃料電池システムが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１０３４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池システムでは、インジェクタによるアノードガスの断続的な噴射により、排出弁の開弁中においても、インジェクタ下流側の圧力は上昇と降下を繰り返す。特許文献１記載のシステムでは、排出弁の開弁中において、インジェクタの駆動周期に対する圧力降下期間内での圧力降下率に基づいて、圧力上昇期間におけるアノードガス排出量を推定している。
【０００５】
しかし、特許文献１記載のシステムでは、アノードガス排出量の推定精度を高める余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは；アノードガスとカソードガスの供給を受けて発電する燃料電池と；前記燃料電池に接続され、前記燃料電池に供給される前記アノードガスが流れるアノードガス供給流路と；前記燃料電池に接続され、前記燃料電池から排出される前記アノードガスが流れるアノードガス排出流路と；前記アノードガス供給流路に設けられ前記アノードガスを噴射するインジェクタと；前記アノードガス供給流路の前記インジェクタよりも下流側又は前記アノードガス排出流路に設けられた圧力センサと；前記アノードガス排出流路に設けられた排出弁と；前記インジェクタと前記排出弁とを制御する制御部と、を備え；前記制御部は；前記インジェクタの下流側における前記アノードガス供給流路内の圧力が予め定められた目標圧力を下回らないように、前記インジェクタを制御しており；前記排出弁の開弁期間中での第１期間であって、前記インジェクタによる前記アノードガスの噴射停止後前記圧力センサから取得した圧力値の変動が予め定められた範囲に収まるまでの期間が経過してから、次回の前記インジェクタによる前記アノードガスの噴射開始までの期間である第１期間における、前記圧力センサから取得した前記圧力値の降下量に基づいて推定される前記アノードガスの排出量が目標排出量に達した場合に、前記排出弁を閉じ；前記排出弁の開弁期間において、前記インジェクタによる前記アノードガスの供給速度と、前記燃料電池の発電量と、前記インジェクタの噴射開始から次回の噴射開始までの期間である駆動周期と、の少なくとも１つを制御することにより、前記駆動周期に対する前記第１期間の割合を増加させる。
このような燃料電池システムによれば、駆動周期に対する第１期間の割合を増加させることにより、アノードガス排出量の推定精度を向上させることができる。
【０００８】
（２）上記形態において、さらに、前記アノードガス供給流路の前記インジェクタよりも上流側に設けられた調圧弁であって、前記調圧弁と前記インジェクタの間の前記アノードガスの圧力を調整する調圧弁を備え；前記制御部は；前記駆動周期が、前記排出弁の閉弁期間と前記排出弁の開弁期間とで一定になるように前記インジェクタを制御しており；前記調圧弁を制御して、前記排出弁の開弁期間において、前記調圧弁と前記インジェクタとの間の前記アノードガス供給流路の圧力を、前記排出弁の閉弁期間中よりも増加させて、前記インジェクタによる前記アノードガスの供給速度を増加させてもよい。
この形態によれば、排出弁の開弁時において、インジェクタ上流側の圧力を増加させることでアノードガスの供給速度が増加する。インジェクタの駆動周期は排出弁の閉弁時と開弁時とで一定であるため、インジェクタの噴射期間を短くして、駆動周期に対する第１期間の割合を増加させることができる。その結果、アノードガスの排出量の推定精度を向上させることができる。
【０００９】
（３）上記形態において、さらに、前記アノードガス供給流路の前記燃料電池よりも上流側に並列に配置された複数本の前記インジェクタを備え；前記制御部は；前記駆動周期が、前記排出弁の閉弁期間と前記排出弁の開弁期間とで一定になるように前記インジェクタを制御しており；前記排出弁の開弁期間において、前記インジェクタの駆動本数を前記排出弁の閉弁期間中よりも増加させて、前記インジェクタによる前記アノードガスの供給速度を増加させてもよい。
この形態によれば、排出弁の開弁時において、インジェクタの駆動本数を増加させることでアノードガスの供給速度が増加する。インジェクタの駆動周期は排出弁の閉弁時と開弁時とで一定であるため、インジェクタの噴射期間を短くして、駆動周期に対する第１期間の割合を増加させることができる。その結果、アノードガスの排出量の推定精度を向上させることができる。
【００１０】
（４）上記形態において、前記制御部は、前記排出弁の開弁期間における少なくとも前記アノードガスの噴射期間において、前記燃料電池の発電量を、前記排出弁の閉弁期間中よりも減少させてもよい。
この形態によれば、インジェクタによるアノードガスの噴射期間において燃料電池の発電量を減少させることで、インジェクタ下流側の圧力の上昇速度が増加する。そのため、インジェクタの噴射期間を短くすることができるので、駆動周期に対する第１期間の割合を増加させることができる。その結果、アノードガスの排出量の推定精度を向上させることができる。
【００１１】
（５）上記形態において、前記制御部は、前記排出弁の開弁期間での前記第１期間において、前記燃料電池の発電量を、前記排出弁の開弁期間での前記インジェクタによる前記アノードガスの噴射期間と、前記アノードガスの噴射停止後前記圧力センサから取得した圧力値の変動が予め定められた範囲に収まるまでの期間と、の少なくとも一方の期間よりも減少させてもよい。
この形態によれば、第１期間におけるインジェクタ下流側の圧力降下速度が減少するため第１期間を長くすることができる。そのため、駆動周期に対する第１期間の割合を増加させることができる。その結果、アノードガスの排出量の推定精度を向上させることができる。
