JP2007226986A - Fuel cell system and method of controlling fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、燃料電池システムおよび燃料電池の管理方法に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell system and a fuel cell management method.
一般に、燃料電池では、低温環境下での停止期間中に燃料電池内で水が凍結して次の発電時の発電性能が低下するのを防止するために、凍結の可能性がある場合には燃料電池内の反応ガス流通路に掃気ガスを流通して掃気し、これらガス流通路内に残留する水分を排出している。 In general, in the case of a fuel cell, if there is a possibility of freezing in order to prevent water from freezing in the fuel cell during the stoppage period in a low temperature environment and reducing the power generation performance at the next power generation, A scavenging gas is circulated through the reaction gas flow passages in the fuel cell to scavenge, and water remaining in these gas flow passages is discharged.
例えば、特許文献1には、燃料電池を停止させた時に外気温センサにより検出された外気温に基づき推定される24時間以内の最低気温により凍結の可能性があるときには、燃料電池スタックや空気排出系などに取り付けた霧化器を作動して、燃料電池スタック内部に残留する水を霧化するとともに、反応ガス流通路に空気を流通させて掃気する技術が記載されている。
しかしながら、燃料電池を停止させたにもかかわらず、停止時に掃気のためにコンプレッサ等の補機がいつまでも作動していると操作者に違和感を与えてしまう。
そこで、この発明は、燃料電池の停止時に操作者に違和感を与えることなく、次回の燃料電池の起動性を確保することができる燃料電池システムと燃料電池の管理方法を提供するものである。
However, even if the fuel cell is stopped, if an auxiliary machine such as a compressor is continuously operated for scavenging when the fuel cell is stopped, the operator feels uncomfortable.
Accordingly, the present invention provides a fuel cell system and a fuel cell management method capable of ensuring the next startability of the fuel cell without causing the operator to feel uncomfortable when the fuel cell is stopped.
この発明に係る燃料電池システムおよび燃料電池の管理方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項1に係る発明は、反応ガスの反応により発電を行う燃料電池(例えば、後述する実施例における燃料電池1)と、前記燃料電池の停止中に該燃料電池の少なくとも一部が氷点下になるか否かを予測する氷点下予測手段(例えば、後述する実施例におけるステップS101,S107,S108,S109,S200,S300)と、前記氷点下予測手段により氷点下になると予測されたときに該予測を前記燃料電池の運転管理者に通知する氷点下通知手段(例えば、後述する実施例におけるS102)と、前記燃料電池が氷点下になる前に該燃料電池に対して所定の氷点下対応運転を行う氷点下対応運転手段(例えば、後述する実施例におけるステップS104,S105)と、を備えることを特徴とする燃料電池システムである。
このように構成することにより、運転管理者に氷点下になることを通知した上で氷点下対応運転をするので、燃料電池の次回の起動性を確保することができるとともに、運転管理者に対して次回起動する際の違和感を低減することができる。また、氷点下対応運転は運転管理者が燃料電池の近くにいなくても可能になる。なお、この発明において、「燃料電池の停止中」には「燃料電池を停止した時」も含まれる。
In the fuel cell system and the fuel cell management method according to the present invention, the following means are adopted in order to solve the above problems.
The invention according to claim 1 is a fuel cell that generates power by reaction of a reaction gas (for example, a fuel cell 1 in an embodiment described later), and at least a part of the fuel cell is below freezing point while the fuel cell is stopped. Sub-freezing prediction means (eg, steps S101, S107, S108, S109, S200, and S300 in the embodiments described later) for predicting whether or not the fuel is predicted to be below freezing by the sub-freezing prediction means. A freezing point notifying means for notifying the battery operation manager (for example, S102 in the embodiment described later) and a freezing point corresponding operating means for performing a predetermined freezing point corresponding operation to the fuel cell before the fuel cell becomes below freezing point ( For example, the fuel cell system includes steps S104 and S105) in an embodiment described later.
