JP2006172953A - 燃料電池システム及び燃料電池システムの異常検出方法 - Google Patents
燃料電池システム及び燃料電池システムの異常検出方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 トラップ24に溜まった水を、排気電磁弁27を開放して排水する際に、トラップ24内の水量を検出するレベルセンサS11により検出し、排水制御を実行した前後で、水量が減らなかった場合には、排気電磁弁27が閉じられたままて開かない状態にあると判断し、異常停止モードを実行する。
【選択図】 図1
Description
このような構成において、水の排出路に設けられた排出用開閉弁が故障した場合には、次のような不都合が生じる。例えば、排出用開閉弁が閉じたまま、開放されない場合には、水が排水タンクから溢れ出し、循環ポンプに到達する。
一方、排水の後、故障によって、排出用開閉弁が開放されたまま閉じられない場合には、燃料ガスが外部に放出される状態が維持され、燃料ガスが引火する危険が生じるとともに、燃料ガスが無駄に排出されることとなる。
(1) 燃料ガスが流入される燃料室と、該燃料ガスと反応可能な酸化ガスが流入される酸化ガス室とを電解質層を介して隣接させ、燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池のガス取入口に接続され、燃料ガスを供給するための供給路と、
一端が前記燃料電池のガス排出口に、他端が前記供給路に接続され、前記燃料室の燃料ガスを、前記供給路を介して前記燃料室に循環するための循環路と、
前記循環路に設けられ、前記燃料室の燃料ガスを、前記循環路を介して前記第1の供給路に循環させる循環ポンプと、
前記燃料室と前記循環ポンプの間の循環路に設けられ、前記燃料室からの排出水を溜める排水タンクと、
前記排水タンクの水を排出する排出路に設けられた排出用開閉弁と、
前記排水タンクが溜めている水量を検出する水量検出手段と、
前記排出用開閉弁の排出動作後に、前記検出手段により検出された水量に基づいて、前記開閉弁の状態を判断する判断手段と、
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
前記燃料電池のガス取入口に接続され、燃料ガスを供給するための供給路と、
一端が前記燃料電池のガス排出口に、他端が前記供給路に接続され、前記燃料室の燃料ガスを、前記供給路を介して前記燃料室に循環するための循環路と、
前記循環路に設けられ、前記燃料室の燃料ガスを、前記循環路を介して前記第1の供給路に循環させる循環ポンプと、
前記燃料室と前記循環ポンプの間の循環路に設けられ、前記燃料室からの排出水を溜める排水タンクと、
前記排水タンクの水を燃料ガスとともに排出する排出路に設けられた排出用開閉弁と、
前記供給路内のガス圧を検出するガス圧検出手段と、
前記循環ポンプの駆動電流を検出する電流検出手段と、
前記ガス圧検出手段で検出されたガス圧値と、前記電流検出手段で検出された電流値に基づき、排出用開閉弁の状態を判断する判断手段とを有することを特徴とする燃料電池システム。
前記燃料電池のガス取入口に接続され、燃料ガスを供給するための供給路と、
一端が前記燃料電池のガス排出口に、他端が前記供給路に接続され、前記燃料室の燃料ガスを、前記供給路を介して前記燃料室に循環するための循環路と、
前記循環路に設けられ、前記燃料室の燃料ガスを、前記循環路を介して前記第1の供給路に循環させる循環ポンプと、
前記燃料室と前記循環ポンプの間の循環路に設けられ、前記燃料室からの排出水を溜める排水タンクと、
前記排水タンクの水を排出する排出路に設けられた排出用開閉弁とを有する燃料電池システムにおける開閉弁の状態を検出する方法であって、
排出用開閉弁を開放し排水タンク内の水を排出した後、排水タンク内の水量を検出し、検出された水量に基づいて排出用開閉弁の状態を判断することを特徴とする燃料電池システムの異常検出方法。
前記燃料電池のガス取入口に接続され、燃料ガスを供給するための供給路と、
一端が前記燃料電池のガス排出口に、他端が前記供給路に接続され、前記燃料室の燃料ガスを、前記供給路を介して前記燃料室に循環するための循環路と、
前記循環路に設けられ、前記燃料室の燃料ガスを、前記循環路を介して前記第1の供給路に循環させる循環ポンプと、
前記燃料室と前記循環ポンプの間の循環路に設けられ、前記燃料室からの排出水を溜める排水タンクと、
前記排水タンクの水を燃料ガスとともに排出する排出路に設けられた排出用開閉弁とを有する燃料電池システムにおける開閉弁の状態を検出する方法であって、
供給路内のガス圧値と、循環ポンプの駆動電流値とをそれぞれ検出し、検出されたガス圧値と駆動電流値とに基づき排出用開閉弁の状態を判断することを特徴とする燃料電池システムの異常検出方法。