【００１２】
（６）上記形態において、前記制御部は、前記駆動周期に対する前記アノードガスの噴射期間の割合を維持したまま、前記排出弁の開弁期間中における前記駆動周期を、前記排出弁の閉弁期間中における前記駆動周期よりも長くしてもよい。
この形態によれば、駆動周期を長くすることで第１期間を長くすることができる。アノードガスの噴射停止後圧力センサから取得した圧力値の変動が予め定められた範囲に収まるまでの期間は、駆動周期によらずほぼ一定であるため、駆動周期に対する第１期間の割合を増加させることができる。その結果、アノードガスの排出量の推定精度を向上させることができる。
【００１３】
（７）上記形態において、前記制御部は、前記排出弁の開弁期間において、前記インジェクタによる圧力脈動の振幅である前記インジェクタの下流側における前記アノードガス供給流路内の圧力脈動の振幅が、前記排出弁の閉弁期間中よりも大きくなるように、前記インジェクタの前記駆動周期を制御してもよい。
この形態によれば、インジェクタによる圧力脈動の振幅を大きくすることで、駆動周期を長くして第１期間を長くすることができる。アノードガスの噴射停止後圧力センサから取得した圧力値の変動が予め定められた範囲に収まるまでの期間は、駆動周期によらずほぼ一定であるため、駆動周期に対する第１期間の割合を増加させることができる。その結果、アノードガスの排出量の推定精度を向上させることができる。
【００１４】
（８）上記形態において、さらに；前記アノードガス供給流路の前記インジェクタの下流側の位置と前記アノードガス排出流路とが接続された循環流路と；前記循環流路に設けられたアノードガスポンプと；を備え；前記制御部は、さらに、前記アノードガスポンプを制御しており；前記排出弁の開弁期間中、少なくとも前記第１期間において、前記アノードガスポンプの回転数を一定にしてもよい。
この形態によれば、アノードガスポンプによる圧力値の変動を少なくすることができるので、第１期間における圧力降下量をより正確に算出することができる。そのため、アノードガス排出量の推定精度をより向上させることができる。
【００１５】
（９）上記形態において、さらに；前記アノードガス供給流路の前記インジェクタの下流側の位置と前記アノードガス排出流路とが接続された循環流路と；前記循環流路に設けられたアノードガスポンプと；を備え；前記制御部は、前記排出弁の開弁期間中の前記第１期間における前記圧力値の降下量の下限値を、０よりも小さい値に補正して、前記第１期間における前記圧力値の降下量を算出してもよい。
この形態によれば、圧力降下量に基づいて算出されるアノードガス排出量を正の値とすることができる。そのため、第１期間における圧力降下量をより正確に算出することができるので、アノードガス排出量の推定精度をより向上させることができる。
【００１６】
本発明は、上述した燃料電池システム以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池システムによるアノードガス排出量の推定方法、その方法を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態としての燃料電池システムの概略構成を示す図。
【図２】圧力センサにより計測される圧力値を示す図。
【図３】燃料電池システムによって実行される排出弁の開閉処理を示すフローチャート。
【図４】処理１による効果を説明するための図。
【図５】処理２を実行する燃料電池システムの概略構成を示す図。
【図６】処理２による効果を説明するための図。
【図７】処理３による効果を説明するための図。
【図８】処理４による効果を説明するための図。
【図９】処理５による効果を説明するための図。
【図１０】処理６による効果を説明するための図。
【図１１】圧力センサによって取得される圧力値を示す図。
【図１２】図１１に示した期間ＣのＸ部分を拡大して示す図。
【図１３】Ｘ部分における圧力降下量を示すイメージ図。
【図１４】圧力センサによって取得される圧力値と水素ポンプの回転数とを示す図。
【図１５】実施形態３における圧力値と水素ポンプの回転数を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
・第１実施形態
図１は本発明の一実施形態としての燃料電池システム１００の概略構成を示す図である。燃料電池システム１００は、例えば、車両に搭載され、運転者からの要求に応じて、車両の動力源となる電力を出力する。
【００１９】
燃料電池システム１００は、複数の燃料電池２１を備える燃料電池スタック２０と、アノードガス供給系５０と、アノードガス排出系６０と、カソードガス供給系３０と、カソードガス排出系４０と、電力系７０と、冷却水循環系８０と、制御部９０とを備える。
【００２０】
燃料電池システム１００は、パワースイッチ７のＯＮ操作によって始動し、ＯＦＦ操作によって停止する。パワースイッチ７は、燃料電池システム１００の停止状態と始動状態とを切り替えるための入力インタフェースである。
【００２１】
各燃料電池２１は、膜電極接合体及び２枚のセパレータ（図示せず）を有する。セパレータは、膜電極接合体を挟持してアノードガス、カソードガス及び冷媒の流路を形成するとともに、集電板としても機能する板状基材である。膜電極接合体は、電解質膜と、電解質膜の各々の面に形成された電極とを有している。電解質膜は、湿潤状態の時に良好なプロトン伝導性を示す固体高分子薄膜である。燃料電池のアノードガスが供給される電極をアノードと呼び、カソードガスが供給される電極をカソードと呼ぶ。本実施形態では、アノードガスは水素であり、カソードガスは空気である。燃料電池２１はアノードガスとカソードガスの供給を受けて発電する。
【００２２】