By configuring in this way, the operation manager is notified that the temperature will be below freezing, and the freezing operation is performed, so that the next startability of the fuel cell can be secured and The uncomfortable feeling at the time of starting can be reduced. Also, sub-freezing operation is possible even when the operation manager is not near the fuel cell. In the present invention, “when the fuel cell is stopped” includes “when the fuel cell is stopped”.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の発明において、前記氷点下対応運転手段は複数の氷点下対応運転が可能であり、前記複数の氷点下対応運転の中から一つを指示する対応運転指示手段(例えば、後述する実施例におけるステップS103)を備え、前記氷点下対応運転手段は、前記対応運転指示手段の指示に応じた氷点下対応運転を行うことを特徴とする。
このように構成することにより、運転管理者の指示に応じた氷点下対応運転を行うことができるので、運転管理者に対して燃料電池を次回起動する際の違和感をさらに低減することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the below-freezing-point corresponding operation means is capable of a plurality of below-freezing-point corresponding operation, and one of the plurality of below-freezing-point corresponding operations is instructed. Means (for example, step S103 in the embodiment described later), and the below-freezing corresponding operation means performs a below-freezing corresponding operation in accordance with an instruction from the corresponding operation instruction means.
By configuring in this way, it is possible to perform a sub-freezing operation in accordance with an instruction from the operation manager, so that it is possible to further reduce the sense of discomfort when the fuel cell is started next time for the operation manager.
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記氷点下対応運転は、前記燃料電池の再始動による暖機運転と前記燃料電池の反応ガス流通路(例えば、後述する実施例における燃料ガス流通路5,酸化剤ガス流通路6)を掃気する掃気運転の少なくともいずれか一方の運転を含むことを特徴とする。
暖機運転を行うことにより、燃料電池が氷点下まで低下することがなくなり、燃料電池の起動性を悪化させる要因を取り除くことができるので、次回の起動性を確保することができる。
掃気運転を行うことにより、氷点下になる前に燃料電池内の水分を除去することができるので、次回の起動性は若干低下するものの、起動不能な事態に陥るのを回避することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the below-freezing-compatible operation includes a warm-up operation by restarting the fuel cell and a reaction gas flow path (for example, described later) of the fuel cell. In this embodiment, the fuel gas flow passage 5 and the oxidant gas flow passage 6) are at least one of the scavenging operations for scavenging.
By performing the warm-up operation, the fuel cell does not drop below the freezing point, and the factor that deteriorates the startability of the fuel cell can be removed, so that the next startability can be ensured.
By performing the scavenging operation, moisture in the fuel cell can be removed before the temperature becomes below freezing point, so that the next startability is slightly lowered, but it is possible to avoid a situation where the start cannot be started.
請求項4に係る発明は、燃料電池の停止中に該燃料電池(例えば、後述する実施例における燃料電池1)の少なくとも一部が氷点下になると予測されたときに、該予測を前記燃料電池の運転管理者に通知し、前記燃料電池が氷点下になる前に該燃料電池に対して所定の氷点下対応運転を行うことを特徴とする燃料電池の管理方法である。
このように構成することにより、運転管理者に氷点下になることを通知した上で氷点下対応運転をするので、燃料電池の次回の起動性を確保することができるとともに、運転管理者に対して次回起動する際の違和感を低減することができる。なお、この発明において、「燃料電池の停止中」には「燃料電池を停止した時」も含まれる。
According to a fourth aspect of the present invention, when it is predicted that at least a part of the fuel cell (for example, the fuel cell 1 in an embodiment described later) is below freezing point while the fuel cell is stopped, the prediction of the fuel cell is performed. A fuel cell management method comprising: notifying an operation manager and performing a predetermined sub-freezing operation on the fuel cell before the fuel cell is below freezing.
By configuring in this way, the operation manager is notified that the temperature will be below freezing, and the freezing operation is performed, so that the next startability of the fuel cell can be secured and The uncomfortable feeling at the time of starting can be reduced. In the present invention, “when the fuel cell is stopped” includes “when the fuel cell is stopped”.
