JP2008034309A - Fuel battery system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は発電停止時に燃料電池に掃気ガスを供給し、燃料電池内部の水分を排水する燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system that supplies a scavenging gas to a fuel cell when power generation is stopped, and drains water inside the fuel cell.
近年、環境問題に対する取り組みの一環として、低公害車の開発が進められており、その中の一つに燃料電池システムを車載電源とする燃料電池車両がある。燃料電池システムは、電解質膜の一方の面にアノード極を配置し、他方の面にカソード極を配置してなる膜−電極接合体に反応ガスを供給することで電気化学反応を起こし、化学エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換システムである。なかでも、固体高分子膜を電解質として用いる固体高分子電解質型燃料電池システムは、低コストでコンパクト化が容易であり、しかも高出力密度を有することから、車載電力源としての用途が期待されている。 In recent years, low-pollution vehicles have been developed as part of efforts to deal with environmental problems, and one of them is a fuel cell vehicle using a fuel cell system as an on-vehicle power source. A fuel cell system causes an electrochemical reaction by supplying a reaction gas to a membrane-electrode assembly in which an anode electrode is disposed on one surface of an electrolyte membrane and a cathode electrode is disposed on the other surface, and chemical energy is generated. Is an energy conversion system that converts electricity into electrical energy. In particular, a solid polymer electrolyte fuel cell system using a solid polymer membrane as an electrolyte is easy to downsize at low cost and has a high output density, so that it is expected to be used as an in-vehicle power source. Yes.
燃料電池のガス流路内部には、反応ガスの電気化学反応で生じた生成水や反応ガスを加湿するための加湿水などが残留しており、この残留水を放置したまま発電を停止すると、低温環境下では、残留水が凍結してしまい、膜−電極接合体への反応ガスの拡散が妨げられ、低温始動性が低下する。 Inside the gas flow path of the fuel cell, water generated by the electrochemical reaction of the reaction gas, humidified water for humidifying the reaction gas, etc. remain, and if power generation is stopped while leaving this residual water, Under a low temperature environment, the residual water freezes, the reaction gas is prevented from diffusing into the membrane-electrode assembly, and the low temperature startability is lowered.
このような問題点に鑑み、特開2005−317224号公報には、燃料電池内部を循環する冷媒の温度を発電停止時に昇温させ、燃料電池を暖機させながらエアコンプレッサを駆動させて燃料電池内部に掃気ガスを供給し、ガス流路内部に残留する水分を排水するように構成された燃料電池システムが提案されている。
しかし、同公報に記載の技術では、エアコンプレッサに作動電力を供給する二次電池の残容量や、二次電池の温度低下による出力性能低下を考慮してないので、エアコンプレッサへの作動電力の供給が不足し、燃料電池内部の排水が十分に行われない可能性がある。特に、寒冷地においては、二次電池の温度低下による出力性能低下が生じやすいので、二次電池の出力性能を考慮した上で、燃料電池内部を十分に掃気できるよう対策を講じる必要がある。 However, the technology described in the publication does not take into account the remaining capacity of the secondary battery that supplies operating power to the air compressor or the decrease in output performance due to the temperature decrease of the secondary battery. There is a possibility that the fuel cell will not be sufficiently drained due to insufficient supply. In particular, in cold regions, the output performance is likely to deteriorate due to the temperature decrease of the secondary battery. Therefore, it is necessary to take measures to sufficiently scavenge the inside of the fuel cell in consideration of the output performance of the secondary battery.
そこで、本発明は発電停止時の二次電池の出力性能に応じて燃料電池内部を十分に掃気できる燃料電池システムを提案することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to propose a fuel cell system capable of sufficiently scavenging the inside of the fuel cell according to the output performance of the secondary battery when power generation is stopped.
