JP2009037884A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池システムに関する。詳しくは、自動車に搭載される燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system. In detail, it is related with the fuel cell system mounted in a motor vehicle.
近年、自動車の新たな動力源として燃料電池システムが注目されている。燃料電池システムは、例えば、反応ガスを化学反応させて発電する燃料電池と、反応ガス流路を介して燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給装置と、この反応ガス供給装置を制御する制御装置と、を備える。 In recent years, fuel cell systems have attracted attention as a new power source for automobiles. The fuel cell system includes, for example, a fuel cell that generates power by chemically reacting a reaction gas, a reaction gas supply device that supplies the reaction gas to the fuel cell via a reaction gas flow path, and a control that controls the reaction gas supply device. An apparatus.
燃料電池は、アノード電極(陽極)に反応ガスとしてのアノードガス(水素ガス)を供給し、カソード電極(陰極)に反応ガスとしてのカソードガス(空気)を供給すると、電気化学反応により発電する。 When a fuel cell supplies an anode gas (hydrogen gas) as a reaction gas to an anode electrode (anode) and supplies a cathode gas (air) as a reaction gas to a cathode electrode (cathode), the fuel cell generates electricity by an electrochemical reaction.
ここで、燃料電池には、アノードガス供給流路が接続され、アノードガスは、このアノードガス供給流路を通して、燃料電池に供給される。また、燃料電池には、アノードガス排出流路が接続され、アノードガスは、このアノードガス排出流路を通して、燃料電池から排出される。 Here, an anode gas supply channel is connected to the fuel cell, and the anode gas is supplied to the fuel cell through the anode gas supply channel. An anode gas discharge channel is connected to the fuel cell, and the anode gas is discharged from the fuel cell through the anode gas discharge channel.
ところで、アノードガス供給流路やアノードガス排出流路等のガス流路は、複数の配管やバルブで構成されており、そのため、これら配管のフランジ同士の隙間やバルブからアノードガスが漏れる可能性がある。 By the way, the gas flow paths such as the anode gas supply flow path and the anode gas discharge flow path are composed of a plurality of pipes and valves. Therefore, there is a possibility that the anode gas leaks from the gaps between the flanges of these pipes or from the valves. is there.
この問題を解決するため、アノードガスを供給してガス流路内を加圧し、この加圧時のアノードガスの流量に基づいて、アノードガスが漏れているか否かを判定する手法が提案されている(特許文献1参照)。
具体的には、アノードガスを供給してガス流路内を加圧し、この加圧時のアノードガスの流量を測定する。また、ガス流路内のアノードガスの圧力や温度等の変化に基づいて、基準となる流量を算出しておく。そして、測定した流量と基準となる流量との差分を求め、この差分が所定値以上である場合には、アノードガスが漏れていると判定する。
In order to solve this problem, a method has been proposed in which anode gas is supplied to pressurize the inside of the gas flow path, and based on the flow rate of the anode gas at the time of pressurization, it is determined whether or not the anode gas is leaking. (See Patent Document 1).
Specifically, the anode gas is supplied to pressurize the inside of the gas flow path, and the flow rate of the anode gas during the pressurization is measured. Also, a reference flow rate is calculated based on changes in the pressure, temperature, etc. of the anode gas in the gas flow path. Then, a difference between the measured flow rate and the reference flow rate is obtained, and when the difference is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the anode gas is leaking.
この提案によれば、アノードガスの漏れを確実に検知して、燃料効率を維持し、さらには安全を確保できる。
しかしながら、特許文献1の手法では、ガス流路内を加圧するため、実際にアノードガスが漏れている場合、このアノードガスの漏れを促進させてしまうおそれがあった。 However, in the method of Patent Document 1, since the inside of the gas flow path is pressurized, when the anode gas actually leaks, there is a possibility of promoting the leakage of the anode gas.
本発明は、アノードガスの漏れを確実かつ安全に検知できる燃料電池システムを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the fuel cell system which can detect the leak of anode gas reliably and safely.