請求項1に係る発明によれば、燃料電池の次回の起動性を確保することができるとともに、運転管理者に対して次回起動する際の違和感を低減することができる。
請求項2に係る発明によれば、運転管理者に対して燃料電池を次回起動する際の違和感をさらに低減することができる。
請求項3に係る発明によれば、暖機運転を行うことにより次回の起動性を確保することができ、掃気運転を行うことにより次回起動時に燃料電池が起動不能な事態に陥るのを回避することができる。
請求項4に係る発明によれば、燃料電池の次回の起動性を確保することができるとともに、運転管理者に対して次回起動する際の違和感を低減することができる。
According to the invention which concerns on Claim 1, while being able to ensure the next startability of a fuel cell, the discomfort at the time of starting next with respect to a driving | operation manager can be reduced.
According to the invention which concerns on Claim 2, the discomfort at the time of starting a fuel cell next time with respect to a driving | operation manager can further be reduced.
According to the invention of claim 3, the next startability can be secured by performing the warm-up operation, and the scavenging operation is performed to avoid the situation where the fuel cell cannot be started at the next start-up. be able to.
According to the invention which concerns on Claim 4, while being able to ensure the next startability of a fuel cell, the discomfort at the time of starting next with respect to a driving | operation manager can be reduced.
以下、この発明に係る燃料電池システムおよび燃料電池の管理方法の実施例を図1から図7の図面を参照して説明する。なお、この実施例における燃料電池システムは燃料電池車両に搭載された態様である。
初めに、この発明に係る燃料電池システムの概略構成を図1を参照して説明する。
燃料電池1は、反応ガスを化学反応させて電力を得るタイプのもので、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み込んで形成されたセルを複数積層して構成されており、アノード側の燃料ガス流通路(反応ガス流通路)5に燃料ガスとして水素ガスを供給し、カソード側の酸化剤ガス流通路(反応ガス流通路)6に酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給すると、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電し、水が生成される。カソード側で生じた生成水の一部は固体高分子電解質膜を透過してアノード側に逆拡散するため、アノード側にも生成水が存在する。
Embodiments of a fuel cell system and a fuel cell management method according to the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS. Note that the fuel cell system in this embodiment is an embodiment mounted on a fuel cell vehicle.
First, a schematic configuration of a fuel cell system according to the present invention will be described with reference to FIG.
The fuel cell 1 is of a type that obtains electric power by chemically reacting a reaction gas. For example, a plurality of cells formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane made of a solid polymer ion exchange membrane or the like between an anode and a cathode from both sides. The fuel gas flow passage (reaction gas flow passage) 5 on the anode side is supplied with hydrogen gas as fuel gas, and the oxidant gas flow passage (reaction gas flow passage) 6 on the cathode side is supplied with oxidant. When air containing oxygen is supplied as a gas, hydrogen ions generated by a catalytic reaction at the anode move through the solid polymer electrolyte membrane to the cathode, and cause an electrochemical reaction with oxygen at the cathode to generate electricity, Is generated. Part of the generated water generated on the cathode side permeates the solid polymer electrolyte membrane and back diffuses to the anode side, so that the generated water also exists on the anode side.
空気はスーパーチャージャーなどのコンプレッサ7により所定圧力に加圧され、空気供給流路8を通って燃料電池1の酸化剤ガス流通路6に供給される。燃料電池1に供給された空気は発電に供された後、燃料電池1からカソード側の生成水と共に空気排出流路9に排出され、圧力制御弁10を介して図示しない排気処理装置へ排出される。
