JP2000243418A5

JP2000243418A5 -

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Publication number: JP2000243418A5
Application number: JP1999044200A
Authority: JP
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2019-02-23

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】電解質膜と該電解質膜を挟持する二つの電極とを有する単電池を積層してなる固体高分子型の燃料電池を有する燃料電池システムであって、
前記燃料電池にガス状の燃料を供給すると共に該燃料電池へ供給する該燃料の圧力を調整する燃料供給手段と、
前記燃料電池に供給される前記燃料を加湿する加湿手段と、
前記燃料電池から出力される電流を検出する電流検出手段と、
前記燃料電池から出力される電圧を検出する電圧検出手段と、
前記燃料電池に供給される前記燃料の供給量を変更する燃料供給量変更手段と、
該燃料供給量変更手段により前記燃料の供給量が変更されたときの前記電流検出手段により検出される電流と前記電圧検出手段により検出される電圧とに基づいて前記電解質膜の加湿状態を判定する加湿状態判定手段とを備える燃料電池システム。
【請求項２】前記加湿状態判定手段は、前記燃料供給量変更手段により前記燃料の供給量が増加されたときであって前記電流検出手段により検出された電流の値が所定値のときの前記電圧検出手段により検出された電圧の値の時間変化に基づいて前記電解質膜の加湿状態を判定する手段である請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】前記加湿状態判定手段は、前記時間変化が所定範囲を上回るときに前記電解質は加湿過剰と判定し、前記時間変化が前記所定範囲を下回るときに前記電解質は加湿不足と判定する手段である請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】電解質膜と該電解質膜を挟持する二つの電極とを有する単電池を積層してなる固体高分子型の燃料電池を有する燃料電池システムであって、
前記燃料電池にガス状の燃料を供給すると共に該燃料電池へ供給する該燃料の圧力を調整する燃料供給手段と、
前記燃料電池に供給される前記燃料を加湿する加湿手段と、
前記燃料電池から出力される電圧を検出する電圧検出手段と、
前記燃料電池に供給される前記燃料の供給量を変更する燃料供給量変更手段と、
該燃料供給量変更手段により燃料の供給量が変更される前後に前記電圧検出手段により検出される電圧に基づいて前記電解質膜の加湿状態を判定する加湿状態判定手段とを備える燃料電池システム。
【請求項５】前記加湿状態判定手段は、前記燃料供給量変更手段により燃料の供給量が増加される前に前記電圧検出手段により検出された電圧が該燃料供給量変更手段により燃料の供給量が増加された後に該電圧検出手段により検出された電圧より大きいときに加湿不足と判定する手段である請求項４記載の燃料電池システム。
【請求項６】電解質膜と該電解質膜を挟持する二つの電極とを有する単電池を積層してなる固体高分子型の燃料電池を有する燃料電池システムであって、
前記燃料電池にガス状の燃料を供給すると共に該燃料電池へ供給する該燃料の圧力を調整する燃料供給手段と、
前記燃料電池に供給される前記燃料を加湿する加湿手段と、
前記燃料電池を構成する各単電池または同数の単電池からなる各電池モジュールの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記燃料電池に供給される前記燃料の供給量を変更する燃料供給量変更手段と、
該燃料供給量変更手段により燃料の供給量が変更される前後に前記電圧検出手段により検出される各単電池または各電池モジュールの電圧のバラツキに基づいて前記電解質膜の加湿状態を判定する加湿状態判定手段とを備える燃料電池システム。
【請求項７】前記加湿状態判定手段は、前記燃料供給量変更手段により燃料の供給量が増加される前に前記電圧検出手段により検出された各単電池または各電池モジュールの電圧のバラツキが該燃料供給量変更手段により燃料の供給量が増加された後に該電圧検出手段により検出された各単電池または各電池モジュールの電圧のバラツキより大きいときに加湿過剰と判定する手段である請求項６記載の燃料電池システム。
【請求項８】前記加湿状態判定手段による判定に基づいて前記加湿手段による前記燃料の加湿を制御する加湿制御手段を備える請求項１ないし７のいずれか記載の燃料電池システム。
【請求項９】前記加湿制御手段は、前記加湿状態判定手段により加湿不足と判定されたとき、前記加湿手段による前記燃料の加湿量を増加する手段である請求項８記載の燃料電池システム。
【請求項１０】前記加湿制御手段は、前記加湿状態判定手段により加湿不足と判定されたとき、前記燃料供給手段により前記燃料電池へ供給される前記燃料の圧力を増加する手段である請求項８記載の燃料電池システム。
【請求項１１】請求項８記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池の運転温度を制御する運転温度制御手段を備え、
前記加湿制御手段は、前記加湿状態判定手段により加湿不足と判定されたとき、前記運転温度制御手段による前記燃料電池の運転温度を低下させる手段である燃料電池システム。
【請求項１２】前記加湿制御手段は、前記加湿状態判定手段により加湿不足と判定されたとき、前記燃料供給手段による前記燃料電池への前記燃料の供給量を低減する手段である請求項８記載の燃料電池システム。
【請求項１３】前記加湿制御手段は、前記加湿状態判定手段により加湿過剰と判定されたとき、前記加湿手段による前記燃料の加湿量を低減する手段である請求項８記載の燃料電池システム。
【請求項１４】前記加湿制御手段は、前記加湿状態判定手段により加湿過剰と判定されたとき、前記燃料供給手段により前記燃料電池へ供給される前記燃料の圧力を低下させる手段である請求項８記載の燃料電池システム。
【請求項１５】請求項８記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池の運転温度を制御する運転温度制御手段を備え、
前記加湿制御手段は、前記加湿状態判定手段により加湿過剰と判定されたとき、
前記運転温度制御手段による前記燃料電池の運転温度を上昇させる手段である燃料電池システム。
【請求項１６】前記加湿制御手段は、前記加湿状態判定手段により加湿過剰と判定されたとき、前記燃料供給手段による前記燃料電池への前記燃料の供給量を増加する手段である請求項８記載の燃料電池システム。
【請求項１７】前記加湿制御手段による前記燃料の加湿制御を所定時間行ったにも拘わらず前記加湿状態判定手段により加湿不足または加湿過剰と判定されたときに、前記燃料電池システムの異常を検出する異常検出手段を備える請求項８ないし１６のいずれか記載の燃料電池システム。
【請求項１８】前記異常検出手段により異常を検出したとき、該異常を出力する異常出力手段を備える請求項１７記載の燃料電池システム。
【請求項１９】前記異常検出手段により異常を検出したとき、前記燃料電池システムの運転を停止する異常時運転停止手段を備える請求項１７または１８記載の燃料電池システム。