本発明の燃料電池システムは、アノードガスとカソードガスとを反応させて発電する燃料電池(例えば、後述の燃料電池10)と、前記燃料電池に供給されるアノードガスおよび前記燃料電池から排出されるアノードガスが流通するアノードガス流路(例えば、後述のアノードガス供給路43、アノードガス排出路44、アノードガス還流路45)と、前記アノードガス流路内のアノードガスの圧力を検出する圧力検出手段(例えば、後述の圧力センサ61)と、を有し、前記燃料電池に対するアノードガスの供給が停止した後、少なくとも前記アノードガス流路のうち前記燃料電池を含む部分を密封するガス流路密封手段(例えば、後述の密封制御部32)と、当該ガス流路密封手段により密封された部分について、前記圧力検出手段により検出したアノードガス消費によるアノードガスの圧力の推移を監視する圧力推移監視手段(例えば、圧力推移監視部33)と、当該ガス圧力推移監視手段によるアノードガスの圧力の監視結果に基づいて、前記ガス流路密封手段により密封された部分からアノードガスが漏れているか否かを判定する密封部分ガス漏れ判定手段(例えば、後述のガス漏れ判定部35)と、を有することを特徴とする。
The fuel cell system of the present invention is a fuel cell (for example, a
この発明によれば、燃料電池に対するアノードガスの供給が停止した後、少なくともアノードガス流路のうち燃料電池を含む部分を密封する。そして、密封された部分について、アノードガス消費によるアノードガスの圧力の推移を監視する。このアノードガスの圧力の監視結果に基づいて、密封された部分からアノードガスが漏れているか否かを判定する。 According to the present invention, after the supply of the anode gas to the fuel cell is stopped, at least a portion including the fuel cell in the anode gas channel is sealed. And about the sealed part, transition of the pressure of the anode gas by anode gas consumption is monitored. Based on the monitoring result of the pressure of the anode gas, it is determined whether or not the anode gas leaks from the sealed portion.
アノードガス流路のうち燃料電池を含む部分を密封すると、この密封された部分に残留したアノードガスが消費されて、燃料電池が発電することになる。その結果、アノードガス流路内の密封された部分の圧力は低下し、外部の圧力に対して負圧となる。したがって、アノードガス流路内の密封された部分からアノードガスが外部に漏れることがないため、アノードガスの漏れを確実かつ安全に検知できる。 When the portion including the fuel cell in the anode gas flow path is sealed, the anode gas remaining in the sealed portion is consumed, and the fuel cell generates power. As a result, the pressure in the sealed portion in the anode gas flow path is reduced to a negative pressure with respect to the external pressure. Therefore, since the anode gas does not leak to the outside from the sealed portion in the anode gas flow path, the leakage of the anode gas can be detected reliably and safely.
この場合、前記燃料電池システムは、前記燃料電池の発電中に、前記アノードガス流路からアノードガスが漏れているか否かを推定するガス漏れ推定手段(例えば、後述のガス漏れ推定部31)をさらに有し、前記ガス漏れ推定手段により、前記アノードガス流路からアノードガスが漏れていると推定される場合に、前記密封部分ガス漏れ判定手段により、前記ガス流路密封手段により密封された部分からアノードガスが漏れているか否かを判定することが好ましい。
In this case, the fuel cell system includes gas leak estimation means (for example, a gas
従来では、燃料電池の発電中、例えば、アノードガスセンサによりアノードガスを検出した場合に、アノードガスの漏れを検出する。また、電流センサや電圧センサを用いて燃料電池の発電量を測定し、この発電量がアノードガスの供給量に見合う発電量でない場合に、アノードガスの漏れを検出する。 Conventionally, during the power generation of the fuel cell, for example, when anode gas is detected by an anode gas sensor, leakage of the anode gas is detected. Further, the power generation amount of the fuel cell is measured using a current sensor or a voltage sensor, and when this power generation amount is not the power generation amount commensurate with the supply amount of the anode gas, the leakage of the anode gas is detected.
