JP2003115314A - 燃料電池システムの制御装置 - Google Patents
燃料電池システムの制御装置Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パージによる燃費の悪化を防止するとともに
セル電圧検出手段のフェール時にも適切にパージが出来
るようにする。 【解決手段】 コントローラ２１４は、セル電圧検出手
段２１５で検出されたセル電圧の状態に応じてパージ弁
２０６を作動させるとともに、セル電圧検出手段２１５
のフェール時には、所定の間隔でパージ弁２０６を作動
させる。
セル電圧検出手段のフェール時にも適切にパージが出来
るようにする。 【解決手段】 コントローラ２１４は、セル電圧検出手
段２１５で検出されたセル電圧の状態に応じてパージ弁
２０６を作動させるとともに、セル電圧検出手段２１５
のフェール時には、所定の間隔でパージ弁２０６を作動
させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池システム
に係り、特にパージ制御に関する。
に係り、特にパージ制御に関する。
【０００２】
【従来技術】燃料電池では、アノード（陽極）側で燃料
ガス（水素ガス）が消費され、セルのカソード（陰極）
側で生成される水がセルの隔室に蓄積する。また、燃料
ガス（水素ガス）や酸化ガス（空気）中に含まれる窒素
などの不純物も蓄積される。これら水や不純物が蓄積さ
れると、セルの発電電力が低下するなど性能の低下が起
こってしまう。
ガス（水素ガス）が消費され、セルのカソード（陰極）
側で生成される水がセルの隔室に蓄積する。また、燃料
ガス（水素ガス）や酸化ガス（空気）中に含まれる窒素
などの不純物も蓄積される。これら水や不純物が蓄積さ
れると、セルの発電電力が低下するなど性能の低下が起
こってしまう。
【０００３】そこで、特開2000-215905のように、水や
不純物などを除去するパージ動作を行うためガス通路を
一定間隔で大気開放する方法がある（従来例１）。
不純物などを除去するパージ動作を行うためガス通路を
一定間隔で大気開放する方法がある（従来例１）。
【０００４】また、特開2000-243417のように、一定時
間毎にパージを行うとともに、隔室内に不純物が蓄積さ
れると、セル電圧の低下が起こるため、セル電圧の低下
を検出したら、パージを行う方法がある（従来例２）。
間毎にパージを行うとともに、隔室内に不純物が蓄積さ
れると、セル電圧の低下が起こるため、セル電圧の低下
を検出したら、パージを行う方法がある（従来例２）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】パージでは水や不純物
などの除去とともに燃料の放出、あるいは発電量の一時
的な低下などの副作用を伴うが、従来例１では、定期的
にパージを行うので実際には水や不純物が蓄積されてい
ないにも関わらずパージを行ってしまうことがあるた
め、燃費の悪化となる。
などの除去とともに燃料の放出、あるいは発電量の一時
的な低下などの副作用を伴うが、従来例１では、定期的
にパージを行うので実際には水や不純物が蓄積されてい
ないにも関わらずパージを行ってしまうことがあるた
め、燃費の悪化となる。
【０００６】また、従来例２でもセル電圧の低下が無く
とも一定時間経過すると、パージを行ない実際には水や
不純物が蓄積されていないにも関わらずパージを行って
しまうことがあるため、燃費の悪化となる。
とも一定時間経過すると、パージを行ない実際には水や
不純物が蓄積されていないにも関わらずパージを行って
しまうことがあるため、燃費の悪化となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為、
第１の発明では、燃料ガスと酸化ガスとを電気化学反応
させて電力を得るセルと、セル内の燃料ガス通路、酸化
ガス通路の少なくとも一方をパージするパージ手段、単
セルあるいは複数のセルからなるセル群の電圧を検出す
るセル電圧検出手段と、検出されたセル電圧の状態に応
じてパージ手段を作動させるパージ制御手段を備えた燃
料電池システムの制御装置において、パージ制御手段
は、セル電圧検出手段のフェール時には、所定の間隔で
パージ手段を作動させる構成とした。
第１の発明では、燃料ガスと酸化ガスとを電気化学反応
させて電力を得るセルと、セル内の燃料ガス通路、酸化
ガス通路の少なくとも一方をパージするパージ手段、単
セルあるいは複数のセルからなるセル群の電圧を検出す
るセル電圧検出手段と、検出されたセル電圧の状態に応
じてパージ手段を作動させるパージ制御手段を備えた燃
料電池システムの制御装置において、パージ制御手段
は、セル電圧検出手段のフェール時には、所定の間隔で
パージ手段を作動させる構成とした。
【０００８】第２の発明では、パージ手段の作動時間は
燃料電池の運転状態に基づいて決める構成とした。
燃料電池の運転状態に基づいて決める構成とした。
【０００９】第3の発明では、燃料電池の運転状態は、
燃料電池の負荷、ガス流量、ガス圧力の少なくとも１つ
