JP2001202980A - Processing method for excess reforming fuel gas in fuel- reform type fuel cell power source system - Google Patents

Processing method for excess reforming fuel gas in fuel- reform type fuel cell power source system

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JP2001202980A
JP2001202980A JP2000010388A JP2000010388A JP2001202980A JP 2001202980 A JP2001202980 A JP 2001202980A JP 2000010388 A JP2000010388 A JP 2000010388A JP 2000010388 A JP2000010388 A JP 2000010388A JP 2001202980 A JP2001202980 A JP 2001202980A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable steady and efficient processing an excess hydrogen generated in the transition period of a fuel cell electric vehicle which is comprised of a reform type fuel cell system. SOLUTION: When a load change occurs, in which the load for a fuel cell electric vehicle is decreased, and the amount of load change exceeds the prescribed value, an output command value to a fuel cell 6 is lowered, and the excessive reform fuel gas in the fuel cell 6 is increased. The excess moisture generated in the fuel cell 6 is discharged by the excess reform fuel gas, which is increased in the fuel cell 6.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄電池等のエネル
ギバッファと、燃料改質器を含む燃料電池システムとを
組み合わせた燃料電池電源システムを搭載する燃料電池
電気自動車の負荷変動時に発生する余剰改質燃料ガスを
処理する燃料電池電源システムにおける余剰改質燃料ガ
スの処理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell electric vehicle equipped with a fuel cell power supply system in which an energy buffer such as a storage battery is combined with a fuel cell system including a fuel reformer. The present invention relates to a method for treating surplus reformed fuel gas in a fuel cell power supply system for treating high quality fuel gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池システムの一つとして、従来、
いわゆる燃料改質型燃料電池システムが知られている。
この燃料改質型燃料電池システムは、水メタノール混合
液などの液体原燃料を蒸発器によって蒸発させて得られ
る原燃料ガスを燃料改質器に供給し、この燃料改質器に
よって水素リッチな改質燃料ガスを生成し、この改質燃
料ガスと酸素を含む空気を燃料電池に供給、反応させ電
力を取り出すものである。そして近年においては、燃料
電池システムを備えたいわゆる燃料電池電気自動車の開
発が盛んになってきており、燃料改質器を備えた改質型
燃料電池システムを用いたものの開発も行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as one of fuel cell systems,
A so-called fuel reforming type fuel cell system is known.
In this fuel reforming type fuel cell system, a raw fuel gas obtained by evaporating a liquid raw fuel such as a water-methanol mixed liquid by an evaporator is supplied to a fuel reformer, and the fuel reformer provides a hydrogen-rich reformer. A high-quality fuel gas is generated, and the reformed fuel gas and air containing oxygen are supplied to a fuel cell and reacted to extract electric power. In recent years, a so-called fuel cell electric vehicle equipped with a fuel cell system has been actively developed, and a fuel cell system using a reformed fuel cell system equipped with a fuel reformer has also been developed.

【0003】この燃料改質型燃料電池システムを備える
燃料電池電気自動車においては、減速、停止時等負荷が
急減する過渡状態が発生したとき、この負荷の急減に、
蒸発器内部にある未蒸発原燃料の存在や、系全体の容
積、過渡変化前後の設定圧力差等により、燃料改質器系
の応答速度が追いつかずに、必要以上の水素リッチな余
剰改質燃料ガスが発生してしまうことがある。このよう
な余剰改質燃料ガスは何らかの手段で処理する必要があ
る。
[0003] In a fuel cell electric vehicle equipped with this fuel reforming type fuel cell system, when a transient state in which the load suddenly decreases, such as when decelerating or stopping, the load suddenly decreases.
Due to the presence of unevaporated raw fuel inside the evaporator, the volume of the entire system, the set pressure difference before and after the transient change, etc., the response speed of the fuel reformer system cannot keep up, and excessive hydrogen-rich excess reforming is necessary. Fuel gas may be generated. It is necessary to treat such surplus reformed fuel gas by some means.

【0004】従来における余剰改質燃料ガスの処理方法
としては、たとえば、燃料電池内で余剰改質燃料ガスに
よってそのまま余剰電力を発生させ、この余剰電力をバ
ッテリなどのエネルギバッファに充電する方法が採られ
ていた。
As a conventional method for treating surplus reformed fuel gas, for example, a method is employed in which surplus power is directly generated by surplus reformed fuel gas in a fuel cell, and the surplus power is charged into an energy buffer such as a battery. Had been.

【0005】また、エネルギバッファで余剰電力を充電
しきれない場合には、別途設けられた抵抗負荷によっ
て、この余剰電力を処理するようにしていた。
[0005] When the energy buffer cannot fully charge the surplus power, the surplus power is processed by a separately provided resistive load.

【0006】他方、余剰改質燃料ガスを液体原燃料を気
化させる蒸発器を加熱する燃焼器により、燃焼処理する
方法もあった。
[0006] On the other hand, there has also been a method in which a surplus reformed fuel gas is subjected to combustion treatment by a combustor which heats an evaporator for vaporizing a liquid raw fuel.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
においては、それぞれに不都合な部分がある。まず、余
剰電力をエネルギバッファに充電する方法においては、
エネルギバッファの充電領域がいっぱいであった場合に
は、エネルギバッファに充電することができない。この
ため、充電しきれなかった余剰電力は抵抗負荷によって
消費しなければならず、電力を無駄に消費することにな
るものであった。また、抵抗負荷で電力を消費する方法
でも、同様に電力を無駄に消費するものである。
However, each of the above-mentioned prior arts has disadvantages. First, in the method of charging surplus power to the energy buffer,
If the charging area of the energy buffer is full, the energy buffer cannot be charged. For this reason, surplus power that cannot be fully charged must be consumed by a resistive load, and power is wasted. Also, the method of consuming power with a resistive load wastes power similarly.

【0008】他方、余剰改質燃料ガスを燃焼器により、
燃焼処理する方法では、余剰改質燃料ガスが多すぎた場
合には、この燃焼器及び蒸発器の温度を適度に維持する
ために、燃焼器に大量の空気を供給しなければならな
い。したがって、大量の空気を燃焼器に供給するため
に、補機(コンプレッサ等)を駆動するための電力をエ
ネルギバッファから持ち出さなければならないという不
具合が生じる。
On the other hand, surplus reformed fuel gas is supplied to the combustor by
In the combustion treatment method, when the excess reformed fuel gas is too large, a large amount of air must be supplied to the combustor in order to maintain the temperatures of the combustor and the evaporator at an appropriate level. Therefore, in order to supply a large amount of air to the combustor, a problem arises in that electric power for driving an auxiliary machine (such as a compressor) must be taken out of the energy buffer.

【0009】そこで、本発明の課題は、前記の不都合を
生じることなく、燃料改質型燃料電池システムを備える
燃料電池電気自動車において、過渡時に発生する余剰改
質燃料ガスを確実にしかも効率的に処理できるようにす
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell electric vehicle equipped with a fuel reforming type fuel cell system that reliably and efficiently eliminates excess reformed fuel gas generated during a transition without causing the above-mentioned disadvantages. So that it can be processed.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決した本発
明は、エネルギバッファと、改質器を含む燃料電池シス
テムとを組み合わせた燃料電池電源システムを搭載する
燃料電池電気自動車の負荷変動時に発生する余剰改質燃
料ガスを処理する方法であって、前記燃料電池電気自動
車に負荷が減少する負荷変動が生じ、その負荷変動量が
所定の規定値を超える場合に、前記燃料電池から出力す
る電力の出力指令値を下げ、前記燃料電池のアノード側
における改質燃料ガスの消費量を減少させ、前記余剰改
質燃料ガスが前記燃料電池内を通過することによって、
前記燃料電池内に生じていた余剰水分の少なくとも一部
を、前記燃料電池外部へ排出することを特徴とする燃料
改質型燃料電池電源システムにおける余剰改質燃料ガス
の処理方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention, which has solved the above-mentioned problems, is provided when a load of a fuel cell electric vehicle equipped with a fuel cell power supply system combining an energy buffer and a fuel cell system including a reformer is changed. A method of processing surplus reformed fuel gas, wherein a load change occurs in the fuel cell electric vehicle in which a load decreases, and when the load change amount exceeds a predetermined specified value, the electric power output from the fuel cell. Lowering the output command value of the fuel cell, reducing the consumption of reformed fuel gas on the anode side of the fuel cell, by passing the surplus reformed fuel gas through the fuel cell,
A method of treating a surplus reformed fuel gas in a fuel reforming fuel cell power supply system, comprising discharging at least a part of surplus moisture generated in the fuel cell to the outside of the fuel cell.

【0011】本発明の請求項1に係る発明においては、
燃料電池電気自動車の負荷変動が生じたときに、燃料電
池から出力する電力の出力指令値を下げ、改質燃料ガス
を用いて行う発電量を少なくし、燃料電池のアノード側
における改質燃料ガスの消費量を減少させている。改質
燃料ガスの消費量を減少させることにより、改質器系に
残っている原燃料を含む燃料改質ガスが余剰分となるの
で余剰改質燃料ガスは増加する。この余剰改質燃料ガス
を利用し、余剰燃料改質ガスが燃料電池のアノード側を
通過することによって、燃料電池内に生じていた余剰水
分を積極的に排出するものである。このようにして、負
荷変動が生じたときに発生する余剰改質燃料ガスを、燃
料電池内への生成水・凝縮水の付着による性能低下防止
・回復のために効果的に活用することができる。
In the invention according to claim 1 of the present invention,
When the load of the fuel cell electric vehicle fluctuates, the output command value of the power output from the fuel cell is reduced, the amount of power generation using the reformed fuel gas is reduced, and the reformed fuel gas on the anode side of the fuel cell is reduced. Has reduced consumption. By reducing the consumption of the reformed fuel gas, the surplus reformed fuel gas increases because the fuel reformed gas containing the raw fuel remaining in the reformer system becomes a surplus. By utilizing the surplus reformed fuel gas and passing the surplus fuel reformed gas through the anode side of the fuel cell, the surplus moisture generated in the fuel cell is positively discharged. In this manner, the surplus reformed fuel gas generated when a load change occurs can be effectively used for preventing and recovering performance degradation due to adhesion of generated water and condensed water in the fuel cell. .

