JP2005302563A - 燃料電池の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池1の制御装置において、燃料電池1に反応ガスを供給するガス供給通路L1−L3と、上記ガス供給通路に設けられ互いに並列に反応ガスの供給を制御する複数のガス流量調整手段5A、5Bと、上記ガス流量調整手段5A、5Bの少なくとも1つにより燃料電池1に供給される反応ガス量を制御するガス流量制御手段3と、上記ガス流量調整手段5A、5Bの故障の有無を検知する故障検知手段と、上記故障が検知されたときに、上記ガス流量調整手段5A、5Bのいずれか1つ、または、上記複数のガス流量調整手段5A、5Bの組み合わせによって燃料電池1に供給されるガス流量を制御するガス流量制御手段3と、を備える。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池およびその制御装置の構成図である。この燃料電池は、燃料電池セル(以下、単にセルと呼ぶ)を含む燃料電池本体1と、燃料電池本体1の水素極側に燃料ガスを供給する燃料タンク4と、燃料タンク4と燃料電池本体1の燃料導入口とを接続する燃料ガス供給通路L1−L3(上流から下流に向かってL1、L2、L3の符号が付された部分に分かれる)と、燃料ガス供給通路L2とL3の間において互いに並列に配置され燃料ガスの供給量を制御する流量制御弁5A、5Bと、燃料ガス供
給通路L1とL2との間に設けられ燃料タンク4から燃料電池本体1に供給される燃料ガスの流量を検出する流量センサ2と、流量センサ2の検出値を監視するとともに流量制御弁5A、5Bを制御するECU3(電子制御ユニット)とを有している。
応じて、以下のような制御を実行する。
図2は、流量制御弁5A(または5B)が開故障したときのECUの制御を示すフローチャートである。なお、以下では、流量制御弁5Bは、正常であることが確認されており、流量制御弁5Aが開故障している場合を例に説明する。ECU3は、流量制御弁5Aに対して、開故障検知処理を実行する(S10)。開故障検知処理においては、流量制御弁5Aからのリーク量が決定される。リーク量は、閉弁状態の流量制御弁5Aを通じて燃料電池本体1に流れる燃料ガスの量をいう。
を修正流量に制御するとともに、DC−DC変換器10の出力電圧を低下させる。これにより、ECU3は、不足電力を2次電池9から負荷11に供給する(S1A)。
次に、流量制御弁5A(または5B)が閉故障した場合のECU3の処理について説明する。図4は、流量制御弁5A(または5B)が閉故障したときのECUの制御を示すフローチャートである。ここでも、流量制御弁5Bは、正常であることが確認されており、流量制御弁5Aが閉故障している場合を例に説明する。ECU3は、流量制御弁5Aに対して、閉故障検知処理を実行する(S20)。閉故障検知処理においては、流量制御弁5Aを開弁したときの流量が0であるか否かが判定される。
が閉故障の場合についても同様である。
ス流量の不足が2次電池9の電力により補充される。
図6に、本発明の変形例に係る燃料電池の構成を示す。図6では、図1の場合と比較して、流量センサ2に代えて圧力センサ6が設けられている。また、水素センサ7がさらに追加されている。他の構成要素は、図1の場合と同様である。そこで、図1と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
上記実施形態および変形例では、主として2つの流量制御弁5Aおよび5Bにより本発明の実施形態を説明した。しかし、本発明の実施において、流量制御弁5A等の数が2個に限定されるものではない。すなわち、3以上の流量制御弁5A等を並列に設けておき、上記実施形態と同様の手順で各流量制御弁5A等の故障の有無を検知するようにしてもよい。そして、1つの流量制御弁5Aに開故障が検知された場合に上記と同様に、他の正常な流量制御弁5B等との組み合わせにより、適性に発電し、2次電池9に充電し、電力の不足を2次電池9から補えばよい。
の規定値によって圧力センサ6の検出値を校正するようにしてもよい。
2 流量センサ
3 ECU
4 燃料タンク
5A、5B 流量制御弁
6 圧力センサ
7 水素センサ
9 2次電池
10 DC−DC変換器
11 負荷
Claims (8)
- 燃料電池に反応ガスを供給するガス供給通路と、