以上の状態であり、これらの値が小さいほど作動時間を
長くする構成とした。
燃料電池の負荷、ガス流量、ガス圧力の少なくとも１つ
以上の状態であり、これらの値が小さいほど作動時間を
長くする構成とした。
【００１０】第4の発明では、所定の間隔は、燃料電池
の運転状態に基づいて決める構成とした。
の運転状態に基づいて決める構成とした。
【００１１】第5の発明では、燃料電池の運転状態は、
燃料電池の負荷、ガス流量、ガス圧力の少なくとも１つ
以上の状態であり、これらの値が小さいほど所定の間隔
を小さくする構成とした。
燃料電池の負荷、ガス流量、ガス圧力の少なくとも１つ
以上の状態であり、これらの値が小さいほど所定の間隔
を小さくする構成とした。
【００１２】第６の発明では、パージ制御手段は、セル
電圧検出手段の正常時のパージ手段の作動間隔を記憶
し、セル電圧検出手段のフェール時には、記憶された作
動間隔を所定の間隔とする構成とした。
電圧検出手段の正常時のパージ手段の作動間隔を記憶
し、セル電圧検出手段のフェール時には、記憶された作
動間隔を所定の間隔とする構成とした。
【００１３】第7の発明では、記憶された作動間隔のう
ち、最後に記憶された作動間隔を所定の間隔とする構成
とした。
ち、最後に記憶された作動間隔を所定の間隔とする構成
とした。
【００１４】第8の発明では、記憶された作動間隔のう
ち、もっとも短い作動間隔を所定の間隔とする構成とし
た。
ち、もっとも短い作動間隔を所定の間隔とする構成とし
た。
【００１５】第9の発明では、パージ制御手段は、セル
電圧検出手段の正常時のパージ手段の作動間隔を記憶す
るとともに当該パージ手段作動時の燃料電池の運転状態
を記憶し、セル電圧検出手段のフェール時には、記憶さ
れた作動間隔のうち、現在の燃料電池の運転状態に最も
近い運転状態時に記憶された作動間隔を所定の間隔とす
る構成とした。
電圧検出手段の正常時のパージ手段の作動間隔を記憶す
るとともに当該パージ手段作動時の燃料電池の運転状態
を記憶し、セル電圧検出手段のフェール時には、記憶さ
れた作動間隔のうち、現在の燃料電池の運転状態に最も
近い運転状態時に記憶された作動間隔を所定の間隔とす
る構成とした。
【００１６】第10の発明では、所定の間隔を設定するに
あたり、記憶された作動間隔のうち、フェール直前に記
憶されたデータは考慮しない構成とした。
あたり、記憶された作動間隔のうち、フェール直前に記
憶されたデータは考慮しない構成とした。
【００１７】
【発明の効果】第１の発明によれば、セル電圧検出手段
が正常である間はセル電圧の状態に応じてパージ手段を
作動させるので、実際には水や不純物が蓄積されていな
いにも関わらずパージを行ってしまい燃費を悪化させ
る、ということを防ぐ。とともに、セル電圧検出手段の
フェール時には、所定の間隔でパージ手段を作動させる
ことで、セル電圧検出手段のフェール時であっても水や
不純物を取り除くことが出来る。
が正常である間はセル電圧の状態に応じてパージ手段を
作動させるので、実際には水や不純物が蓄積されていな
いにも関わらずパージを行ってしまい燃費を悪化させ
る、ということを防ぐ。とともに、セル電圧検出手段の
フェール時には、所定の間隔でパージ手段を作動させる
ことで、セル電圧検出手段のフェール時であっても水や
不純物を取り除くことが出来る。
【００１８】また、パージし易さ、つまり水や不純物の
除去し易さは燃料電池の負荷、ガス流量、ガス圧力など
燃料電池の運転状態に依存するが、第２の発明では、運
転状態に基づいてパージ手段の作動時間を決めるように
したため、水や不純物が蓄積しにくくなくなり、燃料電
池スタックの性能低下を効果的に防止することが出来
る。
除去し易さは燃料電池の負荷、ガス流量、ガス圧力など
燃料電池の運転状態に依存するが、第２の発明では、運
転状態に基づいてパージ手段の作動時間を決めるように
したため、水や不純物が蓄積しにくくなくなり、燃料電
池スタックの性能低下を効果的に防止することが出来
る。
【００１９】特に、燃料電池の負荷、ガス流量、ガス圧
力が小さいときには、パージ動作を行ったとしても、ガ
スの流速が遅いため、パージの効果が小さい。そこで、
第３の発明によれば、これらの値が小さいほど、パージ
する時間を長くすることで、蓄積された水や不純物が除
去され易くなり、パージの効果を高め、燃料電池スタッ
クの性能低下をより効果的に防止することが出来る。
力が小さいときには、パージ動作を行ったとしても、ガ
スの流速が遅いため、パージの効果が小さい。そこで、
第３の発明によれば、これらの値が小さいほど、パージ
する時間を長くすることで、蓄積された水や不純物が除
去され易くなり、パージの効果を高め、燃料電池スタッ
クの性能低下をより効果的に防止することが出来る。
【００２０】また、パージの必要性、つまり水や不純物
の発生・蓄積し易さは燃料電池の負荷、ガス流量、ガス
圧力など燃料電池の運転状態に依存するが、第４の発明
では、運転状態に基づいて所定の間隔を決めパージを行
うようにしたため、水や不純物が蓄積しにくくなくな