【0012】請求項2に係る発明は、前記燃料電池のア
ノードおよびカソードの圧力を規定範囲に保ちつつ、前
記燃料供給部に生成した余剰改質燃料ガスを、前記燃料
電池のアノード側を通過させることによって、前記燃料
電池のアノード側に生じていた余剰水分の少なくとも一
部を前記燃料電池外部へ排出するとともに、前記燃料電
池のアノードとカソードとの極間差圧を適正な値に維持
しつつ、前記カソードに供給する空気を、前記カソード
を通過させることによって、前記燃料電池カソード側に
生じていた余剰水分の少なくとも一部を前記燃料電池外
部へ排出することを特徴とする請求項1に記載の燃料改
質型燃料電池電源システムにおける余剰改質燃料ガスの
処理方法である。
According to a second aspect of the present invention, the excess reformed fuel gas generated in the fuel supply section passes through the anode side of the fuel cell while maintaining the pressures of the anode and the cathode of the fuel cell within specified ranges. Thereby, while discharging at least a part of surplus moisture generated on the anode side of the fuel cell to the outside of the fuel cell, while maintaining the pressure difference between the anode and the cathode of the fuel cell at an appropriate value. The air supplied to the cathode is passed through the cathode, thereby discharging at least a part of excess water generated on the cathode side of the fuel cell to the outside of the fuel cell. 3 is a method for treating surplus reformed fuel gas in the fuel reforming type fuel cell power supply system of FIG.

【0013】燃料電池から出力する電力の出力指令値を
下げて燃料電池におけるアノード側に余剰改質燃料ガス
が増加すると、アノード側の圧力は、出力減少指示前の
高負荷に対応した値が維持される。このとき、電解質膜
の破損等を防止するため、カソードとの間の極間差圧を
適正な値に保つ必要がある。その点、請求項2に係る発
明においては、前記燃料電池のアノードおよびカソード
の圧力を規定範囲に保っているので、電解質膜の破損な
どを防止するとともに、改質燃料ガスがアノードを通過
することにより、アノード側の余剰水分が排出され、し
かも、カソード側を空気が通過することにより、カソー
ド側の余剰水分が排出される。こうして、アノード側と
カソード側の両方に生じている余剰水分を排出すること
ができる。加えて、カソード側の圧力をアノード側の圧
力よりも高く保つことにより、CO除去器に空気を充分
に供給できるので、余剰改質燃料ガスからもCOの除去
が可能となり、余剰改質燃料ガスのCO濃度を低く保つ
こともできる。
When the output command value of the electric power output from the fuel cell is reduced and the surplus reformed fuel gas increases on the anode side in the fuel cell, the pressure on the anode side maintains the value corresponding to the high load before the output reduction instruction. Is done. At this time, in order to prevent the electrolyte membrane from being damaged or the like, it is necessary to keep the pressure difference between the cathode and the cathode at an appropriate value. In this regard, in the invention according to claim 2, since the pressures of the anode and the cathode of the fuel cell are maintained in the specified ranges, it is possible to prevent the electrolyte membrane from being damaged and to prevent the reformed fuel gas from passing through the anode. Thus, excess water on the anode side is discharged, and excess air on the cathode side is discharged by passing air through the cathode side. In this way, excess water generated on both the anode side and the cathode side can be discharged. In addition, by keeping the pressure on the cathode side higher than the pressure on the anode side, air can be sufficiently supplied to the CO remover, so that CO can be removed from the surplus reformed fuel gas, and the surplus reformed fuel gas can be removed. Can be kept low.

【0014】請求項3に係る発明は、前記燃料電池内に
生じていた余剰水分の少なくとも一部を、前記燃料電池
のアノードを通過する余剰改質燃料ガスによって、所定
時間、前記燃料電池外部へ排出した後、または前記燃料
電池内に生じた余剰水分の少なくとも一部を、前記余剰
改質燃料ガス中の所定量の改質燃料ガスによって前記燃
料電池外部へ排出した後に、前記余剰改質燃料ガスが残
存する場合、前記余剰改質燃料ガスによって発電可能な
最大電流を出力指令値とし、前記燃料電池出力で、前記
燃料電池の補機の駆動およびエネルギバッファの充電の
うちの少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項1
または請求項2に記載の燃料改質型燃料電池電源システ
ムにおける余剰改質燃料ガスの処理方法である。
According to a third aspect of the present invention, at least a part of the excess moisture generated in the fuel cell is discharged to the outside of the fuel cell for a predetermined time by the excess reformed fuel gas passing through the anode of the fuel cell. After discharging, or after discharging at least a part of excess water generated in the fuel cell to the outside of the fuel cell by a predetermined amount of reforming fuel gas in the surplus reforming fuel gas, When the gas remains, the maximum current that can be generated by the surplus reformed fuel gas is used as an output command value, and at least one of driving of an auxiliary device of the fuel cell and charging of an energy buffer is performed with the fuel cell output. 2. The method according to claim 1, wherein
Alternatively, there is provided a method for treating surplus reformed fuel gas in the fuel reforming type fuel cell power supply system according to claim 2.

【0015】請求項3に係る発明においては、余剰改質
燃料ガスによって燃料電池内の余剰水分を所定時間排出
した後、または余剰改質燃料ガスのうちの所定量の改質
燃料ガスによって燃料電池内の余剰水分を排出した後
に、燃料電池内における余剰改質燃料ガスによって発電
可能な最大電流を出力指令値として発電する。この電流
をコンプレッサなどの補機の駆動に用いたり、エネルギ
バッファに充電したりする。燃料電池内における余剰水
分を排出するために用いた余剰改質燃料ガスは、燃焼器
におけるバーナにより燃焼処理される。ここで、多量の
余剰改質燃料ガスをバーナにより燃焼処理した場合、バ
ーナの過剰昇温を防止する必要がある。そのため、エア
コンプレッサの空気供給量を増加して燃焼器に酸素を送
り込んでいる。このとき、エアコンプレッサを駆動する
ための電力が必要となるが、燃料電池に対する出力指令
値は下げられているので、エアコンプレッサを駆動する
ための電気はエネルギバッファより持ち出される。この
持ち出された分の電気を充電するため、所定時間または
所定量の余剰改質燃料ガスによって余剰水分を排出した
後に、エネルギバッファを充電するために余剰改質燃料
ガスを利用するものである。あるいは、発電した電流に
よって直接エアコンプレッサなどの補機を駆動するもの
である。したがって、余剰改質燃料ガスによって余剰水
分を排出しても、エネルギバッファの充電量が極端に少
なくなるという事態を防止することができる。また、セ
ルまたはスタック電圧から、余剰水分排出による性能回
復を検知することができる。
[0015] In the invention according to claim 3, after the excess moisture in the fuel cell is exhausted for a predetermined time by the excess reformed fuel gas, or by the predetermined amount of the excess reformed fuel gas, the fuel cell is exhausted. After exhausting excess water in the fuel cell, the maximum current that can be generated by the excess reformed fuel gas in the fuel cell is used as an output command value to generate power. This current is used for driving auxiliary equipment such as a compressor, or is charged in an energy buffer. Excess reformed fuel gas used for discharging excess moisture in the fuel cell is burned by a burner in a combustor. Here, when a large amount of excess reformed fuel gas is burned by the burner, it is necessary to prevent the burner from excessively heating. Therefore, oxygen is sent to the combustor by increasing the air supply amount of the air compressor. At this time, electric power for driving the air compressor is required, but since the output command value for the fuel cell has been lowered, electricity for driving the air compressor is taken out of the energy buffer. The surplus reformed fuel gas is used for charging the energy buffer after discharging excess water for a predetermined time or a predetermined amount of surplus reformed fuel gas in order to charge the taken-out electricity. Alternatively, auxiliary equipment such as an air compressor is directly driven by the generated current. Therefore, even if excess moisture is discharged by the excess reformed fuel gas, it is possible to prevent a situation in which the charge amount of the energy buffer becomes extremely small. Further, from the cell or stack voltage, it is possible to detect the performance recovery due to the discharge of excess moisture.

【0016】請求項4に係る発明は、前記燃料電池の補
機の駆動およびエネルギバッファの充電のうちの少なく
とも一方を所定時間または前記エネルギバッファのSO
C値が所定値となるまで行うとともに、前記燃料電池の
出力電圧を検出し、前記所定時間が経過し、および前記
SOC値が所定値に到達したことのうちの少なくとも一
方が生じたときに、前記出力電圧が所定値まで回復して
おらず、前記余剰改質燃料ガスが残存する場合、前記燃
料電池内に生じていた余剰水分の少なくとも一部を、前
記燃料電池のアノードを通過する余剰改質燃料ガスによ
って、所定時間、前記燃料電池外部へ排出した後、また
は前記燃料電池内に生じた余剰水分の少なくとも一部
を、前記余剰改質燃料ガス中の所定量の改質燃料ガスに
よって前記燃料電池外部へ排出し、以後、前記燃料電池
の補機の駆動およびエネルギバッファの充電のうちの少
なくとも一方、並びに余剰改質ガスによる前記燃料電池
内の余剰水分の排出を繰り返すことを特徴とする請求項
3に記載の燃料改質型燃料電池電源システムにおける余
剰改質燃料ガスの処理方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, at least one of driving of the auxiliary equipment of the fuel cell and charging of the energy buffer is performed for a predetermined time or by the SO of the energy buffer.
While performing until the C value reaches a predetermined value, the output voltage of the fuel cell is detected, and when the predetermined time has elapsed and at least one of the occurrence of the SOC value reaching the predetermined value occurs, When the output voltage has not recovered to a predetermined value and the surplus reformed fuel gas remains, at least a part of surplus moisture generated in the fuel cell is converted into a surplus reforming gas passing through the anode of the fuel cell. By the high quality fuel gas, for a predetermined time, after discharging to the outside of the fuel cell, or at least a part of surplus water generated in the fuel cell, the predetermined amount of the reformed fuel gas in the surplus reformed fuel gas Discharging to outside of the fuel cell, and thereafter, discharging at least one of driving of an auxiliary device of the fuel cell and charging of an energy buffer, and discharging of excess moisture in the fuel cell by excess reformed gas. It is a processing method of the surplus reformate gas in the fuel reforming type fuel cell power system according to claim 3, characterized in that repeated.