アノードガス供給系５０は、水素タンク５７と、開閉弁５８と、アノードガス供給流路５１と、レギュレータ５２と、リリーフ弁５３と、インジェクタ５４と、圧力センサ５９とを備える。アノードガス供給系５０は、さらに、水素ポンプ５５と、循環流路５６とを備える。アノードガス排出系６０は、アノードガス排出流路６１と、気液分離部６２と、排出弁６３と、排出流路６４と、を備える。
【００２３】
水素タンク５７は、アノードガスとしての水素を貯蔵する。アノードガス供給流路５１は、燃料電池スタック２０に接続され、燃料電池スタック２０に供給されるアノードガスが流れる流路である。アノードガス供給流路５１は、水素タンク５７と燃料電池スタック２０とを接続する配管である。開閉弁５８は、水素タンク５７からアノードガス供給流路５１へのアノードガスの供給を練通及び遮断する弁であり、主止弁とも呼ばれる。開閉弁５８は、制御部９０によってその開閉が制御される。
【００２４】
リリーフ弁５３は、アノードガス供給流路５１に設けられており、制御部９０の制御により開弁して水素を大気に放出する。
【００２５】
インジェクタ５４は、アノードガス供給流路５１に設けられている。インジェクタ５４は、開弁されることによりアノードガスを噴射し、燃料電池スタック２０へアノードガスを供給する。インジェクタ５４は、アノードガス噴射装置とも呼ばれる。インジェクタ５４は、制御部９０によって設定された駆動周期や、駆動周期における噴射期間（開弁期間）の割合や、圧力脈動の振幅に応じて、開閉弁が電磁的に駆動する電磁駆動式の開閉弁である。駆動周期とは、インジェクタ５４によるアノードガスの噴射開始から、次回のインジェクタ５４によるアノードガスの噴射開始までの期間である。以下、インジェクタ５４によるアノードガスの噴射を、「インジェクタ５４の噴射」とも呼ぶ。圧力脈動とは、インジェクタ５４の噴射と停止により、インジェクタ５４下流側の圧力が上昇と降下を繰り返すことである。圧力脈動の振幅とは、インジェクタ５４の下流側の圧力値の振幅である。圧力値の振幅とは、インジェクタ５４の駆動周期における、インジェクタ５４の下流側の圧力値の振動の中心値と最大値との差である。インジェクタ５４は、インジェクタ５４と燃料電池スタック２０との間におけるアノードガス供給流路５１の圧力が予め定められた目標圧力を下回らないように、制御部９０により制御される。
【００２６】
レギュレータ５２は、アノードガス供給流路５１のインジェクタ５４よりも上流側に設けられている。レギュレータ５２は、制御部９０の制御により、インジェクタ５４の１次圧を調整する。インジェクタ５４の１次圧は、レギュレータ５２とインジェクタ５４との間のアノードガス供給流路５１の圧力である。レギュレータ５２を「調圧弁」とも呼ぶ。
【００２７】
アノードガス排出流路６１は、燃料電池スタック２０に接続され、燃料電池スタック２０から排出されるアノードオフガスが流れる流路である。アノードガス排出流路６１は、燃料電池スタック２０のアノードの出口と気液分離部６２とを接続する配管である。
【００２８】
気液分離部６２は、アノードガス排出流路６１に設けられている。気液分離部６２は、アノードガス排出流路６１から流入した気体と水とを分離するための容器である。気液分離部６２は、アノードガス排出流路６１の鉛直方向下方に設けられており、アノードから排出された気体と液体とを重力によって分離する。気液分離部６２によって分離された気体は、主に、消費されずに排出されたアノードガスと燃料電池２１が備える膜電極接合体を介してカソード側から透過した窒素と、気液分離部６２で分離されなかった水分（水蒸気）である。気液分離部６２には、気液分離部６２内の水位を計測する水位センサが設けられている。水位センサは、その計測結果を制御部９０に送信する。
【００２９】
循環流路５６は、アノードガス供給流路５１とアノードガス排出流路６１とを練通する配管である。循環流路５６は、アノードガス供給流路５１のインジェクタ５４よりも下流側に接続されている。循環流路５６には、水素ポンプ５５が設けられている。水素ポンプ５５は、気液分離部６２によって分離された気体を、燃料電池スタック２０に再度供給する。気液分離部６２によって分離された気体は、主に、消費されずに排出されたアノードガスと燃料電池２１が備える膜電極接合体を介してカソード側から透過した窒素と、気液分離部６２で分離されなかった水分である。水素ポンプ５５を「アノードガスポンプ」とも呼ぶ。循環流路５６を流れるアノードガスは、アノードガス供給流路５１を介して燃料電池スタック２０へ供給されるため、循環流路５６をアノードガス供給流路５１の一部と捉えてもよい。
【００３０】
排出流路６４は、気液分離部６２と、カソードガス排出系４０に備えられるカソードガス排出流路４１（後述）とを接続する配管である。排出弁６３は、排出流路６４上に設けられている。排出弁６３は、燃費の向上のため、原則として閉弁している。排出弁６３は、予め設定された排出タイミングで制御部９０の制御により開弁する。
【００３１】
圧力センサ５９は、アノードガス供給流路５１のインジェクタ５４よりも下流側に設けられている。本実施形態では、圧力センサ５９は、インジェクタ５４と燃料電池スタック２０との間のアノードガス供給流路５１に設けられている。圧力センサ５９は、圧力値を計測し、その計測結果を制御部９０に送信する。圧力センサ５９は、アノードガス排出流路６１、循環流路５６に設けられていてもよい。
【００３２】
カソードガス供給系３０は、カソードガス供給流路３１と、エアフローメータ３２と、コンプレッサ３３と、インタークーラ３４と、入口弁３５と、バイパス流路３６と、バイパス弁３７と、を備える。カソードガス排出系４０は、カソードガス排出流路４１と、調圧弁４２と、マフラ４３と、を備える。
【００３３】