上記の課題を解決するため、本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガスと酸化ガスとを電気化学反応させて発電する燃料電池と、発電停止時に燃料電池に掃気ガスを供給する掃気ガス供給手段と、掃気ガス供給手段に作動電力を供給する二次電池と、二次電池の温度又は残容量を検出する検出手段と、発電停止時に燃料電池に掃気ガスを供給するときの掃気時間を二次電池の温度又は残容量に基づいて推定する掃気時間推定手段と、掃気時間推定手段が推定した掃気時間以内に燃料電池内部の残留水分を掃気するときの掃気開始温度を推定する温度推定手段と、温度推定手段が推定した掃気開始温度に達するまで燃料電池の温度を昇温させる温度調整手段と、を備える。 In order to solve the above problems, a fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell that generates electricity by electrochemically reacting a fuel gas and an oxidizing gas, and a scavenging gas supply means that supplies the scavenging gas to the fuel cell when power generation is stopped. A secondary battery that supplies operating power to the scavenging gas supply means, a detection means that detects the temperature or remaining capacity of the secondary battery, and a scavenging time when the scavenging gas is supplied to the fuel cell when power generation is stopped. Scavenging time estimating means for estimating based on the temperature or remaining capacity of the battery; and temperature estimating means for estimating a scavenging start temperature when scavenging residual moisture inside the fuel cell within the scavenging time estimated by the scavenging time estimating means; Temperature adjusting means for raising the temperature of the fuel cell until the scavenging start temperature estimated by the temperature estimating means is reached.
二次電池の温度又は残容量に基づいて掃気時間を推定し、掃気時間以内に掃気処理が完了するように、燃料電池を暖機して掃気ガスの掃気能力を高めることにより、二次電池から掃気手段に供給できる作動電力が限られる場合であっても、燃料電池内部を十分に掃気することができる。 By estimating the scavenging time based on the temperature or remaining capacity of the secondary battery and increasing the scavenging gas scavenging capability by warming up the fuel cell so that the scavenging process is completed within the scavenging time, Even when the operating power that can be supplied to the scavenging means is limited, the inside of the fuel cell can be sufficiently scavenged.
ここで、温度推定手段は、燃料電池内部の水分量、温度、又は運転条件のうち何れかに基づいて掃気開始温度を補正するのが好ましい。これらのパラメータを基に燃料電池内部の残留水分量をより精度よく推定することにより、燃料電池を暖機するために要するエネルギーの無駄を抑制できる。 Here, it is preferable that the temperature estimation means corrects the scavenging start temperature based on any one of the moisture content, temperature, and operating conditions inside the fuel cell. By estimating the amount of residual water inside the fuel cell with higher accuracy based on these parameters, waste of energy required to warm up the fuel cell can be suppressed.
温度調整手段は、発電停止時における二次電池の温度又は残容量が所定値未満であることを条件として、燃料電池の温度を掃気開始温度まで昇温させるのが好ましい。二次電池の温度又は残容量が所定値以上のときは、掃気処理に必要な十分な電力を二次電池から供給できるので、掃気処理の際に燃料電池を暖機する必要はないためである。 The temperature adjusting means preferably raises the temperature of the fuel cell to the scavenging start temperature on the condition that the temperature or remaining capacity of the secondary battery when power generation is stopped is less than a predetermined value. This is because when the temperature or remaining capacity of the secondary battery is equal to or higher than a predetermined value, sufficient power necessary for the scavenging process can be supplied from the secondary battery, and it is not necessary to warm up the fuel cell during the scavenging process. .
本発明によれば、二次電池の温度又は残容量に基づいて掃気時間を推定し、掃気時間以内に掃気処理が完了するように、燃料電池を暖機して掃気ガスの掃気能力を高めることにより、二次電池から掃気手段に供給できる作動電力が限られる場合であっても、燃料電池内部を十分に掃気することができる。 According to the present invention, the scavenging time is estimated based on the temperature or remaining capacity of the secondary battery, and the scavenging gas scavenging ability is increased by warming up the fuel cell so that the scavenging process is completed within the scavenging time. Thus, even if the operating power that can be supplied from the secondary battery to the scavenging means is limited, the inside of the fuel cell can be sufficiently scavenged.