【0017】請求項4に係る発明によれば、余剰改質燃
料ガスを利用して補機を駆動しまたはエネルギバッファ
に充電を行った後、さらに余剰改質燃料ガスがある場合
には、この余剰改質燃料ガスによって再び燃料電池内の
余剰水分を排出することができる。したがって、さらな
る余剰改質燃料ガスの有効活用を図ることができる。し
かも、前記所定時間補機を駆動し、およびエネルギスト
レージのSOC値が所定値に到達したことのうちの少な
くとも一方が生じてもさらに余剰改質燃料ガスが残存し
ている場合には、再び余剰改質燃料ガスによって余剰水
分を排出する。以後、補機を駆動しまたはエネルギバッ
ファに充電並びに余剰改質燃料ガスによる余剰水分の排
出を繰り返すことによって、余剰改質ガスを有効に活用
することができる。なお、本発明にいう「出力電圧が所
定値にまで回復しておらず」の「所定値」は、燃料電池
のI−V特性によって決められるものである。
According to the fourth aspect of the present invention, after the auxiliary equipment is driven or the energy buffer is charged by using the surplus reformed fuel gas, if there is further surplus reformed fuel gas, the surplus reformed fuel gas is charged. The surplus moisture in the fuel cell can be discharged again by the surplus reformed fuel gas. Therefore, it is possible to effectively utilize the surplus reformed fuel gas. In addition, when the auxiliary machine is driven for the predetermined time and at least one of the SOC values of the energy storage reaches the predetermined value, if the excess reformed fuel gas still remains, the excess Excess water is discharged by the reformed fuel gas. Thereafter, by driving the auxiliary machine or charging the energy buffer and repeatedly discharging the excess water by the excess reformed fuel gas, the excess reformed gas can be effectively used. The “predetermined value” of “the output voltage has not recovered to the predetermined value” in the present invention is determined by the IV characteristics of the fuel cell.

【0018】請求項5に係る発明は、前記余剰改質燃料
ガスによる出力可能値が出力指令値と等しくなった時
に、前記余剰改質燃料ガスが無いと判断し、出力指令値
を出力指示値とすることを特徴とする請求項1から請求
項4のうちのいずれか1つに記載の燃料改質型燃料電池
電源システムにおける余剰改質燃料ガスの処理方法であ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, when the output possible value by the surplus reformed fuel gas becomes equal to the output command value, it is determined that there is no surplus reformed fuel gas, and the output command value is output to the output command value. A method for treating surplus reformed fuel gas in a fuel reforming fuel cell power supply system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:

【0019】請求項5に係る発明によれば、燃料電池内
に余剰改質燃料ガスがなくなったら、出力指令値を元に
戻すものであるため、余剰改質燃料ガスを無駄無く活用
することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, when the surplus reformed fuel gas is exhausted in the fuel cell, the output command value is returned to the original value, so that the surplus reformed fuel gas can be utilized without waste. it can.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら、具体的に説明する。図1は、本発明
に係る余剰改質燃料ガス処理が行われる改質型燃料電池
電源システムの構成を示すブロック図である。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a reformed fuel cell power supply system in which surplus reformed fuel gas processing according to the present invention is performed.

【0021】図1に示すように、本発明に係る余剰改質
燃料ガス処理が行われる改質型燃料電池電源システム
(以下、「燃料電池電源システム」という。)Mは、液
体燃料である水メタノール混合液F1が供給される蒸発
器1を備えている。水メタノール混合液F1の供給量
は、ポンプP1の圧力および供給弁V1の開度によって
適宜調整される。蒸発器1においては、燃焼器2から熱
源を得て、水メタノール混合液F1を蒸発させて蒸発ガ
スとする図示しない熱交換部を備えている。蒸発器1の
下流側には、蒸発器1から蒸発ガスが供給される改質器
3が設けられている。また、燃焼器2には、適宜メタノ
ールF2が供給される。このときのメタノールF2の供
給量は、ポンプP2および供給弁V2の開度によって調
整される。さらに、蒸発器1および燃焼器2にはそれぞ
れその温度を検出する温度検出器1A,2Aが取り付け
られている。
As shown in FIG. 1, a reforming fuel cell power supply system (hereinafter, referred to as a "fuel cell power supply system") M in which surplus reforming fuel gas processing according to the present invention is performed is a liquid fuel, water. An evaporator 1 to which a methanol mixture F1 is supplied is provided. The supply amount of the water-methanol mixture F1 is appropriately adjusted by the pressure of the pump P1 and the opening of the supply valve V1. The evaporator 1 includes a heat exchange unit (not shown) that obtains a heat source from the combustor 2 and evaporates the water-methanol mixed liquid F1 to generate an evaporative gas. Downstream of the evaporator 1, a reformer 3 to which evaporative gas is supplied from the evaporator 1 is provided. Further, the combustor 2 is appropriately supplied with methanol F2. The supply amount of methanol F2 at this time is adjusted by the opening of the pump P2 and the supply valve V2. Further, the evaporator 1 and the combustor 2 are respectively provided with temperature detectors 1A and 2A for detecting their temperatures.

【0022】改質器3には、第1熱交換器4A、CO除
去器5、および第2熱交換器4Bを介して燃料電池6が
接続されており、改質器3によって生成される燃料ガス
が燃料電池6に供給される。ここで、CO除去器5で
は、燃料ガス中に含まれる一酸化炭素を除去している。
A fuel cell 6 is connected to the reformer 3 via a first heat exchanger 4A, a CO remover 5, and a second heat exchanger 4B. Gas is supplied to the fuel cell 6. Here, the CO remover 5 removes carbon monoxide contained in the fuel gas.

【0023】また、燃料電池6には、エアコンプレッサ
7が接続されており、エアコンプレッサ7によって酸素
を含む空気を燃料電池6に供給している。そして、燃料
電池6においては、改質燃料ガス中における水素と空気
中における酸素とを電気化学的に反応させ、その反応に
よって電気を生じさせる。エアコンプレッサ7によって
燃料電池6に供給される空気は、レゾネータ8、フィル
タ9Aを介して大気中から吸引され、インタークーラ1
0およびフィルタ9Bを経て、燃料電池6および燃焼器
2、さらには改質器3などに供給される。
An air compressor 7 is connected to the fuel cell 6, and the air compressor 7 supplies air containing oxygen to the fuel cell 6. Then, in the fuel cell 6, the hydrogen in the reformed fuel gas and the oxygen in the air are electrochemically reacted to generate electricity by the reaction. The air supplied to the fuel cell 6 by the air compressor 7 is sucked from the atmosphere via the resonator 8 and the filter 9A, and the air is supplied to the intercooler 1.
The fuel gas is supplied to the fuel cell 6, the combustor 2, the reformer 3, etc. through the filter 0 and the filter 9B.

【0024】燃料電池6は電気的に高圧分配器11に接
続されており、燃料電池6により発生した電力は高圧分
配器11に供給される。この高圧分配器11は、電気的
に、DC/DCコンバータ12を介して小容量、たとえ
ば12Vのバッテリ13に接続されるとともに、PCU
(power control unit)14を介して主モータ15に接
続されている。また、高圧分配器11は、本発明のエネ
ルギバッファとなる大容量、たとえば288Vのバッテ
リからなるエネルギストレージ(充電許容領域)16に
も接続されている。このように、燃料電池電源システム
Mは、改質器3を含む燃料電池システムと、バッテリ1
3を組み合わせて構成されている。また、アノード、カ
ソード入口部には図示しない圧力計が備えられ、高圧分
配器11には図示しない分配回路に対する電流計および
電圧計が備えられている。さらに、PCU14には図示
しないタイマが設けられている。このタイマでは、余剰
改質燃料ガスおよび空気によって燃料電池6の外部に排
出した燃料電池6内における余剰水分の排出時間、およ
び燃料電池の性能回復確認を行っている際のエネルギス
トレージ16への充電時間などを計測している。さら
に、PCU14には、燃料電池6の発電量およびエネル
ギストレージ16の充電量が出力されている。
The fuel cell 6 is electrically connected to the high-pressure distributor 11, and the electric power generated by the fuel cell 6 is supplied to the high-pressure distributor 11. The high-pressure distributor 11 is electrically connected to a small-capacity, for example, 12 V, battery 13 via a DC / DC converter 12 and a PCU.
(Power control unit) 14 is connected to the main motor 15. The high-voltage distributor 11 is also connected to a large-capacity energy storage (charge-allowed area) 16 composed of, for example, a 288 V battery, which serves as an energy buffer of the present invention. As described above, the fuel cell power supply system M includes the fuel cell system including the reformer 3 and the battery 1.
3 in combination. A pressure gauge (not shown) is provided at the anode and cathode inlets, and an ammeter and a voltmeter for a distribution circuit (not shown) are provided in the high-pressure distributor 11. Further, the PCU 14 is provided with a timer (not shown). This timer discharges excess moisture in the fuel cell 6 discharged to the outside of the fuel cell 6 by the excess reformed fuel gas and air, and charges the energy storage 16 when checking the performance recovery of the fuel cell. Time is being measured. Further, the power generation amount of the fuel cell 6 and the charge amount of the energy storage 16 are output to the PCU 14.

