JP2008021499A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池の空気極への空気供給路上に配置され、空気中に含まれる不純物を自身に吸着させるケミカルフィルタを収容した吸着器と、前記吸着器を通過した単位時間あたりの空気量を測定する測定手段と、前記測定手段で測定された空気量の空気が前記吸着器に入る前の当該空気に含まれる不純物の濃度を検知する検知手段と、前記空気量と、前記不純物の濃度と、前記ケミカルフィルタの吸着効率とに基づいて、単位時間あたりの前記ケミカルフィルタに吸着した前記不純物の量を推定する推定手段と、前記不純物の量の累積値が所定値を超える場合に、アラームを出力させる出力制御手段とを含む燃料電池システムである。
【選択図】図1
Description
H2S)や窒素酸化物(NOx)のような燃料電池に対して有害な不純物成分を除去するた
め、燃料電池に対する酸化剤ガスの供給路上にケミカルフィルタが配置されたものがある。ケミカルフィルタは、活性炭等から構成され、不純物成分を自身に吸着させて除去する。
許文献1)。
前記吸着器を通過した単位時間あたりの空気量を測定する測定手段と、
前記測定手段で測定された空気量の空気が前記吸着器に入るときの当該空気に含まれる不純物の濃度を検知する検知手段と、
前記空気量と、前記不純物の濃度と、前記ケミカルフィルタの吸着効率とに基づいて、単位時間あたりの前記ケミカルフィルタに吸着した前記不純物の量を推定する推定手段と、
前記不純物の量の累積値が所定値を超える場合に、アラームを出力させる出力制御手段と
を含む燃料電池システムである。
前記測定手段で測定された空気量の空気が前記吸着器に入るときの当該空気に含まれる不純物の濃度を取得する手段と、
前記空気量と、前記不純物の濃度と、前記ケミカルフィルタの吸着効率とに基づいて、単位時間あたりの前記ケミカルフィルタに吸着した前記不純物の量を推定する推定手段と、
を含む、燃料電池システムにおけるケミカルフィルタの吸着量推定装置である。
前記測定手段で測定された空気量の空気が前記吸着器に入るときの当該空気に含まれる不純物の濃度を取得するステップと、
前記空気量と、前記不純物の濃度と、前記ケミカルフィルタの吸着効率とに基づいて、単位時間あたりの前記ケミカルフィルタに吸着した前記不純物の量を推定するステップと、
前記不純物の量の累積値が所定値を超える場合に、アラームを出力させるステップと
をコンピュータに実行させるプログラムとしても成立する。
前記吸着器を通過した単位時間あたりの空気量を測定する測定手段と、
前記測定手段で測定された空気量の空気に含まれる不純物の濃度を検知する検知手段と、
前記空気量と、前記不純物の濃度と、前記ケミカルフィルタの吸着効率とに基づいて、単位時間あたりの前記ケミカルフィルタに吸着した前記不純物の量を推定する推定手段と、
前記不純物の量の累積値が所定値を超える場合に、アラームを出力させる出力制御手段と
を含む燃料電池システムである。
前記測定手段で測定された空気量の空気に含まれる不純物の濃度を取得する手段と、
前記空気量と、前記不純物の濃度と、記憶手段に格納された前記ケミカルフィルタの吸着効率とに基づいて、単位時間あたりの前記ケミカルフィルタに吸着した前記不純物の量を推定する推定手段と
を含む、燃料電池システムにおけるケミカルフィルタの吸着量推定装置である。
前記測定手段で測定された空気量の空気に含まれる不純物の濃度を取得するステップと、
前記空気量と、前記不純物の濃度と、前記ケミカルフィルタの吸着効率とに基づいて、単位時間あたりの前記ケミカルフィルタに吸着した前記不純物の量を推定するステップと、
前記不純物の量の累積値が所定値を超える場合に、アラームを出力させるステップと
をコンピュータに実行させるプログラムとしても成立する。
図1は、本発明の第1実施形態における燃料電池システムの構成例を示す図である。この燃料電池システムは、移動体(例えば車両)に搭載される。図1における燃料電池1として、固体高分子型燃料電池(PEFC)が適用されている。燃料電池1は、複数のセルを積層してなるセルスタックで構成されている(但し、図1では、燃料電池1における単セル