カソードガス供給流路３１は、燃料電池スタック２０とカソードガス供給流路３１の大気開放口を接続する配管である。カソードガス排出流路４１は、燃料電池スタック２０とカソードガス排出流路４１の大気開放口とを接続する配管である。バイパス流路３６は、カソードガス供給流路３１の燃料電池スタック２０よりも上流側から分岐して、カソードガス排出流路４１に接続される配管である。
【００３４】
エアフローメータ３２は、カソードガス供給流路３１を流れるカソードガスの量を計測する。コンプレッサ３３は、カソードガス供給流路３１に設けられている。コンプレッサ３３が設けられる位置は、カソードガス供給流路３１とバイパス流路３６との接続部位よりも大気開放口に近い位置である。コンプレッサ３３は、カソードガス供給流路３１の大気開放口側からカソードガスを吸入して圧縮する。インタークーラ３４は、コンプレッサ３３により圧縮されたカソードガスの温度を下げるための装置である。
【００３５】
入口弁３５は、カソードガス供給流路３１において、カソードガス供給流路３１とバイパス流路３６との接続部位よりも燃料電池スタック２０に近い位置に設けられている。入口弁３５は、制御部９０の制御により開度に応じてカソードガス供給流路３１の流路断面積を調整する。
【００３６】
バイパス流路３６は、カソードガス供給流路３１とカソードガス排出流路４１とを接続する配管である。バイパス流路３６には、バイパス弁３７が設けられている。バイパス弁３７は制御部９０の制御により開度に応じてバイパス流路３６の流路断面積を調整する。調圧弁４２は、カソードガス排出流路４１において、カソードガス排出流路４１とバイパス流路３６との接続部位よりも燃料電池スタック２０側に設けられている。調圧弁４２は、制御部９０の制御により開度に応じてカソードガス排出流路４１の流路断面積を調整する。マフラ４３は、排ガスの排出音を低減する消音装置である。調圧弁４２を通過したアノードオフガスは、マフラ４３を経由して大気開放口から大気に排出される。
【００３７】
冷却水循環系８０は、燃料電池スタック２０を冷却する。冷却水循環系８０は、冷却水排出流路８１と、ラジエータ８２と、冷却水ポンプ８３と、冷却水供給流路８４と、を備える。
【００３８】
冷却水排出流路８１は、燃料電池スタック２０とラジエータ８２とを接続する流路であり、燃料電池スタック２０から冷却水を排出するための配管である。
【００３９】
ラジエータ８２には、ラジエータファンが設けられている。ラジエータ８２からの放熱は、ファンから送られる風によって促進される。冷却水供給流路８４は、ラジエータ８２と燃料電池スタック２０との間を接続する流路であり、燃料電池スタック２０に冷却水を供給するための配管である。冷却水ポンプ８３は、冷却水供給流路８４に設けられており、冷却水ポンプ８３によって冷却水が循環される。
【００４０】
電力系７０は、インバータ７２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ７３と、バッテリー７４と、電流センサ７５とを備える。
【００４１】
インバータ７２は、燃料電池スタック２０及びバッテリー７４と並列に接続され、燃料電池スタック２０又はバッテリー７４から供給される直流電流を、交流電流に変換して負荷装置７１に供給する。ＤＣ−ＤＣコンバータ７３は、バッテリー７４の出力電圧を昇圧してインバータ７２に供給し、また、燃料電池スタック２０の余剰発電力を蓄電するために、出力電圧を降圧してバッテリー７４に供給する。ＤＣ−ＤＣコンバータ７３は、制御部９０から送信される電流要求値に基づき、燃料電池スタック２０による発電電流と発電電圧とを制御する。電流要求値とは、燃料電池スタック２０による発電電流の目標値となる値であり、制御部９０によって決定される。電流センサ７５は、発電時における燃料電池スタック２０の出力電流値を測定して、その計測結果を制御部９０へ送信する。
【００４２】
制御部９０は、ＣＰＵとメモリとを備えるコンピュータとして構成されており、具体的にはＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御部９０は、燃料電池システム１００の動作を制御するための信号を各部へ出力する。制御部９０は、燃料電池システム１００の各部を制御して、排出弁６３の開弁条件が成立した場合に排出弁６３を開き、排出弁６３から排出されるアノードガス排出量の推定値が目標排出量に達した場合に排出弁６３を閉じる、排出弁６３の開閉処理を実行する。また、制御部９０は、開閉処理において、圧力センサ５９から取得した圧力値の降下量に基づいて、アノードガス排出量を推定する。
【００４３】
図２は、排出弁６３の開弁中において、圧力センサ５９により計測される圧力値の変動を示す概念図である。図２には、圧力値とインジェクタ５４の噴射（ＯＰＥＮ）と停止（ＣＬＯＳＥ）とが、横軸に時間をとって示されている。図２に示すインジェクタ５４の噴射と停止は、それぞれ、制御部９０から信号の「ＯＮ」と「ＯＦＦ」とを意味する。インジェクタ５４下流側の圧力値は、インジェクタ５４の噴射期間（期間Ａ）において上昇する。圧力値は、噴射停止後に直ちに下降するのではなく、噴射停止後に上昇と降下とを繰り返す過渡期を経た後に降下する。インジェクタ５４の噴射停止後、圧力値の変動が予め定められた範囲に収まるまでの期間を、「期間Ｂ」とも呼ぶ。予め定められた範囲とは、例えば、単位時間当たりの圧力値の変動が、１ｋＰａである範囲である。他の例では、単位時間当たりの圧力値の変動が、３ｋＰａまで、５ｋＰａまで、あるいは、１０ｋＰａまでの範囲である。期間Ｂが経過してから、次回のインジェクタ５４の噴射開始までの期間を、「期間Ｃ」「第１期間」とも呼ぶ。
【００４４】
期間Ｃにおける圧力値の降下は、排出弁６３の開弁による圧力の降下を反映するため、駆動周期に対する期間Ｃの増加は、アノードガス排出量の推定精度の向上をもたらす。制御部９０は、排出弁６３の開閉処理において、燃料電池システム１００の各部を制御して、インジェクタ５４の駆動周期に対する期間Ｃの割合を増加させる。以下、燃料電池システム１００において実行される排出弁６３の開閉処理について具体的に説明する。