The air is pressurized to a predetermined pressure by a compressor 7 such as a supercharger and supplied to the oxidant
一方、水素タンク15から供給される水素ガスは水素ガス供給流路17、遮断弁20を流通し、レギュレータ16によって所定圧力に減圧され、エゼクタ19を通って燃料電池1の燃料ガス流通路5に供給される。そして、消費されなかった未反応の水素ガスは、燃料電池1からアノードオフガスとして排出され、アノードオフガス流路18を通ってエゼクタ19に吸引され、水素タンク15から供給される新鮮な水素ガスと合流し再び燃料電池1の燃料ガス流通路5に供給される。すなわち、燃料電池1から排出されるアノードオフガスは、アノードオフガス流路18、およびエゼクタ19よりも下流の水素ガス供給流路17を通って、燃料電池1を循環する。
空気供給流路8とエゼクタ19よりも下流の水素ガス供給流路17は、掃気弁25を備えた掃気流路24によって接続されている。
On the other hand, the hydrogen gas supplied from the
The air supply flow path 8 and the hydrogen gas
アノードオフガス流路18には燃料電池1から排出されるアノードオフガスの温度を検出する温度センサ23が設けられている。この実施例では、この温度センサ23で検出されるアノードオフガス温度を燃料電池1の内部温度(システム温度)とみなす。
アノードオフガス流路18からは、排出弁21を備えたアノードオフガス排出流路22が分岐している。排気弁21は、燃料電池1を循環する水素ガス中の不純物(水分や窒素等)の濃度が高くなったときなど必要に応じて開いてアノードオフガスを排出する。排出弁21から排出されたアノードオフガスは前記排気処理装置へ排出され、排気処理装置においてアノードオフガスはカソードオフガスによって希釈される。
The anode off-
An anode off-
この燃料電池システムでは、燃料電池1の停止中に燃料電池1の内部温度が氷点下になると予測されたときに氷点下対応運転をするように制御する。なお、「燃料電池の停止中」には「燃料電池を停止した時」も含まれる。氷点下対応運転としては暖機運転と掃気運転が可能で、ユーザー(燃料電池の運転管理者)はいずれの運転にするかを選択する。
暖機運転は、燃料電池1に反応ガス(水素ガスと空気)を供給して再始動し、発電(暖機発電)を行って自立暖機する運転である。
掃気運転は、圧力制御弁10と排気弁21と掃気弁25を開き、コンプレッサ7を運転することにより、燃料電池1の燃料ガス流通路5および酸化剤ガス流通路6に掃気ガスとして空気を流通し、これらガス流通路5,6内に残留する水分を排出する運転である。
In this fuel cell system, when the fuel cell 1 is stopped, when the internal temperature of the fuel cell 1 is predicted to be below the freezing point, control is performed so that the operation corresponding to the below freezing point is performed. Note that “when the fuel cell is stopped” includes “when the fuel cell is stopped”. As the freezing operation, warm-up operation and scavenging operation are possible, and the user (fuel cell operation manager) selects which operation to perform.
The warm-up operation is an operation in which a reactive gas (hydrogen gas and air) is supplied to the fuel cell 1 and restarted, and power generation (warm-up power generation) is performed to perform independent warm-up.
In the scavenging operation, the
ユーザーが燃料電池1の停止時間を短く予定している場合には、暖機運転を選択するのが好ましい。暖機運転によって燃料電池1の温度が氷点下まで低下することがなくなり、燃料電池の起動性を悪化させる要因を取り除くことができ、次回の起動性を確保することができるからである。
一方、ユーザーが燃料電池1の停止時間を長く予定している場合には、掃気運転が好ましい。掃気運転を行うことにより、氷点下になる前に燃料電池1内の水分を除去することができるので、次回の起動性は若干低下するものの、起動不能な事態に陥るのを回避することができるからである。
When the user is planning to shorten the stop time of the fuel cell 1, it is preferable to select the warm-up operation. This is because the temperature of the fuel cell 1 does not drop below the freezing point due to the warm-up operation, the factor that deteriorates the startability of the fuel cell can be removed, and the next startability can be ensured.
On the other hand, when the user is planning to extend the stop time of the fuel cell 1, the scavenging operation is preferable. By performing the scavenging operation, the water in the fuel cell 1 can be removed before the temperature becomes below freezing point, so that it is possible to avoid a situation in which the startup cannot be performed, although the next startup performance is slightly reduced. It is.
