JP2003187846A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system

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Publication number
JP2003187846A
JP2003187846A JP2001382805A JP2001382805A JP2003187846A JP 2003187846 A JP2003187846 A JP 2003187846A JP 2001382805 A JP2001382805 A JP 2001382805A JP 2001382805 A JP2001382805 A JP 2001382805A JP 2003187846 A JP2003187846 A JP 2003187846A
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JP
Japan
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power generation
temperature
flow rate
fuel cell
air
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001382805A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Asai
明寛 浅井
Toshiya Osawa
俊哉 大澤
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
日産自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd, 日産自動車株式会社 filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2001382805A priority Critical patent/JP2003187846A/en
Publication of JP2003187846A publication Critical patent/JP2003187846A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of shortening a start-up time, even if the air flow control means is frozen or fixed. <P>SOLUTION: There are provided a fuel cell body 12, which generates power from the reformed gas generated by a reformer 11 and the air supplied from an air supply means, a combustor 13 which catalytically combusts the gas exhausted from the fuel cell body 12 by receiving the air from the air supply means, and flow control valves 8-10 which control the flow rate of the air supplied to the reformer 11, the fuel cell body 12, and the combustor 13 by the air supply means, by changing the opening degree of a flow channel. To stop the power generation of the fuel cell body 12, the flow control valves 8-10 are closed immediately after power generation is stopped, and then the flow control valve 8-10 are opened, when a prescribed condition is established. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、車両用燃料電池シ
ステムの改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a vehicle fuel cell system.
【0002】[0002]
【従来の技術】燃料電池システムを停止状態で0℃以下
の低温雰囲気に放置し、空気に含まれる水分により空気
流量制御手段(バルブ)が凍結し固着した場合、起動時
に氷を溶解してから空気流量制御手段を可動状態にする
ことが必要となる。この手段として、従来は空気供給手
段であるコンプレッサ等を用いて供給される高温ガスに
より、システムの温度を上昇させる方法(特開2000
−12060号公報、特開平5−131131号公報)
などが提案されている。
2. Description of the Related Art When a fuel cell system is left in a low temperature atmosphere of 0 ° C. or less in a stopped state and the air flow rate control means (valve) is frozen and stuck due to moisture contained in the air, the ice is melted at the time of startup. It is necessary to make the air flow rate control means movable. As a means for this, a method of raising the temperature of the system by a high temperature gas supplied by using a compressor or the like which is conventionally an air supply means (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-2000)
(-12060, JP-A-5-131131)
Have been proposed.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のように空気供給手段から供給される高温な空気に
よりシステムの温度を上昇させて空気流量制御手段の解
凍を行う方法は、氷の溶解までに時間がかかるため、シ
ステム起動時間が長くなるという問題があった。
However, the method of thawing the air flow rate control means by raising the temperature of the system by the high temperature air supplied from the air supply means as in the above-mentioned conventional example is until melting of ice. Since it takes a long time, there was a problem that the system startup time becomes long.
【0004】また、通常発電停止時には空気流量制御手
段が全閉状態を維持するため、凍結して固着した場合、
空気供給手段から供給される空気が空気流量制御手段よ
り下流に位置する装置に行き渡らないため、さらにシス
テム起動時間が長くなるという問題もある。
Further, when the power generation is stopped normally, the air flow rate control means maintains the fully closed state.
Since the air supplied from the air supply means does not reach the device located downstream of the air flow rate control means, there is also a problem that the system startup time becomes longer.
【0005】また、一般に加熱器や電熱器を用いて氷を
溶解させる方法も考えられるが、この場合では、システ
ムが複雑になる上にバッテリー等付属のエネルギーを使
用する必要があった。
In general, a method of melting ice by using a heater or an electric heater can be considered, but in this case, the system becomes complicated and it is necessary to use attached energy such as a battery.
【0006】そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、空気流量制御手段の凍結・固着時において
も起動時間を短縮可能な燃料電池システムを提供するこ
とを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of shortening the start-up time even when the air flow rate control means is frozen or stuck.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】第1の発明は、原燃料を
改質触媒下で改質反応によって水素リッチな改質ガスを
生成する燃料改質手段と、該燃料改質手段が生成した改
質ガスと空気供給手段から供給する空気とから発電する
発電手段と、発電手段が排出する排気ガスを空気供給手
段から空気の供給を受けて触媒燃焼する燃焼手段と、空
気供給手段が燃料改質手段と発電手段及び燃焼手段に供
給する空気の流量を流路の開度を変化させ制御する空気
流量制御手段と、前記発電手段の発電を停止する際に
は、発電停止直後に前記空気流量制御手段を閉弁し、そ
の後に所定条件が成立すると空気流量制御手段を開弁さ
せる発電停止時制御手段とを備える。
The first invention is a fuel reforming means for producing a hydrogen-rich reformed gas through a reforming reaction of a raw fuel under a reforming catalyst, and the fuel reforming means. The power generation means for generating power from the reformed gas and the air supplied from the air supply means, the combustion means for catalytically burning the exhaust gas discharged from the power generation means by supplying the air from the air supply means, and the air supply means for changing the fuel. Air flow rate control means for controlling the flow rate of the air supplied to the quality means, the power generation means and the combustion means by changing the opening degree of the flow path, and when stopping the power generation of the power generation means, the air flow rate immediately after the power generation is stopped. And a power generation stop time control means for closing the control means and then opening the air flow rate control means when a predetermined condition is satisfied.
【0008】また、第2の発明は、水素貯蔵手段が供給
する水素ガスと空気供給手段から供給する空気とから発
電する発電手段と、発電手段が排出する排気ガスを空気
供給手段から空気の供給を受けて触媒燃焼する燃焼手段
と、空気供給手段が燃料改質手段と発電手段及び燃焼手
段に供給する空気の流量を流路の開度を変化させ制御す
る空気流量制御手段と、前記発電手段の発電を停止する
際には、発電停止直後に前記空気流量制御手段を閉弁
し、その後に所定条件が成立すると空気流量制御手段を
開弁させる発電停止時制御手段とを備える。
The second aspect of the invention is to supply the power generation means for generating power from the hydrogen gas supplied from the hydrogen storage means and the air supplied from the air supply means and the exhaust gas discharged from the power generation means from the air supply means. A combustion means for receiving the catalyst and performing catalytic combustion; an air flow rate control means for controlling the flow rate of the air supplied by the air supply means to the fuel reforming means, the power generation means and the combustion means by changing the opening of the flow path; When the power generation is stopped, the air flow control means is closed immediately after the power generation is stopped, and then the air flow control means is opened when a predetermined condition is satisfied.
【0009】また、第3の発明は、前記第1または第2
の発明において、前記発電停止時制御手段は、発電停止
の後に触媒が反応しなくなる温度に低下するまでの時間
が経過したことから所定条件の成立を判定する。
A third invention is the first or second invention.
In the invention described above, the power generation stop control means determines that the predetermined condition is satisfied since the time until the temperature of the catalyst does not react decreases after the power generation is stopped.
【0010】なお、前記触媒は燃料改質手段、燃焼手段
の少なくとも一方を有する。
The catalyst has at least one of fuel reforming means and combustion means.
【0011】また、第4の発明は、前記第1または第2
の発明において、前記発電停止時制御手段は、発電停止
直前における予め設定した時間内の発電手段での発電量
が大きいほど、空気流量制御手段の閉弁期間を長くす
る。
A fourth invention is the first or second invention.
In the invention, the power generation stop time control means makes the valve closing period of the air flow rate control means longer as the power generation amount in the power generation means within a preset time immediately before the power generation stop is larger.