ところが、アノードガスセンサによるアノードガスの検出に基づいて、アノードガスの漏れを検出した場合には、このアノードガスセンサで生じた電気ノイズをアノードガスの漏れとして誤検出するおそれがある。また、アノードガスの供給量に見合う発電量が得られないことに基づいて、アノードガスの漏れを検出した場合には、アノードガスの漏れとは異なる要因により発電量が低下している可能性があり、誤検出するおそれがある。 However, when a leak of the anode gas is detected based on the detection of the anode gas by the anode gas sensor, there is a possibility that electrical noise generated by the anode gas sensor is erroneously detected as a leak of the anode gas. In addition, when anode gas leakage is detected based on the fact that the amount of power generation commensurate with the supply amount of anode gas cannot be obtained, there is a possibility that the power generation amount has decreased due to a factor different from the anode gas leakage. There is a risk of false detection.
そこで、この発明によれば、アノードガスセンサ、電流センサ、および電圧センサ等を用いて、ガス漏れ推定手段によりアノードガスの漏れを検出した場合に、上述のガス漏れ判定手段によりアノードガスが漏れているか否かを判定した。よって、ガス漏れ推定手段によるアノードガスの漏れの検出が正しいか否かを正確に判定できる。 Therefore, according to the present invention, when anode gas leakage is detected by the gas leakage estimation means using an anode gas sensor, current sensor, voltage sensor, or the like, whether the anode gas is leaked by the gas leakage determination means described above. Judged whether or not. Therefore, it can be accurately determined whether or not the detection of the leak of the anode gas by the gas leak estimation means is correct.
また、上述のようにガス漏れ推定手段によりアノードガスの漏れを検出した場合にのみ、上述のガス漏れ判定手段によりアノードガスが漏れているか否かを判定したので、無条件でガス漏れ判定手段を動作させることはなく、電力消費量を抑えることができる。 Further, only when the leakage of anode gas is detected by the gas leakage estimation means as described above, it is determined whether or not the anode gas is leaked by the gas leakage determination means. It is not operated and power consumption can be reduced.
本発明の燃料電池システムにおいて、前記ガス流路密封手段による密封後、密封された部分のアノードガスが前記燃料電池の反応により自然消費され、前記密封部分ガス漏れ判定手段は、この自然消費されたアノードガス量が所定量以上であると判定されると、アノードガスが漏れているか否かを判定することを特徴とする。 In the fuel cell system of the present invention, after sealing by the gas flow path sealing means, the sealed portion of the anode gas is naturally consumed by the reaction of the fuel cell, and the sealed portion gas leak determination means is naturally consumed. When it is determined that the anode gas amount is equal to or greater than a predetermined amount, it is determined whether or not the anode gas is leaking.
この発明によれば、燃料電池においてアノードガスを自然消費させたので、アノードガスが漏れているか否かを判定する際に、アノードガス流路内の密封部分の圧力を低下させるために特別な装置を必要としない。 According to the present invention, since the anode gas is naturally consumed in the fuel cell, a special device is used to reduce the pressure of the sealed portion in the anode gas passage when determining whether or not the anode gas is leaking. Do not need.
本発明の燃料電池システムにおいて、前記ガス流路密封手段による密封後、密封された部分のアノードガスが前記燃料電池の強制発電(例えば、後述のガス消費制御部36により実施される)により消費され、前記密封部分ガス漏れ判定手段は、この消費されたアノードガス量が所定量以上であると判定されると、アノードガスが漏れているか否かを判定することを特徴とする。
In the fuel cell system of the present invention, after sealing by the gas flow path sealing means, the sealed portion of the anode gas is consumed by forced power generation of the fuel cell (for example, carried out by a gas
この発明によれば、燃料電池の強制発電つまりディスチャージによりアノードガスを消費させたので、自然消費に比べて早急にアノードガスが漏れているか否かを判定できる。 According to this invention, since the anode gas is consumed by forced power generation of the fuel cell, that is, discharge, it can be determined whether or not the anode gas leaks more quickly than natural consumption.