【0025】また、PCU14は、エアコンプレッサ用
モータ17に接続されている。なお、燃料電池電源シス
テムMを起動する際には、液体燃料であるメタノールF
2が始動燃焼器18に供給されるようになっている。ま
た、燃料電池6から排出される燃料排ガスは、燃焼器2
に供給される。燃料電池6と燃焼器2との間にはアノー
ド背圧弁V3が設けられており、燃料電池6に供給され
る燃料ガスの圧力は、アノード背圧弁V3の開度によっ
て調整される。他方、燃料電池6内における余剰水分を
排出するために用いられた余剰改質燃料ガスも同様に燃
料排ガスとして燃焼器2に供給され、その供給量は、ア
ノード背圧弁V3の開度によって調整される。また、エ
アコンプレッサ7から燃焼器2に対しては、燃焼器2が
異常高温となるのを防止するための酸素を含む空気が供
給されている。さらに、燃料電池6と燃焼器2の間には
カソード背圧弁V4が設けられている。そして、このカ
ソード背圧弁V4の開度とエアコンプレッサ7の回転速
度によって燃焼器2に供給される空気の供給量が調整さ
れる。また、燃焼器2には、燃焼器2が異常高温となる
のを防止するため、エアコンプレッサ7から空気供給弁
V5を介して空気が供給される。この空気の供給量は、
空気供給弁V5の開度とエアコンプレッサ7の回転速度
によって調整される。
The PCU 14 is connected to an air compressor motor 17. When the fuel cell power supply system M is started, methanol F which is a liquid fuel is used.
2 is supplied to the starting combustor 18. The fuel exhaust gas discharged from the fuel cell 6 is supplied to the combustor 2
Supplied to An anode back pressure valve V3 is provided between the fuel cell 6 and the combustor 2, and the pressure of the fuel gas supplied to the fuel cell 6 is adjusted by the opening of the anode back pressure valve V3. On the other hand, the surplus reformed fuel gas used for discharging the surplus water in the fuel cell 6 is also supplied to the combustor 2 as fuel exhaust gas, and the amount of the supplied gas is adjusted by the opening of the anode back pressure valve V3. You. Further, air containing oxygen is supplied from the air compressor 7 to the combustor 2 to prevent the combustor 2 from reaching an abnormally high temperature. Further, a cathode back pressure valve V4 is provided between the fuel cell 6 and the combustor 2. The amount of air supplied to the combustor 2 is adjusted by the opening of the cathode back pressure valve V4 and the rotation speed of the air compressor 7. Further, air is supplied from the air compressor 7 to the combustor 2 via the air supply valve V5 in order to prevent the combustor 2 from becoming abnormally high temperature. This air supply is
It is adjusted by the opening degree of the air supply valve V5 and the rotation speed of the air compressor 7.

【0026】さらに、燃料電池電源システムMは、EC
U(electronic control unit)20を備えている。こ
のECU20には、アクセル21、主モータ15、およ
びエネルギストレージ16からの制御信号が入力され
る。また、温度検出器1A,2Aからの温度信号も入力
される。一方、ECU20からは、PCU14、エアコ
ンプレッサ用モータ17、ポンプP1,P2、供給弁V
1,V2、アノード背圧弁V3、カソード背圧弁V4、
および空気供給弁V5に対してそれぞれ制御信号が出力
される。
Further, the fuel cell power supply system M includes an EC
A U (electronic control unit) 20 is provided. Control signals from the accelerator 21, the main motor 15, and the energy storage 16 are input to the ECU 20. Further, temperature signals from the temperature detectors 1A and 2A are also input. On the other hand, from the ECU 20, the PCU 14, the motor 17 for the air compressor, the pumps P1 and P2, the supply valve V
1, V2, anode back pressure valve V3, cathode back pressure valve V4,
And a control signal is output to the air supply valve V5.

【0027】この燃料電池電源システムMの作用につい
て説明する。蒸発器1に水メタノール混合液F1が供給
されると、蒸発器1においては、燃焼器2から加えられ
る熱によって、図示しない熱交換部で水メタノール混合
液F1を蒸発して蒸発ガスとする。こうして得られた蒸
発ガスは、蒸発器1から改質器3へと供給される。
The operation of the fuel cell power supply system M will be described. When the water-methanol mixture F1 is supplied to the evaporator 1, the water-methanol mixture F1 is evaporated by a heat exchanging unit (not shown) in the evaporator 1 by heat applied from the combustor 2 to evaporate. The evaporative gas thus obtained is supplied from the evaporator 1 to the reformer 3.

【0028】改質器3においては、空気が混合された蒸
発ガスを改質触媒に接触させて、水素リッチである改質
燃料ガスを生成する。この改質燃料ガスの大部分は第1
熱交換器4Aで冷却され、CO除去器5でCOを混合さ
れた空気により選択酸化した後、さらに第2熱交換器4
Bで冷却されて燃料電池6に供給される。燃料ガスのう
ちの他の一部は燃焼器2に供給されて、蒸発器1の熱源
となる。
In the reformer 3, the evaporative gas mixed with air is brought into contact with a reforming catalyst to generate a hydrogen-rich reformed fuel gas. Most of this reformed fuel gas is
After being cooled by the heat exchanger 4A and selectively oxidized by the mixed air with the CO in the CO remover 5, the second heat exchanger 4
It is cooled by B and supplied to the fuel cell 6. Another part of the fuel gas is supplied to the combustor 2 and becomes a heat source of the evaporator 1.

【0029】また、燃料電池6には、エアコンプレッサ
7によって、酸素を含む空気が供給される。これら改質
燃料ガスに含まれる水素と、空気に含まれる酸素とを燃
料電池6で反応させる過程において、燃料電池6より電
気が発生する。燃料電池6で消費しきれない改質燃料ガ
スや空気などは、オフガスとなって燃焼器2に供給され
る。
The fuel cell 6 is supplied with air containing oxygen by an air compressor 7. In the process of reacting the hydrogen contained in the reformed fuel gas with the oxygen contained in the air in the fuel cell 6, electricity is generated from the fuel cell 6. Reformed fuel gas, air, and the like that cannot be consumed by the fuel cell 6 are supplied to the combustor 2 as off-gas.

【0030】燃料電池6によって発生した電気は、高圧
分配器11に供給される。そして、高圧分配器11から
は、DC/DCコンバータ12を介してバッテリ13お
よびエネルギストレージ16に電力が供給されるととも
に、PCU14を介して主モータ15に電力が供給され
る。バッテリ13からは、電動エアコン、電動パワス
テ、ライト類、ヒータ、各負荷抵抗など各種自動車用補
機に電力が供給される。また、主モータ15を回転させ
ることによって車輪Sが駆動する。他方、PCU14か
らは、エアコンプレッサ用モータ17に対しても電力が
供給される。
The electricity generated by the fuel cell 6 is supplied to a high-pressure distributor 11. From the high voltage distributor 11, power is supplied to the battery 13 and the energy storage 16 via the DC / DC converter 12, and power is supplied to the main motor 15 via the PCU 14. From the battery 13, electric power is supplied to various automotive accessories such as an electric air conditioner, an electric power steering, lights, heaters, and load resistances. The wheels S are driven by rotating the main motor 15. On the other hand, electric power is also supplied from the PCU 14 to the air compressor motor 17.

【0031】ECU20においては、各種信号に基づい
て、高圧分配器11における電力の分配量を算出して、
高圧分配器11およびPCU14に出力信号を送信す
る。すなわち、図示しない運転手がアクセル21を操作
することによって変化するアクセル開度から主モータ1
5の要求負荷が算出され、この要求負荷信号がECU2
0からPCU14に送信される。このとき、ECU20
においては、アクセル開度に基づき主モータ15の要求
負荷を求めるとともに、補機の電力負荷を加味して作成
されたマップを参照して補正をすることによって、燃料
電池6に対する要求出力が求められる。PCU14にお
いては、高圧分配器11からの電力の供給を受けるとと
もに、主モータ15およびエアコンプレッサ用モータ1
7の要求に応じて、それぞれに対して必要な電力を供給
する。また、エネルギストレージ16のストレージ量お
よび主モータ15の要求負荷によって、高圧分配器11
における電力の分配量を算出して、高圧分配器11に制
御信号を送信する。一方、温度検出器1Aの検出温度に
基づいて、ポンプP1の操作量および供給弁V1の開度
を調節する。また、温度検出器2Aの検出温度に基づい
て、ポンプP2の操作量および供給弁V2の開度を調節
する。
The ECU 20 calculates the amount of power distribution in the high voltage distributor 11 based on various signals,
An output signal is transmitted to the high voltage distributor 11 and the PCU 14. That is, the main motor 1 is determined based on the accelerator opening that changes when a driver (not shown) operates the accelerator 21.
5 is calculated, and the required load signal is
0 is transmitted to the PCU 14. At this time, the ECU 20
In, the required output of the fuel cell 6 is obtained by obtaining the required load of the main motor 15 based on the accelerator opening and making corrections with reference to a map created in consideration of the power load of the auxiliary equipment. . The PCU 14 receives supply of electric power from the high-pressure distributor 11 and also receives the main motor 15 and the air compressor motor 1.
In response to the request of 7, the necessary power is supplied to each. Further, depending on the storage amount of the energy storage 16 and the required load of the main motor 15,
Is calculated, and a control signal is transmitted to the high voltage distributor 11. On the other hand, the operation amount of the pump P1 and the opening of the supply valve V1 are adjusted based on the temperature detected by the temperature detector 1A. Further, the operation amount of the pump P2 and the opening of the supply valve V2 are adjusted based on the temperature detected by the temperature detector 2A.

【0032】次に、前記燃料電池電源システムにおいて
行われる本発明に係る余剰改質燃料ガスの処理方法につ
いて説明する。図2は、本発明に係る余剰改質燃料ガス
の処理方法を含むジェネラルフローを示すフローチャー
トである。なお、これらの制御は、ECU20において
行われる。また、図中においては、便宜上、余剰改質燃
料ガスを「RFG」と記載する。図2に示すように、本
発明に係る余剰改質燃料ガスの処理方法が行われる前に
は通常の制御(S0)が行われており、その過程で、燃
料電池6に対する出力指示値を検出している(S1)。
この出力指示値は、図1に示すアクセルを操作すること
によって変化するアクセル開度に応じて検出される。次
に、検出された出力指示値より、出力減少率が所定の規
定値、たとえば45%を超えているか否かを判断する
(S2)。ステップS2において、出力減少率が45%
以下である場合には、通常の制御に戻る(S20)。
Next, a method of processing the surplus reformed fuel gas according to the present invention, which is performed in the fuel cell power supply system, will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a general flow including a method for treating surplus reformed fuel gas according to the present invention. These controls are performed by the ECU 20. In the figure, the surplus reformed fuel gas is described as “RFG” for convenience. As shown in FIG. 2, before the method for processing the surplus reformed fuel gas according to the present invention is performed, normal control (S0) is performed, and in the process, an output instruction value for the fuel cell 6 is detected. (S1).
This output instruction value is detected according to the accelerator opening that changes by operating the accelerator shown in FIG. Next, based on the detected output instruction value, it is determined whether the output reduction rate exceeds a predetermined specified value, for example, 45% (S2). In step S2, the output reduction rate is 45%
In the following cases, the control returns to the normal control (S20).