り、燃料電池スタックの性能低下を効果的に防止するこ
とが出来る。
の発生・蓄積し易さは燃料電池の負荷、ガス流量、ガス
圧力など燃料電池の運転状態に依存するが、第４の発明
では、運転状態に基づいて所定の間隔を決めパージを行
うようにしたため、水や不純物が蓄積しにくくなくな
り、燃料電池スタックの性能低下を効果的に防止するこ
とが出来る。
【００２１】特に、燃料電池の負荷、ガス流量、ガス圧
力が小さいときには、水や不純物が隔壁内に蓄積されや
すい。そこで、第５の発明によれば、これらの値が小さ
いほど、短い間隔でパージを行うようにしたため、水や
不純物が蓄積され難くなり、燃料電池スタックの性能低
下を防止することがより効果的に出来る。
力が小さいときには、水や不純物が隔壁内に蓄積されや
すい。そこで、第５の発明によれば、これらの値が小さ
いほど、短い間隔でパージを行うようにしたため、水や
不純物が蓄積され難くなり、燃料電池スタックの性能低
下を防止することがより効果的に出来る。
【００２２】第６の発明によれば、セル電圧検出手段の
正常時のパージ手段の作動間隔を記憶しておくことで、
セル電圧検出手段のフェール時であっても適切な間隔で
パージを行うことができ、水や不純物が隔室内に蓄積さ
れることを防止しつつ、無駄にパージを行うことを抑制
できる。
正常時のパージ手段の作動間隔を記憶しておくことで、
セル電圧検出手段のフェール時であっても適切な間隔で
パージを行うことができ、水や不純物が隔室内に蓄積さ
れることを防止しつつ、無駄にパージを行うことを抑制
できる。
【００２３】第７の発明によれば、最後に記憶された作
動間隔でパージを行うことで、記憶された時と現在の運
転状態が近似している可能性が高いので、より適切な間
隔でパージを行うことができる可能性が高まる。
動間隔でパージを行うことで、記憶された時と現在の運
転状態が近似している可能性が高いので、より適切な間
隔でパージを行うことができる可能性が高まる。
【００２４】第８の発明によれば、記憶された中のもっ
とも短い作動間隔でパージを行うことで、水や不純物が
隔室内に蓄積されることを確実に防止できる。
とも短い作動間隔でパージを行うことで、水や不純物が
隔室内に蓄積されることを確実に防止できる。
【００２５】第９の発明によれば、作動間隔と共に運転
状態を記憶しておくことで、セル電圧検出手段のフェー
ル時にも、運転状態に応じたより適切な間隔でパージを
行うことができる。
状態を記憶しておくことで、セル電圧検出手段のフェー
ル時にも、運転状態に応じたより適切な間隔でパージを
行うことができる。
【００２６】第１０の発明によれば、信頼性の低いフェ
ール直前のデータは用いないことでより適切な間隔でパ
ージを行うことができる。
ール直前のデータは用いないことでより適切な間隔でパ
ージを行うことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】図１に本発明を適用した燃料電池
システムを示す。
システムを示す。
【００２８】２０１は、複数のセルから構成される燃料
電池スタックである。２０２は、加湿器である。２０３
は、コンプレッサーで、燃料電池スタックに圧縮空気を
送る。２０４は、可変バルブであり、高圧の水素の圧力
を調整して、燃料スタックへ流れる水素の流量を調整す
る。２０５は、スロットルであり、燃料電池スタックに
供給される加湿された圧縮空気の流量を調整する。２０
６は、パージ手段としてのパージ弁で循環している水素
を外部へ排気するとともに、燃料電池スタックに蓄積し
た水や不純物を排気することでパージを行う。２０７
は、純水ポンプであり、加湿器へ純水を送り込む。２０
８は、イジェクターであり、燃料電池スタックから排出
された水素ガスを循環させる。２０９は、燃料電池の発
電力を利用する駆動ユニット（負荷）である。２１０
は、酸化ガス（空気）の圧力を計測するセンサである。
２１１は、燃料ガス（水素）の圧力を計測するセンサで
ある。２１２は、酸化ガスの流量を計測するセンサであ
る。２１３は、燃料ガスの流量を計測するセンサであ
る。２１４は、目標発電量になるように、燃料ガスの圧
力と流量、酸化ガスの圧力と流量を入力としてスロット
ル２０５とコンプレッサ２０３と可変バルブ２０４を制
御し、パージ制御手段としてパージ弁２０６を駆動する
コントローラである。２１５は、燃料電池スタックのセ
ル電圧を計測するセル電圧センサである。セル電圧セン
サ２１５は図には便宜上1つしか書いていないが、燃料
電池スタックの中にある、すべての単セル毎に、あるい
は複数のセルからなるセル群毎に備えられている。
電池スタックである。２０２は、加湿器である。２０３
は、コンプレッサーで、燃料電池スタックに圧縮空気を
送る。２０４は、可変バルブであり、高圧の水素の圧力
を調整して、燃料スタックへ流れる水素の流量を調整す
る。２０５は、スロットルであり、燃料電池スタックに
供給される加湿された圧縮空気の流量を調整する。２０
６は、パージ手段としてのパージ弁で循環している水素
を外部へ排気するとともに、燃料電池スタックに蓄積し