前記ガス供給通路に設けられ互いに並列に反応ガスの通路を構成し反応ガスの供給を制御する複数のガス流量調整手段と、
前記ガス流量調整手段の故障の有無を検知する故障検知手段と、
前記故障検知手段により前記ガス流量調整手段の少なくとも1つが正常で、かつ、前記ガス流量調整手段の少なくとも1つが故障していることが検知されたときに故障していないガス流量調整手段により燃料電池に供給されるガス流量を制御するガス流量制御手段と、を備える燃料電池の制御装置。 - 請求項1に記載の燃料電池の制御装置において、
さらに、前記故障検知手段により故障していると判断されたガス流量調整手段に流れる流出ガス量を検出するガス流量検知手段と、
前記燃料電池に対する要求発電量から必要な反応ガス量を算出する要求ガス量算出手段と、を備え、
前記故障検知手段は、故障しているガス流量調整手段が開弁状態で故障しているか、閉弁状態で故障しているかを検知し、
前記ガス流量制御手段は、前記故障検知手段により前記ガス流量調整手段が開弁状態で故障していると検知されたときには前記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量から前記ガス流量検知手段により検出された流出ガス量を減じたガス量を正常なガス流量調整手段により燃料電池に供給するように制御する燃料電池の制御装置。 - 請求項2に記載の燃料電池の制御装置において、
2次電池と、
前記ガス流量検知手段により検出された流出ガス量が前記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量より多いときには、前記流出ガス量に対応する電力を前記燃料電池から出力させるとともに、前記燃料電池で出力した電力のうち要求発電量以上の電力を前記2次電池に蓄える出力電力制御手段とをさらに備える燃料電池の制御装置。 - 請求項3に記載の燃料電池の制御装置において、
前記出力電力制御手段は、正常なガス流量調整手段によって制御可能な最低制御ガス量が前記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量から前記ガス流量検知手段により検出された流出ガス量を減じたガス量より多いときには、前記最低制御ガス量に前記流出ガス量を加えたガス量に対応する電力を前記燃料電池から出力させるとともに、前記燃料電池で出力した電力のうち前記要求発電量以上の電力を前記2次電池に蓄える燃料電池の制御装置。 - 請求項1に記載の燃料電池の制御装置において、
さらに、前記故障検知手段により故障していると判断されたガス流量調整手段に流れる流出ガス量を検出するガス流量検知手段と、
前記燃料電池に対する要求発電量から必要な反応ガス量を算出する要求ガス量算出手段と、を備え、
前記故障検知手段は、故障しているガス流量調整手段が開弁状態で故障しているか、閉弁状態で故障しているかを検知し、
前記ガス流量制御手段は、前記故障検知手段により前記ガス流量調整手段が閉弁状態で故障していると検知されたときには前記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量を正常なガス流量調整手段により燃料電池に供給するように制御する燃料電池の制御装置。 - 請求項5に記載の燃料電池の制御装置において、
2次電池と、
前記要求ガス量算出手段により算出された反応ガス量が正常なガス流量調整手段により供給できるガス量より多いときは前記要求発電量の電力に対する前記燃料電池の発電量の不足分を前記2次電池から供給する出力電力制御手段とをさらに備える燃料電池の制御装置。 - 請求項1から6のいずれかに記載の燃料電池の制御装置において、
前記故障検知手段は、前記ガス流量調整手段の1つに対してガス流量を減少させる制御を実行したときのガス流量の変化が所定変化量以下のときにガス流量調整手段が開故障していると検知する燃料電池の制御装置。 - 請求項1から7のいずれかに記載の燃料電池の制御装置において、
前記故障検知手段は、前記ガス流量調整手段の1つに対してガス流量を増加させる制御を実行したときのガス流量の変化が所定変化量以下のときにガス流量調整手段が閉故障していると検知する燃料電池の制御装置。
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