【0012】また、第5の発明は、前記第1または第2
の発明において、前記発電停止時制御手段は、燃料改質
手段及び燃焼手段のうち、少なくとも一方の温度を検出
する検出手段を有し、発電停止後に検出した温度が所定
値まで下がったことを所定条件の成立として、上記流量
制御手段を開弁する。
A fifth aspect of the present invention is the first or second aspect.
In the invention described above, the power generation stop control means has a detection means for detecting the temperature of at least one of the fuel reforming means and the combustion means, and it is predetermined that the temperature detected after the power generation stop has fallen to a predetermined value. As the condition is satisfied, the flow rate control means is opened.
【0013】また、第6の発明は、前記第5の発明にお
いて、前記所定条件の成立は、温度検出手段の検出温度
が燃料改質手段及び燃焼手段の触媒反応が停止する温度
である。
Further, in a sixth aspect based on the fifth aspect, the predetermined condition is satisfied when the temperature detected by the temperature detecting means is a temperature at which the catalytic reaction of the fuel reforming means and the combustion means is stopped.
【0014】また、第7の発明は、前記第5の発明にお
いて、前記温度検出手段は、前記燃料改質手段の改質触
媒または燃焼手段の燃焼触媒の温度を検出する。
In a seventh aspect based on the fifth aspect, the temperature detecting means detects the temperature of the reforming catalyst of the fuel reforming means or the combustion catalyst of the combustion means.
【0015】また、第8の発明は、前記第5の発明にお
いて、前記温度検出手段は、触媒における空気または燃
焼ガスの温度に基づいて触媒の温度を推定する。
In an eighth aspect based on the fifth aspect, the temperature detecting means estimates the temperature of the catalyst based on the temperature of air or combustion gas in the catalyst.
【0016】また、第9の発明は、前記第5の発明にお
いて、前記温度検出手段は、触媒の熱交換器の冷媒の温
度を検出し、この冷媒の温度に基づいて触媒の温度を推
定する。
In a ninth aspect based on the fifth aspect, the temperature detecting means detects the temperature of the refrigerant in the heat exchanger of the catalyst and estimates the temperature of the catalyst based on the temperature of the refrigerant. .
【0017】また、第10の発明は、前記第5の発明に
おいて、前記温度検出手段は、触媒の容器温度を検出
し、検出した温度に基づいて触媒の温度を推定する。
In a tenth aspect based on the fifth aspect, the temperature detecting means detects the container temperature of the catalyst and estimates the temperature of the catalyst based on the detected temperature.
【0018】また、第11の発明は、前記第1または第
2の発明において、前記発電停止時制御手段は、所定条
件成立後に、空気流量制御手段を開弁させる開度を、シ
ステム起動時に必要な空気流量に応じて設定する開度設
定手段を有する。
The eleventh aspect of the present invention is the power supply control means according to the first or second aspect, wherein the power generation stop control means requires an opening degree for opening the air flow rate control means after a predetermined condition is satisfied at system startup. It has an opening degree setting means for setting it according to a proper air flow rate.
【0019】また、第12の発明は、前記第11の発明
において、前記開度設定手段は、空気流量制御手段の開
度を、前記触媒が反応する温度の維持及び発電手段にお
いて自動車の補機駆動に要する電力発生に必要な空気流
量を流す値に設定する。
In a twelfth aspect based on the eleventh aspect, the opening degree setting means controls the opening degree of the air flow rate control means to maintain the temperature at which the catalyst reacts and to generate electricity in an auxiliary machine of an automobile. Set it to a value that allows the flow rate of air required to generate the power required for driving.
【0020】また、第13の発明は、前記第11または
第12の発明において、前記開度設定手段は、外気温度
を検出する外気温度検出手段を有し、発電停止時の外気
温度が低いほど、前記空気流量制御手段の開度を大きく
設定する。
In a thirteenth aspect of the present invention based on the eleventh or twelfth aspect, the opening degree setting means has an outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature, and the outside air temperature when power generation is stopped becomes lower. The opening degree of the air flow rate control means is set large.
【0021】また、第14の発明は、前記第1または第
2の発明において、前記空気流量制御手段は、システム
起動時に凍結が検出された場合は、発電停止後に設定さ
れた開度を維持する凍結検出手段を有する。
In addition, in a fourteenth aspect based on the first or second aspect, the air flow rate control means maintains the opening degree set after the power generation is stopped when freeze is detected at the time of system startup. It has freeze detection means.
【0022】また、第15の発明は、前記第14の発明
において、前記空気流量制御手段は、システム起動時に
凍結が検出されない場合、または、凍結状態が解消した
場合には、開度の制御を通常運転時の制御へ移行する。
The fifteenth aspect of the invention is the fuel cell system according to the fourteenth aspect, wherein the air flow rate control means controls the opening degree when freezing is not detected at system startup or when the frozen state is resolved. Shift to control during normal operation.
【0023】また、第16の発明は、前記第14の発明
において、前記凍結検出手段は、弁の開度を検出する開
度検出手段を有し、空気流量制御手段への指令値と、開
度検出手段により検出された空気流量制御手段の開度を
比較することにより、空気流量制御手段の凍結の有無を
検出する。
The sixteenth aspect of the invention is the fuel cell system according to the fourteenth aspect, wherein the freeze detecting means has an opening degree detecting means for detecting an opening degree of the valve, and a command value to the air flow rate controlling means and an opening degree. Whether or not the air flow rate control means is frozen is detected by comparing the opening degree of the air flow rate control means detected by the degree detection means.
【0024】また、第17の発明は、前記第14の発明
において、前記凍結検出手段は、空気流量制御手段へ供
給される電流を検出する電流検出手段を有し、該空気流
量制御手段への指令値と、電流検出手段により検出され
た電流値とを比較することにより、空気流量制御手段の
凍結の有無を検出する。
A seventeenth aspect of the invention is the fuel cell system according to the fourteenth aspect, wherein the freezing detection means has a current detection means for detecting a current supplied to the air flow rate control means. By comparing the command value with the current value detected by the current detection means, the presence or absence of freezing of the air flow rate control means is detected.
【0025】また、第18の発明は、前記第16または
第17の発明において、前記凍結検出手段は、少なくと
も2種類の異なった開度指令値を指令する。
In addition, in an eighteenth invention based on the sixteenth or seventeenth invention, the freeze detecting means issues at least two different opening command values.
【0026】[0026]
【発明の効果】したがって、第1または第2の発明によ
れば、発電停止直後は空気流量制御手段を閉弁するの
で、燃料改質手段及び発電手段への空気の供給が遮断さ
れ、触媒反応が停止し確実にシステム全体を停止するこ
とが出来る。
Therefore, according to the first or second aspect of the invention, the air flow rate control means is closed immediately after the power generation is stopped, so that the supply of air to the fuel reforming means and the power generation means is cut off and the catalytic reaction is stopped. Will stop and the entire system can be stopped without fail.
【0027】その後、所定の条件が成立すると、空気流
量制御手段を開弁しておくので、発電停止後に流量制御
手段が凍結して固着した場合にも、空気の流路は確保さ
れている。この開弁によって、次回の起動時には、凍結
の有無に関わらず短時間でシステムの起動が可能とな
る。
After that, when a predetermined condition is satisfied, the air flow rate control means is opened, so that the air flow path is secured even if the flow rate control means freezes and sticks after the power generation is stopped. With this valve opening, the system can be started up in a short time at the next startup regardless of whether or not there is freezing.