以下、各図を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1は本実施形態に係る燃料電池システム10のシステム構成を示す。燃料電池システム10は、燃料電池車両に搭載される車載用電力発電システムであり、化学エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を発電する燃料電池スタック30を有する。燃料電池スタック30は、複数のセルを直列に積層してなるものである。セルは、電解質膜の一方の面にアノード極を配置し、他方の面にカソード極を配置してなる膜−電極接合体と、膜−電極接合体に反応ガス(燃料ガス、酸化ガス)を流すためのガス流路(アノードガス流路、カソードガス流路)や冷媒を流すための冷媒流路が形成されたセパレータとから成る。燃料電池スタック30は、例えば、固体高分子型燃料電池スタックであり、水素タンク80からアノード極に燃料ガス(水素ガス)の供給を受けるとともに、エアコンプレッサ50からカソード極に酸化ガス(エア)の供給を受けて発電する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a system configuration of a
燃料ガス供給系統には、燃料ガス供給路42上に水素タンク80、遮断弁81、レギュレータ82などが配設されている。遮断弁81が開弁すると、水素タンク80に貯蔵されている高圧水素ガスは、レギュレータ82にて所定の圧力に調圧された後、燃料電池スタック30のアノード極に供給される。
In the fuel gas supply system, a
酸化ガス供給系統には、酸化ガス供給路41上にエアコンプレッサ50、加湿器51などが配設されている。エアコンプレッサ50によって大気から取り込まれたエアは、所定のガス圧に加圧され、加湿器51にて適度に加湿された後、燃料電池スタック30のカソード極に供給される。
In the oxidizing gas supply system, an
燃料電池スタック30では、アノード極において(1)式の酸化反応が生じ、カソード極において(2)式の還元反応が生じる。燃料電池スタック30全体としては(3)式の起電反応が生じる。
In the
H2 → 2H++2e- …(1)
(1/2)O2+2H++2e- → H2O …(2)
H2+(1/2)O2 → H2O …(3)
H 2 → 2H + + 2e − (1)
(1/2) O 2 + 2H + + 2e − → H 2 O (2)
H 2 + (1/2) O 2 → H 2 O (3)
連絡通路43は、酸化ガス供給路41から分岐して燃料ガス供給路42に合流するガス流路である。連絡通路43上には、遮断弁83が配設されており、通常運転時には、遮断弁83は閉弁している。燃料電池スタック30内部のガス流路には、(2)式に示す還元反応で生じた生成水や反応ガスに含まれている加湿水などの水分が残留している。システム停止時(発電停止時)には、エアコンプレッサ50から供給される加圧エア(掃気ガス)を燃料電池スタック30のカソード極に導入し、燃料電池スタック30内のカソードガス流路に残留している水分を燃料電池スタック30外に排水するとともに、更に遮断弁83を開弁し、酸化ガス供給路41を流れる加圧エアの一部を連絡通路43経由で燃料電池スタック30のアノード極に導入し、燃料電池スタック30内のアノードガス流路に残留している水分を燃料電池スタック30外に排水する。このとき、エアコンプレッサ50は、残留水分を掃気するための掃気手段として機能する。
The
冷却装置60は、燃料電池スタック30の運転温度を調整する温度調整手段として機能する。冷却装置60は、冷媒通路61に沿って燃料電池スタック30内部に冷媒を循環させるためのポンプ62、冷媒温度を調整するためのラジエータ63及びヒータ64を備える。冷媒通路61には、三方弁65,66が配設されており、冷媒の流れを制御できるように構成されている。通常運転時には、三方弁65のポートP1,P3は開弁し、ポートP2は閉弁する。同様に、三方弁66のポートP4,P6は開弁し、ポートP5は閉弁する。すると、燃料電池スタック30の発熱を吸収し、昇温した冷媒は、ラジエータ63の冷却作用により降温され、再び燃料電池スタック30の発熱を吸収するというサイクルを繰り返しながら、冷媒通路61上を循環する。
The