本発明によれば、アノードガス流路のうち燃料電池を含む部分を密封すると、アノードガス流路に残留したアノードガスが消費されて、燃料電池が発電することになる。その結果、アノードガス流路内の密封された部分の圧力は低下し、外部の圧力に対して負圧となる。したがって、アノードガス流路からアノードガスが外部に漏れることがないため、アノードガスの漏れを確実かつ安全に検知できる。 According to the present invention, when the portion including the fuel cell in the anode gas channel is sealed, the anode gas remaining in the anode gas channel is consumed, and the fuel cell generates power. As a result, the pressure in the sealed portion in the anode gas flow path is reduced to a negative pressure with respect to the external pressure. Therefore, since the anode gas does not leak to the outside from the anode gas flow path, the leakage of the anode gas can be detected reliably and safely.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る燃料電池システム1のブロック図である。
燃料電池システム1は、反応ガスを反応させて発電する燃料電池10と、この燃料電池10に反応ガスとしてのアノードガスやカソードガスを供給する供給装置20と、これら燃料電池10および供給装置20を制御する制御装置30と、を有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram of a fuel cell system 1 according to the first embodiment of the present invention.
The fuel cell system 1 includes a
供給装置20は、燃料電池10のカソード電極側にカソードガスを供給するカソードガスポンプ21と、アノード電極側にアノードガスを供給するアノードガスタンク22およびイジェクタ23と、燃料電池10から排出されたガスを処理する希釈器24と、を含んで構成される。
The
カソードガスポンプ21は、カソードガス供給路41を介して、燃料電池10のカソード電極側に接続されている。
The
燃料電池10のカソード電極側には、カソードガス排出路42が接続され、このカソードガス排出路42は、燃料電池10で利用されたカソードガスを排出する。カソードガス排出路42の途中には、上述の希釈器24が設けられ、さらに、カソードガス排出路42の希釈器24よりも燃料電池10側には、背圧弁421が設けられる。
A cathode
アノードガスタンク22は、アノードガス流路としてのアノードガス供給路43を介して、燃料電池10のアノード電極側に接続されている。上述のイジェクタ23は、このアノードガス供給路43に設けられている。アノードガスタンク22には、インタンク電磁弁431が設けられ、さらに、アノードガス供給路43のアノードガスタンク22とイジェクタ23との間には、2次遮断弁432が設けられている。
The
燃料電池10のアノード電極側には、アノードガス流路としてのアノードガス排出路44が接続され、このアノードガス排出路44は、希釈器24に接続される。このアノードガス排出路44の先端側には、パージ弁441が設けられている。また、アノードガス排出路44のうちパージ弁441よりも燃料電池側では、アノードガス排出路44が分岐されてアノードガス流路としてのアノードガス還流路45となり、このアノードガス還流路45は、上述のイジェクタ23に接続されている。
An anode
アノードガス排出路44のうち燃料電池10とアノードガス還流路45の分岐点との間には、内部のアノードガスの圧力を計測する圧力検出手段としての圧力センサ61が設けられている。
A
アノードガス排出路44には、パージ弁441が設けられている。このパージ弁441を開くことにより、アノードガス供給路43、アノードガス排出路44、およびアノードガス還流路45内のアノードガスを、希釈器24において、カソードガス排出路42内のカソードガスに合流させる。
A
イジェクタ23は、アノードガス還流路45を通して、アノードガス排出路44に排出されたアノードガスを回収し、アノードガス供給路43に還流する。
The
また、燃料電池システム1には、アノードガス供給路43、アノードガス排出路44、およびアノードガス還流路45の外部に、アノードガスを検出するアノードガスセンサ64が設けられる。
Further, the fuel cell system 1 is provided with an
燃料電池10には、燃料電池10で発電した電流値を計測する電流センサ62と、その際の電圧値を計測する電圧センサ63とが設けられている。
また、燃料電池10には、この燃料電池10で発電した電力により駆動する補機50が接続されている。
The
The