【0028】また、第3の発明は、事前に実験等で求め
た触媒が反応しなくなるまでの時間とすることによっ
て、新たにセンサなどを増やすこと必要がなく、装置を
簡易に構成できる。
Further, according to the third aspect of the present invention, the time required until the catalyst becomes unreacted, which is obtained in advance by an experiment or the like, is set, so that it is not necessary to increase the number of sensors and the like, and the apparatus can be configured simply.
【0029】また、第4の発明は、発電手段での発電量
が大きい場合、触媒(燃料改質手段及び燃焼手段)の温
度も高温になるため、発電停止直前の予め設定した時間
における発電手段の発電量が大きい場合には、空気流量
制御手段を開弁するまでの時間を長くするので、燃料改
質手段及び燃焼手段の触媒がまだ反応する温度である間
に空気流量制御手段を開弁することを防ぐことができ
る。
Further, in the fourth aspect of the invention, when the amount of power generated by the power generation means is large, the temperature of the catalyst (fuel reforming means and combustion means) also becomes high, so the power generation means at a preset time immediately before the stop of power generation. When the power generation amount is large, the time until the air flow rate control means is opened is extended, so the air flow rate control means is opened while the temperature of the catalyst of the fuel reforming means and the combustion means is still reacting. Can be prevented.
【0030】また、第5の発明によれば、燃料改質手段
及び燃焼手段のうち、少なくとも一方の検出温度が所定
値まで下がった後、空気流量制御手段を開弁することが
できるので、精密な制御ができる。
Further, according to the fifth aspect of the invention, the air flow rate control means can be opened after the detected temperature of at least one of the fuel reforming means and the combustion means has dropped to a predetermined value. Can be controlled.
【0031】また、第6の発明は、空気流量制御手段を
開弁する所定の温度は触媒(燃料改質手段及び燃焼手
段)が反応しなくなる温度とするので、空気流量制御手
段を開弁した後に空気が流入しても燃料電池システムを
確実に停止することが出来る。
Further, in the sixth aspect of the invention, since the predetermined temperature for opening the air flow control means is the temperature at which the catalyst (fuel reforming means and combustion means) does not react, the air flow control means is opened. Even if air later flows in, the fuel cell system can be reliably stopped.
【0032】また、第7の発明は、燃料改質手段の改質
触媒または燃焼手段の燃焼触媒の温度を検出すること
で、所定条件の成立を判定できる。
Further, in the seventh aspect of the invention, it is possible to determine whether the predetermined condition is satisfied by detecting the temperature of the reforming catalyst of the fuel reforming means or the combustion catalyst of the combustion means.
【0033】また、第8の発明は、燃料改質手段及び燃
焼手段における改質ガス、燃焼ガスの温度を直接検出
し、この温度から触媒の温度を推定することで所定条件
の成立を判定できる。
In the eighth aspect of the invention, the temperature of the reformed gas and the combustion gas in the fuel reforming means and the combustion means is directly detected, and the temperature of the catalyst is estimated from this temperature, so that the satisfaction of the predetermined condition can be determined. .
【0034】また、第9の発明は、燃料改質手段及び燃
焼手段などの触媒の熱交換器の冷媒温度を検出すること
で、所定条件の成立を判定できる。特に、冷媒温度は触
媒の温度よりも低温であるため簡易な検出手段にて温度
を検出することが出来る。
In the ninth aspect of the invention, it is possible to determine whether the predetermined condition is satisfied by detecting the refrigerant temperature of the heat exchanger of the catalyst such as the fuel reforming means and the combustion means. Particularly, since the refrigerant temperature is lower than the temperature of the catalyst, the temperature can be detected by a simple detecting means.
【0035】また、第10の発明は、触媒(燃料改質手
段及び燃焼手段)における容器の温度を検出すること
で、所定条件の成立を判定できる。特に、容器表面の温
度を検出するために容器本体等に大きな変更を加えるこ
となく簡便な方法で温度を検出することが出来る。
Further, in the tenth aspect of the invention, it is possible to determine whether or not the predetermined condition is satisfied by detecting the temperature of the container in the catalyst (fuel reforming means and combustion means). In particular, the temperature can be detected by a simple method without making a large change to the container body or the like in order to detect the temperature of the container surface.
【0036】また、第11または第12の発明によれば
上記所定条件成立後、空気流量制御手段を開弁させる際
に、燃料改質手段及び燃焼手段の触媒の反応が維持で
き、また自動車の各補機類を駆動するに必要な電力を発
電手段にて発電できる開度となるよう制御することによ
り、次回のシステム起動時に空気流量制御手段が凍結、
固着していた場合であっても空気供給手段が供給する空
気の流路を確保出来るため、燃料電池システムを確実に
起動することが出来、その上凍結した流量制御手段を解
凍することが出来る。
According to the eleventh or twelfth aspect of the invention, when the air flow rate control means is opened after the above predetermined conditions are satisfied, the reaction of the catalysts of the fuel reforming means and the combustion means can be maintained, and the automobile By controlling the electric power required to drive each auxiliary device so that the opening degree allows the power generation means to generate power, the air flow rate control means freezes at the next system startup,
Since the flow path of the air supplied by the air supply means can be secured even when the air supply means is fixed, the fuel cell system can be reliably started up and the frozen flow rate control means can be thawed.
【0037】また、第13の発明は、システム停止時の
外気温が低いほど空気流量制御手段の開度を大きく設定
するため、次回のシステム起動時に空気流量制御手段が
凍結していた場合でも、短時間でシステムを起動するこ
とができ、凍結した空気流量制御手段の溶解も速やかに
できる。
Further, in the thirteenth invention, since the opening degree of the air flow rate control means is set to be larger as the outside air temperature is lower when the system is stopped, even if the air flow rate control means is frozen at the next system startup, The system can be started in a short time, and the frozen air flow rate control means can be quickly dissolved.
【0038】また、第14の発明は、空気流量制御手段
は凍結検出手段を有し、起動時に凍結が検出された場合
には前回システム停止後に設定された開度を維持するた
め、凍結、固着した空気流量制御手段を無理に動かすこ
とを避けることが出来る。
In the fourteenth aspect of the present invention, the air flow rate control means has freeze detection means, and when freeze is detected at the time of start-up, the opening set after the last system stop is maintained, so that freeze or sticking is performed. It is possible to avoid forcibly moving the air flow rate control means.
【0039】また、第15の発明によれば空気流量制御
手段の凍結が溶解した場合、通常運転時の制御に復帰す
るため、燃料改質手段及び発電手段で効率良い改質反応
及び発電を行うことが出来る。
Further, according to the fifteenth aspect, when the freezing of the air flow rate control means is thawed, the control returns to the control during normal operation, so that the fuel reforming means and the power generating means perform efficient reforming reaction and power generation. You can
【0040】また、第16の発明は、空気流量制御手段
は開度検出手段を有し、入力される開度指令値とその時
の開度を比較することにより、凍結の有無を確認するこ
とが出来る。
In the sixteenth aspect of the invention, the air flow rate control means has an opening degree detection means, and the presence or absence of freezing can be confirmed by comparing the input opening degree command value with the opening degree at that time. I can.
【0041】また、第17の発明は、空気流量制御手段
は電流検出手段を有し、入力される開度指令値とその時
の電流を比較することにより、凍結の有無を確認するこ
とが出来る。
In the seventeenth aspect of the invention, the air flow rate control means has a current detection means, and the presence or absence of freezing can be confirmed by comparing the input opening command value with the current at that time.
【0042】また、第18の発明によれば、凍結検出手
段の指令値は1回の検知動作につき少なくとも2種類の
異なった指令値にて凍結検知を実施するため、流量制御
手段の開度と、1つの指令値の開度が同一であった場合
でも他の指令値によって凍結検知を確実に行うことが出
来る。
According to the eighteenth aspect of the present invention, since the command value of the freezing detecting means is detected by at least two different command values for one detection operation, the opening degree of the flow rate controlling means and the Even if the opening degree of one command value is the same, the freeze detection can be surely performed by the other command values.