【0033】一方、出力減少値が45%を超える場合に
は、本発明に係る余剰改質燃料ガス処理が開始される
(S3)。余剰改質燃料ガスの処理が開始されると、ま
ず、余剰改質燃料ガスによる燃料電池6内の余剰水分の
パージ(排出)を行う前の燃料電池のセル電圧を検出す
る(S4)。燃料電池6のセル電圧の検出は、エネルギ
ストレージ16に対する充電量を検出し、その検出値か
ら算出することによって行われる。燃料電池6のセル電
圧を検出したら、続いて燃料電池6に対する出力指令値
を下げ、たとえば0にする(S5)。このように、燃料
電池6に対する出力指令値を0にすることにより、燃料
電池6内における余剰改質燃料ガスを増加させる。この
余剰改質燃料ガスを利用して、燃料電池6内に生じる余
剰水分を所定の時間、たとえば0.3秒間燃料電池6の
外部に排出する(S6)。余剰水分の排出を行う時間
は、PCU14内のタイマによって計測される。
On the other hand, when the output decrease value exceeds 45%, the processing of the surplus reformed fuel gas according to the present invention is started (S3). When the processing of the surplus reformed fuel gas is started, first, the cell voltage of the fuel cell before purging (discharging) the surplus moisture in the fuel cell 6 with the surplus reformed fuel gas is detected (S4). The cell voltage of the fuel cell 6 is detected by detecting the amount of charge to the energy storage 16 and calculating from the detected value. After detecting the cell voltage of the fuel cell 6, the output command value for the fuel cell 6 is subsequently reduced to, for example, 0 (S5). As described above, by setting the output command value for the fuel cell 6 to 0, the surplus reformed fuel gas in the fuel cell 6 is increased. By using the surplus reformed fuel gas, surplus water generated in the fuel cell 6 is discharged to the outside of the fuel cell 6 for a predetermined time, for example, 0.3 seconds (S6). The time for discharging the excess water is measured by a timer in the PCU 14.

【0034】余剰改質燃料ガスによって燃料電池6内の
余剰水分を燃料電池6の外部に排出し、所定時間の0.
3秒が経過したら、燃料電池6内における余剰改質燃料
ガスを確認する(S7)。そして、余剰改質燃料ガスが
あるか否かを判断し(S8)、余剰改質燃料ガスがない
と判断された場合には燃料電池6に対する出力指示値を
出力指令値に戻して(S21)、余剰改質燃料ガス処理
が終了する(S22)。余剰改質燃料ガス処理が終了す
ると、通常の制御に戻る(S23)。
Excess water in the fuel cell 6 is discharged to the outside of the fuel cell 6 by the surplus reformed fuel gas, and the excess water is discharged for a predetermined time.
After 3 seconds, the surplus reformed fuel gas in the fuel cell 6 is checked (S7). Then, it is determined whether or not there is excess reformed fuel gas (S8). If it is determined that there is no excess reformed fuel gas, the output instruction value for the fuel cell 6 is returned to the output command value (S21). Then, the surplus reformed fuel gas processing ends (S22). When the processing of the surplus reformed fuel gas is completed, the control returns to the normal control (S23).

【0035】一方、ステップS8において、余剰改質燃
料ガスが残存していると判断された場合には、余剰改質
燃料ガスによって発電可能な最大電流を出力指令値とし
(S9)、その後回復セル電圧を検出する(S10)。
回復セル電圧を検出する具体的な手順は後に説明する。
この回復セル電圧の検出は、燃料電池6からエネルギス
トレージ16に対して充電する工程において行われる。
On the other hand, if it is determined in step S8 that the surplus reformed fuel gas remains, the maximum current that can be generated by the surplus reformed fuel gas is used as the output command value (S9). The voltage is detected (S10).
A specific procedure for detecting the recovery cell voltage will be described later.
The detection of the recovery cell voltage is performed in a step of charging the energy storage 16 from the fuel cell 6.

【0036】回復セル電圧を検出する工程において、エ
ネルギストレージ16にたとえば0.3秒間充電した
ら、燃料電池6内における余剰改質燃料ガスの有無を確
認する(S11)。そして、余剰改質燃料ガスがあるか
否かを判断し(S12)、余剰改質燃料ガスがないと判
断された場合には燃料電池6に対する出力指示値を出力
指令値に戻して(S21)、余剰改質燃料ガス処理が終
了する(S22)。余剰改質燃料ガス処理が終了する
と、通常の制御に戻る(S23)。一方、余剰改質燃料
ガスがあると判断されたら、再び燃料電池6内に残存す
る余剰水分を燃料電池6の外部に排出する(S6)。
In the step of detecting the recovery cell voltage, if the energy storage 16 is charged for, for example, 0.3 seconds, it is confirmed whether or not there is excess reformed fuel gas in the fuel cell 6 (S11). Then, it is determined whether or not there is excess reformed fuel gas (S12). If it is determined that there is no excess reformed fuel gas, the output instruction value for the fuel cell 6 is returned to the output command value (S21). Then, the surplus reformed fuel gas processing ends (S22). When the processing of the surplus reformed fuel gas is completed, the control returns to the normal control (S23). On the other hand, if it is determined that there is surplus reformed fuel gas, surplus water remaining in the fuel cell 6 is discharged to the outside of the fuel cell 6 again (S6).

【0037】以後、ステップS6からステップS12ま
での工程が同様にして繰り返される。そして、ステップ
S8またはステップS12において余剰改質燃料ガスが
なくなったと判断された時点で、出力指示値を出力指令
値に戻して、余剰改質燃料ガスの処理が終了する。
Thereafter, the steps from step S6 to step S12 are repeated in the same manner. Then, when it is determined in step S8 or S12 that the surplus reformed fuel gas has run out, the output instruction value is returned to the output command value, and the processing of the surplus reformed fuel gas ends.

【0038】次に、ステップS6における余剰改質燃料
ガスによる燃料電池6内の余剰水分を燃料電池6の外部
に排出する工程について説明する。図3は、余剰改質燃
料ガスによって燃料電池6内の余剰水分を燃料電池6の
外部に排出する工程を示すフローチャートである。
Next, the step of discharging the excess water in the fuel cell 6 by the excess reformed fuel gas to the outside of the fuel cell 6 in step S6 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a process of discharging the excess moisture in the fuel cell 6 to the outside of the fuel cell 6 by the excess reformed fuel gas.

【0039】図3に示すように、図2に示すステップS
5に続いて、またはステップS12において余剰改質燃
料ガスがあると判断された場合に、燃料電池6内におけ
る余剰水分を余剰改質燃料ガスで燃料電池6の外部に排
出する。余剰改質燃料ガスによって燃料電池6内の余剰
水分を燃料電池6の外部に排出するにあたり、燃料電池
6のアノード側における改質燃料ガスの流量を検出し、
所定の改質燃料ガス流量第1規定値と比較する(S3
1)。この改質燃料ガス流量第1規定値は、たとえば
2.5l/secとすることができる。その結果、改質
燃料ガスの流量が改質燃料ガス流量第1規定値より小さ
い場合には、燃料電池6内の改質燃料ガスの量が少なく
なりすぎないように、アノード背圧弁V3の開度を小さ
くする(S32)。なお、改質燃料ガス流量第1規定値
は、前記の値ではなく、たとえば2l/secとするこ
ともできる。
As shown in FIG. 3, step S shown in FIG.
Following Step 5, or when it is determined in Step S12 that there is an excess reformed fuel gas, the excess moisture in the fuel cell 6 is discharged to the outside of the fuel cell 6 with the excess reformed fuel gas. Upon discharging the excess moisture in the fuel cell 6 to the outside of the fuel cell 6 with the excess reformed fuel gas, the flow rate of the reformed fuel gas on the anode side of the fuel cell 6 is detected,
A comparison is made with a predetermined reformed fuel gas flow rate first specified value (S3
1). The first specified value of the reformed fuel gas flow rate can be, for example, 2.5 l / sec. As a result, when the flow rate of the reformed fuel gas is smaller than the first specified value of the reformed fuel gas flow rate, the anode back pressure valve V3 is opened so that the amount of the reformed fuel gas in the fuel cell 6 does not become too small. The degree is reduced (S32). Note that the first specified value of the reformed fuel gas flow rate may be, for example, 2 l / sec instead of the above value.

【0040】逆に、燃料電池6内における余剰改質燃料
ガスの流量が改質燃料ガス流量第1規定値以上の場合に
は、改質燃料ガス流量第1規定値よりも大きい改質燃料
ガス流量第2規定値と改質燃料ガスの流量を比較する
(S33)。この改質燃料ガス流量第2規定値は、たと
えば3l/secとすることができる。また、改質燃料
ガス流量第1規定値を2l/secとした場合には、改
質燃料ガス流量第2規定値を2.4l/secとするこ
とができる。その結果、改質燃料ガスの流量が改質燃料
ガス流量第2規定値よりも大きい場合には、燃料電池6
内の改質燃料ガスの流量が多くなりすぎないように、ア
ノード背圧弁V3の開度を増加させる(S34)。逆
に、改質燃料ガスの流量が改質燃料ガス流量第2規定値
以下の場合には、燃料電池6内の改質燃料ガスが適正な
量となっているので、アノード背圧弁V3の開度を維持
させたままとする。
Conversely, when the flow rate of the surplus reformed fuel gas in the fuel cell 6 is equal to or greater than the reformed fuel gas flow rate first specified value, the reformed fuel gas flow rate which is larger than the reformed fuel gas flow rate specified value 1 The flow rate second prescribed value is compared with the flow rate of the reformed fuel gas (S33). The second specified value of the reformed fuel gas flow rate can be, for example, 3 l / sec. When the first specified value of the reformed fuel gas flow rate is 2 l / sec, the second specified value of the reformed fuel gas flow rate can be 2.4 l / sec. As a result, when the flow rate of the reformed fuel gas is larger than the second specified value of the reformed fuel gas flow rate, the fuel cell 6
The opening degree of the anode back pressure valve V3 is increased so that the flow rate of the reformed fuel gas inside does not become too large (S34). Conversely, when the flow rate of the reformed fuel gas is equal to or less than the second specified value of the reformed fuel gas flow rate, the amount of the reformed fuel gas in the fuel cell 6 is an appropriate amount. The degree is maintained.