燃料電池スタック30の出力端子には、電力ライン77,78を介して複数のインバータ71,73と、DC/DCコンバータ75とが各々並列に接続されている。インバータ71,73は、例えば、6個のパワートランジスタにより構成される3相ブリッジ回路を備えており、燃料電池スタック30又は二次電池76から供給される直流電力をパワートランジスタのスイッチング動作によって交流電力(三相交流)に変換する。インバータ71は、車両走行推進力を得るためのトラクションモータ72に交流電力を供給する。トラクションモータ72は、例えば、三相動機モータ等の電動モータである。インバータ73は、エアコンプレッサ50を駆動させるためのコンプレッサモータ74に交流電力を供給する。
A plurality of
DC/DCコンバータ75には、燃料電池スタック30の発電電力又は車両制動時の回生エネルギーを蓄電するための二次電池76が接続されている。二次電池76は、電力の蓄電及び放電が可能な蓄電装置であり、ブレーキ回生時の回生エネルギー貯蔵源、燃料電池車両の加速又は減速に伴う負荷変動時のエネルギーバッファとして機能する。二次電池76としては、例えば、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、リチウム二次電池等が好適である。
Connected to the DC /
DC/DCコンバータ75は、燃料電池車両がトラクションモータ72により力行走行するときには、二次電池76の出力電圧を昇圧してインバータ71に直流電力を供給する一方、燃料電池車両がトラクションモータ72により回生制動するときには、回生した直流電圧を降圧して二次電池76を充電する。DC/DCコンバータ75は、燃料電池スタック30の余剰発電力を蓄電するために、燃料電池スタック30の出力電圧を降圧して二次電池75を充電することもできる。
When the fuel cell vehicle is powered by the
コントローラ20は、中央処理装置(CPU)、記憶装置(ROM,RAM)、入出力インタフェース等を備える制御ユニット(ECU)である。コントローラ20は、メモリ21に格納された各種制御プログラムやデータ(例えば、二次電池温度−出力可能時間マップデータ101、掃気開始温度−掃気時間マップデータ102等)に基づいて燃料電池システム10を制御する(マップデータ101,102の詳細については後述する。)。
The
例えば、コントローラ20は、イグニッションスイッチ22から出力される起動信号を受信すると、燃料電池システム10の運転を開始し、アクセルセンサ24から出力されるアクセル開度信号や、車速センサ23から出力される車速信号などを基にシステム全体の要求電力(車両走行電力と補機電力との総和)を求める。補機電力には、例えば、車載補機類(加湿装置、エアコンプレッサ、水素ポンプ、及び冷却水循環ポンプ等)で消費される電力、車両走行に必要な装置(変速機、車輪制御装置、操舵装置、及び懸架装置等)で消費される電力、乗員空間内に配設される装置(空調装置、照明器具、及びオーディオ等)で消費される電力などがある。
For example, when the
そして、コントローラ20は、燃料電池スタック30と二次電池76の出力電力の配分を決定し、燃料電池スタック30の発電量が目標電力に一致するように、エアコンプレッサ50の回転数やレギュレータ82の弁開度を調整し、燃料電池スタック30への反応ガス供給量を調整するとともに、DC/DCコンバータ75を制御して燃料電池スタック30の出力電圧を調整することにより燃料電池スタック30の運転ポイント(出力電圧、出力電流)を制御する。更に、コントローラ20は、アクセル開度に応じた目標車速が得られるように例えば、スイッチング指令として、U相、V相、及びW相の各交流電圧指令値をインバータ71に出力し、トラクションモータ72の出力トルク及び回転数を制御する。
Then, the
コントローラ20は、燃料電池システム10に配設されている各種センサ類からの信号を受信し、発電運転を制御する。各種センサ類として、例えば、燃料電池スタック30の温度(例えば、冷媒温度)を検出する温度センサ91、燃料電池スタック30の内部抵抗を検出するための内部抵抗計測器92、二次電池76の温度を検出する温度センサ93、二次電池76の残容量を検出するSOCセンサ94がある。
The