【0043】[0043]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0044】図1は、本発明の第1の実施の形態を示す
概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
【0045】図1において、1はエアフィルタ、2及び
5〜7はエアフローメータ、3はコンプレッサ、4はコ
ンプレッサ駆動モータ、8〜10は流量制御弁、11は
改質器、12は燃料電池本体、13は燃焼器、14はマ
フラー(消音器)である。
In FIG. 1, 1 is an air filter, 2 and 5-7 are air flow meters, 3 is a compressor, 4 is a compressor drive motor, 8-10 are flow control valves, 11 is a reformer, and 12 is a fuel cell main body. , 13 are combustors, and 14 are mufflers.
【0046】また、図1においてエアフィルタ1からコ
ンプレッサ駆動モータ4が空気供給手段を構成し、エア
フローメータ5と流量制御弁8、エアフローメータ6と
流量制御弁9、エアフローメータ7と流量制御弁10
が、それぞれを空気流量制御手段を構成する。
Further, in FIG. 1, the air filter 1 to the compressor drive motor 4 constitute an air supply means, and an air flow meter 5 and a flow rate control valve 8, an air flow meter 6 and a flow rate control valve 9, an air flow meter 7 and a flow rate control valve 10 are provided.
Respectively constitute the air flow rate control means.
【0047】流量制御弁10の下流には原燃料の改質を
行う改質器(燃料改質手段)11が設けられ、この改質
器11及び流量制御弁9の下流には発電手段としての燃
料電池本体12が配設されている。
A reformer (fuel reforming means) 11 for reforming raw fuel is provided downstream of the flow rate control valve 10. Downstream of the reformer 11 and the flow rate control valve 9 is a power generation means. A fuel cell body 12 is provided.
【0048】そして、燃料電池本体12及び流量制御弁
8の下流には燃焼手段としての燃焼器13が設けられ、
燃焼器13で発生した排気はマフラ14を介して大気開
放される。
A combustor 13 as a combustion means is provided downstream of the fuel cell body 12 and the flow control valve 8.
The exhaust gas generated in the combustor 13 is released to the atmosphere via the muffler 14.
【0049】空気供給手段は、エアフィルター1にて清
浄された空気をエアフローメータ5にて流量を検出した
後、コンプレッサ3の吐出量が所望の流量となるようコ
ンプレッサ駆動モータ4を制御している。
The air supply means controls the compressor drive motor 4 so that the discharge amount of the compressor 3 becomes a desired flow rate after the air flow meter 5 detects the flow rate of the air cleaned by the air filter 1. .
【0050】空気流量制御手段は、改質器11、燃料電
池本体12、燃焼器13への流路にそれぞれに設けられ
ており、エアフローメータ5、6、7にて検出した流量
から所望の下流側流量となるように流量制御弁8、9、
10の開度を変更し、改質器11、燃料電池本体12、
燃焼器13へ供給する空気流量を制御している。
The air flow rate control means is provided in each of the flow paths to the reformer 11, the fuel cell main body 12, and the combustor 13, and is located at a desired downstream from the flow rates detected by the air flow meters 5, 6, and 7. Flow control valves 8, 9
The opening of 10 is changed, the reformer 11, the fuel cell main body 12,
The flow rate of air supplied to the combustor 13 is controlled.
【0051】改質器11は、図示しないタンク等からメ
タノールやガソリンといった炭化水素系燃料(原燃料)
と水及び空気供給手段から供給される空気を用いて、改
質触媒にて改質反応を起こし、H2とCOの混合ガスを
生成する。COは燃料電池本体12の白金電極を被毒さ
せ燃料電池本体の性能を著しく低下させることから、改
質器11は選択酸化反応等手段を用いて混合ガス中のC
O除去を行い、水素リッチな改質ガスを生成する装置も
備えている。
The reformer 11 is a hydrocarbon fuel (raw fuel) such as methanol or gasoline from a tank (not shown) or the like.
A reforming reaction is caused in the reforming catalyst by using water and air supplied from the air and air supply means to generate a mixed gas of H 2 and CO. Since CO poisons the platinum electrode of the fuel cell body 12 and significantly deteriorates the performance of the fuel cell body, the reformer 11 uses C in the mixed gas by means such as selective oxidation reaction.
It is also equipped with a device for removing O and generating a hydrogen-rich reformed gas.
【0052】燃料電池本体12は改質器11で生成され
る改質ガスを燃料極に供給され、空気供給手段から供給
される空気と反応して発電を行う。
The fuel cell main body 12 is supplied with the reformed gas generated in the reformer 11 to the fuel electrode and reacts with the air supplied from the air supply means to generate electricity.
【0053】燃焼器13は、燃料電池本体12から排出
される反応後の改質ガスと空気を触媒にて酸化させ、大
気への放出可能な水蒸気等物質へ変化させる。
The combustor 13 oxidizes the reformed reformed gas discharged from the fuel cell main body 12 and air with a catalyst and converts it into a substance such as water vapor that can be released into the atmosphere.
【0054】流量制御弁8〜10は、コントロールユニ
ット100によって制御される。コントロールユニット
100は、温度センサ200が検出した外気温度や、温
度センサ201が検出した燃焼器の温度、温度センサ2
02が検出した改質器11の温度、エアフローメータ
2、5、6、7が検出した空気流量、燃料電池本体12
の発電量などに基づいて、各流量制御弁8、9、10の
開度を決定し、駆動する。
The flow control valves 8-10 are controlled by the control unit 100. The control unit 100 includes an outside air temperature detected by the temperature sensor 200, a combustor temperature detected by the temperature sensor 201, and a temperature sensor 2
02, the temperature of the reformer 11, the air flow rate detected by the air flow meters 2, 5, 6, and 7, the fuel cell body 12
The opening degree of each of the flow rate control valves 8, 9, 10 is determined based on the power generation amount of 1) and driven.
【0055】図2のフローチャートは、コントロールユ
ニット100で行われる流量制御弁制御の一例を示し、
燃料電池システムの停止時に実行されるものである。
The flow chart of FIG. 2 shows an example of the flow rate control valve control performed by the control unit 100,
It is executed when the fuel cell system is stopped.
【0056】まず、ステップS1にて発電停止信号等の
入力により発電停止の処理を開始する。
First, in step S1, the power generation stop signal is input to start the power generation stop processing.
【0057】ステップS2では、改質器11、燃料電池
12及び燃焼器13への空気供給を停止して各反応を停
止するために、流量制御弁8、9、10をそれぞれ閉弁
させる。
In step S2, the flow rate control valves 8, 9 and 10 are closed to stop the respective reactions by stopping the air supply to the reformer 11, the fuel cell 12 and the combustor 13.
【0058】次にステップS3では、改質器11及び燃
焼器13の触媒が反応しなくなる温度に達したか否か
(所定条件の成立)を判断する。
Next, in step S3, it is determined whether or not the temperatures of the catalysts of the reformer 11 and the combustor 13 have reached a non-reacting state (a predetermined condition is satisfied).
【0059】これら、触媒の反応が停止する温度の検出
は、上記温度センサ201、202が検出した温度を用
いることができ、温度センサ201、202の検出した
温度がそれぞれ所定値以下になれば、触媒反応が停止し
たと判断してステップS4の処理へ進む。
To detect the temperature at which the reaction of the catalyst is stopped, the temperatures detected by the temperature sensors 201 and 202 can be used. If the temperatures detected by the temperature sensors 201 and 202 are below a predetermined value, respectively. It is determined that the catalytic reaction has stopped, and the process proceeds to step S4.