た水や不純物を排気することでパージを行う。２０７
は、純水ポンプであり、加湿器へ純水を送り込む。２０
８は、イジェクターであり、燃料電池スタックから排出
された水素ガスを循環させる。２０９は、燃料電池の発
電力を利用する駆動ユニット（負荷）である。２１０
は、酸化ガス（空気）の圧力を計測するセンサである。
２１１は、燃料ガス（水素）の圧力を計測するセンサで
ある。２１２は、酸化ガスの流量を計測するセンサであ
る。２１３は、燃料ガスの流量を計測するセンサであ
る。２１４は、目標発電量になるように、燃料ガスの圧
力と流量、酸化ガスの圧力と流量を入力としてスロット
ル２０５とコンプレッサ２０３と可変バルブ２０４を制
御し、パージ制御手段としてパージ弁２０６を駆動する
コントローラである。２１５は、燃料電池スタックのセ
ル電圧を計測するセル電圧センサである。セル電圧セン
サ２１５は図には便宜上1つしか書いていないが、燃料
電池スタックの中にある、すべての単セル毎に、あるい
は複数のセルからなるセル群毎に備えられている。
【００２９】図２に、本発明の第１の実施形態に関する
制御フローチャートを示す。本フローチャートは例えば
１０ｍｓ毎に繰り返し実行されるものである。
制御フローチャートを示す。本フローチャートは例えば
１０ｍｓ毎に繰り返し実行されるものである。
【００３０】ステップS301では、セル電圧を検出する。
ステップS302では、セル電圧センサ２１５が正常である
か判断して、正常であればステップS303へ進み、異常で
あればステップS306へ進む。
ステップS302では、セル電圧センサ２１５が正常である
か判断して、正常であればステップS303へ進み、異常で
あればステップS306へ進む。
【００３１】セル電圧センサ２１５が正常に機能してい
るかを判断するには、通常セル電圧モニター値が示す値
がV1〜V2（V1<V2）であるとする。正常の場合にはこの
範囲内に電圧モニター値が入っているが、セル電圧セン
サ２１５が断線してしまった場合には、V1より低い電圧
を指し示すかV2より高い電圧を指し示す。このような状
態が所定時間続いた場合にセル電圧センサーが断線した
と判断できる。また、電源ラインへのショートやグラン
ドラインへのショート）なども、同様の方法で検出でき
る。
るかを判断するには、通常セル電圧モニター値が示す値
がV1〜V2（V1<V2）であるとする。正常の場合にはこの
範囲内に電圧モニター値が入っているが、セル電圧セン
サ２１５が断線してしまった場合には、V1より低い電圧
を指し示すかV2より高い電圧を指し示す。このような状
態が所定時間続いた場合にセル電圧センサーが断線した
と判断できる。また、電源ラインへのショートやグラン
ドラインへのショート）なども、同様の方法で検出でき
る。
【００３２】ステップS303では、セル電圧が低下してい
るセルがないかを判断して、低下セルがあればステップ
S304へ進み、なければステップS305へ進みパージ弁２０
６を閉じる。
るセルがないかを判断して、低下セルがあればステップ
S304へ進み、なければステップS305へ進みパージ弁２０
６を閉じる。
【００３３】セル電圧が低下しているセルが有るという
ことは、燃料スタックに水や不純物が堆積している可能
性が高いことからステップS304では、パージ弁２０６を
開く。
ことは、燃料スタックに水や不純物が堆積している可能
性が高いことからステップS304では、パージ弁２０６を
開く。
【００３４】ステップS306では、パージ弁２０６の状態
を判断して、閉じていればステップS307へ進み、開いて
いればステップS309へ進む。
を判断して、閉じていればステップS307へ進み、開いて
いればステップS309へ進む。
【００３５】ステップS307では、パージ弁２０６が閉じ
てから所定時間（t1）経過しているか判断して、所定時
間（t1）経過していればステップS308へ進み、パージ弁
２０６を開く。所定時間（t1）の決め方は後述する。な
お、この所定時間（t1）が請求項１の「所定の間隔」に
相当するものである。
てから所定時間（t1）経過しているか判断して、所定時
間（t1）経過していればステップS308へ進み、パージ弁
２０６を開く。所定時間（t1）の決め方は後述する。な
お、この所定時間（t1）が請求項１の「所定の間隔」に
相当するものである。
【００３６】ステップS309ではパージ弁が開いてから所
定時間（t2）経過しているかを判断して、所定時間（t
2）経過していればステップS310へ進み、パージ弁を閉
じる。所定時間（t２）の決め方は後述する。なお、こ
の所定時間（t２）が請求項２の「作動時間」に相当す
るものである。
定時間（t2）経過しているかを判断して、所定時間（t
2）経過していればステップS310へ進み、パージ弁を閉
じる。所定時間（t２）の決め方は後述する。なお、こ
の所定時間（t２）が請求項２の「作動時間」に相当す
るものである。
【００３７】図３に所定時間（t1）の設定に関する制御
フローチャート（Ａ）と、所定時間（t２）の設定に関
する制御フローチャート（Ｂ）を示す。ステップS401