内部抵抗計測器92は、例えば、燃料電池スタック30に高周波電流を印加し、その電圧応答を検出することにより、燃料電池スタック30の内部抵抗を求めることのできる高周波インピーダンス計測器である。燃料電池スタック30の内部抵抗は、燃料電池スタック30内部に残留している水分量と相関性を有しているので、内部抵抗を検出することにより残留水分量をある程度推定することができる。
The internal
ここで、システム停止時における、燃料電池スタック30内部の水分を掃気するための制御処理について概説する。図2は、二次電池温度−出力可能時間マップデータ101を示している。横軸は二次電池76の温度を示し、縦軸は二次電池76から電力を放電できる時間(出力可能時間)を示している。燃料電池スタック30内部の水分を掃気するために必要な単位時間あたりの補機電力(エアコンプレッサ50、ヒータ64などの補機類の作動電力)は、残留水分量や温度などによって多少のばらつきがあるが、ここでは便宜上一定値と考えて、ある温度Tにおいて二次電池76から出力可能な電力を単位時間あたりの補機電力で割ることにより、温度Tにおける出力可能時間を求めることができる。二次電池76からの電力供給不足による掃気不足を回避するには、残留水分量が多量にある場合を想定した上での単位時間あたりの補機電力に基づいて出力可能時間を求めるのが好適である。
Here, an outline of the control process for scavenging the water inside the
様々な温度Tにおける二次電池76の出力可能時間を実験により求めると、図2に示すような二次電池温度−出力可能時間マップデータ101を得ることができる。図2を参照すると、ある一定の温度T0以下では、二次電池76の温度が低下する程、出力可能時間が漸減することが分かる。特に寒冷地においては、二次電池76の温度低下による出力特性低下が原因でコンプレッサモータ74に十分な電力を供給できず、燃料電池スタック30内の水分を十分に掃気できない可能性がある。
When the output possible time of the
そこで、本実施形態では、低温環境下で出力特性が低下した二次電池76から供給できる電力が限られる場合であっても、燃料電池スタック30内部の水分を十分に掃気できるように、燃料電池スタック30を暖機する。燃料電池スタック30を暖機すると、燃料電池スタック30内部を流れる掃気ガスは、熱を吸収して膨張するので低温の同一質量流量の掃気ガスに比べて体積流量が増大し、残留水の除去能力を高めることができる。また、掃気ガスが温められることによって、飽和水蒸気量が増大し(換言すると、掃気ガスの相対湿度が低下し)、同一の体積流量でも残留水の持ち去り量を増大できる。故に、掃気処理に必要な掃気ガス量を減らすことができ、掃気に費やされるエネルギーを抑えることができる。この結果、低温環境下で出力特性が低下した二次電池76から供給できる電力が限られる場合であっても、十分な掃気処理が可能になる。
Therefore, in the present embodiment, the fuel cell is configured so that the water inside the
燃料電池スタック30を暖機する方法として、例えば、三方弁65のポートP1,P2を開弁し、ポートP3を閉弁する。同様に、三方弁66のポートP4,P5を開弁し、ポートP4を閉弁する。すると、燃料電池スタック30内部を循環する冷媒は、ヒータ64の発熱作用により昇温し、燃料電池スタック30を暖機することができる。他の暖機方法として、例えば、冷却装置60の冷却能力を低下させた状態(具体的には、ポンプ62を停止させるか、又は回転数を低下させる)で、燃料電池スタック30に反応ガスを供給して、低効率発電を実施してもよい。このとき、低効率発電によって昇温した燃料電池スタック30内部の温度が高分子電解質膜の耐熱温度を上回らないように反応ガス供給量を調整する。
As a method for warming up the
図3は、掃気開始温度−掃気時間マップデータ102を示している。横軸は掃気処理を開始する温度(掃気開始温度)を示し、縦軸は掃気処理に要する時間(掃気時間)を示している。ここで、図2に示す出力可能時間と図3に示す掃気時間とが同一であるという前提に立ち、掃気時間内に掃気処理が完了する上で必要な掃気開始温度を実験により求めると、図3に示すような掃気開始温度−掃気時間マップデータ102を得ることができる。例えば、掃気時間t0以内に掃気処理を完了させるには、掃気開始温度をT1〜T2の範囲内に設定する必要があることがわかる。ここで、掃気時間をt0に設定したとき、掃気開始温度をT1〜T2の範囲内において、具体的にどの温度に設定したらよいかは、燃料電池スタック30内の残留水分量に依存する。燃料電池スタック30内部の水分量は、内部抵抗計測器92によって求められた内部抵抗値によって、ある程度推定することができるが、水分量が多くなると、内部抵抗値のみでは、正しい水分量を推測することができない。