この本発明の第１の燃料電池システムにおいて、前記加湿状態判定手段は、前記電流検出手段により検出された電流の値が所定値のときの前記抵抗検出手段により検出された抵抗の値の時間変化に基づいて前記電解質膜の加湿状態を判定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、同一の電流を掃引しているときの燃料電池の抵抗の値に基づいて判定されるから、より正確に電解質膜の加湿状態を判定することができる。この態様の本発明の第１の燃料電池システムにおいて、前記加湿状態判定手段は、前記時間変化が所定範囲を上回るときに前記電解質は加湿過剰と判定し、前記時間変化が前記所定範囲を下回るときに前記電解質は加湿不足と判定する手段であるものとすることもできる。

この発明の第２の燃料電池システムにおいて、前記加湿状態判定手段は、前記燃料供給量変更手段により前記燃料の供給量が増加されたときであって前記電流検出手段により検出された電流の値が所定値のときの前記電圧検出手段により検出された電圧の値の時間変化に基づいて前記電解質膜の加湿状態を判定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、同一の電流のときの電圧の時間変化に基づいて判定されるから、より正確に電解質膜の加湿状態を判定することができる。この態様の本発明の第２の燃料電池システムにおいて、前記加湿状態判定手段は、前記時間変化が所定範囲を上回るときに前記電解質は加湿過剰と判定し、前記時間変化が前記所定範囲を下回るときに前記電解質は加湿不足と判定する手段であるものとすることもできる。

冷却装置５０は、燃料電池３０内部に備えられている冷却板と、この冷却板に形成された冷却水の流路と共に循環管路を形成する冷却水管路５２と、冷却水管路５２に取り付けられ外気との熱交換により冷却水を冷却する熱交換器５６と、冷却水を循環管路に循環させる冷却水用ポンプ５４と、冷却水管路５２の燃料電池３０の出口付近における冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ５８とを備える。冷却水用ポンプ５４と冷却水温度センサ５８は信号ラインにより電子制御ユニット６０に接続されており、燃料電池３０の冷却の制御が電子制御ユニット６０によって行われるようになっている。即ち、冷却水温度センサ５８により検出される冷却水の温度に基づいて冷却水ポンプ５４が駆動され、冷却水の循環流量の制御がなされるのである。