【0041】このようにして余剰改質燃料ガスによって
燃料電池6内の余剰水分を燃料電池6の外部に排出する
が、この余剰水分の排出に付随して、燃料電池6内の極
間差圧や、燃焼器2におけるバーナのバーナ温度などを
適正に保つ必要がある。そのため、アノード背圧弁V3
の開度を調整して、燃料電池6内における改質燃料ガス
の流量を調整したら、燃料電池6のカソード側に供給さ
れる空気の流量を適正に維持するように調整を行う。
As described above, the surplus water in the fuel cell 6 is discharged to the outside of the fuel cell 6 by the surplus reformed fuel gas. Also, it is necessary to keep the burner temperature of the burner in the combustor 2 properly. Therefore, the anode back pressure valve V3
After the flow rate of the reformed fuel gas in the fuel cell 6 is adjusted by adjusting the opening of the fuel cell 6, the adjustment is performed so as to appropriately maintain the flow rate of the air supplied to the cathode side of the fuel cell 6.

【0042】燃料電池6のカソード側に供給される空気
の流量を適正に維持するにあたり、エアコンプレッサ7
から燃料電池6内のカソード側に供給される空気の流量
を検出し、所定の空気流量第1規定値と比較する(S3
5)。この空気流量第1規定値は、たとえば5l/se
cとすることができる。その結果、空気流量第1規定値
よりも小さい場合には、燃料電池6のカソード側に供給
される空気の流量を減少させるように、カソード背圧弁
V4の開度を減少させる(S36)。なお、空気流量第
1規定値は、前記の値ではなく、たとえば4l/sec
とすることもできる。逆に、空気の流量が空気流量第1
規定値以上の場合には、空気流量第1規定値よりも大き
い空気流量第2規定値と燃料電池6のカソード側に供給
される空気の流量を比較する(S37)。この空気流量
第2規定値は、たとえば6l/secとすることができ
る。また、空気流量第1規定値を4l/secとした場
合には、空気流量第2規定値を4.8l/secとする
ことができる。その結果、空気流量第2規定値よりも燃
料電池6のカソード側に供給される空気の流量が大きい
場合には、燃料電池6のカソード側に供給される空気の
量が過度にならないように、カソード背圧弁V4の開度
を増加させる(S38)。逆に、燃焼器2に供給される
空気の流量が空気流量第2規定値以下の場合には、適正
な量の空気が燃料電池6のカソード側に供給されている
ので、カソード背圧弁V4の開度を維持したままとす
る。
To maintain the flow rate of the air supplied to the cathode side of the fuel cell 6 properly, the air compressor 7
To detect the flow rate of air supplied to the cathode side in the fuel cell 6 and compare it with a predetermined first predetermined value of the air flow rate (S3).
5). The first specified value of the air flow rate is, for example, 5 l / sec.
c. As a result, when the air flow rate is smaller than the first prescribed value, the opening degree of the cathode back pressure valve V4 is reduced so as to reduce the flow rate of the air supplied to the cathode side of the fuel cell 6 (S36). Note that the first prescribed value of the air flow rate is not the above value, but is, for example, 4 l / sec.
It can also be. Conversely, the air flow rate is
If it is equal to or more than the specified value, the second specified value of the air flow rate larger than the first specified value of the air flow rate is compared with the flow rate of the air supplied to the cathode side of the fuel cell 6 (S37). The second prescribed value of the air flow rate can be set to, for example, 6 l / sec. When the first specified value of the air flow rate is 4 l / sec, the second specified value of the air flow rate can be set to 4.8 l / sec. As a result, if the flow rate of the air supplied to the cathode side of the fuel cell 6 is larger than the second specified value of the air flow rate, the amount of air supplied to the cathode side of the fuel cell 6 is not excessively increased. The opening of the cathode back pressure valve V4 is increased (S38). On the other hand, when the flow rate of the air supplied to the combustor 2 is equal to or less than the second predetermined value of the air flow rate, an appropriate amount of air is supplied to the cathode side of the fuel cell 6, so that the cathode back pressure valve V4 The opening is maintained.

【0043】カソード背圧弁V4の開度を調整して燃料
電池6内におけるカソード側の空気の流量を調整した
ら、燃料電池6内におけるアノードとカソードの間の極
間差圧を適正な値に維持するようにその調整を行う。極
間差圧の調整を行うために、アノードとカソードの間の
極間差圧を検出し、この極間差圧を所定の差圧第1規定
値と比較する(S39)。この差圧第1規定値は、たと
えば30kPaとすることができる。なお、差圧第1規
定値は、前記の値ではなく、たとえば20kPaとする
こともできる。その結果、極間差圧が所定の差圧第1規
定値より小さい(カソードがアノードよりも低圧であ
る)場合は、エアコンプレッサ7の速度を増加させて、
カソード側に供給する空気の量を多くする(S40)。
ここで、エアコンプレッサ7の速度を規定するにあた
り、アノードおよびカソードの圧力および流量に応じた
マップが作成されている。そして、このマップを参照す
ることによって、エアコンプレッサ7の速度の増加量を
決定することができる。
After adjusting the opening of the cathode back pressure valve V4 to adjust the flow rate of the air on the cathode side in the fuel cell 6, the pressure difference between the anode and the cathode in the fuel cell 6 is maintained at an appropriate value. Make that adjustment as you would. In order to adjust the inter-electrode differential pressure, the inter-electrode differential pressure between the anode and the cathode is detected, and the inter-electrode differential pressure is compared with a predetermined first predetermined differential pressure value (S39). The first specified value of the differential pressure can be, for example, 30 kPa. It should be noted that the first specified differential pressure value is not the above value, but may be, for example, 20 kPa. As a result, when the inter-electrode differential pressure is smaller than the first predetermined differential pressure value (the cathode is lower in pressure than the anode), the speed of the air compressor 7 is increased,
The amount of air supplied to the cathode side is increased (S40).
Here, in defining the speed of the air compressor 7, a map corresponding to the pressure and flow rate of the anode and the cathode is created. The amount of increase in the speed of the air compressor 7 can be determined by referring to this map.

【0044】逆に、極間差圧が差圧第1規定値以上の場
合には、差圧第1規定値よりも大きい差圧第2規定値と
極間差圧を比較する(S41)。この差圧第2規定値
は、たとえば50kPaとすることができる。また、差
圧第1規定値を20kPaとした場合には、差圧第2規
定値を40kPaとすることができる。その結果、極間
差圧が差圧第2規定値よりも大きい場合には、カソード
が高圧になりすぎないように、コンプレッサ7の速度を
低下させる(S42)。このときにもアノードおよびカ
ソードの圧力および流量に応じたマップを参照すること
によって、コンプレッサ7の速度が決定される。逆に、
極間差圧が差圧第2規定値以下の場合には極間差圧は適
正に保たれているので、コンプレッサ7の速度を維持し
たままとする。
Conversely, when the gap pressure is equal to or greater than the first pressure difference, the second pressure difference is compared with the second pressure difference greater than the first pressure difference (S41). This second specified value of the differential pressure can be, for example, 50 kPa. When the first specified differential pressure value is 20 kPa, the second specified differential pressure value can be 40 kPa. As a result, when the inter-electrode differential pressure is larger than the second specified differential pressure value, the speed of the compressor 7 is reduced so that the cathode does not become too high (S42). Also at this time, the speed of the compressor 7 is determined by referring to the map corresponding to the pressure and flow rate of the anode and the cathode. vice versa,
When the pressure difference between the electrodes is equal to or less than the second specified value of the pressure difference, the speed of the compressor 7 is maintained because the pressure difference between the electrodes is properly maintained.

【0045】こうして、アノードとカソードとの極間差
圧の調整が行われる。このとき、アノードにおいては、
余剰改質燃料ガスによって圧力が高まっており、このア
ノードと差圧を適正な値にされたカソードは、当然圧力
が高まることになる。したがって、カソードの圧力が高
まることにより、アノードと同様にしてカソードの余剰
水分も効果的に燃料電池6の外部に排出することができ
る。
In this way, adjustment of the pressure difference between the anode and the cathode is performed. At this time, at the anode,
The pressure is increased by the surplus reformed fuel gas, and the pressure of the anode and the cathode whose differential pressure is adjusted to an appropriate value naturally increases. Therefore, by increasing the pressure of the cathode, the excess water of the cathode can be effectively discharged to the outside of the fuel cell 6 as in the case of the anode.

【0046】このようにして極間差圧を調整したら、燃
焼器2におけるバーナ2Aの温度を適正に保つための調
整が行われる。そのため、温度検出器2Aによって燃焼
器2内におけるバーナの温度を検出し、所定のバーナ温
度第1規定値と比較する(S43)。その結果、燃焼器
2のバーナ温度がバーナ温度第1規定値よりも低い場合
には、空気供給弁V5の開度を小さくして、燃焼器2に
供給される空気の量を増加させて(S44)、バーナ温
度が低くなりすぎないようにする。
After adjusting the pressure difference between the poles in this way, adjustment for maintaining the temperature of the burner 2A in the combustor 2 properly is performed. Therefore, the temperature of the burner in the combustor 2 is detected by the temperature detector 2A and is compared with a predetermined burner temperature first specified value (S43). As a result, when the burner temperature of the combustor 2 is lower than the first specified value of the burner temperature, the opening of the air supply valve V5 is reduced to increase the amount of air supplied to the combustor 2 ( S44) Prevent burner temperature from becoming too low.

【0047】逆に、燃焼器2におけるバーナ温度がバー
ナ温度第1規定値以上の場合には、バーナ温度第1規定
値よりも高いバーナ温度第2規定値と比較する(S4
5)。その結果、燃焼器2におけるバーナ温度がバーナ
温度第2規定値よりも高い場合には、空気供給弁V5の
開度を大きくする。そして、燃焼器2に供給される空気
の量を増加させて(S46)、バーナ温度が高くなりす
ぎないようにする。逆に、バーナ温度がバーナ温度第2
規定値以下の場合には、バーナ温度が適正な値となって
いるので、空気供給弁V5の開度を維持したままとす
る。
Conversely, if the burner temperature in the combustor 2 is equal to or higher than the burner temperature first specified value, it is compared with a burner temperature second specified value higher than the burner temperature first specified value (S4).
5). As a result, when the burner temperature in the combustor 2 is higher than the second prescribed value of the burner temperature, the opening of the air supply valve V5 is increased. Then, the amount of air supplied to the combustor 2 is increased (S46) to prevent the burner temperature from becoming too high. Conversely, the burner temperature becomes the second burner temperature.
If the temperature is equal to or less than the specified value, the burner temperature is an appropriate value, and the opening of the air supply valve V5 is maintained.