FIG. 3 shows the scavenging start temperature-scavenging
そこで、内部抵抗計測器92によって求められた内部抵抗値の他に、温度や運転条件などを基に燃料電池スタック30内部の残留水分量を推定し、掃気開始温度を補正する。運転条件とは、どの程度の温度環境下においてどの程度のパワーをどの程度の時間にわたり出力したのかを示す運転履歴をいう。例えば、低温環境下において長時間の高出力運転を実施すると、残留水分量は極めて多くなる。内部抵抗値に加えて温度や運転条件などを加味することで、掃気開始温度をT1〜T2の範囲内の最適値に補正できる。
Therefore, in addition to the internal resistance value obtained by the internal
尚、上記の説明においては、二次電池76の温度に基づいて出力可能時間を求め、その出力可能時間(=掃気時間)以内に掃気処理を完了できる掃気開始温度を求める構成について例示したが、二次電池76の残容量に基づいて出力可能時間を求め、その出力可能時間(=掃気時間)以内に掃気処理を完了できる掃気開始温度を求める構成を採用してもよい。二次電池76の残容量は、SOCセンサ94の出力値に基づいて検出できる。
In the above description, the output possible time is obtained based on the temperature of the
また、二次電池76の温度がT0以上のとき、又は残容量が所定値(例えば、残容量30%程度)以上のときは、二次電池76からの電力供給が不足することはないので、上述した燃料電池スタック30の暖機処理は、二次電池76の温度がT0未満、又は残容量が所定値未満のときに実施すればよい。
Further, when the temperature of the
次に、図4を参照しながらシステム停止時の掃気制御について説明する。
コントローラ20は、イグニッションスイッチ22がオンからオフに切り替えられたことを検出すると(ステップ401;YES)、温度センサ93の出力値に基づいて二次電池76の温度を計測し(ステップ402)、二次電池76の温度が所定値T0未満であるか否かを判定する(ステップ403)。
Next, scavenging control when the system is stopped will be described with reference to FIG.
When the
二次電池76の温度が所定値T0未満であるならば(ステップ403;YES)、コントローラ20は、二次電池温度−出力可能時間マップデータ101を参照して二次電池76の出力可能時間を推定する(ステップ404)。
If the temperature of the
次に、コントローラ20は、掃気開始温度−掃気時間マップデータ102を参照して掃気開始温度を推定する(ステップ405)。このとき、燃料電池スタック30の内部抵抗、温度、運転条件などを基に残留水分量を推定し、掃気開始温度を適正値に補正する。
Next, the
次に、コントローラ20は、冷却装置60等を制御して燃料電池スタック30の温度が掃気開始温度に達するように調整し(ステップ406)、燃料電池スタック30の温度が掃気開始温度に達した時点で掃気処理を開始する(ステップ407)。このとき、遮断弁43は開弁され、エアコンプレッサ50から供給される加圧エアが燃料電池スタック30内部のアノードガス流路及びカソードガス流路に流れ込み、残留水分を掃気する。
Next, the
掃気処理を開始してから掃気時間が経過すると(ステップ408;YES)、掃気処理は終了する。 When the scavenging time has elapsed since the start of the scavenging process (step 408; YES), the scavenging process ends.