の構成を模式的に示す)。
ード)3及び空気極(酸化剤極:カソード)4と、燃料極3及び空気極4を挟む燃料極側セ
パレータ5及び空気極側セパレータ6とからなる。
成される。
供給路)と、空気極4の下流側に設けられた酸化剤排出系とから構成される。
物(NOx)等)を自身に吸着させることでこれを除去する。
サ)20に導入される。エアポンプ20は、モータ21の駆動によって作動し、空気を燃
料電池1側へ送出する。エアポンプ20は、配管22を介してインタクーラ23に接続されており、エアポンプ20から送り出された空気は配管22を通ってインタクーラ23に導入される。配管22には、配管22内の温度(空気温)を検知する温度センサ24が設け
られている。
インタクーラ23から排出される空気の温度)を検知する温度センサ26が設けられてい
る。酸化剤ガス入口に導入された空気は、空気極側セパレータ6に設けられた流路を介して空気極4へ拡散する。空気極4を通過した空気は、燃料電池1の酸化剤ガス出口から外部へ排出される。
。ECU32は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ,プロセッサにより
実行されるプログラムやプログラムの実行に際して使用されるデータを記憶したメモリ(
記憶装置:記録媒体)、センサ等との間の入出力インタフェース(I/O)等から構成され
ている。
ンタクーラ23の冷却能力を制御する。発電に適した燃料電池1の温度は決まっており、燃料電池1に供給される空気によって燃料電池1が必要以上に温められると、燃料電池1の適正な発電を阻害する虞がある。ECU32は、例えば、インタクーラ23から排出される空気の温度が所定値を上回ると、インタクーラ23に制御信号を与えてインタクーラ23の冷却能力を高め、所定値以下の空気が燃料電池1に供給されるようにする。例えば、インタクーラ23が空冷であれば、インタクーラ23が備えるファンの回転量を制御信号により増加させて、ファンによる冷却用空気の流量を増加させ、インタクーラ23を通過する空気(酸化剤ガス)の放熱が促進されるようにする。
位時間あたりの吸着器に入る空気中の不純物の濃度)と、ケミカルフィルタ13のトラッ
プ効率(吸着効率)とに基づいて、ケミカルフィルタ13に吸着された不純物Xの単位時間あたりの吸着量を推定(算出)し、さらに吸着量の累積値を求めてこの累積値が所定値を超えたときに、ケミカルフィルタ13の寿命(交換時期)が来たものとして、アラームの出力制御を行う。
ータ信号:空気量データ)を取り込み、単位時間あたりの吸入空気量Q1を得る(ステップS1)。吸入空気量Q1は、ECU32に含まれるメモリのワークエリアに格納される。
プS3)。空気圧P1は、ECU32に含まれるメモリのワークエリアに格納される。
ステップS1で得られた吸入空気量Q1の空気が収容容器13A(吸着器)に導入された際における当該空気に含まれる不純物不純物Xの濃度G1を得る(ステップS4)。濃度G1は、ECU32に含まれるメモリのワークエリアに格納される。 次に、ECU32は、エア流量補正計算を行う(ステップS5)。即ち、ECU32は、ワークエリアに格納された吸入空気量Q1を、ワークエリアに格納された空気温度T1及び空気圧P1で補正した吸入空気量(エア流量)Q2を算出し、当該ワークエリアに格納する。
ィルタ13に吸着されている不純物Xの量)を算出し、ワークエリアに格納する。
特別な操作が行われない限り、点灯状態を維持する(電源停止状態を除く)。ステップS10が終了すると、処理はステップS1に戻される。
段)として機能する。また、ECU32は、検知手段たる濃度センサ18によって検知さ
れた、空気量Q2の空気が収容容器13A(吸着器)に導入された際における当該空気中の不純物Xの濃度G1を取得する取得手段として機能する。さらに、ECU32は、空気量Q2と濃度G1とトラップ効率kとから単位時間あたりのケミカルフィルタ13に吸着した不純物Xの量を推定する推定手段として機能する。さらに、ECU32は、不純物Xの量の累積値(累積量)を求め、累積量が所定値(判定値G0)を超える場合にアラームを警告灯33に対して出力させる出力制御手段として機能する。このように、ECU32は、ケミカルフィルタにおける吸着量を推定する吸着量推定装置として機能する。