ところで、燃料電池1の停止中はユーザーが車両に搭乗しているとは限らないので、ユーザーが車両に搭乗していないときにも氷点下対応運転の運転方法を選択することができるように、この車両Vは、図2に示すように、インターネット40を介してユーザーの携帯電話41等と通信可能な送受信器(図示せず)を備えており、該送受信器は燃料電池システムのECU30に接続されていて、ユーザーからの指示に応じて燃料電池システムを制御することができるように構成されている。
By the way, since the user is not necessarily in the vehicle while the fuel cell 1 is stopped, the driving method for the sub-freezing operation can be selected even when the user is not in the vehicle. As shown in FIG. 2, the vehicle V includes a transceiver (not shown) that can communicate with a user's
燃料電池の管理方法の実施例1を図3に示すフローチャートに従って説明する。図3のフローチャートに示す氷点下対応運転制御ルーチンは、イグニッションスイッチ31のOFF信号の入力を開始条件として、電子制御装置(ECU)30によって一定時間毎に実行される。また、温度センサ23による温度検出は、イグニッションスイッチ31がOFFの間も一定時間毎に実行される。
A first embodiment of the fuel cell management method will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The below-freezing point operation control routine shown in the flowchart of FIG. 3 is executed at regular intervals by the electronic control unit (ECU) 30 with the input of the OFF signal of the
ステップS101において温度センサ23により検出した燃料電池1の温度(システム温度)が所定値t1より低いか否かを判定する。なお、所定値t1は0゜Cより若干高い温度(例えば7゜C)に設定する
ステップS101における判定結果が「YES」(t1より低い)である場合は、燃料電池1の停止中に燃料電池1の少なくとも一部が氷点下になる可能性があると予測されるので、ステップS102に進み、(1)氷点下になるという予測結果と、(2)温度センサ23で検出された燃料電池1の温度と、(3)水素タンク15の残燃料(残量)、をこの車両のユーザーに電話あるいは電子メールにより通知する。
通知を受けたユーザーは、残燃料を考慮した上で、燃料電池1に対する氷点下対応運転を暖機運転にするか掃気運転にするか選択し、電話あるいは電子メールによりECU30に指令を送る。
In step S101, it is determined whether or not the temperature (system temperature) of the fuel cell 1 detected by the
The user who has received the notification considers the remaining fuel, selects whether the operation corresponding to the freezing point for the fuel cell 1 is to be the warm-up operation or the scavenging operation, and sends a command to the
次に、ステップS103に進み、ECU30はユーザーからの指示が暖機運転か否かを判定する。
ステップS103における判定結果が「YES」である場合、すなわちユーザーから暖機運転の指示があった場合は、ステップS104に進み暖機運転を行う。
一方、ステップS103における判定結果が「NO」である場合、すなわち掃気運転の指示があった場合あるいはユーザーからいずれの指示もなかった場合は、ステップS105に進み掃気運転を行う。
ステップS104,S105の処理を実行した後、ユーザーに電話あるいは電子メールによって氷点下への対処が完了したことを通知して、本ルーチンの実行を終了する。
なお、ステップS101における判定結果が「NO」(t1C以上)である場合は、燃料電池1の停止中に燃料電池1が氷点下になることはないと予測され、氷点下対応運転は必要ないので本ルーチンの実行を終了する。
Next, it progresses to step S103 and ECU30 determines whether the instruction | indication from a user is a warm-up driving | operation.
If the determination result in step S103 is “YES”, that is, if there is an instruction for warm-up operation from the user, the process proceeds to step S104 to perform warm-up operation.
On the other hand, when the determination result in step S103 is “NO”, that is, when there is an instruction for the scavenging operation or when there is no instruction from the user, the process proceeds to step S105 and the scavenging operation is performed.
After executing the processing of steps S104 and S105, the user is notified that the countermeasure for the below freezing point has been completed by telephone or e-mail, and the execution of this routine is terminated.
If the determination result in step S101 is “NO” (t1C or more), it is predicted that the fuel cell 1 will not become below freezing while the fuel cell 1 is stopped, and the operation corresponding to below freezing is not required, so this routine is not necessary. The execution of is terminated.
この実施例1の氷点下対応運転制御によれば、ユーザーに氷点下になることを通知した上で氷点下対応運転をするので、燃料電池の次回の起動性を確保することができるとともに、ユーザーに対して次回起動する際の違和感を低減することができる。特に、ユーザーが氷点下対応運転を暖機運転で行うか掃気運転で行うか選択することができ、ユーザーの判断に応じた氷点下対応運転を行うことができるので、ユーザーが燃料電池1を次回起動する際の違和感をさらに低減することができる。また、氷点下対応運転はユーザーが燃料電池1の近くにいなくても可能になる。 According to the sub-freezing operation control of the first embodiment, since the sub-freezing operation is performed after notifying the user that the temperature is below freezing, the next startability of the fuel cell can be ensured and A sense of incongruity at the next start-up can be reduced. In particular, the user can select whether to perform the sub-freezing operation by the warm-up operation or the scavenging operation, and the sub-freezing operation can be performed according to the user's judgment, so that the user starts the fuel cell 1 next time. The uncomfortable feeling at the time can be further reduced. Further, the operation corresponding to sub-freezing is possible even if the user is not near the fuel cell 1.