A、S401Bでは、水素ガスの流量を検出する。ステップS4
02Aでは、水素ガス流量から図4に示すようなマップを検
索して、所定時間（t1）を、ステップS402Bでは、図５
に示すようなマップを検索して、所定時間（t２）を求
める。
フローチャート（Ａ）と、所定時間（t２）の設定に関
する制御フローチャート（Ｂ）を示す。ステップS401
A、S401Bでは、水素ガスの流量を検出する。ステップS4
02Aでは、水素ガス流量から図4に示すようなマップを検
索して、所定時間（t1）を、ステップS402Bでは、図５
に示すようなマップを検索して、所定時間（t２）を求
める。
【００３８】水素ガスの流量が小さいほど水や不純物が
発生・蓄積し易い傾向に有るため図4に示すように水素
ガスの流量が小さいほど所定時間（t1）を小さくして短
い間隔でパージを行うようにしたため、水や不純物が蓄
積しにくくなくなり、燃料電池スタックの性能低下を効
果的に防止することが出来る。
発生・蓄積し易い傾向に有るため図4に示すように水素
ガスの流量が小さいほど所定時間（t1）を小さくして短
い間隔でパージを行うようにしたため、水や不純物が蓄
積しにくくなくなり、燃料電池スタックの性能低下を効
果的に防止することが出来る。
【００３９】また、 水素ガスの流量が小さいときに
は、パージ動作を行ったとしても、ガスの流速が遅いた
め、パージの効果が小さいので図５に示すように水素ガ
スの流量が小さいほど所定時間（t２）を大きくしてパ
ージする時間を長くすることで、蓄積された水や不純物
が除去され易くなり、パージの効果を高め、燃料電池ス
タックの性能低下をより効果的に防止することが出来
る。
は、パージ動作を行ったとしても、ガスの流速が遅いた
め、パージの効果が小さいので図５に示すように水素ガ
スの流量が小さいほど所定時間（t２）を大きくしてパ
ージする時間を長くすることで、蓄積された水や不純物
が除去され易くなり、パージの効果を高め、燃料電池ス
タックの性能低下をより効果的に防止することが出来
る。
【００４０】なお、ここでは所定時間（t1）、所定時間
（t２）の設定に水素ガスの流量を用いたが、これに限
らず他の燃料電池の運転状態、例えば燃料電池の負荷、
ガス圧力等から求めるようにしても良い。またマップ検
索でなく数式を用いても良い。
（t２）の設定に水素ガスの流量を用いたが、これに限
らず他の燃料電池の運転状態、例えば燃料電池の負荷、
ガス圧力等から求めるようにしても良い。またマップ検
索でなく数式を用いても良い。
【００４１】次に第2の実施形態について説明する。第2
の実施形態は所定時間（ｔ１）すなわちセル電圧検出手
段のフェール時のパージ間隔の設定方法が第1の実施形
態と異なり、その他の制御は同一である。
の実施形態は所定時間（ｔ１）すなわちセル電圧検出手
段のフェール時のパージ間隔の設定方法が第1の実施形
態と異なり、その他の制御は同一である。
【００４２】図６に、本発明の第２の実施形態における
所定時間（ｔ１）の設定に関する制御フローチャートを
示す。本フローは第1の実施形態における図３の制御フ
ローチャート（Ａ）の代わりに行われるものである。
所定時間（ｔ１）の設定に関する制御フローチャートを
示す。本フローは第1の実施形態における図３の制御フ
ローチャート（Ａ）の代わりに行われるものである。
【００４３】ステップS601では、セル電圧センサ２１５
が正常であるか判断して、正常であればステップS602へ
進み、フェールであればステップS604へ進む。ステップ
S602では、パージを開始したかを判断してパージ開始し
たら、ステップS603へ進み、そうでなければ終了する。
ステップS603では、前回のパージ開始から今回のパージ
開始までの時間すなわちパージ間隔を記憶する。ステッ
プS604では、ステップS603で記憶されたパージ間隔を所
定時間（t１）とする。
が正常であるか判断して、正常であればステップS602へ
進み、フェールであればステップS604へ進む。ステップ
S602では、パージを開始したかを判断してパージ開始し
たら、ステップS603へ進み、そうでなければ終了する。
ステップS603では、前回のパージ開始から今回のパージ
開始までの時間すなわちパージ間隔を記憶する。ステッ
プS604では、ステップS603で記憶されたパージ間隔を所
定時間（t１）とする。
【００４４】このような制御を行うことで、電圧検出手
段のフェール時には正常時に行われていたのと同じ間隔
でパージを行うことが出来るので、適切な間隔でパージ
が行われることになる。
段のフェール時には正常時に行われていたのと同じ間隔
でパージを行うことが出来るので、適切な間隔でパージ
が行われることになる。
【００４５】ここで、ステップＳ６０３でパージ間隔を
記憶する際に、最新のパージ間隔のみを記憶しておく構
成とすると、メモリ容量の節約になるとともに、その後
のフェール発生時と記憶した時の運転状態が近似してい
る可能性が高くなり、フェール時にも運転状態に応じた
より適切な間隔でパージを行うことができる可能性が高
まる。