請求項2に記載の発明によれば、排出用開閉弁が閉じたまま開かないといった異常を検出できるので、排水のオーバーフローによる循環ポンプの故障や燃料電池の出力低下を未然に防止することができる。
請求項4に記載の発明によれば、排出用開閉弁が開いたまま閉じないといった異常を検出できるので、燃料ガスが多量に外部に排出される危険を抑制することができる。
請求項5及び6に記載の発明によれば、排出用開閉弁の異常を検出できるので、異常の結果、燃料電池システムに生じる不都合を未然に防止することができる。
凸状部32は、板材の長辺とに沿って短辺方向へ向けて、等間隔で配列されている。長辺に沿って(図2における横方向)配置された凸状部32の間に形成された溝によって、凸状部32の間には水素流路301が形成され、凸状部32の裏側に形成された溝33によって、水素流路302が形成されている。この凸状部32の頂点部分の面は、燃料極が接触する当接部321となっている。集電部材3が網体であるため、当接部321が接触する部分においても、孔320を介して、燃料極は燃料ガスを供給することができる。また、水素流路301と水素流路302の間も、孔320を通して、水素ガスが相互に流通可能となる。
集電部材4は、矩形の板材から成り、プレス加工によって、複数の凸状部42が形成されている。凸状部42は、板材の短辺と平行に、かつ直線状に連続して形成されており、等間隔で配置されている。凸状部42の間には、溝が形成されて、空気が流通する空気流路40が形成されている。この凸状部42の頂点部分の面は、酸素極が接触する当接部421となっている。また、凸状部42の裏側は溝状の中空部41となっており、中空部41の両端は、閉鎖されている。
燃料供給系10の構成について、説明する。燃料ガスボンベである水素貯蔵タンク11は、燃料ガス供給流路201A、201Bを介して燃料電池スタック100のガス取入口201BINに接続されている。燃料ガス供給流路201Aには、水素元電磁弁18、一次センサS0、レギュレータ19、二次圧センサS1、並列接続された水素起動電磁弁20及び水素調圧弁21、ガス供給弁22、三次圧センサS2が順に設けられ、この燃料ガス供給流路201Aは、燃料ガス供給流路201Bに接続している。燃料ガス供給流路201Bには、リリーフ弁31が設けられ、燃料ガス供給流路201Bは、燃料電池スタック100の上記ガス取入口201BINに接続されている。燃料電池スタック100のガス排出口202OUTには、ガス排出流路202の一端が接続され、その他端は、レベルセンサS11が取り付けられたトラップ24に接続されている。排水タンクであるトラップ24には、循環流路204の一端と、ガス導出路203の一端がそれぞれ接続されている。ガス導出路203の他端は、減圧排出路205に接続され、最終的には後述する空気排出路124に接続されている。ガス導出路203には、排出用開閉弁としての排気電磁弁27が設けられている。レベルセンサS11は、トラップ24に溜められた生成水の水量(水位)を検出する。
水素循環ポンプ25の動作能力を示す駆動電流の定常負荷に対する時間変化を図10に示す。なお、本実施の形態では、定格12Vの水素循環ポンプ25の駆動電流(負荷電流)Iをサンプリングした。図10に示すように、定常負荷時の場合には、燃料ガス供給流路201A内の圧力(二次圧センサS1の出力(二次圧力M)、及び、三次圧力センサS2の出力(三次圧力U))は、時間変化に対して安定であることがわかる。
このように、循環ポンプ25の駆動電流が上昇した場合に、排気電磁弁27が開放された状態であると判定することができる。
検出された値Lが所定値Qlより小さくなっている場合には、水は十分に排出され、排気電磁弁27は、開放されたことを意味するので、ステップ512に進み、排気動作を終了する。即ち、排気電磁弁27を閉じる。
電流値Iが所定値I0より小さい場合には、燃料ガスのリークなしと判断し、排気電磁弁27は閉じていることを意味するので、このフローチャートを終了する。
上記した実施形態では、異常を検知した場合には、上記異常停止モードを実行すると共に、警告表示するようにしてもよい。これにより利用者等に注意を促すことができる。
11 水素貯蔵タンク(供給手段)
100 燃料電池スタック(燃料電池)
201A、201B 燃料ガス供給流路(供給路)
204 循環流路(循環路)
25 循環ポンプ
27 排気電磁弁(開閉弁)
S10 駆動電流検出センサ(検出手段)
S11 レベルセンサ
200 制御装置(判断手段)
Claims (6)