次に、燃料電池の管理方法の実施例2を図4に示すフローチャートに従って説明する。
実施例2における氷点下対応運転制御では、初めにステップS200において氷点下予測フラグ処理を実行する。
氷点下予測フラグ処理を図5に示すフローチャートに従って説明する。図5に示すフローチャートは氷点下予測フラグ処理を示すサブルーチンであり、氷点下予測フラグ処理はイグニッションスイッチ31がOFFの間、一定時間毎に実行される。
Next, a second embodiment of the fuel cell management method will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
In the sub-freezing operation control in the second embodiment, first, a sub-freezing prediction flag process is executed in step S200.
The below-freezing prediction flag process will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The flowchart shown in FIG. 5 is a subroutine showing the below-freezing point prediction flag process, and the below-freezing point prediction flag process is executed at regular intervals while the
まず、ステップS201において、ECU30は、前述した車両の送受信器をインターネットを介して気象情報サーバに接続し、受信した気象データから現在の外気温が氷点下か否かを判定する。
ステップS201における判定結果が「YES」(現在の外気温が氷点下)である場合は、ステップS202に進み、受信した気象データから1時間後の予測外気温が氷点下か否かを判定する。
ステップS202における判定結果が「YES」(1時間後の予測外気温も氷点下)である場合は、ステップS203に進み、氷点下予測フラグF1を「1」として本ルーチンの実行を終了する。
ステップS202における判定結果が「NO」である場合(1時間後の予測外気温は氷点下でない)は、ステップS204に進み、氷点下予測フラグF1を「0」として本ルーチンの実行を終了する。
First, in step S201, the
If the determination result in step S201 is “YES” (the current outside air temperature is below freezing), the process proceeds to step S202, and it is determined from the received weather data whether the predicted outside air temperature after one hour is below freezing.
If the determination result in step S202 is “YES” (predicted outside air temperature after one hour is also below freezing), the process proceeds to step S203, the subfreezing prediction flag F1 is set to “1”, and the execution of this routine is ended.
If the determination result in step S202 is “NO” (the predicted outside temperature after one hour is not below freezing), the process proceeds to step S204, the below-freezing prediction flag F1 is set to “0”, and the execution of this routine is ended.
図4の氷点下対応運転制御に戻って、ステップS200の処理を実行した後、ステップS101に進み、温度センサ23により検出した燃料電池1の温度(システム温度)が所定値t1より低いか否かを判定する。なお、実施例1の場合と同様、所定値t1は0゜Cより若干高い温度(例えば7゜C)に設定する
ステップS101における判定結果が「YES」(t1より低い)である場合は、ステップS107に進み、氷点下予測フラグF1が「1」か否かを判定する。
ステップS107における判定結果が「YES」(F1=1)である場合は、燃料電池1の停止中に燃料電池1の少なくとも一部が氷点下になると予測されるので、ステップS102に進む。ステップS102〜S106の処理は実施例1における処理と同じであるので説明を省略する。
ステップS101における判定結果が「NO」(t1以上)である場合、および、ステップS107における判定結果が「NO」(F1=0)である場合は、燃料電池1の停止中に燃料電池1が氷点下になることはないと予測され、氷点下対応運転は必要ないので、本ルーチンの実行を終了する。
Returning to the below freezing point operation control in FIG. 4, the process of step S200 is executed, and then the process proceeds to step S101 to determine whether the temperature (system temperature) of the fuel cell 1 detected by the
If the determination result in step S107 is “YES” (F1 = 1), it is predicted that at least a part of the fuel cell 1 will be below freezing point while the fuel cell 1 is stopped, and the process proceeds to step S102. Since the processes in steps S102 to S106 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
When the determination result in step S101 is “NO” (t1 or more) and when the determination result in step S107 is “NO” (F1 = 0), the fuel cell 1 is below freezing point while the fuel cell 1 is stopped. Since it is predicted that there will be no freezing operation and no freezing operation is necessary, execution of this routine is terminated.
