JP2019087469A - 燃料電池システム及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の一実施形態である燃料電池システム10を示す概略図である。燃料電池システム10は、例えば、燃料電池車両に搭載される。本実施形態において、燃料電池システム10は、燃料電池スタック100と、制御部20と、エアフローメータ32と、ターボコンプレッサ34と、カソードガス流路60と、アノードガス流路80と、を備える。
図5は、第2実施形態におけるカソードガス間欠制御のフローチャートである。第2実施形態は、第1実施形態と比較して、工程S105と工程S200とを備える点で異なるが、その他は同じである。
図8は、第3実施形態におけるカソードガス流量変更制御のフローチャートである。第3実施形態は、第1実施形態と比較して、工程S150と工程S160とを備える点で異なるが、その他は同じである。
上述の実施形態では、燃料電池スタック100への電力の出力要求がない場合に、ターボコンプレッサ34を駆動させた状態において、入口弁36の開閉を交互に切り替える。しかし、これに限られず、入口弁36の開閉に代えて、調圧弁37の開閉を行ってもよい。このような形態としても、燃料電池スタック100へのカソードガスの供給と供給の停止とを短い周期で行うことができるため、FC電圧の振れ幅を小さくすることができる。しかし、入口弁36の開閉を行うほうが、調圧弁37の開閉を行うよりも、燃料電池スタック100へのカソードガスの流量の調整を迅速に行うことができるため、好ましい。なお、入口弁36の開閉に代えて、調圧弁37の開閉を行う場合、調圧弁37を閉めることによりFC電圧が上昇し、調圧弁37を開けることによりFC電圧が低下する。
20…制御部
21…ECU
32…エアフローメータ
34…ターボコンプレッサ
36…入口弁
37…調圧弁
38…バイパス弁
44…圧力計
60…カソードガス流路
62…カソードガス供給流路
64…カソードガス排出流路
66…バイパス流路
80…アノードガス流路
90…DC/DCコンバータ
91…電圧検出部
92…二次電池
100…燃料電池スタック
100a…アノード
100c…カソード
110…ソレノイド
120…シャフト
130…ロータ
140…マグネット
150…モータ収容部
155…油
160…回転体
170…回転体収容部
180…メカニカルシール
182…固定環
184…回転環
190…モータ
L1…線
L2…線
P1…供給期間
P2…停止期間
T…時間
V1…目標電圧
V2…下限電圧
Vh…検査電圧
Claims (6)
- 燃料電池システムであって、
燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックへカソードガスを供給する流路であるカソードガス供給流路と、
前記燃料電池スタックからカソードガスを排出する流路であるカソードガス排出流路と、
前記カソードガス供給流路に設けられ、前記燃料電池スタックへカソードガスを送り出すターボコンプレッサと、
前記カソードガス供給流路または前記カソードガス排出流路に設けられた弁と、
前記ターボコンプレッサと前記弁とを含む前記燃料電池システムの構成部品を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記燃料電池スタックへの電力の出力要求がない場合に、前記ターボコンプレッサを駆動させた状態において、前記弁の開閉を交互に切り替えるカソードガス流量変更制御を行う、燃料電池システム。 - 請求項1に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池スタックへの電力の出力要求がない場合における前記ターボコンプレッサが送り出すカソードガスの流量は、前記燃料電池スタックへの電力の出力要求がある場合における流量よりも小さい、燃料電池システム。 - 請求項1または請求項2に記載の燃料電池システムであって、
前記弁は、前記カソードガス供給流路の前記ターボコンプレッサよりも下流側または前記カソードガス排出流路に設けられており、
前記ターボコンプレッサは、
前記カソードガスを送り出す回転体を収容する回転体収容部と、
前記回転体を駆動するモータを収容し、一部が油により満たされているモータ収容部と、
前記回転体収容部から前記モータ収容部へ前記油が染み出すことを封止するメカニカルシールと、を備える、燃料電池システム。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記燃料電池スタックの電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記制御部は、前記電圧が予め定められた目標電圧よりも小さい場合に、前記弁を制御することにより前記電圧を上昇させ、前記電圧が前記目標電圧よりも大きい場合に、前記弁を制御することにより前記電圧を低下させる、燃料電池システム。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記燃料電池スタックの電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記弁は、前記カソードガス供給流路に設けられており、
前記制御部は、前記燃料電池スタックへの電力の出力要求がゼロになったことに応じて前記ターボコンプレッサを駆動させた状態で前記弁を閉める旨の指示をした後、予め定められた時間が経過するまでの間に、
(i)前記電圧が、予め定められた検査電圧よりも小さくならない場合、前記弁が故障していると判定し、
(ii)前記電圧が前記検査電圧よりも小さくなった場合、前記弁は正常であると判定し、その後、前記カソードガス流量変更制御を行う、燃料電池システム。 - 燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックへカソードガスを送り出すターボコンプレッサと、前記燃料電池スタックのカソードガス供給流路またはカソードガス排出流路に設けられた弁と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池スタックへの電力の出力要求がない場合に、前記ターボコンプレッサを駆動させた状態において、前記弁の開閉を交互に切り替えるカソードガス流量変更制御を行う、燃料電池システムの制御方法。
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