記憶する際に、最新のパージ間隔のみを記憶しておく構
成とすると、メモリ容量の節約になるとともに、その後
のフェール発生時と記憶した時の運転状態が近似してい
る可能性が高くなり、フェール時にも運転状態に応じた
より適切な間隔でパージを行うことができる可能性が高
まる。
【００４６】また、ステップＳ６０３でパージ間隔を記
憶する際に、パージ間隔の履歴を記憶しておき、ステッ
プＳ６０４では記憶されているパージ間隔の中のもっと
も短いものを所定時間（t１）とすることで、フェール
発生後に運転状態が水や不純物が隔室内に蓄積されやす
い状態になったとしても、これらの蓄積が確実に防止で
きる。
憶する際に、パージ間隔の履歴を記憶しておき、ステッ
プＳ６０４では記憶されているパージ間隔の中のもっと
も短いものを所定時間（t１）とすることで、フェール
発生後に運転状態が水や不純物が隔室内に蓄積されやす
い状態になったとしても、これらの蓄積が確実に防止で
きる。
【００４７】ところでセル電圧検出手段が異常と判定さ
れる直前に記憶されたパージ間隔は信頼性の低いデータ
である可能性が高いので、ステップS６０３では、記憶
されたパージ間隔のうち、フェール発生直前に記憶され
たデータは考慮しないようにすると、より一層精度が向
上する。
れる直前に記憶されたパージ間隔は信頼性の低いデータ
である可能性が高いので、ステップS６０３では、記憶
されたパージ間隔のうち、フェール発生直前に記憶され
たデータは考慮しないようにすると、より一層精度が向
上する。
【００４８】なお、ステップＳ６０３でパージ間隔を記
憶する際に、パージ開始毎に常時記憶を更新するのでは
なく、記憶されているパージ間隔よりも短くなったとき
にのみ更新する構成とすると、メモリ容量を節約しつ
つ、記憶された中のもっとも短いものを所定時間（t
１）とすることと等価な制御を行うことが出来る。
憶する際に、パージ開始毎に常時記憶を更新するのでは
なく、記憶されているパージ間隔よりも短くなったとき
にのみ更新する構成とすると、メモリ容量を節約しつ
つ、記憶された中のもっとも短いものを所定時間（t
１）とすることと等価な制御を行うことが出来る。
【００４９】次に第３の実施形態について説明する。第
３の実施形態は所定時間（ｔ１）すなわちセル電圧検出
手段のフェール時のパージ間隔の設定方法が第1、第２
の実施形態と異なり、その他の制御は同一である。
３の実施形態は所定時間（ｔ１）すなわちセル電圧検出
手段のフェール時のパージ間隔の設定方法が第1、第２
の実施形態と異なり、その他の制御は同一である。
【００５０】図７に、本発明の第３の実施形態における
所定時間（ｔ１）の設定に関する制御フローチャートを
示す。本フローは第1の実施形態における図３の制御フ
ローチャート（Ａ）、第２の実施形態における図６の制
御フローチャートの代わりに行われるものである。
所定時間（ｔ１）の設定に関する制御フローチャートを
示す。本フローは第1の実施形態における図３の制御フ
ローチャート（Ａ）、第２の実施形態における図６の制
御フローチャートの代わりに行われるものである。
【００５１】ステップS701では、運転状態（燃料電池の
負荷、ガス流量、ガス圧力等）を検出する。ステップS7
02では、セル電圧検出手段が正常であるか判断して、正
常であればステップS703へ進み、異常であればステップ
S705へ進む。ステップS703では、パージを開始したかを
判断してパージ開始したら、ステップS704へ進み、そう
でなければ終了する。ステップS704では、運転状態と共
にパージ間隔を記憶する。ステップS705では、現在の運
転状態に最も近い運転状態時に記憶されたパージ間隔を
所定時間（t１）に設定する。
負荷、ガス流量、ガス圧力等）を検出する。ステップS7
02では、セル電圧検出手段が正常であるか判断して、正
常であればステップS703へ進み、異常であればステップ
S705へ進む。ステップS703では、パージを開始したかを
判断してパージ開始したら、ステップS704へ進み、そう
でなければ終了する。ステップS704では、運転状態と共
にパージ間隔を記憶する。ステップS705では、現在の運
転状態に最も近い運転状態時に記憶されたパージ間隔を
所定時間（t１）に設定する。
【００５２】このように所定時間（t１）を設定するこ
とでセル電圧検出手段のフェール時にも、運転状態に応
じたより適切な間隔でパージを行うことができる。
とでセル電圧検出手段のフェール時にも、運転状態に応
じたより適切な間隔でパージを行うことができる。
【００５３】ところでセル電圧検出手段が異常と判定さ
れる直前に記憶されたパージ間隔は信頼性の低いデータ
である可能性が高いので、ステップS705では、記憶され
たパージ間隔のうち、フェール発生直前に記憶されたデ
ータは考慮しないようにすると、より一層精度が向上す
る。
れる直前に記憶されたパージ間隔は信頼性の低いデータ
である可能性が高いので、ステップS705では、記憶され
たパージ間隔のうち、フェール発生直前に記憶されたデ
ータは考慮しないようにすると、より一層精度が向上す
る。