【００４５】
図３は、燃料電池システム１００によって実行される排出弁６３の開閉処理を示すフローチャートである。本処理は、燃料電池システム１００の運転時に、制御部９０により繰り返し実行される処理である。
【００４６】
まず、制御部９０は、排出弁６３の開弁条件が成立しているか否かを判断する（ステップＳ１０）。排出弁６３の開弁条件は、例えば、アノードガス排出流路６１や気液分離部６２内の水、水素、窒素のそれぞれについて、各々の基準に達することである。
【００４７】
排出弁６３の開弁条件が成立している場合には（ステップＳ１０、ＹＥＳ）、制御部９０は、排出弁６３を開弁する（ステップＳ２０）。排出弁６３が開弁されると、貯留水が排出され、続いてアノードガスが排出される。
【００４８】
次に、制御部９０は、第１期間（期間Ｃ）の割合増加処理を開始する（ステップＳ３０）。制御部９０は、後述の処理１〜６のうち少なくとも一つの処理を実行することで、第１期間の割合を増加させる。第１期間の割合増加処理についての詳細は後述する。
【００４９】
次に、制御部９０は、圧力センサ５９から取得した、第１期間（期間Ｃ）における圧力値の降下量に基づいて、アノードガス排出量を推定する（ステップＳ４０）。制御部９０は、気液分離部６２の貯留水の排出が完了した時点から、アノードガス排出量の推定を開始してもよい。制御部９０は、貯留水の排出が完了したことを、気液分離部６２の水位計の計測結果により判断することができる。
【００５０】
アノードガス排出量の推定において、制御部９０は、期間Ｃの開始を、上述の期間Ｂが経過したことにより判断する。期間Ｂの長さは、インジェクタ５４の駆動周期や圧力脈動の振幅等によらずほぼ一定である。制御部９０は、実験やシミュレーションにより求められた期間Ｂの長さを記憶しておき、インジェクタ５４の噴射停止後である期間Ａの終了後にカウントを行い、期間Ｂの長さが経過した時点を、期間Ｃの開始時点と判断してもよい。また、制御部９０は、期間Ａの終了後、圧力センサ５９から取得した圧力値の振動が、制御部９０に記憶された予め定められた範囲に収束した時点を、期間Ｃの開始時点と判断してもよい。
【００５１】
本実施形態では、制御部９０は、アノードガス排出量の推定を以下のように行う。制御部９０には、燃料電池スタック２０の発電量を表す出力電流値と、アノードガスの消費量との関係を示すマップが記憶されており、制御部９０は、まず、電流センサ７５から取得した電流値をマップに入力することで、燃料電池スタック２０によるアノードガスの消費流量を算出する。制御部９０は、圧力降下量とインジェクタ５４の下流側のアノードガスの流路の体積を乗算したアノードガス流量から、消費流量を引いた値を、アノードガス排出量として算出する。なお、制御部９０は、期間Ｃにおける圧力降下量が、期間Ｃに続く期間Ａ、期間Ｂの圧力降下量と同じであるとみなして、期間Ａ〜期間Ｃのアノードガス排出量を算出してもよい。
【００５２】
次に、制御部９０は、推定したアノードガス排出量が目標排出量以上であるか否かを判断する（ステップＳ５０）。目標排出量は、アノードガス排出量の増加による燃費の悪化や、アノードガス中の不純物濃度増加による燃料電池スタック２０の電圧低下等を回避可能なアノードガス排出量である。目標排出量は、制御部９０に予め記憶されていてもよいし、制御部９０が各センサ、例えば水位センサやアノードガス排出流路６１に設けられた気体の濃度センサから取得した計測結果と、気液分離部６２内の水、水素、窒素のそれぞれについての基準と、に基づいて、制御部９０により決定されてもよい。
【００５３】
アノードガス排出量が目標排出量未満である場合には（ステップＳ５０、ＮＯ）、制御部９０は、処理をアノードガス排出量推定処理に戻し（ステップＳ４０）、アノードガス排出量を積算する。アノードガス排出量が目標排出量以上である場合には（ステップＳ５０、ＹＥＳ）、制御部９０は、アノードガス排出量の積算値をリセットして第１期間の割合増加処理を終了し（ステップＳ６０）、排出弁６３を閉弁する（ステップＳ７０）。制御部９０は、燃料電池システム１００の運転中に上述のステップＳ１０〜ステップＳ７０の処理を繰り返す。
【００５４】
なお、第１期間の割合増加処理（ステップＳ３０）は、排出弁６３の開弁条件が成立した後（ステップＳ１０、ＹＥＳ）、アノードガス排出量推定処理（ステップＳ４０）の前に開始されればよく、例えば、排出弁６３の開弁と同時に行われてもよい。また、第１期間の割合増加処理は、排出弁６３の閉弁（ステップＳ７０）と同時に又はその後に終了されてもよい。
【００５５】
本実施形態によれば、インジェクタ５４の駆動周期に対する第１期間の割合を増加させることにより、アノードガス排出量の推定精度を向上させることができる。
【００５６】
以下、第１期間の割合を増加させる種々の処理について、具体的に説明する。
【００５７】
・処理１
処理１では、制御部９０は、レギュレータ５２を制御して、排出弁６３の開弁期間において、インジェクタ５４の一次圧を排出弁６３の閉弁期間よりも増加させる。制御部９０は、例えば、排出弁６３の開弁時又は開弁の直前に、インジェクタ５４の一次圧を、排出弁６３の閉弁期間中よりも、例えば０．２ＭＰａ増加させる。また、制御部９０は、駆動周期が、排出弁６３の閉弁期間と排出弁６３の開弁期間とで同じになるようにインジェクタ５４を制御する。
【００５８】
図４は、処理１による効果を説明するための図である。図４には、処理１を実施しない比較例１と、処理１を実施した実施例１とについて、圧力センサ５９から取得される圧力値と、インジェクタ５４の開閉と、インジェクタ５４の一次圧と、排出弁６３の開閉と、を示すタイミングチャートが示されている。比較例１では、排出弁６３の開閉によらず、インジェクタ５４の１次圧は一定である。