- 燃料ガスが流入される燃料室と、該燃料ガスと反応可能な酸化ガスが流入される酸化ガス室とを電解質層を介して隣接させ、燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池のガス取入口に接続され、燃料ガスを供給するための供給路と、
一端が前記燃料電池のガス排出口に、他端が前記供給路に接続され、前記燃料室の燃料ガスを、前記供給路を介して前記燃料室に循環するための循環路と、
前記循環路に設けられ、前記燃料室の燃料ガスを、前記循環路を介して前記第1の供給路に循環させる循環ポンプと、
前記燃料室と前記循環ポンプの間の循環路に設けられ、前記燃料室からの排出水を溜める排水タンクと、
前記排水タンクの水を排出する排出路に設けられた排出用開閉弁と、
前記排水タンクが溜めている水量を検出する水量検出手段と、
前記排出用開閉弁の排出動作後に、前記検出手段により検出された水量に基づいて、前記開閉弁の状態を判断する判断手段と、
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。 - 前記判断手段は、検出された水量が所定値以上である場合には、排出用開閉弁に異常があると判断する請求項1に記載の燃料電池システム。
- 燃料ガスが流入される燃料室と、該燃料ガスと反応可能な酸化ガスが流入される酸化ガス室とを電解質層を介して隣接させ、燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池のガス取入口に接続され、燃料ガスを供給するための供給路と、
一端が前記燃料電池のガス排出口に、他端が前記供給路に接続され、前記燃料室の燃料ガスを、前記供給路を介して前記燃料室に循環するための循環路と、
前記循環路に設けられ、前記燃料室の燃料ガスを、前記循環路を介して前記第1の供給路に循環させる循環ポンプと、
前記燃料室と前記循環ポンプの間の循環路に設けられ、前記燃料室からの排出水を溜める排水タンクと、
前記排水タンクの水を燃料ガスとともに排出する排出路に設けられた排出用開閉弁と、
前記供給路内のガス圧を検出するガス圧検出手段と、
前記循環ポンプの駆動電流を検出する電流検出手段と、
前記ガス圧検出手段で検出されたガス圧値と、前記電流検出手段で検出された電流値に基づき、排出用開閉弁の状態を判断する判断手段とを有することを特徴とする燃料電池システム。 - 前記判断手段は、検出されたガス圧値が所定値以下であり、検出された駆動電流値が所定値以上である場合に、排出用開閉弁が異常であると判断する請求項3に記載の燃料電池システム。
- 燃料ガスが流入される燃料室と、該燃料ガスと反応可能な酸化ガスが流入される酸化ガス室とを電解質層を介して隣接させ、燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池のガス取入口に接続され、燃料ガスを供給するための供給路と、
一端が前記燃料電池のガス排出口に、他端が前記供給路に接続され、前記燃料室の燃料ガスを、前記供給路を介して前記燃料室に循環するための循環路と、
前記循環路に設けられ、前記燃料室の燃料ガスを、前記循環路を介して前記第1の供給路に循環させる循環ポンプと、
前記燃料室と前記循環ポンプの間の循環路に設けられ、前記燃料室からの排出水を溜める排水タンクと、
前記排水タンクの水を排出する排出路に設けられた排出用開閉弁とを有する燃料電池システムにおける開閉弁の状態を検出する方法であって、
排出用開閉弁を開放し排水タンク内の水を排出した後、排水タンク内の水量を検出し、検出された水量に基づいて排出用開閉弁の状態を判断することを特徴とする燃料電池システムの異常検出方法。 - 燃料ガスが流入される燃料室と、該燃料ガスと反応可能な酸化ガスが流入される酸化ガス室とを電解質層を介して隣接させ、燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池のガス取入口に接続され、燃料ガスを供給するための供給路と、
一端が前記燃料電池のガス排出口に、他端が前記供給路に接続され、前記燃料室の燃料ガスを、前記供給路を介して前記燃料室に循環するための循環路と、
前記循環路に設けられ、前記燃料室の燃料ガスを、前記循環路を介して前記第1の供給路に循環させる循環ポンプと、
前記燃料室と前記循環ポンプの間の循環路に設けられ、前記燃料室からの排出水を溜める排水タンクと、
前記排水タンクの水を燃料ガスとともに排出する排出路に設けられた排出用開閉弁とを有する燃料電池システムにおける開閉弁の状態を検出する方法であって、
供給路内のガス圧値と、循環ポンプの駆動電流値とをそれぞれ検出し、検出されたガス圧値と駆動電流値とに基づき排出用開閉弁の状態を判断することを特徴とする燃料電池システムの異常検出方法。
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