。また、濃度センサ18は、累積量の算出対象となる不純物の種類毎に用意される。但し、複数種類の不純物を一つの濃度センサで兼用できる場合には、一つの濃度センサで複数種類の不純物の濃度が検知されるように構成される。図2に示した処理は、不純物の種類毎に、並列に実行されるように構成可能である。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態との共通点を含むので、主として相違点について説明する。
ーメータ15,圧力センサ16,温度センサ17及び濃度センサ18Aの出力信号による空気量,圧力,温度及び濃度がそれぞれデータとして随時メモリ上に蓄積され、ECU32は、蓄積されたデータを用いて各ステップの処理を実行する。
2・・・固体高分子電解質膜
3・・・燃料極
4・・・空気極
5・・・燃料極側セパレータ
6・・・空気極側セパレータ
11・・・空気取り込み管
12・・・ダストフィルタ
13・・・ケミカルフィルタ
14,19,22,25,27,30・・・配管
15・・・エアフローメータ
16,29・・・圧力センサ
17,24,26・・・温度センサ
18,18A・・・濃度センサ
20・・・エアポンプ
21・・・モータ
23・・・インタクーラ
28・・・レギュレータ
31・・・マフラ
32・・・ECU
33・・・警告灯
Claims (4)
- 燃料電池の空気極への空気供給路上に配置され、空気中に含まれる不純物を自身に吸着させるケミカルフィルタを収容した吸着器と、
前記吸着器を通過した単位時間あたりの空気量を測定する測定手段と、
前記測定手段で測定された空気量の空気が前記吸着器に入る前の当該空気に含まれる不純物の濃度を検知する検知手段と、
前記空気量と、前記不純物の濃度と、前記ケミカルフィルタの吸着効率とに基づいて、単位時間あたりの前記ケミカルフィルタに吸着した前記不純物の量を推定する推定手段と、
前記不純物の量の累積値が所定値を超える場合に、アラームを出力させる出力制御手段と
を含む燃料電池システム。 - 燃料電池の空気極への空気供給路上に配置され空気中に含まれる不純物を自身に吸着させるケミカルフィルタを収容した吸着器を通過した単位時間あたりの空気量を取得する手段と、
前記測定手段で測定された空気量の空気が前記吸着器に入る前の当該空気に含まれる不純物の濃度を取得する手段と、
前記空気量と、前記不純物の濃度と、記憶手段に格納された前記ケミカルフィルタの吸着効率とに基づいて、単位時間あたりの前記ケミカルフィルタに吸着した前記不純物の量を推定する推定手段と
を含む、燃料電池システムにおけるケミカルフィルタの吸着量推定装置。 - 燃料電池の空気極への空気供給路上に配置され、空気中に含まれる不純物を自身に吸着させるケミカルフィルタを収容した吸着器と、
前記吸着器を通過した単位時間あたりの空気量を測定する測定手段と、
前記測定手段で測定された空気量の空気に含まれる不純物の濃度を検知する検知手段と、
前記空気量と、前記不純物の濃度と、前記ケミカルフィルタの吸着効率から求まる比とに基づいて、単位時間あたりの前記ケミカルフィルタに吸着した前記不純物の量を推定する推定手段と、
前記不純物の量の累積値が所定値を超える場合に、アラームを出力させる出力制御手段と
を含む燃料電池システム。 - 燃料電池の空気極への空気供給路上に配置され空気中に含まれる不純物を自身に吸着させるケミカルフィルタを収容した吸着器を通過した単位時間あたりの空気量を取得する手段と、
前記測定手段で測定された空気量の空気に含まれる不純物の濃度を取得する手段と、
前記空気量と、前記不純物の濃度と、記憶手段に格納された前記ケミカルフィルタの吸着効率から求まる比とに基づいて、単位時間あたりの前記ケミカルフィルタに吸着した前記不純物の量を推定する推定手段と
を含む、燃料電池システムにおけるケミカルフィルタの吸着量推定装置。
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