【００５９】
実施例１及び比較例１では、排出弁６３の開弁のタイミングと、インジェクタ５４の噴射開始のタイミングとが一致しているが、これらのタイミングは一致していなくともよい。このことは、以降の処理２〜６の説明においても同様である。
【００６０】
排出弁６３の開弁時において、インジェクタ５４上流側の圧力を増加させることでアノードガスの供給速度が増加する。そのため、実施例１では、期間Ａ（ｔ１１〜ｔ１２）を、比較例１における期間Ａ（ｔ０１〜ｔ０２）よりも短くしつつ、インジェクタ５４の下流側の圧力値を高めることができる。したがって、実施例１では、駆動周期Ｔに対する期間Ｃの割合（（ｔ１３〜ｔ１４）／（ｔ１１〜ｔ１４））を、比較例１における駆動周期Ｔに対する期間Ｃの割合（（ｔ０３〜ｔ０４）／（ｔ０１〜ｔ０４））よりも増加させることができる。その結果、アノードガス排出量の推定精度を向上させることができる。なお、実施例１では、インジェクタ５４の駆動周期Ｔは一定であり、アノードガスの供給速度が増加するので、実施例１の圧力値の最大値は、比較例１に比べて大きくなる。
【００６１】
・処理２
図５は、処理２を実行する燃料電池システム１００ａを示す図である。燃料電池システム１００ａは、アノードガス供給系５０ａが、アノードガス供給流路５１の燃料電池スタック２０よりも上流側に並列に配置された複数本のインジェクタ５４ａを備える点で、上述の燃料電池システム１００と異なる。処理２では、制御部９０ａは、駆動周期が、排出弁６３の閉弁期間と排出弁６３の開弁期間とで同じになるようにインジェクタ５４ａを制御する。制御部９０ａは、排出弁６３の開弁期間におけるインジェクタ５４ａの駆動本数を、排出弁６３の閉弁期間中よりも増加させる。
【００６２】
図６は、処理２による効果を説明するための図である。図６には、処理２を実施しない比較例２と処理２を実施した実施例２とについて、圧力センサ５９から取得される圧力値と、インジェクタ５４ａの開閉と、インジェクタ５４ａの一次圧と、排出弁６３の開閉と、を示すタイミングチャートが示されている。比較例２では、排出弁６３の開閉によらず、インジェクタ５４ａの駆動本数は一定である。
【００６３】
排出弁６３の開弁時において、インジェクタ５４ａの駆動本数を増加させることで、インジェクタ５４によるアノードガスの供給速度が増加する。そのため、実施例２では、期間Ａ（ｔ２１〜ｔ２２）を、比較例２における期間Ａ（ｔ０１〜ｔ０２）よりも短くしつつ、インジェクタ５４ａの下流側の圧力値を高めることができる。したがって、実施例２では、駆動周期Ｔに対する期間Ｃの割合（（ｔ２３〜ｔ２４）／（ｔ２１〜ｔ２４））を、比較例２における駆動周期Ｔに対する期間Ｃの割合（（ｔ０３〜ｔ０４）／（ｔ０１〜ｔ０４））よりも増加させることができる。その結果、アノードガス排出量の推定精度を向上させることができる。なお、実施例２では、インジェクタ５４ａの駆動周期Ｔは一定であり、アノードガスの供給速度が増加するので、実施例２の圧力値の最大値は、比較例２に比べて大きくなる。
【００６４】
・処理３
処理３では、制御部９０は、排出弁６３の開弁期間における少なくとも期間Ａにおいて、燃料電池スタック２０の発電量を、排出弁６３の閉弁期間中よりも減少させる。制御部９０は、燃料電池スタック２０へ供給されるアノードガスの量及びカソードガスの量を排出弁６３の開弁期間中と閉弁期間中とで同じ量に維持する。制御部９０は、排出弁６３の開弁期間中における少なくとも期間Ａでは、排出弁６３の閉弁期間中よりも電流要求値を減少させ、燃料電池スタック２０による発電量を減少させる。制御部９０は、排出弁の開弁期間中の期間Ａにおける燃料電池スタック２０の出力電流値を、閉弁期間中よりも例えば２０Ａ（アンペア）減少させる。制御部９０は、バッテリー７４からの出力により、燃料電池スタック２０による発電量の降下分を補う。なお、処理３では、制御部９０は、排出弁６３の開弁期間中、期間Ａに加え、期間Ｂや期間Ｃにおいても発電量を減少させてもよい。
【００６５】
図７は、処理３による効果を説明するための図である。図７には、処理３を実施しない比較例３と処理３を実施した実施例３とについて、圧力センサ５９から取得される圧力値と、インジェクタ５４の開閉と、燃料電池スタック２０の発電量を示す出力電流値（ＦＣ電流値）と、排出弁６３の開閉と、を示すタイミングチャートが示されている。出力電流値は、電流センサ７５の計測結果である。比較例３では、排出弁６３の開閉によらず、ＦＣ電流値は一定である。
【００６６】
発電量を減少させると、燃料電池スタック２０によるアノードガス及びカソードガスの消費量が減少する。そのため、実施例３では、期間Ａにおいて、インジェクタ５４の下流側の圧力が増加する。したがって、実施例３では、排出弁６３の開弁期間中における期間Ａ（ｔ３１〜ｔ３２）を、比較例３における期間Ａ（ｔ０１〜ｔ０２）よりも短くすることができる。なお、実施例３では、排出弁６３の開弁期間中の駆動周期Ｔ３は、閉弁期間中の駆動周期Ｔよりも短くなる。
【００６７】
実施例３では、期間Ａが短くなることにより、駆動周期Ｔ３に対する期間Ｃの割合（（ｔ３３〜ｔ３４）／（ｔ３１〜ｔ３４））を、比較例３における駆動周期Ｔに対する期間Ｃの割合（（ｔ０３〜ｔ０４）／（ｔ０１〜ｔ０４））よりも増加させることができる。その結果、アノードガス排出量の推定精度を向上させることができる。
【００６８】
・処理４：
