JP2013120637A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電解質層の一方の面には酸素極を、他方の面には燃料極をそれぞれ備え、酸素極に酸化剤ガスを供給し、燃料極に燃料ガスを供給して発電する燃料電池を複数積層してなる燃料電池スタック1を備える燃料電池システムにおいて、各燃料電池の電圧または複数の燃料電池からなる燃料電池群の電圧を検出する電圧検出手段17を備える。そして、電解質層のクロスリークを反応ガス供給停止後の各燃料電池または燃料電池群の電圧に基づいて診断するクロスリーク診断手段40と、燃料電池内の液水の有無を判断する液水有無判断手段40と、を備え、液水無しと判断した場合にクロスリーク診断を実行する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の第1実施形態を適用する燃料電池システムの構成図である。燃料電池システムは、燃料電池スタック1に燃料ガスとしての水素ガスを供給する水素供給系統と、空気を供給する空気供給系統と、燃料電池スタック1を冷却する冷却系統と、水素循環系統と、を備える。
すなわち、図4のステップS100で液水が有ると判断されたら、ステップS110に相当するステップでクロスリーク診断の実行を禁止して本ルーチンを終了すればよい。これにより液水が有ることによる誤検知を防止でき、かつ、コンプレッサ2の掃気用の運転、ヒータ加熱等といった液水低減のためのエネルギ消費量を削減することができる。
第2実施形態は、システムの構成及び誤検知防止の為の制御ルーチンは基本的に第1実施形態と同様であるが、液水の推定方法及びクロスリーク診断の内容が異なる。ここではこれらの相違点について説明する。
2 コンプレッサ
3 外部加湿器
4 背圧調整弁
5 水素タンク
6 水素循環ブロア
7 水セパレータータンク
8 水捨て弁
9 窒素パージ弁
10 水素循環ライン
11 水素調圧弁
12 冷却水循環ポンプ
13 三方弁
14 ラジエーター
15 冷却水ショートサーキット
17 セル電圧計測器
18 高周波抵抗測定器
20 温度計測器(温度検出手段)
21 電流計測器(負荷検出手段)
22 ガス圧力計測器(ガス圧力検出手段)
23 ガス流量計測器(ガス流量検出手段)
40 コントロールユニット(液水有無判断手段、液水有無推定手段、液水低減手段、クロスリーク診断手段)
132 モータ等の負荷
136 パワーマネージャ(外部電圧印加手段)
137 バッテリ
Claims (11)
- 電解質層の一方の面には酸素極を、他方の面には燃料極をそれぞれ備え、前記酸素極に酸化剤ガスを供給し、前記燃料極に燃料ガスを供給して発電する燃料電池を複数積層してなる燃料電池スタックを備える燃料電池システムにおいて、
各燃料電池の電圧または複数の燃料電池からなる燃料電池群の電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記電解質層のクロスリークを、反応ガス供給停止後の各燃料電池または燃料電池群の電圧に基づいて診断するクロスリーク診断手段と、
前記燃料電池内の液水の有無を判断する液水有無判断手段と、
を備え、
前記クロスリーク診断手段は、前記液水有無判断手段が液水無しと判断した場合にクロスリーク診断を実行することを特徴とする燃料電池システム。 - 前記燃料電池内の液水の有無を推定する液水有無推定手段を備え、
前記液水有無判断手段は、前記液水有無推定手段の推定結果に応じて液水の有無を判断する請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記液水有無判断手段は、前記燃料電池内の液水を低減するための液水低減処理を実行する液水低減手段を含んで構成され、
前記液水低減手段は実際の液水の有無にかかわらず液水低減処理を実行し、前記液水有無判断手段は液水低減処理実行後に液水無しと判断する請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記燃料電池内の液水の有無を推定する液水有無推定手段を備え、
前記液水有無判断手段は前記燃料電池内の液水を低減するための液水低減処理を実行する液水低減手段を含んで構成され、
前記液水有無判断手段は、前記液水有無推定手段が液水有りと推定した場合は前記液水低減処理実行後に液水無しと判断し、前記液水有無推定手段が液水無しと推定した場合は液水無しと判断する請求項1に記載の燃料電池システム。 - 各燃料電池または前記燃料電池群のインピーダンスを計測する高周波抵抗計測器を備え、
前記液水有無推定手段は、前記インピーダンスが所定の基準値を下回る場合に液水有りと推定する請求項2または4に記載の燃料電池システム。 - 各燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、前記燃料電池スタックにかかる負荷を検出する負荷検出手段と、前記燃料電池スタックに供給するガス流量を検出するガス流量検出手段と、前記燃料電池スタックに供給するガス圧力を検出するガス圧力検出手段と、を備え、
前記液水有無推定手段は、前記燃料電池温度もしくは前記ガス流量が所定の基準値を下回る場合、または、前記負荷もしくは前記ガス圧力が所定の基準値を上回る場合に、液水有りと推定する請求項2または4に記載の燃料電池システム。 - 前記液水低減手段は、前記液水低減処理として、反応ガス供給停止前に反応ガスの流量を増加させることで前記燃料電池内を掃気する請求項3または4に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池スタックを加熱するヒータを備え、
前記液水低減手段は、前記液水低減処理として、反応ガス供給停止前に前記ヒータによる加熱を行なう請求項3または4に記載の燃料電池システム。 - 前記液水低減手段は、前記液水低減処理として、反応ガス供給停止前に酸化剤流量を減少させ、かつ負荷を増大させて高温運転を行なう請求項3または4に記載の燃料電池システム。