【図１】本発明を適用した燃料電池システムの構成図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第1の実施形態の制御フローチャート
である。
である。
【図３】第1の実施形態の所定時間（ｔ１）、（ｔ２）
の設定に関する制御フローチャートである。
の設定に関する制御フローチャートである。
【図４】第1の実施形態の所定時間（ｔ１）の設定に関
するマップである。
するマップである。
【図５】第1の実施形態の所定時間（ｔ２）の設定に関
するマップである。
するマップである。
【図６】第２の実施形態の所定時間（ｔ１）の設定に関
する制御フローチャートである。
する制御フローチャートである。
【図７】第３の実施形態の所定時間（ｔ１）の設定に関
する制御フローチャートである。
する制御フローチャートである。
２０１ 燃料電池スタック
２０６ パージ弁
２０９ 燃料電池の発電力を利用する駆動ユニット（負
荷） ２１０ 酸化ガス（空気）の圧力を計測するセンサ ２１１ 燃料ガス（水素）の圧力を計測するセンサ ２１２ 酸化ガスの流量を計測するセンサ ２１３ 燃料ガスの流量を計測するセンサ ２１４ コントローラ ２１５ セル電圧センサ
荷） ２１０ 酸化ガス（空気）の圧力を計測するセンサ ２１１ 燃料ガス（水素）の圧力を計測するセンサ ２１２ 酸化ガスの流量を計測するセンサ ２１３ 燃料ガスの流量を計測するセンサ ２１４ コントローラ ２１５ セル電圧センサ
Claims (10)
- 【請求項１】 燃料ガスと酸化ガスとを電気化学反応さ
せて電力を得るセルと、 セル内の燃料ガス通路、酸化ガス通路の少なくとも一方
をパージするパージ手段と、 単セルあるいは複数のセルからなるセル群の電圧を検出
するセル電圧検出手段と、 検出されたセル電圧の状態に応じてパージ手段を作動さ
せるパージ制御手段を備えた燃料電池システムの制御装
置において、 パージ制御手段は、上記セル電圧検出手段のフェール時
には、所定の間隔でパージ手段を作動させることを特徴
とする燃料電池システムの制御装置。 - 【請求項２】 前記パージ手段の作動時間は燃料電池の
運転状態に基づいて決めることを特徴とする請求項１記
載の燃料電池システムの制御装置。 - 【請求項３】 前記燃料電池の運転状態は、燃料電池の
負荷、ガス流量、ガス圧力の少なくとも１つ以上の状態
であり、 これらの値が小さいほど前記作動時間を長くすることを
特徴とする請求項２記載の燃料電池システムの制御装
置。 - 【請求項４】 前記所定の間隔は、燃料電池の運転状態
に基づいて決めることを特徴とする請求項１乃至３記載
の燃料電池システムの制御装置。 - 【請求項５】 前記燃料電池の運転状態は、燃料電池の
負荷、ガス流量、ガス圧力の少なくとも１つ以上の状態
であり、 これらの値が小さいほど前記所定の間隔を小さくするこ
とを特徴とする請求項４記載の燃料電池システムの制御
装置。 - 【請求項６】 前記パージ制御手段は、上記セル電圧検
出手段の正常時のパージ手段の作動間隔を記憶し、上記
セル電圧検出手段のフェール時には、記憶された作動間
隔を前記所定の間隔とすることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の燃料電池システムの制御装置。 - 【請求項７】 上記記憶された作動間隔のうち、最後に
記憶された作動間隔を前記所定の間隔とすることを特徴
とする請求項６に記載の燃料電池システムの制御装置。 - 【請求項８】 上記記憶された作動間隔のうち、もっと
も短い作動間隔を前記所定の間隔とすることを特徴とす
る請求項６に記載の燃料電池システムの制御装置。 - 【請求項９】 前記パージ制御手段は、上記セル電圧検
出手段の正常時のパージ手段の作動間隔を記憶するとと
もに当該パージ手段作動時の燃料電池の運転状態を記憶
し、上記セル電圧検出手段のフェール時には、記憶され
た作動間隔のうち、現在の燃料電池の運転状態に最も近
い運転状態時に記憶された作動間隔を前記所定の間隔と
することを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システ
ムの制御装置。 - 【請求項１０】 上記所定の間隔を設定するにあたり、
前記記憶された作動間隔のうち、上記セル電圧検出手段
のフェール時と判定される直前に記憶されたデータは考
慮しないことを特徴とする請求項６乃至９に記載の燃料
電池システムの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001305981A JP3731517B2 (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | 燃料電池システムの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001305981A JP3731517B2 (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | 燃料電池システムの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003115314A true JP2003115314A (ja) | 2003-04-18 |