上述のインタンク電磁弁431、2次遮断弁432、およびパージ弁441は、制御装置30により制御される。また、圧力センサ61、電流センサ62、電圧センサ63、およびアノードガスセンサ64は、制御装置30に接続される。
The in-tank
図2は、制御装置30のブロック図である。
制御装置30は、ガス漏れ推定手段としてのガス漏れ推定部31と、ガス流路密封手段としての密封制御部32と、圧力推移監視手段としての圧力推移監視部33と、ガス消費量算出部34と、密封部分ガス漏れ判定手段としてのガス漏れ判定部35と、を有する。
FIG. 2 is a block diagram of the
The
ガス漏れ推定部31は、燃料電池10の発電中に、アノードガスセンサ64によりアノードガスが検出されると、アノードガス供給路43、アノードガス排出路44、およびアノードガス還流路45からアノードガスが漏れていると推定する。
When the
なお、ガス漏れ推定部31は、アノードガスセンサ64によりアノードガスが検出されると、アノードガスが漏れていると推定したが、これに限らない。すなわち、電流センサ62および電圧センサ63により燃料電池10の発電量を測定し、この発電量がアノードガスの供給量に見合う発電量でない場合に、アノードガスが漏れていると推定してもよい。
The gas
密封制御部32は、ガス漏れ推定部31により、アノードガス供給路43、アノードガス排出路44、およびアノードガス還流路45からアノードガスが漏れていると推定され、かつ、燃料電池10に対するアノードガスの供給が停止した後、インタンク電磁弁431およびパージ弁441を閉じることにより、燃料電池10を含んでアノードガス供給路43、アノードガス排出路44、およびアノードガス還流路45を密封する。以降、インタンク電磁弁431およびパージ弁441により密封した部分を、密封部分70と呼ぶ。
The sealing
なお、密封制御部32は、インタンク電磁弁431およびパージ弁441を閉じたが、これに限らず、2次遮断弁432およびパージ弁441を閉じてもよい。
The sealing
なお、アノードガスが漏れていると推定され、かつ、燃料電池10に対するアノードガスの供給が停止した後、密封制御部32を動作させたが、これに限らず、ガス漏れ推定部31により特に多量のアノードガスが漏れていると推定される場合には、直ちにイグニッションをOFFとし、燃料電池10に対するアノードガスの供給を停止してもよい。
Although it is estimated that the anode gas is leaking and the supply of the anode gas to the
圧力推移監視部33は、密封部分70について、圧力センサ61により検出したアノードガスの圧力値を受信し、その推移を監視する。
The pressure
ガス消費量算出部34は、密封制御部32により密封部分70が密封された後、燃料電池10でアノードガスが自然消費された量を算出し、所定量のアノードガスが消費されたか否かを判別する。具体的には、自然消費によるアノードガスの消費速度と、経過時間と、に基づいて算出する。
The gas
なお、ガス消費量算出部34は、自然消費によるアノードガスの消費速度と、経過時間と、に基づいて燃料電池10でアノードガスが消費された量を算出したが、これに限らない。すなわち、電流センサ62および電圧センサ63により計測した発電量の積算値に基づいて算出してもよい。
In addition, although the gas
ガス漏れ判定部35は、ガス消費量算出部34により所定量以上のアノードガスが消費されたと判別されると、圧力推移監視部33により監視される密封部分70内のアノードガスの圧力推移の監視結果に基づいて、図3に従い、密封部分70からアノードガスが漏れているか否かを判定する。
When the gas
図3は、密封部分70が密封された後の時間経過と、この時間経過に伴う密封部分70のアノードガスの圧力と、の関係を示す図である。
密封部分70からアノードガスが漏れていない場合には、密封状態で燃料電池10が反応することにより、密封部分70のアノードガスは消費され、時間経過に従って、アノードガスの圧力は減少する。
一方、密封部分70からアノードガスが漏れている場合には、アノードガスが漏れている部分より外気を引き込むため、圧力は漸減し、密封部分70からアノードガスが漏れていない場合に比べて、圧力の低下が緩やかになる。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the time elapsed after the sealed
When the anode gas does not leak from the sealed
On the other hand, when the anode gas leaks from the sealed
ガス漏れ判定部35は、図3に従い、密封部分70を密封した時刻をt0とすると、この時刻t0から所定時間経過した時刻t1において、圧力の減少量が判定閾値以下であれば、アノードガスが漏れており、圧力の減少量が判定閾値を超えていれば、アノードガスは漏れていないと判定する。
According to FIG. 3, the gas
図4は、燃料電池システム1の動作を示すフローチャートである。
S1では、イグニッションがONであるか否かを判定する。この判定がNOの場合には、S1に再び戻り、この判定がYESの場合には、S2に移る。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the fuel cell system 1.