- 前記クロスリーク診断手段は、反応ガス供給停止後の各燃料電池または前記燃料電池群の開回路電圧のバラツキに基づいてクロスリークの有無を判定する請求項1から9のいずれかに記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池スタックに電圧を印加する外部電圧印加手段を備え、
前記クロスリーク診断手段は、前記燃料電池の酸化剤極側を不活性状態にした後に外部電圧を印加し、そのときの前記燃料電池または前記燃料電池群の電圧のバラツキに基づいてクロスリークの有無を判定する請求項1から9のいずれかに記載の燃料電池システム。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014115431A1 (ja) * | 2013-01-24 | 2014-07-31 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム及び燃料電池自動車 |
CN114614055A (zh) * | 2020-12-09 | 2022-06-10 | 北京亿华通科技股份有限公司 | 一种燃料电池系统控制方法及燃料电池系统、车辆 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002324563A (ja) * | 2001-04-24 | 2002-11-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法 |
JP2003045467A (ja) * | 2001-07-27 | 2003-02-14 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池の異常検出方法 |
JP2005063724A (ja) * | 2003-08-08 | 2005-03-10 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2006294504A (ja) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2008108612A (ja) * | 2006-10-26 | 2008-05-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2008123980A (ja) * | 2006-10-20 | 2008-05-29 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム及び燃料電池の起動方法 |
JP2009135066A (ja) * | 2007-11-08 | 2009-06-18 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2009187727A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2009211935A (ja) * | 2008-03-04 | 2009-09-17 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
-
2011
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002324563A (ja) * | 2001-04-24 | 2002-11-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法 |
JP2003045467A (ja) * | 2001-07-27 | 2003-02-14 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池の異常検出方法 |
JP2005063724A (ja) * | 2003-08-08 | 2005-03-10 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2006294504A (ja) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2008123980A (ja) * | 2006-10-20 | 2008-05-29 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム及び燃料電池の起動方法 |
JP2008108612A (ja) * | 2006-10-26 | 2008-05-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2009135066A (ja) * | 2007-11-08 | 2009-06-18 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2009187727A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2009211935A (ja) * | 2008-03-04 | 2009-09-17 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014115431A1 (ja) * | 2013-01-24 | 2014-07-31 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム及び燃料電池自動車 |
CN114614055A (zh) * | 2020-12-09 | 2022-06-10 | 北京亿华通科技股份有限公司 | 一种燃料电池系统控制方法及燃料电池系统、车辆 |
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