処理４では、制御部９０は、排出弁６３の開弁期間でのＣ期間において、燃料電池スタック２０の発電量を、排出弁６３の開弁期間での期間Ａと期間Ｂとの少なくとも一方よりも減少させる。制御部９０は、燃料電池スタック２０へ供給されるアノードガスの量及びカソードガスの量を期間Ａ〜期間Ｃで同じ量に維持する。制御部９０は、排出弁６３の開弁期間中の期間Ｃでは、期間Ａと期間Ｂの少なくとも一方の期間よりも電流要求値を減少させ、燃料電池スタック２０による発電電流を減少させる。制御部９０は、排出弁６３の開弁期間中の期間Ｃでは、ＦＣ電流値を、期間Ａと期間Ｂの少なくとも一方の期間よりも例えば２０Ａ（アンペア）減少させる。制御部９０は、バッテリー７４からの出力により、燃料電池スタック２０による発電量の降下分を補う。
【００６９】
図８は、処理４による効果を説明するための図である。図８には、処理４を実施しない比較例４と処理４を実施した実施例４とについて、圧力センサ５９から取得される圧力値と、インジェクタ５４の開閉と、燃料電池スタック２０の発電量を示す出力電流値と、排出弁６３の開閉と、を示すタイミングチャートが示されている。実施例４では、排出弁６３の開弁期間中の期間Ｃにおける発電量を、排出弁６３の開弁期間中の発電量、及び、排出弁６３の閉弁期間中の期間Ａ及び期間Ｂの発電量によりも減少させている。比較例４では、ＦＣ電流値は一定である。
【００７０】
排出弁６３の開弁期間中の期間Ｃにおいて発電量を減少させると、燃料電池スタック２０によるアノードガス及びカソードガスの消費量が減少するので、インジェクタ５４下流側の圧力降下速度が減少する。そのため、排出弁６３の開弁期間中における期間Ｃ（ｔ４３〜ｔ４４）は、比較例４における期間Ｃ（ｔ０３〜ｔ０４）よりも長くなる。なお、実施例４では排出弁６３の開弁期間中の期間Ｃが長くなるため、実施例４の駆動周期Ｔ４は、閉弁期間中の駆動周期Ｔよりも長くなる。
【００７１】
実施例４では、期間Ｃが長くなることにより、駆動周期Ｔ４に対する期間Ｃの割合（（ｔ４３〜ｔ４４）／（ｔ４１〜ｔ４４））を、比較例４における駆動周期Ｔに対する期間Ｃの割合（（ｔ０３〜ｔ０４）／（ｔ０１〜ｔ０４））よりも増加させることができる。その結果、アノードガス排出量の推定精度を向上させることができる。
【００７２】
・処理５：
処理５では、制御部９０は、駆動周期に対する期間Ａの割合を維持したまま、排出弁６３の開弁期間におけるインジェクタ５４の駆動周期を、排出弁６３の閉弁期間中よりも長くする。
【００７３】
図９は、処理５による効果を説明するための図である。図９には、処理５を実施しない比較例５と処理５を実施した実施例５とについて、圧力センサ５９から取得される圧力値と、インジェクタ５４の開閉と、排出弁６３の開閉と、を示すタイミングチャートが示されている。実施例５では、インジェクタ５４の噴射期間が長くなることにより、圧力値の最大値が高くなる。比較例５では、駆動周期及び駆動周期に対する期間Ａの割合は、排出弁６３の開閉によらず一定である。
【００７４】
上述したように、期間Ｂ（ｔ５２〜ｔ５３）の長さは、駆動周期によらずほぼ一定である。そのため、実施例５では、駆動周期に対するアノードガスの噴射期間の割合を維持したまま、インジェクタ５４の駆動周期を、排出弁６３の閉弁期間中の駆動周期Ｔよりも長い駆動周期Ｔ５にすることにより、駆動周期Ｔ５に対する期間Ｃの割合（（ｔ５３〜ｔ５４）／（ｔ５１〜ｔ５４））を、比較例５における駆動周期Ｔに対する期間Ｃの割合（（ｔ０３〜ｔ０４）／（ｔ０１〜ｔ０４））よりも増加させることができる。その結果、アノードガス排出量の推定精度を向上させることができる。
【００７５】
・処理６
処理６では、制御部９０は、排出弁６３の開弁期間における、インジェクタ５４による圧力脈動の振幅が、排出弁６３の閉弁期間中よりも大きくなるようにインジェクタ５４を制御する。制御部９０は、処理６では、例えば、排出弁６３の開弁期間において、圧力脈動の振幅を、閉弁期間中における圧力脈動の振幅の１．５倍に制御する。
【００７６】
図１０は、処理６による効果を説明するための図である。図１０には、処理６を実施しない比較例６と処理６を実施した実施例６とについて、圧力センサ５９から取得される圧力値と、インジェクタ５４の開閉と、インジェクタ５４の圧力脈動の振幅と、を示すタイミングチャートが示されている。比較例６では、圧力脈動の振幅は、排出弁６３の開閉によらず一定である。
【００７７】
上述したように、期間Ｂ（ｔ６２〜ｔ６３）の長さは、駆動周期によらずほぼ一定である。そのため、実施例６では、圧力脈動の振幅を増加させることにより、駆動周期Ｔ６に対する期間Ｃの割合（（ｔ６３〜ｔ６４）／（ｔ６１〜ｔ６４））を、比較例６における駆動周期Ｔに対する期間Ｃの割合（（ｔ０３〜ｔ０４）／（ｔ０１〜ｔ０４））よりも増加させることができる。その結果、アノードガス排出量の推定精度を向上させることができる。
【００７８】
・第２実施形態
第２実施形態では、制御部９０は、排出弁６３の開弁期間中の期間Ｃにおける圧力降下量の下限値を、０よりも小さい値に補正して、期間Ｃにおける圧力降下量を補正する。
【００７９】
図１１は、圧力センサ５９によって取得される圧力値を示す図である。図１１では、期間Ｃ（時点ｔ７１〜ｔ７２）において、圧力値は直線的に降下している。
【００８０】
図１２は、図１１に示した期間ＣのＸ部分を拡大して示す図である。図１２に示すように、期間Ｃにおいて、圧力値は、より詳細には、上昇と降下とを繰り返しながら、次第に低下する。このような圧力値の上昇と降下は、燃料電池システム１００の補機である、水素ポンプ５５の回転や、回転数の変動等により生じ得る。
【００８１】
図１３は、Ｘ部分における圧力降下量を示すイメージ図である。圧力値の上昇と降下により、単位時間あたりの圧力降下量は、負の値を示す可能性がある。そのため、単位時間あたりの圧力降下量を積算した値、すなわち、圧力降下量の積分値が、真値からずれる可能性がある。
【００８２】
