JP2012109182A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池スタック1に要求される負荷に応じた状態で作動する負荷対応作動部2と、燃料電池スタック1の乾湿状態を検出する乾湿検出部(ステップS2,S4)と、負荷が小さくなる下げ過渡の場合であって、燃料電池スタック1が過湿潤又は過乾燥の状態であるときは、その過湿潤又は過乾燥の状態を解消するように、負荷対応作動部2の状態変化速度を制御する変化速度制御部(ステップS3,S5)と、を備える。
【選択図】図3
Description
(第1実施形態)
図1は、本発明による燃料電池システムの第1実施形態を示す図である。
図8は、本発明による燃料電池システムの第2実施形態を示す図である。
図9は、本発明による燃料電池システムの第3実施形態を示す図である。
図10は、本発明による燃料電池システムの第4実施形態を示す図である。
図11は、本発明による燃料電池システムの第5実施形態を示す図である。
外部への持ち出され量が少なくなって、過乾燥状態が解消されやすくなる。
図12は、本発明による燃料電池システムの第6実施形態の作用効果を説明する図である。
2 空気供給コンプレッサー(負荷対応作動部)
3 水素タンク
4 流量調整バルブ(負荷対応作動部)
5 冷媒ポンプ
6 ラジエーター
7 温度センサー
9 コントローラー
210 流量調整バルブ(負荷対応作動部)
220 流量調整バルブ(負荷対応作動部)
211 圧力調整バルブ(負荷対応作動部)
213 加湿器(負荷対応作動部)
50 冷媒調整バルブ(負荷対応作動部)
ステップS2,S4 乾湿検出部
ステップS3,S5 変化速度制御部
Claims (11)
- 燃料電池スタックに要求される負荷に応じた状態で作動する負荷対応作動部と、
前記燃料電池スタックの乾湿状態を検出する乾湿検出部と、
前記負荷が小さくなる下げ過渡の場合であって、前記燃料電池スタックが過湿潤又は過乾燥の状態であるときは、その過湿潤又は過乾燥の状態を解消するように、前記負荷対応作動部の状態変化速度を制御する変化速度制御部と、
を備える燃料電池システム。 - 請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記負荷対応作動部は、前記負荷に応じて、前記燃料電池スタックに供給するカソードガスの流量を変化させるように作動し、
前記変化速度制御部は、負荷が小さくなる下げ過渡の場合であって、燃料電池スタックが過湿潤状態であるときは、燃料電池スタックに供給されるカソードガス流量を、過湿潤状態でないときに比べてゆっくりと減少し、燃料電池スタックが過乾燥状態であるときは、燃料電池スタックに供給されるカソードガス流量を、過乾燥状態でないときに比べて迅速に減少する、
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項2に記載の燃料電池システムにおいて、
前記負荷対応作動部は、前記燃料電池スタックにカソードガスを供給するコンプレッサーである、
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項2に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池スタックに供給されるカソードガスが流れるカソードラインから一旦分岐して燃料電池スタックをバイパスした後、再びカソードラインに合流するバイパスラインをさらに備え、
前記負荷対応作動部は、前記燃料電池スタックに供給されるカソードガス及び前記バイパスラインを流れるカソードガスの流量を調整する少なくともひとつのバルブである、
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項2から請求項4までのいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、
燃料電池スタックが過乾燥状態であるときに、発電要求カソードガス流量、希釈要求カソードガス流量及び調圧カソードガス流量のなかで最も大きい流量を下回らないように、カソードガス流量の減少速度を速くする、
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記負荷対応作動部は、前記負荷に応じて、前記燃料電池スタックに供給するカソードガスの圧力を変化させるように作動する圧力調整バルブであり、
前記変化速度制御部は、負荷が小さくなる下げ過渡の場合であって、燃料電池スタックが過湿潤状態であるときは、燃料電池スタックに供給されるカソードガス圧力を、過湿潤状態でないときに比べて迅速に減少し、燃料電池スタックが過乾燥状態であるときは、燃料電池スタックに供給されるカソードガス圧力を、過乾燥状態でないときに比べてゆっくりと減少する、
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記負荷対応作動部は、前記負荷に応じて、前記燃料電池スタックに供給する冷媒の温度を変化させるように作動し、
前記変化速度制御部は、負荷が小さくなる下げ過渡の場合であって、燃料電池スタックが過湿潤状態であるときは、冷媒温度が、過湿潤状態でないときに比べてゆっくりと低下するようにし、燃料電池スタックが過乾燥状態であるときは、冷媒温度が、過乾燥状態でないときに比べて迅速に低下するようにする、
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項7に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池スタックに供給する冷媒が流れる冷媒ラインと、
前記冷媒ラインに設けられ、前記冷媒の熱を放熱するラジエーターと、
をさらに備え、
前記負荷対応作動部は、前記冷媒ラインに設けられ、前記負荷に応じて、前記ラジエーターに流れる冷媒の量を調整する冷媒調整バルブであり、
前記変化速度制御部は、負荷が小さくなる下げ過渡の場合であって、燃料電池スタックが過湿潤状態であるときは、冷媒温度が、過湿潤状態でないときに比べてゆっくりと低下するように前記冷媒調整バルブを調整し、燃料電池スタックが過乾燥状態であるときは、冷媒温度が、過乾燥状態でないときに比べて迅速に低下するように前記冷媒調整バルブを調整する、
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記負荷対応作動部は、前記負荷に応じて、前記燃料電池スタックに供給するカソードガスの加湿量を変化させるように作動する加湿器であり、
前記変化速度制御部は、負荷が小さくなる下げ過渡の場合であって、燃料電池スタックが過湿潤状態であるときは、カソードガス加湿量が、過湿潤状態でないときに比べて迅速に低下するように前記加湿器を調整し、燃料電池スタックが過乾燥状態であるときは、カソードガス加湿量が、過乾燥状態でないときに比べてゆっくりと低下するように前記加湿器を調整する、
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記負荷対応作動部は、前記負荷に応じて、前記燃料電池スタックに供給するアノードガスの流量を変化させるように作動する流量調整バルブであり、
前記変化速度制御部は、負荷が小さくなる下げ過渡の場合であって、燃料電池スタックが過湿潤状態であるときは、アノードガス流量が、過湿潤状態でないときに比べて迅速に低下するように前記流量調整バルブを調整し、燃料電池スタックが過乾燥状態であるときは、アノードガス流量が、過乾燥状態でないときに比べてゆっくりと低下するように前記流量調整バルブを調整する、
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記乾湿検出部は、インピーダンス、セル電圧、総電圧、カソードガス出口露点、カソードガス出口の液水排出速度及びカソードガス出口の液水排出量のうちの少なくともひとつに基づいて、前記燃料電池スタックの乾湿状態を検出する、
ことを特徴とする燃料電池システム。
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