【0060】この触媒反応停止の判断としては、上記の
ように触媒の温度を直接検出するものの他、間接的に検
出または推定した値に基づいて行ってもよい。
The judgment of the termination of the catalytic reaction may be made based on the value detected or estimated indirectly, in addition to the method of directly detecting the temperature of the catalyst as described above.
【0061】例えば、図3は、発電停止から改質器11
または燃焼器13の触媒が反応を停止するまでの時間t
oと、触媒温度の関係を示したものである。触媒が反応
しなくなる温度To以下となりうる経過時間toを、検
出した改質器11や燃焼器13の温度に基づいてこのグ
ラフ等から算出する。この場合、ステップS3では時間
toが経過するのをタイマーなどで監視し、この経過時
間toが経過した時点で、触媒反応が停止したと見なし
てステップS4の処理へ進む。
For example, in FIG.
Or the time t until the catalyst of the combustor 13 stops the reaction
It shows the relationship between o and the catalyst temperature. The elapsed time to that can be equal to or lower than the temperature To at which the catalyst does not react is calculated from this graph or the like based on the detected temperatures of the reformer 11 and the combustor 13. In this case, in step S3, the elapse of time to is monitored by a timer or the like, and when this elapsed time to elapses, it is considered that the catalytic reaction has stopped, and the process proceeds to step S4.
【0062】あるいは、図4は発電停止直前の予め決め
られた時間内における燃料電池本体12での発電量Wと
改質器11及び燃焼器13の触媒温度の関係を示したも
のである。
Alternatively, FIG. 4 shows the relationship between the power generation amount W in the fuel cell main body 12 and the catalyst temperatures of the reformer 11 and the combustor 13 within a predetermined time immediately before the stop of power generation.
【0063】この場合では、検出した燃料電池本体12
の発電量Wから触媒温度Toを決め、上記図4のグラフ
から触媒温度Toに応じた時間toを求め、ステップS
3では時間toが経過するのをタイマーなどで監視し、
この経過時間toが経過した時点で、触媒反応が停止し
たと見なしてステップS4の処理へ進む。これにより、
改質器11や燃焼器13の温度を直接検出することなく
制御を行うことができる。なお、発電停止直前における
予め設定した時間内の発電量が大きいほど、流量制御弁
を閉弁させて触媒反応の停止を待つ期間(時間)は長く
なる。
In this case, the detected fuel cell body 12
The catalyst temperature To is determined from the power generation amount W of the above, and the time to corresponding to the catalyst temperature To is obtained from the graph of FIG.
In 3, monitor the time to elapse with a timer etc.,
When this elapsed time to has elapsed, it is considered that the catalytic reaction has stopped, and the process proceeds to step S4. This allows
The control can be performed without directly detecting the temperatures of the reformer 11 and the combustor 13. The larger the amount of power generation within the preset time immediately before the stop of power generation, the longer the period (time) for closing the flow control valve and waiting for the stop of the catalytic reaction.
【0064】この他、温度センサ202で改質器11内
の改質ガス温度を検出し、温度センサ201で燃焼器1
3内の燃焼ガスの温度を検出するようにしてもよく、こ
の場合は、図5に示すような検出した各ガスの温度Tg
と触媒温度Toの関係を用いて触媒の温度を推定する。
そして、検出したガス温度Tgが、触媒反応が停止する
温度Toになった時点で、ステップS4の処理へ進むこ
とができる。
Besides, the temperature sensor 202 detects the temperature of the reformed gas in the reformer 11, and the temperature sensor 201 detects the temperature of the combustor 1.
The temperature of the combustion gas in 3 may be detected. In this case, the detected temperature Tg of each gas as shown in FIG.
And the catalyst temperature To are used to estimate the catalyst temperature.
Then, when the detected gas temperature Tg reaches the temperature To at which the catalytic reaction stops, the process can proceed to step S4.
【0065】あるいは、改質器11及び燃焼器13を冷
却する熱交換機の冷媒の温度から触媒の温度を推定して
も、同様に判断することができる。
Alternatively, the same determination can be made by estimating the temperature of the catalyst from the temperature of the refrigerant of the heat exchanger that cools the reformer 11 and the combustor 13.
【0066】次にステップS4では、温度センサ(外気
温検出手段)200によって発電停止時の外気温を検出
し、ステップS5で検出した外気温によってシステム起
動時に必要となる、改質器11及び燃焼器13の触媒が
反応する温度の維持、及び燃料電池本体12において自
動車の補機駆動に要する電力を発生するために必要な空
気流量となるよう流量制御弁8、9、10の開度を決め
る。
Next, in step S4, the temperature sensor (outside air temperature detecting means) 200 detects the outside air temperature when power generation is stopped, and the outside air temperature detected in step S5 is necessary for the reformer 11 and the combustion when the system is started. The openings of the flow rate control valves 8, 9 and 10 are determined so as to maintain the temperature at which the catalyst of the vessel 13 reacts and to obtain the air flow rate required to generate the electric power required to drive the auxiliary equipment of the automobile in the fuel cell main body 12. .
【0067】システム起動時に必要な空気流量は、外気
温が低温であるほど大量に必要となり、外気温と流量制
御弁開度の関係は図6のマップに示すようなものとな
り、外気温が低くなるにつれて流量制御弁の開度は10
0%(全開)になり、外気温度が高くなるにつれて流量
制御弁の開度は0%(全閉)に近づく。ただし、次の起
動時のために全閉にはせず、図6のように所定の開度を
最小開度として規制する。
The air flow rate required for system startup becomes larger as the outside air temperature is lower, and the relationship between the outside air temperature and the flow control valve opening is as shown in the map of FIG. 6, and the outside air temperature is low. The opening of the flow control valve is 10
It becomes 0% (fully open), and the opening degree of the flow control valve approaches 0% (fully closed) as the outside air temperature rises. However, the valve is not fully closed for the next startup, and the predetermined opening is regulated as the minimum opening as shown in FIG.
【0068】そして、ステップS6において、上記ステ
ップS5で決定した開度に流量制御弁8、9、10を開
き、発電停止処理を終了する。なお、ステップS6で開
弁する流量制御弁8、9、10の開度は外気温によら
ず、一定値でも構わない。また、システム全体の制御電
源が強制的に遮断された場合には、機械的に流量制御弁
8、9、10は開弁状態となる。
Then, in step S6, the flow rate control valves 8, 9 and 10 are opened to the opening degrees determined in step S5, and the power generation stop processing ends. The opening degree of the flow rate control valves 8, 9 and 10 opened in step S6 may be a constant value regardless of the outside air temperature. When the control power supply of the entire system is forcibly shut off, the flow rate control valves 8, 9, 10 are mechanically opened.
【0069】以上の発電停止処理によって、発電の停止
に伴って各流量制御弁8、9、10を閉弁して改質器1
1または燃焼器13の触媒反応を停止させる。そして、
直接あるいは間接的に検出した各触媒の温度等に基づい
て、触媒反応が停止したと判断すると、発電停止時の外
気温に応じた開度で各流量制御弁8、9、10を開いて
おく。
By the above power generation stop processing, the flow control valves 8, 9 and 10 are closed to stop the power generation, and the reformer 1 is closed.
1 or the catalytic reaction of the combustor 13 is stopped. And
When it is determined that the catalytic reaction has stopped based on the temperature of each catalyst detected directly or indirectly, the flow rate control valves 8, 9, 10 are opened at an opening degree according to the outside air temperature when the power generation is stopped. .