本実施形態では、制御部９０は、圧力降下量の下限値Ｄを、０よりも小さい値に補正して、圧力降下量を算出する。そのため、圧力降下量に基づいて算出されるアノードガス排出量を正の値とすることができる。その結果、期間Ｃにおける圧力降下量をより正確に算出することができ、アノードガス排出量の推定精度をより向上させることができる。
【００８３】
・第３実施形態
図１４は、圧力センサ５９から取得される圧力値と水素ポンプ５５の回転数とを示すタイミングチャートである。期間Ｃにおける破線Ｐａｄは、水素ポンプ５５の回転数が一定である場合に圧力センサ５９から取得される圧力値である。
【００８４】
図１４に示すように、期間Ｃにおいて水素ポンプ５５の回転数が増加すると、アノードガス供給流路５１を介して燃料電池スタック２０へ供給されるアノードガスの量が増加する。そのため、水素ポンプ５５の回転数が一定である場合に比べて、圧力値が大きくなる。また、図示は省略するが、期間Ｃにおいて水素ポンプ５５の回転数が減少すると、燃料電池スタック２０へ供給されるアノードガスの量が減少する。そのため、水素ポンプ５５の回転数が一定である場合に比べて、圧力値が減少する。
【００８５】
このように、圧力センサ５９から取得される圧力値は、排出弁６３から排出されたアノードガスの量のみならず、燃料電池システム１００の補機である水素ポンプ５５の回転数の変動の影響を受ける。
【００８６】
図１５は、第３実施形態における圧力値と水素ポンプ５５の回転数を示すタイミングチャートである。本実施形態では、制御部９０は、排出弁６３の開弁期間中、少なくとも期間Ｃにおいて、水素ポンプ５５の回転数を一定にする。
【００８７】
本実施形態によれば、燃料電池システム１００の補機による圧力値の変動を減少させることができるので、期間Ｃにおける圧力降下量をより正確に算出することができる。そのため、アノードガス排出量の推定精度をより向上させることができる。
【００８８】
・他の実施形態
燃料電池システム１００、１００ａは、アノードガス供給流路５１の圧力が目標圧力を下回った場合に、インジェクタ５４、５４ａを開弁してアノードガスを噴射させる第２制御部を備えていてもよい。制御部９０、９０ａは、例えば、期間Ｃにおいて第２制御部によりインジェクタ５４の開弁が行われた場合に、第２制御部によるインジェクタ５４の開弁によって生じる期間Ａ、期間Ｂの経過後に、アノードガス排出量推定のための圧力降下量を算出してもよい。このようにすれば、アノードガス排出量の推定精度をより向上させることができる。
【００８９】
制御部９０は、実験やシミュレーションにより求められた、水素ポンプ５５の回転数の変動と、圧力値の変動と、の関係を記憶していてもよい。制御部９０は、期間Ｃにおける水素ポンプ５５の回転数の変動と、上記関係と、を用いて、水素ポンプ５５の回転数の変動によって生じた圧力値の変化分を、圧力降下量から差し引いてもよい。圧力値は、排出弁６３から排出されたアノードガスの量のみならず、燃料電池システム１００の補機である水素ポンプ５５の回転数の変動により、変化する可能性がある。このようにすれば、期間Ｃにおける圧力降下量をより正確に算出することができる。そのため、アノードガス排出量の推定精度をより向上させることができる。
【００９０】
上述の各処理は、処理２を除いて、燃料電池システム１００、１００ａのいずれを用いて行われてもよい。また、各処理は、組み合わされてもよい。
【００９１】
燃料電池システム１００、１００ａを車両に搭載する場合には、車両は、コネクテッドカーでもよい。コネクテッドカーとは、通信機を搭載し、クラウドとの通信によってサービスを受けることができる自動車である。この場合、例えば、制御部９０、９０ａに記憶される種々の情報は、通信によって取得されてもよい。車両は、船舶、列車といった移動体であってもよい。
【００９２】
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組合せを行うことが可能である。また、前述した実施形態における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。
【符号の説明】
【００９３】
７…パワースイッチ
２０…燃料電池スタック
２１…燃料電池
３０…カソードガス供給系
３１…カソードガス供給流路
３２…エアフローメータ
３３…コンプレッサ
３４…インタークーラ
３５…入口弁
３６…バイパス流路
３７…バイパス弁
４０…カソードガス排出系
４１…カソードガス排出流路
４２…調圧弁
４３…マフラ
５０、５０ａ…アノードガス供給系
５１…アノードガス供給流路
５２…レギュレータ
５３…リリーフ弁
５４、５４ａ…インジェクタ
５５…水素ポンプ
５６…循環流路
５７…水素タンク
５８…開閉弁
５９…圧力センサ
６０…アノードガス排出系
６１…アノードガス排出流路
６２…気液分離部
６３…排出弁
６４…排出流路
７０…電力系
７１…負荷装置
７２…インバータ
７３…ＤＣ−ＤＣコンバータ
７４…バッテリー
７５…電流センサ
８０…冷却水循環系
８１…冷却水排出流路
８２…ラジエータ
８３…冷却水ポンプ
８４…冷却水供給流路
９０、９０ａ…制御部
１００、１００ａ…燃料電池システム
Ｄ…下限値
Ｔ、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６…駆動周期
【図１】
2019029119.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019029119.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019029119.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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