In S1, it is determined whether the ignition is ON. If this determination is NO, the process returns to S1, and if this determination is YES, the process proceeds to S2.
S2では、燃料電池システム1のイグニッションがONとなり、燃料電池10にアノードガスの供給が始まっているので、ガス漏れ推定部31により、アノードガスが漏れているか否かを推定する。具体的には、アノードガスの検出量が所定量以上であるか否かを判定する。
この判定がYESの場合には、所定量以上のアノードガスを検出しているので、S3に移り、S3では、ガス漏れフラグを1にセットする。一方、この判定がNOの場合には、所定量以上のアノードガスを検出していないので、S4に移り、S4では、ガス漏れフラグを0にセットする。
In S2, since the ignition of the fuel cell system 1 is turned on and the supply of anode gas to the
If this determination is YES, since a predetermined amount or more of the anode gas has been detected, the process proceeds to S3, and the gas leak flag is set to 1 in S3. On the other hand, if this determination is NO, the anode gas of a predetermined amount or more has not been detected, so the routine proceeds to S4, where the gas leak flag is set to 0.
S5では、イグニッションがOFFであるか否かを判定する。この判定がNOの場合には、S2に戻り、この判定がYESの場合には、S6に移る。このようにして、ガス漏れ推定部31は、燃料電池システム1のイグニッションがOFFになるまで、S2〜S5の処理を繰り返す。
In S5, it is determined whether or not the ignition is OFF. If this determination is NO, the process returns to S2, and if this determination is YES, the process proceeds to S6. Thus, the gas
S6では、ガス漏れフラグが1であるか否かを判定する。この判定がYESの場合には、S7に移り、この判定がNOの場合には、アノードガスは漏れていないと判断し、処理を終了する。 In S6, it is determined whether or not the gas leak flag is 1. If this determination is YES, the process proceeds to S7, and if this determination is NO, it is determined that the anode gas is not leaking, and the process is terminated.
S7では、密封制御部32により、密封部分70を密封し、続いて、S8では、圧力推移監視部33により密封部分70のアノードガスの圧力P1を測定する。
In S <b> 7, the sealing
S9では、ガス消費量算出部34により、所定量以上のアノードガスを消費したか否かを判定する。この判定がYESの場合には、S10に移り、この判定がNOの場合には、S9に戻る。
In S9, the gas
S10では、所定量のアノードガスが燃料電池10にて消費されているので、圧力推移監視部33により、再び、密封部分70のアノードガスの圧力P2を測定する。
In S10, since a predetermined amount of anode gas is consumed in the
S11では、ガス漏れ判定部35により、圧力P1と圧力P2との差分が判定閾値以下であるか否かを判定する。この判定がYESの場合には、S12に移り、アノードガスが漏れていると判定する。一方、この判定がNOの場合には、S13に移り、アノードガスが漏れていないと判定する。
In S11, the gas
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(1)燃料電池10に対するアノードガスの供給が停止した後、密封部分70を密封する。そして、密封部分70について、アノードガス消費によるアノードガスの圧力の推移を監視する。このアノードガスの圧力の監視結果に基づいて、密封部分70からアノードガスが漏れているか否かを判定する。
密封部分70を密封すると、この密封部分70に残留したアノードガスが消費されて、燃料電池10が発電することになる。その結果、密封部分70の圧力は低下し、外部の圧力に対して負圧となる。したがって、密封部分70からアノードガスが外部に漏れることがないため、アノードガスの漏れを確実かつ安全に検知できる。
According to this embodiment, there are the following effects.