| JP3731517B2 JP3731517B2 (ja) | 2006-01-05 |
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ID=19125688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2001305981A Expired - Fee Related JP3731517B2 (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | 燃料電池システムの制御装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3731517B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2005149799A (ja) * | 2003-11-12 | 2005-06-09 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池の排出装置 |
| JP2005203143A (ja) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| JP2005347218A (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-15 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| FR2871947A1 (fr) * | 2004-06-18 | 2005-12-23 | Renault Sas | Module de puissance pour vehicule automobile, comprenant une pile a combustible et procede de commande d'un tel module de puissance |
| JP2006156282A (ja) * | 2004-12-01 | 2006-06-15 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システムの制御装置及び燃料電池システムの制御方法 |
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| US7361423B2 (en) | 2003-11-17 | 2008-04-22 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and method for discharging reaction gas from fuel cell |
| US7655336B2 (en) | 2003-05-29 | 2010-02-02 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel-cell system |
| JP2010287320A (ja) * | 2009-06-09 | 2010-12-24 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
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| US8298712B2 (en) | 2007-07-18 | 2012-10-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system, and control method for fuel cell |
| KR101411544B1 (ko) | 2012-08-31 | 2014-06-25 | 삼성중공업 주식회사 | 연료전지 시스템의 비상 정지 장치 및 방법 |
| US8945750B2 (en) | 2005-05-13 | 2015-02-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Electronic apparatus, control method and program thereof, and battery for operating electronic apparatus |
-
2001
- 2001-10-02 JP JP2001305981A patent/JP3731517B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP3731517B2 (ja) | 2006-01-05 |
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