【0070】したがって、発電停止の期間中は各流量制
御弁を開弁しておくので、外気温が低い場合などで、発
電停止後に流量制御弁が凍結して固着した場合であって
も、空気の流路は確保されているので、次の起動時に
は、短時間でシステムの起動が可能となり、前記従来例
のように、氷を融解する時間が不要となって、燃料電池
システムの起動時間を短縮することができるのである。
Therefore, since each flow rate control valve is opened during the power generation stop period, even if the flow rate control valve freezes and sticks after the power generation stop due to a low outside air temperature, etc. Since the flow path of is secured, the system can be started up in a short time at the next start-up, and unlike the conventional example, the time for melting ice is not required, and the start-up time of the fuel cell system can be reduced. It can be shortened.
【0071】次に、図7にシステム起動時のフローチャ
ートを示す。
Next, FIG. 7 shows a flowchart when the system is started.
【0072】まず、ステップS11にて空気供給手段で
あるコンプレッサ3を起動し、高温高圧の空気を流路に
供給する。
First, in step S11, the compressor 3, which is an air supply means, is activated to supply high temperature and high pressure air to the flow path.
【0073】ステップS12、13では、空気流量制御
弁8、9、10の凍結、固着検知を行う。空気流量制御
弁8、9、10は開度センサ(開度検出手段)または電
流センサ(電流検出手段)を有し、コントロールユニッ
ト100からの駆動指令に応動するか否かによって、凍
結または固着の有無を検出する。
In steps S12 and S13, freezing and sticking of the air flow control valves 8, 9 and 10 are detected. The air flow control valves 8, 9 and 10 each have an opening sensor (opening detection means) or a current sensor (current detection means) and are frozen or stuck depending on whether or not to respond to a drive command from the control unit 100. Detect the presence or absence.
【0074】すなわち、コントロールユニット100
は、図8に示すような少なくとも2種類のA1、A2と
いう異なる値(開度)を持つ指令値を各流量制御弁8、
9、10へ送出する。
That is, the control unit 100
Is a command value having at least two types of A1 and A2 having different values (opening) as shown in FIG.
Send to 9, 10.
【0075】そして、これらの開度指令値に対し各流量
制御弁の開度センサから1つ以上の適切な出力(応答)
があるか否かで凍結、固着の判断を行う。1つ以上の適
切な出力が無かった場合では、これら流量制御弁8、
9、10は凍結ないし固着しているものと判断し、ステ
ップS14に進んで現状の開度(発電停止時の設定値)
を維持したままコンプレッサ3から供給される空気を流
し続け、改質器11、燃料電池本体12、燃焼器13の
運転準備を続けると同時に、供給される高温空気によっ
て流量制御弁8、9、10の凍結を溶解する。そして、
所定時間経過後、再度ステップS12へ戻って、流量制
御弁8、9、10の凍結、固着検知動作を行い、上記と
同様の判断を行う。
Then, in response to these opening command values, one or more appropriate outputs (responses) from the opening sensor of each flow control valve.
Judgment of freezing and sticking is made depending on whether there is any. In the absence of one or more suitable outputs, these flow control valves 8,
It is determined that Nos. 9 and 10 are frozen or stuck, and the process proceeds to step S14, and the current opening (set value when power generation is stopped)
The air supplied from the compressor 3 is kept flowing while maintaining the above condition, and the reformer 11, the fuel cell main body 12, and the combustor 13 are continuously prepared for operation, and at the same time, the supplied hot air causes the flow control valves 8, 9, 10 to flow. Thaw the freeze. And
After a lapse of a predetermined time, the process returns to step S12 again, the freezing and sticking detection operation of the flow rate control valves 8, 9, 10 is performed, and the same determination as above is performed.
【0076】なお、ステップS14では、所定の回数を
繰返して検知を行った結果、適切な出力が得られない場
合は流量制御弁8、9、10の故障と判断する。
In step S14, if a proper output is not obtained as a result of repeating the detection a predetermined number of times, it is judged that the flow control valves 8, 9, 10 have failed.
【0077】一方、ステップS13では、各流量制御弁
の開度センサなどから1つ以上の適切な出力があった場
合には、流量制御弁8、9、10は凍結していないある
いは溶解したものと判断し、ステップS15に進んで通
常運転時の制御を開始する。
On the other hand, in step S13, if there is at least one appropriate output from the opening sensor of each flow control valve, the flow control valves 8, 9, 10 are not frozen or have been melted. Then, the process proceeds to step S15 to start the control during normal operation.
【0078】なお、凍結の検出を電流センサで行う場合
には、上記開度指令値A1、A2に対して各流量制御弁
の電流が所定値を越えたときに凍結または固着を検出す
ればよい。
When freezing is detected by a current sensor, freezing or sticking may be detected when the current of each flow control valve exceeds a predetermined value with respect to the opening command values A1 and A2. .
【0079】以上により、燃料電池システムの起動時に
は、各流量制御弁8、9、10が凍結または固着してい
るか否かを検出し、凍結または固着している場合には、
発電停止時に設定した外気温度に応じた開度で起動する
ことができ、この開度で高温高圧の空気を各流量制御弁
8、9、10へ供給して氷の融解を促進でき、前記従来
例のように、凍結または固着を解消してからシステムの
起動を行うものに比して起動に要する時間を短縮できる
のである。
As described above, at the time of starting the fuel cell system, it is detected whether or not the flow rate control valves 8, 9, 10 are frozen or stuck, and if they are frozen or stuck,
It can be started at an opening degree according to the outside air temperature set when power generation is stopped, and high-temperature and high-pressure air can be supplied to each flow rate control valve 8, 9, 10 at this opening degree to promote melting of ice. As shown in the example, it is possible to shorten the time required for start-up as compared with the case where the system is started after freezing or sticking is eliminated.
【0080】また、各流量制御弁8、9、10は発電停
止時の外気温に応じて開いているため、凍結した場合で
あっても、確実に燃料電池システムの起動を即座に行う
ことができ、車両の運転開始が可能になるので、燃料電
池システムを備えた車両の実用性を改善することができ
るのである。
Further, since the flow rate control valves 8, 9 and 10 are opened according to the outside air temperature when the power generation is stopped, the fuel cell system can be surely immediately started even if it is frozen. As a result, the operation of the vehicle can be started, and the practicality of the vehicle equipped with the fuel cell system can be improved.
【0081】図9は、他の燃料電池システムに本発明を
適用した場合を示し、上記改質器11を削除する一方、
水素ボンベ15を設けたもので、流量制御弁10は水素
の流量を制御する。
FIG. 9 shows a case where the present invention is applied to another fuel cell system. While the reformer 11 is deleted,
A hydrogen cylinder 15 is provided, and the flow rate control valve 10 controls the flow rate of hydrogen.
【0082】この場合では、触媒燃焼は燃焼器13のみ
で行われるため、発電停止時に決定する各流量制御弁
8、9、10は、燃焼器13の触媒反応が停止するのを
待って外気温に応じた開度あるいは一定値まで開けばよ
く、上記と同様の作用効果を得ることができる。
In this case, since the catalytic combustion is performed only in the combustor 13, the flow control valves 8, 9 and 10 which are determined when the power generation is stopped wait for the catalytic reaction of the combustor 13 to stop, and the outside air temperature. It is only necessary to open the opening degree to a certain value or a fixed value, and the same effect as the above can be obtained.
【0083】なお、上記図3〜図5のグラフは、実験な
どにより予め設定しておき、マップあるいはテーブルと
して予めコントロールユニット100に格納しておけば
よい。
The graphs of FIGS. 3 to 5 may be set in advance by experiments or the like and stored in the control unit 100 in advance as a map or a table.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の一実施形態を示す燃料電池システムの
概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system showing an embodiment of the present invention.