(1) After the supply of the anode gas to the
When the sealing
(2)アノードガスセンサ64、電流センサ62、および電圧センサ63等を用いて、ガス漏れ推定部31によりアノードガスの漏れを検出した場合に、ガス漏れ判定部35によりアノードガスが漏れているか否かを判定した。よって、ガス漏れ推定部31によるアノードガスの漏れの検出が正しいか否かを正確に判定できる。
(2) Whether or not the anode gas is leaked by the gas
また、ガス漏れ推定部31によりアノードガスの漏れを検出した場合にのみ、ガス漏れ判定部35によりアノードガスが漏れているか否かを判定したので、無条件でガス漏れ判定部35を動作させることはなく、電力消費量を抑えることができる。
Further, only when the gas
(3)燃料電池10においてアノードガスを自然消費させたので、アノードガスが漏れているか否かを判定する際に、密封部分70の圧力を低下させるために特別な装置を必要としない。
(3) Since the anode gas is naturally consumed in the
<第2実施形態>
本実施形態では、燃料電池10により密封部分70内のアノードガスを自然消費させず、燃料電池10を強制発電させることにより密封部分70内のアノードガスを強制的に消費した点が、第1実施形態と異なる。
Second Embodiment
In the present embodiment, the anode gas in the sealed
図5は、制御装置30Aのブロック図である。
具体的には、制御装置30Aは、第1実施形態におけるガス消費量算出部34に代えて、ガス消費制御部36を備える。
FIG. 5 is a block diagram of the
Specifically, the
ガス消費制御部36は、密封制御部32により密封部分70が密封された後、補機50を駆動する。これにより、燃料電池10が強制発電つまりディスチャージされて、密封部分70のアノードガスが消費される。そして、ガス消費制御部36は、燃料電池10でアノードガスが消費された量を算出し、所定量のアノードガスが消費されたか否かを判別する。具体的には、アノードガスの消費速度と経過時間とに基づいて算出する。
The
図6は、燃料電池システム1の動作を示すフローチャートである。
本実施形態では、図4に示す第1実施形態のフローチャートにおけるS9の処理に代えて、S21〜S23の処理を行う。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the fuel cell system 1.
In the present embodiment, the processes of S21 to S23 are performed instead of the process of S9 in the flowchart of the first embodiment shown in FIG.
S21では、ガス消費制御部36により、燃料電池10の強制発電を開始し、密封部分70のアノードガスを強制的に消費し始めた後、S22に移る。
In S21, the gas
S22では、ガス消費制御部36により、所定量以上のアノードガスを消費したか否かを判定する。この判定がYESの場合には、S23に移り、この判定がNOの場合には、S22に戻る。
In S22, the gas
S23では、所定量のアノードガスが燃料電池10にて消費されているので、ガス消費制御部36による燃料電池10の強制発電を終了し、S10に移る。
In S23, since a predetermined amount of anode gas is consumed in the
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(4)燃料電池10の強制発電つまりディスチャージによりアノードガスを消費させたので、自然消費に比べて早急にアノードガスが漏れているか否かを判定できる。
According to this embodiment, there are the following effects.