一方、二次電池76の温度が所定値T0以上であるならば(ステップ403;NO)、コントローラ20は、掃気処理を所定時間実行する(ステップ409)。このとき、二次電池76からは、掃気処理に必要な十分な電力を供給できるので、燃料電池スタック30を暖機する必要はなく、また掃気処理に要する時間も十分に確保できる。
On the other hand, if the temperature of the
本実施形態によれば、二次電池76の温度又は残容量に基づいて掃気時間を推定し、掃気時間以内に掃気処理が完了するように、燃料電池スタック30を暖機して掃気ガスの掃気能力を高めることにより、二次電池76からエアコンプレッサ50に供給できる作動電力が限られる場合であっても、燃料電池スタック30内部を十分に掃気することが可能となる。
According to the present embodiment, the scavenging time is estimated based on the temperature or remaining capacity of the
10…燃料電池システム 20…コントローラ 30…燃料電池スタック 50…エアコンプレッサ 60…冷却装置 101…二次電池温度−出力可能時間マップデータ 102…掃気開始温度−掃気時間マップデータ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
発電停止時に前記燃料電池に掃気ガスを供給する掃気ガス供給手段と、
前記掃気ガス供給手段に作動電力を供給する二次電池と、
前記二次電池の温度又は残容量を検出する検出手段と、
発電停止時に前記燃料電池に掃気ガスを供給するときの掃気時間を前記二次電池の温度又は残容量に基づいて推定する掃気時間推定手段と、
前記掃気時間推定手段が推定した掃気時間以内に前記燃料電池内部の残留水分を掃気するときの掃気開始温度を推定する温度推定手段と、
前記温度推定手段が推定した掃気開始温度に達するまで前記燃料電池の温度を昇温させる温度調整手段と、
を備える燃料電池システム。 A fuel cell that generates electricity by electrochemically reacting fuel gas and oxidizing gas; and
Scavenging gas supply means for supplying scavenging gas to the fuel cell when power generation is stopped;
A secondary battery for supplying operating power to the scavenging gas supply means;
Detecting means for detecting the temperature or remaining capacity of the secondary battery;
Scavenging time estimation means for estimating a scavenging time when supplying scavenging gas to the fuel cell when power generation is stopped based on the temperature or remaining capacity of the secondary battery;
Temperature estimating means for estimating a scavenging start temperature when scavenging residual moisture inside the fuel cell within the scavenging time estimated by the scavenging time estimating means;
Temperature adjusting means for raising the temperature of the fuel cell until the scavenging start temperature estimated by the temperature estimating means is reached;
A fuel cell system comprising:
前記温度推定手段は、前記燃料電池内部の水分量、温度、又は運転条件のうち何れかに基づいて前記掃気開始温度を補正する、燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
The fuel cell system, wherein the temperature estimation means corrects the scavenging start temperature based on any one of water content, temperature, and operating conditions inside the fuel cell.
前記温度調整手段は、発電停止時における前記二次電池の温度又は残容量が所定値未満であることを条件として、前記燃料電池の温度を前記掃気開始温度まで昇温させる、燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein
The fuel cell system, wherein the temperature adjusting means raises the temperature of the fuel cell to the scavenging start temperature on condition that the temperature or remaining capacity of the secondary battery when power generation is stopped is less than a predetermined value.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010003494A (en) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system and its operation method |
JP2010015866A (en) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system, mobile unit, and automobile |
JP2010021024A (en) * | 2008-07-10 | 2010-01-28 | Aisin Seiki Co Ltd | Operation control method of fuel cell system |
JP2016058188A (en) * | 2014-09-08 | 2016-04-21 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell system stopping method |
DE102016110620A1 (en) | 2015-06-26 | 2016-12-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | The fuel cell system |
CN107086318A (en) * | 2016-02-15 | 2017-08-22 | 丰田自动车株式会社 | The scavenging method of fuel cell system and fuel cell |
-
2006
- 2006-07-31 JP JP2006208675A patent/JP2008034309A/en active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010003494A (en) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system and its operation method |
JP2010015866A (en) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system, mobile unit, and automobile |
JP2010021024A (en) * | 2008-07-10 | 2010-01-28 | Aisin Seiki Co Ltd | Operation control method of fuel cell system |
JP2016058188A (en) * | 2014-09-08 | 2016-04-21 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell system stopping method |
DE102016110620A1 (en) | 2015-06-26 | 2016-12-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | The fuel cell system |
US9893371B2 (en) | 2015-06-26 | 2018-02-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
CN107086318A (en) * | 2016-02-15 | 2017-08-22 | 丰田自动车株式会社 | The scavenging method of fuel cell system and fuel cell |
JP2017147047A (en) * | 2016-02-15 | 2017-08-24 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel battery system and scavenging method for fuel battery |
US11133515B2 (en) | 2016-02-15 | 2021-09-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system and scavenging method of fuel cell |
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