この実施例2の氷点下対応運転制御の場合には、気象データから得た現在の外気温と1時間後の予測外気温に基づいて、燃料電池1の少なくとも一部が氷点下になるか否かを予測しているので、氷点下予測の信頼性が高い。 In the case of the below-freezing operation control according to the second embodiment, whether or not at least a part of the fuel cell 1 is below freezing is determined based on the current outside temperature obtained from the weather data and the predicted outside temperature one hour later. Because it predicts, the reliability of sub-freezing prediction is high.
次に、燃料電池の管理方法の実施例3を図6に示すフローチャートに従って説明する。
実施例3における氷点下対応運転制御では、初めにステップS300において氷点下予測フラグ処理を実行する。
氷点下予測フラグ処理を図7に示すフローチャートに従って説明する。図7に示すフローチャートは氷点下予測フラグ処理を示すサブルーチンであり、氷点下予測フラグ処理はイグニッションスイッチ31がOFFの間、一定時間毎に実行される。
Next, a third embodiment of the fuel cell management method will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
In the sub-freezing operation control in the third embodiment, first, a sub-freezing prediction flag process is executed in step S300.
The below-freezing prediction flag process will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The flowchart shown in FIG. 7 is a subroutine showing the below-freezing point prediction flag process. The below-freezing point prediction flag process is executed at regular intervals while the
まず、ステップS301において、温度センサ23により検出した燃料電池1の温度(システム温度)に基づいて、燃料電池温度の低下勾配が所定値αよりも大きいか否かを判定する。
ステップS301における判定結果が「YES」(温度勾配>α)である場合は、ステップS302に進んで、氷点下予測フラグF2を「1」として、本ルーチンの実行を終了する。
ステップS301における判定結果が「NO」(温度勾配≦α)である場合は、ステップS303に進んで、氷点下予測フラグF2を「0」として、本ルーチンの実行を終了する。
First, in step S301, based on the temperature (system temperature) of the fuel cell 1 detected by the
When the determination result in step S301 is “YES” (temperature gradient> α), the process proceeds to step S302, the below-freezing point prediction flag F2 is set to “1”, and the execution of this routine is ended.
When the determination result in step S301 is “NO” (temperature gradient ≦ α), the process proceeds to step S303, the below-freezing point prediction flag F2 is set to “0”, and the execution of this routine is ended.
図6の氷点下対応運転制御に戻って、ステップS109の処理を実行した後、ステップS101に進み、温度センサ23により検出した燃料電池1の温度(システム温度)が所定値t1より低いか否かを判定する。なお、実施例1の場合と同様、所定値t1は0゜Cより若干高い温度(例えば7゜C)に設定する
ステップS101における判定結果が「YES」(t1より低い)である場合は、ステップS108に進み、氷点下予測フラグF2が「1」か否かを判定する。
ステップS108における判定結果が「YES」(F2=1)である場合は、燃料電池1の停止中に燃料電池1の少なくとも一部が氷点下になると予測されるので、ステップS102に進む。
ステップS108における判定結果が「NO」(F2=0)である場合は、ステップS109に進み、温度センサ23により検出した燃料電池1の温度(システム温度)が所定値t2より低いか否かを判定する。所定値t2は、所定値t1より低く、且つ、0゜Cより若干高い温度(例えば3゜C)に設定する
ステップS109における判定結果が「YES」(t2より低い)である場合は、ステップS102に進む。
ステップS102〜S106の処理は実施例1における処理と同じであるので説明を省略する。
ステップS101における判定結果が「NO」(t1以上)である場合、および、ステップS109における判定結果が「NO」(t2以上)である場合は、燃料電池1の停止中に燃料電池1が氷点下になることはないと予測され、氷点下対応運転は必要ないので、本ルーチンの実行を終了する。
Returning to the below freezing point operation control of FIG. 6, the process of step S109 is executed, and then the process proceeds to step S101 to determine whether or not the temperature (system temperature) of the fuel cell 1 detected by the
If the determination result in step S108 is “YES” (F2 = 1), it is predicted that at least a part of the fuel cell 1 will be below freezing point while the fuel cell 1 is stopped, and the process proceeds to step S102.