(4) Since the anode gas is consumed by forced power generation, that is, discharge of the
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, etc. within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
1 燃料電池システム
10 燃料電池
30、30A 制御装置
31 ガス漏れ推定部(ガス漏れ推定手段)
32 密封制御部(ガス流路密封手段)
33 圧力推移監視部(圧力推移監視手段)
34 ガス消費量算出部
35 ガス漏れ判定部(密封部分ガス漏れ判定手段)
36 ガス消費制御部
43 アノードガス供給路(アノードガス流路)
44 アノードガス排出路(アノードガス流路)
45 アノードガス還流路(アノードガス流路)
70 密封部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
32 Sealing control part (gas flow path sealing means)
33 Pressure change monitoring part (Pressure change monitoring means)
34 Gas
36 Gas
44 Anode gas discharge passage (anode gas passage)
45 Anode gas recirculation path (anode gas flow path)
70 Sealing part
Claims (4)
前記燃料電池に供給されるアノードガスおよび前記燃料電池から排出されるアノードガスが流通するアノードガス流路と、
前記アノードガス流路内のアノードガスの圧力を検出する圧力検出手段と、を有する燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池に対するアノードガスの供給が停止した後、少なくとも前記アノードガス流路のうち前記燃料電池を含む部分を密封するガス流路密封手段と、
当該ガス流路密封手段により密封された部分について、前記圧力検出手段により検出したアノードガス消費によるアノードガスの圧力の推移を監視する圧力推移監視手段と、
当該圧力推移監視手段によるアノードガスの圧力の監視結果に基づいて、前記ガス流路密封手段により密封された部分からアノードガスが漏れているか否かを判定する密封部分ガス漏れ判定手段と、を有する燃料電池システム。 A fuel cell that generates electricity by reacting anode gas and cathode gas;
An anode gas flow path through which an anode gas supplied to the fuel cell and an anode gas discharged from the fuel cell flow;
A fuel cell system having pressure detection means for detecting the pressure of the anode gas in the anode gas flow path,
A gas flow path sealing means for sealing at least a portion of the anode gas flow path including the fuel cell after the supply of the anode gas to the fuel cell is stopped;
Pressure transition monitoring means for monitoring the transition of the pressure of the anode gas due to consumption of the anode gas detected by the pressure detection means for the portion sealed by the gas flow path sealing means;
Sealing portion gas leakage determination means for determining whether or not anode gas is leaking from the portion sealed by the gas flow path sealing means based on the monitoring result of the pressure of the anode gas by the pressure transition monitoring means. Fuel cell system.
前記ガス漏れ推定手段により、前記アノードガス流路からアノードガスが漏れていると推定される場合に、前記密封部分ガス漏れ判定手段により、前記ガス流路密封手段により密封された部分からアノードガスが漏れているか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。 A gas leak estimation means for estimating whether or not anode gas is leaking from the anode gas flow path during power generation of the fuel cell;
When it is estimated by the gas leak estimation means that the anode gas is leaking from the anode gas flow path, the anode gas is discharged from the portion sealed by the gas flow path sealing means by the sealed portion gas leak determination means. The fuel cell system according to claim 1, wherein it is determined whether or not there is a leak.
前記密封部分ガス漏れ判定手段は、この自然消費されたアノードガス量が所定量以上であると判定されると、アノードガスが漏れているか否かを判定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池システム。 After sealing by the gas flow path sealing means, the sealed portion of the anode gas is naturally consumed by the reaction of the fuel cell,
The said sealed partial gas leak judging means judges whether or not the anode gas is leaking when it is judged that the amount of the naturally consumed anode gas is a predetermined amount or more. Item 3. The fuel cell system according to Item 2.
前記密封部分ガス漏れ判定手段は、この消費されたアノードガス量が所定量以上であると判定されると、アノードガスが漏れているか否かを判定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池システム。 After sealing by the gas flow path sealing means, the anode gas in the sealed part is consumed by forced power generation of the fuel cell,
2. The sealed portion gas leak judging means judges whether or not the anode gas is leaked when it is judged that the consumed anode gas amount is a predetermined amount or more. 3. The fuel cell system according to 2.
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