【0048】以上の工程を経て、余剰改質燃料ガスによ
って燃料電池6内の余剰水分を燃料電池6の外部に排出
する工程が終了してステップ7へ進む。
Through the above steps, the step of discharging the excess moisture in the fuel cell 6 to the outside of the fuel cell 6 with the excess reformed fuel gas is completed, and the routine proceeds to step 7.

【0049】続いて、ステップS10において、回復セ
ル電圧を検出する工程について説明する。図4は、回復
セル電圧を検出する工程を示すフローチャートである。
余剰改質燃料ガスによって燃料電池6内の余剰水分のパ
ージが終了し、ステップS9において余剰改質燃料ガス
によって発電可能な最大電流を出力指令値に設定した
ら、燃料電池6内における余剰改質燃料ガスによって発
電される電流をエネルギストレージ16に出力して充電
する。この余剰改質燃料ガスによるパージ工程の終了
後、所定の継続時間Tの間、電流の出力を行う(S5
1)。継続時間Tの間電流を出力したら、余剰改質燃料
ガスによるパージ工程後に燃料電池6からエネルギスト
レージ16に出力した電力量Wを検出する(S52)。
エネルギストレージ16に出力した電力量の検出が行わ
れたら、エネルギストレージ16のSOC(state of c
harge)値を図示しないSOC検出器によって検出する
(S53)。
Next, the step of detecting the recovery cell voltage in step S10 will be described. FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of detecting a recovery cell voltage.
When the purging of the excess moisture in the fuel cell 6 with the surplus reformed fuel gas is completed and the maximum current that can be generated by the surplus reformed fuel gas is set to the output command value in step S9, the surplus reformed fuel in the fuel cell 6 is set. The electric current generated by the gas is output to the energy storage 16 and charged. After completion of the purge step using the surplus reformed fuel gas, current is output for a predetermined duration T (S5).
1). When the current is output for the duration T, the amount of power W output from the fuel cell 6 to the energy storage 16 after the purge step using the surplus reformed fuel gas is detected (S52).
When the amount of power output to the energy storage 16 is detected, the SOC (state of c
harge) value is detected by a not-shown SOC detector (S53).

【0050】SOC値の検出が行われたら、出力継続時
間、出力電力量W、エネルギストレージSOC値を第2
規定値と比較する(S54)。ここで、第2規定値と
は、出力時間、出力電力量、SOC値のすべてを含むも
のであり、そのいずれもが第2規定値未満となった場合
には、ステップS51に戻って所定時間Tの間電流の出
力を行う。
When the SOC value is detected, the output duration, the output power W, and the energy storage SOC value are set to the second value.
A comparison is made with a specified value (S54). Here, the second specified value includes all of the output time, the output power amount, and the SOC value. If any of the values is less than the second specified value, the process returns to step S51 to return to the predetermined time. During T, current is output.

【0051】一方、出力時間、出力電力量、SOC値の
いずれもが第2規定値以上となった場合には、出力電力
量から回復セルの電圧を検出する(S55)。そして、
ステップS11に移行して燃料電池6内における余剰改
質燃料ガスの有無を確認する。
On the other hand, if all of the output time, the output power, and the SOC value are equal to or more than the second specified value, the voltage of the recovery cell is detected from the output power (S55). And
The process proceeds to step S11 to check whether there is any surplus reformed fuel gas in the fuel cell 6.

【0052】このようにして、燃料電池6内における余
剰改質燃料ガスを有効に活用することができ、燃料電池
6内における余剰水分を効果的に燃料電池6の外部に排
出することができる。そして、燃料電池6内における余
剰水分を排出することによって、燃料電池6の性能回復
を図ることができる。
In this manner, the surplus reformed fuel gas in the fuel cell 6 can be effectively used, and the surplus moisture in the fuel cell 6 can be effectively discharged to the outside of the fuel cell 6. Then, the performance of the fuel cell 6 can be recovered by discharging excess moisture in the fuel cell 6.

【0053】次に、本発明の効果について言及する。図
5は、燃料電池電気自動車における車速、改質燃料ガス
消費量、および発電電圧の関係の一例を経時的に示すグ
ラフである。なお、発電電圧を示すグラフのうち、急激
な負荷減少があった後において、本発明に係る余剰改質
燃料ガス処理を行った場合については実線で示し、本発
明に係る余剰改質燃料ガスの処理を行わなかった場合に
ついては破線で示す。
Next, the effects of the present invention will be described. FIG. 5 is a graph showing an example of the relationship between vehicle speed, reformed fuel gas consumption, and power generation voltage over time in a fuel cell electric vehicle. In the graph showing the generated voltage, the case where the surplus reformed fuel gas processing according to the present invention is performed after a sudden load decrease is shown by a solid line, and the surplus reformed fuel gas according to the present invention is indicated by a solid line. The case where no processing is performed is indicated by a broken line.

【0054】図5に見られるように、燃料電池電気自動
車が加速し、定速走行を行っていた後、車速が急激に減
少する負荷変動が生じている。このとき、本発明に係る
余剰改質燃料ガス処理を行っている場合には、本発明に
係る余剰改質燃料ガス処理を行わなかった場合と比べて
発電電圧が増加する。したがって、燃料電池におけるセ
ル電圧が回復していることがわかる。
As shown in FIG. 5, after the fuel cell electric vehicle accelerates and runs at a constant speed, a load fluctuation occurs in which the vehicle speed sharply decreases. At this time, when the surplus reformed fuel gas processing according to the present invention is performed, the power generation voltage increases as compared with the case where the surplus reformed fuel gas processing according to the present invention is not performed. Therefore, it can be seen that the cell voltage in the fuel cell has recovered.

【0055】その後、定速走行を経て加速し、加速が終
了すると同時に減速して負荷が急激に減少する負荷変動
が生じている。このときにも、本発明に係る余剰改質燃
料ガス処理を行った場合には、余剰改質燃料ガス処理を
行わなかった場合と比べて発電電圧が増加している。し
たがって、燃料電池におけるセル電圧が回復しているこ
とがわかった。
Thereafter, the vehicle accelerates after traveling at a constant speed, and at the same time the acceleration is completed, the vehicle decelerates and the load rapidly decreases. Also at this time, when the surplus reformed fuel gas processing according to the present invention is performed, the power generation voltage is higher than when no surplus reformed fuel gas processing is performed. Therefore, it was found that the cell voltage in the fuel cell was recovered.

【0056】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるもので
はない。たとえば、図2に示すステップS6においては
所定時間を規定してその間余剰改質燃料ガスによって余
剰水分を燃料電池の外部にしていたが、所定量の余剰改
質燃料ガスを規定して、その所定量分の余剰改質燃料ガ
スによって余剰水分を排出するようにすることができ
る。他方、前記実施形態で示した改質燃料ガス流量第1
規定値,第2規定値、空気流量第1規定値,第2規定
値、および差圧第1規定値,第2規定値は、各前記の値
に限定されるものではなく、適宜好適な値とすることが
できる。
Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in step S6 shown in FIG. 2, while a predetermined time is defined and the excess moisture is made to be outside the fuel cell by the excess reformed fuel gas, a predetermined amount of the excess reformed fuel gas is defined, and Excess water can be discharged by a fixed amount of surplus reformed fuel gas. On the other hand, the reformed fuel gas flow rate shown in FIG.
The prescribed value, the second prescribed value, the first prescribed value and the second prescribed value of the air flow rate, and the first prescribed value and the second prescribed value of the differential pressure are not limited to the above-mentioned values, but are suitably suitable values. It can be.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上のとおり、本発明のうちの請求項1
に係る発明によれば、燃料電池内における余剰改質燃料
ガスを増加させることにより、燃料電池内に生じている
余剰水分を積極的にパージするために利用するものであ
る。したがって、負荷変動が生じたときに発生する余剰
改質燃料ガスを燃料電池内への生成水・凝縮水の付着に
よる性能低下防止・回復のために効果的に活用すること
ができる。請求項2に係る発明によれば、燃料電池にお
けるカソード側に空気を供給し、カソード側の圧力を高
めることによって極間差圧を適正な値に維持している。
このため、アノードとカソードの間の極間差圧を適正に
保つので、電解質膜の破損などを防止することができる
とともに、アノード側とカソード側の両方に生じている
余剰水分を排出することができる。また、CO除去器に
空気を充分に供給できるので、余剰改質燃料ガスからも
COの除去が可能となり、余剰改質燃料ガスのCO濃度
を低く保つこともできる。請求項3に係る発明によれ
ば、余剰改質燃料ガスによって余剰水分を排出しても、
エネルギバッファの充電量が極端に少なくなるという事
態を防止できる。
As described above, claim 1 of the present invention
According to the present invention, the excess reformed fuel gas in the fuel cell is increased to utilize the excess moisture generated in the fuel cell for active purging. Therefore, the surplus reformed fuel gas generated when the load fluctuates can be effectively used for preventing and recovering performance deterioration due to adhesion of generated water and condensed water in the fuel cell. According to the second aspect of the present invention, air is supplied to the cathode side of the fuel cell, and the pressure on the cathode side is increased to maintain the gap-to-electrode pressure at an appropriate value.
Therefore, the gap pressure between the anode and the cathode is appropriately maintained, so that it is possible to prevent the electrolyte membrane from being damaged, and to discharge excess moisture generated on both the anode side and the cathode side. it can. Further, since air can be sufficiently supplied to the CO remover, CO can be removed from the surplus reformed fuel gas, and the CO concentration of the surplus reformed fuel gas can be kept low. According to the third aspect of the present invention, even when the excess moisture is discharged by the excess reformed fuel gas,
A situation in which the charge amount of the energy buffer becomes extremely small can be prevented.

【0058】請求項4に係る発明によれば、余剰改質燃
料ガスを利用してエネルギバッファに充電を行った後、
さらに余剰改質燃料ガスがある場合には、この余剰改質
燃料ガスによって再び燃料電池内の余剰水分を排出する
ことができる。したがって、さらなる余剰改質燃料ガス
の有効活用を図ることができる。請求項5に係る発明に
よれば、燃料電池内に余剰改質燃料ガスがなくなった
ら、出力指令値を元に戻すものであるため、余剰改質燃
料ガスを無駄無く活用することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, after charging the energy buffer using the surplus reformed fuel gas,
If there is a surplus reformed fuel gas, surplus water in the fuel cell can be discharged again by the surplus reformed fuel gas. Therefore, it is possible to effectively utilize the surplus reformed fuel gas. According to the invention of claim 5, when the surplus reformed fuel gas is exhausted in the fuel cell, the output command value is returned to the original value, so that the surplus reformed fuel gas can be utilized without waste.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る余剰改質燃料ガス処理が行われる
改質型燃料電池電源システムの構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a reformed fuel cell power supply system in which surplus reformed fuel gas processing according to the present invention is performed.