【図2】コントロールユニットで行われる発電停止処理
の一例を示すフローチャート。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a power generation stop process performed by a control unit.
【図3】発電停止時の触媒の温度に応じた触媒反応停止
までの時間の関係を示すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the time taken to stop the catalytic reaction and the temperature of the catalyst when the power generation was stopped.
【図4】発電停止直前の発電量と触媒温度の関係を示す
グラフ。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of power generation and the catalyst temperature immediately before the stop of power generation.
【図5】ガス温度と触媒温度の関係を示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing the relationship between gas temperature and catalyst temperature.
【図6】外気温度に応じた流量制御弁の開度を示すマッ
プ。
FIG. 6 is a map showing the opening of the flow control valve according to the outside air temperature.
【図7】コントロールユニットで行われる起動処理の一
例を示すフローチャート。
FIG. 7 is a flowchart showing an example of a startup process performed by the control unit.
【図8】流量制御弁の凍結または固着を検出するための
駆動パターンを示し、時間と開度の関係を示す。
FIG. 8 shows a drive pattern for detecting freezing or sticking of a flow control valve, and shows a relationship between time and opening.
【図9】燃料電池システムの他の形態を示す概略構成
図。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing another form of a fuel cell system.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
1 エアフィルタ 2 エアフローメータ 3 コンプレッサ 4 コンプレッサ駆動モータ 5〜7 エアフローメータ 8〜10 流量制御弁 11 改質器 12 燃料電池本体 13 燃焼器 14 マフラー(消音器) 100 コントロールユニット 200〜202 温度センサ 1 Air filter 2 Air flow meter 3 compressor 4 Compressor drive motor 5-7 Air flow meter 8-10 flow control valve 11 reformer 12 Fuel cell body 13 Combustor 14 Muffler (silencer) 100 control unit 200-202 Temperature sensor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/00 H01M 8/00 Z Fターム(参考) 3D035 AA03 BA01 5H027 AA02 BA01 BA13 BA16 BC12 DD00 KK42 KK48 MM02 MM12─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01M 8/00 H01M 8/00 ZF term (reference) 3D035 AA03 BA01 5H027 AA02 BA01 BA13 BA16 BC12 DD00 KK42 KK48 MM02 MM12

Claims (18)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】原燃料を改質触媒下で改質反応によって水
    素リッチな改質ガスを生成する燃料改質手段と、 該燃料改質手段が生成した改質ガスと空気供給手段から
    供給する空気とから発電する発電手段と、 発電手段が排出する排気ガスを空気供給手段から空気の
    供給を受けて触媒燃焼する燃焼手段と、 空気供給手段が燃料改質手段と発電手段及び燃焼手段に
    供給する空気の流量を流路の開度を変化させ制御する空
    気流量制御手段と、 前記発電手段の発電を停止する際には、発電停止直後に
    前記空気流量制御手段を閉弁し、その後に所定条件が成
    立すると空気流量制御手段を開弁させる発電停止時制御
    手段とを備えたことを特徴とする燃料電池システム。
    1. A fuel reforming means for producing a hydrogen-rich reformed gas by a reforming reaction under a reforming catalyst, and a reformed gas produced by the fuel reforming means and an air supply means. Power generation means for generating power from air, combustion means for catalytically burning the exhaust gas discharged from the power generation means by supplying air from the air supply means, and air supply means for supplying fuel reforming means, power generation means and combustion means And an air flow rate control means for controlling the flow rate of the air by changing the opening of the flow path, and when stopping the power generation of the power generation means, the air flow rate control means is closed immediately after the power generation is stopped, and then a predetermined A fuel cell system comprising: a power generation stop control means for opening the air flow rate control means when a condition is satisfied.
  2. 【請求項2】水素貯蔵手段が供給する水素ガスと空気供
    給手段から供給する空気とから発電する発電手段と、 発電手段が排出する排気ガスを空気供給手段から空気の
    供給を受けて触媒燃焼する燃焼手段と、 空気供給手段が燃料改質手段と発電手段及び燃焼手段に
    供給する空気の流量を流路の開度を変化させ制御する空
    気流量制御手段と、 前記発電手段の発電を停止する際には、発電停止直後に
    前記空気流量制御手段を閉弁し、その後に所定条件が成
    立すると空気流量制御手段を開弁させる発電停止時制御
    手段とを備えたことを特徴とする燃料電池システム。
    2. A power generation means for generating power from hydrogen gas supplied from the hydrogen storage means and air supplied from the air supply means, and exhaust gas discharged from the power generation means is catalytically burned by receiving air supply from the air supply means. A combustion means, an air flow rate control means for controlling the flow rate of the air supplied by the air supply means to the fuel reforming means, the power generation means and the combustion means by changing the opening of the flow path, The fuel cell system further comprises a power generation stop time control unit that closes the air flow rate control unit immediately after the power generation is stopped and then opens the air flow rate control unit when a predetermined condition is satisfied.
  3. 【請求項3】前記発電停止時制御手段は、発電停止の後
    に触媒が反応しなくなる温度に低下するまでの時間が経
    過したことから所定条件の成立を判定することを特徴と
    する請求項1または2に記載の燃料電池システム。
    3. The power generation stop control means determines whether or not a predetermined condition is satisfied, since the time until the temperature at which the catalyst does not react decreases after the power generation is stopped. 2. The fuel cell system according to item 2.
  4. 【請求項4】前記発電停止時制御手段は、発電停止直前
    における予め設定した時間内の発電手段での発電量が大
    きいほど、空気流量制御手段の閉弁期間を長くすること
    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。
    4. The power generation stop control means makes the valve closing period of the air flow rate control means longer as the amount of power generation in the power generation means within a preset time immediately before power generation stop is larger. Item 3. The fuel cell system according to Item 1 or 2.
  5. 【請求項5】前記発電停止時制御手段は、燃料改質手段
    及び燃焼手段のうち、少なくとも一方の温度を検出する
    検出手段を有し、発電停止後に検出した前記温度が所定
    値まで下がったことを所定条件の成立として、上記流量
    制御手段を開弁することを特徴とする請求項1または請
    求項2に記載の燃料電池システム。
    5. The power generation stop control means has a detection means for detecting the temperature of at least one of the fuel reforming means and the combustion means, and the temperature detected after the power generation stop has fallen to a predetermined value. 3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the flow rate control means is opened when the predetermined condition is satisfied.
  6. 【請求項6】前記所定条件の成立は、温度検出手段の検
    出温度が触媒反応が停止する温度であることを特徴とす
    る請求項5に記載の燃料電池システム。
    6. The fuel cell system according to claim 5, wherein the predetermined condition is satisfied when the temperature detected by the temperature detecting means is a temperature at which the catalytic reaction stops.
  7. 【請求項7】前記温度検出手段は、前記燃料改質手段の
    改質触媒または燃焼手段の燃焼触媒の温度を検出するこ
    とを特徴とする請求項5に記載の燃料電池システム。
    7. The fuel cell system according to claim 5, wherein the temperature detecting means detects the temperature of the reforming catalyst of the fuel reforming means or the combustion catalyst of the combustion means.
  8. 【請求項8】前記温度検出手段は、触媒における空気ま
    たは燃焼ガスの温度に基づいて触媒の温度を推定するこ
    とを特徴とする請求項5に記載の燃料電池システム。
    8. The fuel cell system according to claim 5, wherein the temperature detecting means estimates the temperature of the catalyst based on the temperature of air or combustion gas in the catalyst.