If the determination result in step S108 is “NO” (F2 = 0), the process proceeds to step S109 to determine whether or not the temperature (system temperature) of the fuel cell 1 detected by the
Since the processes in steps S102 to S106 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
When the determination result in step S101 is “NO” (t1 or more) and when the determination result in step S109 is “NO” (t2 or more), the fuel cell 1 is below freezing point while the fuel cell 1 is stopped. Since it is predicted that this will not occur, and no freezing operation is necessary, the execution of this routine is terminated.
この実施例3の氷点下対応運転制御の場合には、燃料電池1の温度低下勾配に基づいて、燃料電池1に対する第1段階の氷点下予測を行い、この第1段階の氷点下予測で氷点下が予測されなかったときには、燃料電池1の温度に基づいて燃料電池1に対する第2段階の氷点下予測を行っているので(ステップS109)、氷点下予測の信頼性が実施例1の場合よりも高い。 In the case of the sub-freezing operation control according to the third embodiment, the first freezing point prediction for the fuel cell 1 is performed based on the temperature drop gradient of the fuel cell 1, and the freezing point is predicted by the first freezing point prediction. If not, since the second-stage freezing point prediction for the fuel cell 1 is performed based on the temperature of the fuel cell 1 (step S109), the reliability of the below-freezing point prediction is higher than in the first embodiment.
なお、前述した実施例1〜3においては、ECU30がステップS101,S107,S108,S109,S200,S300の処理を実行することにより氷点下予測手段が実現され、ステップS102の処理を実行することにより氷点下通知手段が実現され、ステップS103の処理を実行することにより対応運転指示手段が実現され、ステップS104またはステップS105を実行することにより氷点下対応運転手段が実現される。
前述した実施例では、燃料電池1の温度としてアノードオフガス温度を代用したが、燃料電池1から排出される空気の温度を代用してもよいし、燃料電池1の温度を直接検出してもよい。
In the above-described first to third embodiments, the below-freezing point prediction unit is realized by the
In the embodiment described above, the anode off-gas temperature is substituted as the temperature of the fuel cell 1, but the temperature of the air discharged from the fuel cell 1 may be substituted, or the temperature of the fuel cell 1 may be directly detected. .
1 燃料電池
5 燃料ガス流通路(反応ガス流通路)
6 酸化剤ガス流通路(反応ガス流通路)
1 Fuel cell 5 Fuel gas flow path (reactive gas flow path)
6 Oxidant gas flow path (reactive gas flow path)
Claims (4)
前記燃料電池の停止中に該燃料電池の少なくとも一部が氷点下になるか否かを予測する氷点下予測手段と、
前記氷点下予測手段により氷点下になると予測されたときに該予測を前記燃料電池の運転管理者に通知する氷点下通知手段と、
前記燃料電池が氷点下になる前に該燃料電池に対して所定の氷点下対応運転を行う氷点下対応運転手段と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates electricity by reaction of the reaction gas; and
A sub-freezing prediction means for predicting whether or not at least a part of the fuel cell is below freezing point when the fuel cell is stopped;
A freezing point notification means for notifying the operation manager of the fuel cell of the prediction when the freezing point prediction means predicts that the freezing point will be below freezing;
A sub-freezing operation means for performing a predetermined sub-freezing operation on the fuel cell before the fuel cell is below freezing;
A fuel cell system comprising:
前記複数の氷点下対応運転の中から一つを指示する対応運転指示手段を備え、
前記氷点下対応運転手段は、前記対応運転指示手段の指示に応じた氷点下対応運転を行うことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。 The sub-freezing operation means is capable of a plurality of sub-freezing operation,
Corresponding driving instruction means for instructing one of the plurality of below-freezing corresponding driving,
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the sub-freezing operation unit performs sub-freezing operation according to an instruction of the corresponding operation instruction unit.
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