【図2】本発明に係る改質型燃料電池電源システムにお
ける余剰改質燃料ガスの処理方法のフローチャートであ
る。
FIG. 2 is a flowchart of a method for processing surplus reformed fuel gas in the reformed fuel cell power supply system according to the present invention.

【図3】余剰改質燃料ガスによって燃料電池6内の余剰
水分をパージする工程を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a process of purging surplus moisture in the fuel cell 6 with surplus reformed fuel gas.

【図4】回復セル電圧を検出する工程を示すフローチャ
ートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of detecting a recovery cell voltage.

【図5】燃料電池電気自動車における車速、改質燃料ガ
ス消費量、および発電電圧の関係の一例を経時的に示す
グラフである。
FIG. 5 is a graph showing an example of a relationship between a vehicle speed, a reformed fuel gas consumption, and a generated voltage in a fuel cell electric vehicle with time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 蒸発器 2 燃焼器 3 改質器 4A,4B 熱交換器 5 CO除去器 6 燃料電池 7 エアコンプレッサ 11 高圧分配器 16 エネルギストレージ(エネルギバッファ) M 改質型燃料電池電源システム Reference Signs List 1 evaporator 2 combustor 3 reformer 4A, 4B heat exchanger 5 CO remover 6 fuel cell 7 air compressor 11 high-pressure distributor 16 energy storage (energy buffer) M reforming type fuel cell power supply system

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エネルギバッファと、改質器を含む燃料
電池システムとを組み合わせた燃料電池電源システムを
搭載する燃料電池電気自動車の負荷変動時に発生する余
剰改質燃料ガスを処理する方法であって、 前記燃料電池電気自動車に負荷が減少する負荷変動が生
じ、その負荷変動量が所定の規定値を超える場合に、前
記燃料電池から出力する電力の出力指令値を下げ、前記
燃料電池のアノード側における改質燃料ガスの消費量を
減少させ、 前記余剰改質燃料ガスが前記燃料電池内を通過すること
によって、前記燃料電池内に生じていた余剰水分の少な
くとも一部を、前記燃料電池外部へ排出することを特徴
とする燃料改質型燃料電池電源システムにおける余剰改
質燃料ガスの処理方法。
1. A method for treating surplus reformed fuel gas generated when a load of a fuel cell electric vehicle equipped with a fuel cell power system in which an energy buffer and a fuel cell system including a reformer are combined is changed. When a load change in which the load decreases in the fuel cell electric vehicle occurs and the amount of load change exceeds a predetermined specified value, the output command value of the power output from the fuel cell is reduced, and the anode side of the fuel cell is reduced. Reducing the consumption of the reformed fuel gas in the above, the excess reformed fuel gas passes through the inside of the fuel cell, at least a part of the excess water generated in the fuel cell to the outside of the fuel cell A method for treating surplus reformed fuel gas in a fuel reforming type fuel cell power supply system, wherein the gas is discharged.
【請求項2】 前記燃料電池のアノードおよびカソード
の圧力を規定範囲に保ちつつ、前記燃料供給部に生成し
た余剰改質燃料ガスを、前記燃料電池のアノード側を通
過させることによって、前記燃料電池のアノード側に生
じていた余剰水分の少なくとも一部を前記燃料電池外部
へ排出するとともに、 前記燃料電池のアノードとカソードとの極間差圧を適正
な値に維持しつつ、前記カソードに供給する空気を、前
記カソードを通過させることによって、前記燃料電池カ
ソード側に生じていた余剰水分の少なくとも一部を前記
燃料電池外部へ排出することを特徴とする請求項1に記
載の燃料改質型燃料電池電源システムにおける余剰改質
燃料ガスの処理方法。
2. The fuel cell according to claim 1, further comprising: passing excess reformed fuel gas generated in the fuel supply section through the anode side of the fuel cell while maintaining the pressures of the anode and the cathode of the fuel cell within specified ranges. While discharging at least a portion of the excess water generated on the anode side of the fuel cell to the outside of the fuel cell, the excess water is supplied to the cathode while maintaining the pressure difference between the anode and the cathode of the fuel cell at an appropriate value. 2. The fuel reforming fuel according to claim 1, wherein by passing air through the cathode, at least a part of surplus moisture generated on the cathode side of the fuel cell is discharged to the outside of the fuel cell. 3. A method for treating surplus reformed fuel gas in a battery power supply system.
【請求項3】 前記燃料電池内に生じていた余剰水分の
少なくとも一部を、前記燃料電池のアノードを通過する
余剰改質燃料ガスによって、所定時間、前記燃料電池外
部へ排出した後、または前記燃料電池内に生じた余剰水
分の少なくとも一部を、前記余剰改質燃料ガス中の所定
量の改質燃料ガスによって前記燃料電池外部へ排出した
後に、前記余剰改質燃料ガスが残存する場合、 前記余剰改質燃料ガスによって発電可能な最大電流を出
力指令値とし、前記燃料電池出力で、前記燃料電池の補
機の駆動およびエネルギバッファの充電のうちの少なく
とも一方を行うことを特徴とする請求項1または請求項
2に記載の燃料改質型燃料電池電源システムにおける余
剰改質燃料ガスの処理方法。
3. A method according to claim 1, wherein at least a part of surplus moisture generated in the fuel cell is discharged to the outside of the fuel cell for a predetermined time by a surplus reformed fuel gas passing through an anode of the fuel cell, or At least a part of the excess moisture generated in the fuel cell, after discharging to the outside of the fuel cell by a predetermined amount of the reformed fuel gas in the surplus reformed fuel gas, when the surplus reformed fuel gas remains, A maximum current that can be generated by the surplus reformed fuel gas is used as an output command value, and at least one of driving of an auxiliary device of the fuel cell and charging of an energy buffer is performed with the fuel cell output. 3. A method for treating surplus reformed fuel gas in the fuel reforming fuel cell power supply system according to claim 1 or 2.
【請求項4】 前記燃料電池の補機の駆動およびエネル
ギバッファの充電のうちの少なくとも一方を所定時間ま
たは前記エネルギバッファのSOC値が所定値となるま
で行うとともに、前記燃料電池の出力電圧を検出し、前
記所定時間が経過し、および前記SOC値が所定値に到
達したことのうちの少なくとも一方が生じたときに、前
記出力電圧が所定値まで回復しておらず、前記余剰改質
燃料ガスが残存する場合、 前記燃料電池内に生じていた余剰水分の少なくとも一部
を、前記燃料電池のアノードを通過する余剰改質燃料ガ
スによって、所定時間、前記燃料電池外部へ排出した
後、または前記燃料電池内に生じた余剰水分の少なくと
も一部を、前記余剰改質燃料ガス中の所定量の改質燃料
ガスによって前記燃料電池外部へ排出し、 以後、前記燃料電池の補機の駆動およびエネルギバッフ
ァの充電のうちの少なくとも一方、並びに余剰改質ガス
による前記燃料電池内の余剰水分の排出を繰り返すこと
を特徴とする請求項3に記載の燃料改質型燃料電池電源
システムにおける余剰改質燃料ガスの処理方法。
4. At least one of driving of an auxiliary device of the fuel cell and charging of an energy buffer is performed for a predetermined time or until the SOC value of the energy buffer reaches a predetermined value, and an output voltage of the fuel cell is detected. When at least one of the predetermined time has elapsed and the SOC value has reached a predetermined value, the output voltage has not recovered to the predetermined value and the surplus reformed fuel gas When remaining, at least a part of the excess moisture generated in the fuel cell, by a surplus reformed fuel gas passing through the anode of the fuel cell, for a predetermined time, after being discharged outside the fuel cell, or At least a part of the excess water generated in the fuel cell is discharged to the outside of the fuel cell by a predetermined amount of the reformed fuel gas in the surplus reformed fuel gas, and thereafter, 4. The fuel reformer according to claim 3, wherein at least one of driving of an auxiliary device of the fuel cell and charging of the energy buffer, and discharging excess water in the fuel cell by the excess reformed gas are repeated. For treating surplus reformed fuel gas in a portable fuel cell power supply system.
【請求項5】 前記余剰改質燃料ガスによる出力可能値
が出力指令値と等しくなった時に、前記余剰改質燃料ガ
スが無いと判断し、出力指令値を出力指示値とすること
を特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1
つに記載の燃料改質型燃料電池電源システムにおける余
剰改質燃料ガスの処理方法。
5. When the possible output value of the surplus reformed fuel gas becomes equal to the output command value, it is determined that there is no surplus reformed fuel gas, and the output command value is used as an output command value. Any one of claims 1 to 4
A method for treating surplus reformed fuel gas in the fuel reforming fuel cell power supply system according to any one of the first to third aspects.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003068323A (en) * 2001-08-29 2003-03-07 Honda Motor Co Ltd Film/electrode structural body and fuel cell
US7138198B2 (en) 2002-02-15 2006-11-21 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Ventilation apparatus for fuel cell system
JP2007311350A (en) * 2006-05-15 2007-11-29 Samsung Sdi Co Ltd Fuel cell system
US7690453B2 (en) 2006-03-22 2010-04-06 Honda Motor Co., Ltd. Electric vehicle
JP2010267628A (en) * 2010-07-26 2010-11-25 Honda Motor Co Ltd Membrane-electrode structure and fuel cell

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003068323A (en) * 2001-08-29 2003-03-07 Honda Motor Co Ltd Film/electrode structural body and fuel cell
US7138198B2 (en) 2002-02-15 2006-11-21 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Ventilation apparatus for fuel cell system
US7690453B2 (en) 2006-03-22 2010-04-06 Honda Motor Co., Ltd. Electric vehicle
JP2007311350A (en) * 2006-05-15 2007-11-29 Samsung Sdi Co Ltd Fuel cell system
JP2010267628A (en) * 2010-07-26 2010-11-25 Honda Motor Co Ltd Membrane-electrode structure and fuel cell

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