  9. 【請求項9】前記温度検出手段は、触媒の熱交換器の冷
    媒の温度を検出し、この冷媒の温度に基づいて触媒の温
    度を推定することを特徴とする請求項5に記載の燃料電
    池システム。
    9. The fuel cell according to claim 5, wherein the temperature detecting means detects the temperature of the refrigerant in the heat exchanger of the catalyst and estimates the temperature of the catalyst based on the temperature of the refrigerant. system.
  10. 【請求項10】前記温度検出手段は、触媒の容器温度を
    検出し、検出した温度に基づいて触媒の温度を推定する
    ことを特徴とする請求項5に記載の燃料電池システム。
    10. The fuel cell system according to claim 5, wherein the temperature detecting means detects the container temperature of the catalyst and estimates the temperature of the catalyst based on the detected temperature.
  11. 【請求項11】前記発電停止時制御手段は、所定条件成
    立後に、空気流量制御手段を開弁させる開度を、システ
    ム起動時に必要な空気流量に応じて設定する開度設定手
    段を有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。
    11. The power generation stop control means has an opening degree setting means for setting an opening degree for opening the air flow rate control means in accordance with an air flow rate required at system startup after a predetermined condition is satisfied. The fuel cell system according to claim 1 or 2, which is characterized.
  12. 【請求項12】前記開度設定手段は、空気流量制御手段
    の開度を、前記触媒が反応する温度の維持及び発電手段
    において自動車の補機駆動に要する電力発生に必要な空
    気流量を流す値に設定することを特徴とする請求項11
    に記載の燃料電池システム。
    12. The opening degree setting means sets a value of the opening degree of the air flow rate control means such that an air flow rate required for maintaining a temperature at which the catalyst reacts and for generating electric power required for driving an auxiliary machine of an automobile in the power generation means is set. 12. It is set to
    The fuel cell system according to 1.
  13. 【請求項13】前記開度設定手段は、外気温度を検出す
    る外気温度検出手段を有し、発電停止時の外気温度が低
    いほど、前記空気流量制御手段の開度を大きく設定する
    ことを特徴とする請求項11または請求項12に記載の
    燃料電池システム。
    13. The opening degree setting means has an outside air temperature detecting means for detecting an outside air temperature, and the opening degree of the air flow rate controlling means is set to be larger as the outside air temperature at the time of power generation stop is lower. The fuel cell system according to claim 11 or 12.
  14. 【請求項14】前記空気流量制御手段は、システム起動
    時に凍結が検出された場合は、発電停止後に設定された
    開度を維持する凍結検出手段を有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。
    14. The air flow rate control means according to claim 1, further comprising freezing detection means for maintaining the opening degree set after the power generation is stopped when freezing is detected at the time of system startup. The fuel cell system described.
  15. 【請求項15】前記空気流量制御手段は、システム起動
    時に凍結が検出されない場合、または、凍結状態が解消
    した場合には、開度の制御を通常運転時の制御へ移行す
    ることを特徴とする請求項14に記載の燃料電池システ
    ム。
    15. The air flow rate control means shifts control of the opening degree to control during normal operation when freezing is not detected at system startup or when the freezing state is resolved. The fuel cell system according to claim 14.
  16. 【請求項16】前記凍結検出手段は、弁の開度を検出す
    る開度検出手段を有し、空気流量制御手段への指令値
    と、開度検出手段により検出された空気流量制御手段の
    開度を比較することにより、空気流量制御手段の凍結の
    有無を検出することを特徴とする請求項14に記載の燃
    料電池システム。
    16. The freeze detecting means has an opening detecting means for detecting an opening of a valve, and a command value to the air flow controlling means and an opening of the air flow controlling means detected by the opening detecting means. 15. The fuel cell system according to claim 14, wherein the presence or absence of freezing of the air flow rate control means is detected by comparing the degrees.
  17. 【請求項17】前記凍結検出手段は、空気流量制御手段
    へ供給される電流を検出する電流検出手段を有し、該空
    気流量制御手段への指令値と、電流検出手段により検出
    された電流値とを比較することにより、空気流量制御手
    段の凍結の有無を検出することを特徴とする、請求項1
    4に記載の燃料電池システム。
    17. The freezing detection means has a current detection means for detecting a current supplied to the air flow rate control means, and a command value to the air flow rate control means and a current value detected by the current detection means. The presence / absence of freezing of the air flow rate control means is detected by comparing with.
    4. The fuel cell system according to item 4.
  18. 【請求項18】前記凍結検出手段は、少なくとも2種類
    の異なった開度指令値を指令することを特徴とする請求
    項16または請求項17に記載の燃料電池システム。
    18. The fuel cell system according to claim 16, wherein the freezing detection means issues at least two different opening instruction values.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003203665A (en) * 2002-01-08 2003-07-18 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2005149914A (en) * 2003-11-14 2005-06-09 Equos Research Co Ltd Fuel cell system
JP2005268051A (en) * 2004-03-18 2005-09-29 Toyota Motor Corp Controller for solenoid valve
JP2005302563A (en) * 2004-04-13 2005-10-27 Toyota Motor Corp Control unit of fuel cell
JP2005310550A (en) * 2004-04-21 2005-11-04 Toyota Motor Corp Valve abnormality judgement control device of fuel cell
JP2006024469A (en) * 2004-07-08 2006-01-26 Toyota Motor Corp Control device of fuel cell
JP2006242327A (en) * 2005-03-04 2006-09-14 Nissan Motor Co Ltd Valve structure, frozen condition determining device, frozen condition predicting device, and valve controller
JP2007280819A (en) * 2006-04-07 2007-10-25 Aisan Ind Co Ltd Flow control valve and fuel cell vehicle
JP2007299535A (en) * 2006-04-27 2007-11-15 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system and its control method
JP2008021485A (en) * 2006-07-12 2008-01-31 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2008097909A (en) * 2006-10-10 2008-04-24 Toyota Motor Corp Fuel cell system
US7662494B2 (en) 2004-08-25 2010-02-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003203665A (en) * 2002-01-08 2003-07-18 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
US7718289B2 (en) 2002-01-08 2010-05-18 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system and related method
JP4595314B2 (en) * 2003-11-14 2010-12-08 株式会社エクォス・リサーチ Fuel cell system
JP2005149914A (en) * 2003-11-14 2005-06-09 Equos Research Co Ltd Fuel cell system
JP2005268051A (en) * 2004-03-18 2005-09-29 Toyota Motor Corp Controller for solenoid valve
JP2005302563A (en) * 2004-04-13 2005-10-27 Toyota Motor Corp Control unit of fuel cell
JP4561155B2 (en) * 2004-04-13 2010-10-13 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell control device
JP2005310550A (en) * 2004-04-21 2005-11-04 Toyota Motor Corp Valve abnormality judgement control device of fuel cell
JP4609630B2 (en) * 2004-04-21 2011-01-12 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell valve abnormality determination control device
JP2006024469A (en) * 2004-07-08 2006-01-26 Toyota Motor Corp Control device of fuel cell
US7662494B2 (en) 2004-08-25 2010-02-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system
JP2006242327A (en) * 2005-03-04 2006-09-14 Nissan Motor Co Ltd Valve structure, frozen condition determining device, frozen condition predicting device, and valve controller
JP2007280819A (en) * 2006-04-07 2007-10-25 Aisan Ind Co Ltd Flow control valve and fuel cell vehicle
JP2007299535A (en) * 2006-04-27 2007-11-15 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system and its control method
JP2008021485A (en) * 2006-07-12 2008-01-31 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2008097909A (en) * 2006-10-10 2008-04-24 Toyota Motor Corp Fuel cell system

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