JP2020021533A - 燃料電池システム - Google Patents
燃料電池システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020021533A JP2020021533A JP2018142010A JP2018142010A JP2020021533A JP 2020021533 A JP2020021533 A JP 2020021533A JP 2018142010 A JP2018142010 A JP 2018142010A JP 2018142010 A JP2018142010 A JP 2018142010A JP 2020021533 A JP2020021533 A JP 2020021533A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- exhaust
- voltage
- drain valve
- freezing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 140
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 112
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 71
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 65
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 65
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 54
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 54
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 46
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 40
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 13
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 8
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 5
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
この形態の燃料電池システムによれば、制御部は、取得した電圧のうち、少なくとも1つの単セルの電圧が負電圧である場合には、アノードガスの流量が増大するように流量調節弁に動作の変更を指示し、指示の後に取得した電圧が負電圧であり、かつ水素ポンプと排気排水弁との少なくとも一方の凍結が検知されている場合には、凍結の発生を報知部に報知させ、指示の後に取得した電圧のうち、少なくとも1つの単セルの電圧が負電圧であり、かつ水素ポンプと排気排水弁とのいずれにも凍結が検知されていない場合には、故障の発生を報知部に報知させる。このため、燃料電池システムの利用者は、燃料電池スタックの電圧が負電圧である原因が故障と凍結のいずれであるかを知ることができる。このため、燃料電池システムの利用者は、燃料電池システムの故障の原因に応じた対応を行うことが容易である。
本開示は、上記の燃料電池システム以外の種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池システムの制御方法や燃料電池システムの制御するためのプログラムや電池システムを搭載した燃料電池車両等の形態で実現することが可能である。
A1.システム構成
図1は、実施形態に係る燃料電池システム100の概略図である。本実施形態において、燃料電池システム100は、燃料電池車両に搭載され、駆動用モータを駆動させる発電装置として用いられる。燃料電池システム100は、燃料電池スタック20と、アノードガス給排機構30と、カソードガス給排機構60と、冷媒循環機構70と、報知部80と、記憶部84と、制御部90と、を備える。燃料電池システム100は、アノードガスとカソードガスとの反応によって発電する。本実施形態において、アノードガスは水素ガスであり、カソードガスは空気である。
図2は、負電圧報知制御の処理内容を説明するためのフローチャートである。以下では、図2を用いて、本実施形態において制御部90によって実行される負電圧報知制御の内容を説明する。負電圧報知制御は、セルモニタ22を含む各種センサから取得される情報を用いて燃料電池スタック20の各単セル10における負電圧の発生を検知し、燃料電池システム100の利用者に対して負電圧の発生の原因を報知する処理である。負電圧報知制御は、例えば、燃料電池システム100を搭載する燃料電池車両の搭乗者によってスタートスイッチが押され、燃料電池システム100が起動された場合に、開始される。スタートスイッチは、燃料電池システム100の起動と停止とを切り替えるスイッチである。
B1.第1の他の実施形態
上記実施形態に係る燃料電池システム100において、制御部90は、水素ポンプ46および排気排水弁48の凍結の判定を実行しているが、判定を行う構成はこれら2つに限定されない。例えば、制御部90は、水素ポンプ46と排気排水弁48との一方のみの凍結を判定していてもよい。また、この場合において、凍結の判定がされない構成については、動作が正常であるか否かの判定がされなくてもよい。
上記実施形態に係る燃料電池システム100において、制御部90は、異なる方法を用いて、水素ポンプ46又は排気排水弁48の動作の異常を判定してもよい。例えば、水素ポンプ46の動作の異常は、水素ポンプ46からのアノードガスの排出量に応じて判定してもよい。この場合には、水素ポンプ46の下流側にエアフロメータ等のセンサが配置されていてもよい。また例えば、排気排水弁48の動作の異常は、気液分離器47内に貯留された水分の量に応じて判定されてもよい。この場合には、気液分離器47内に水位の高さを検知するセンサが配置されていてもよい。また、排気排水弁48の動作の異常は、実験的に予め求められた開動作が実行された場合における基準圧力値と、開弁を指示した後における実際の圧力値と、の比較の結果に応じて判定されてもよい。また、例えば、排気排水弁48がソレノイドバルブである場合には、排気排水弁48に電圧を印加した際の電流値を測定し、かかる電流値により排気排水弁48の凍結の有無を判定してもよい。
上記実施形態に係る燃料電池システム100は、制御部90による水素ポンプ46又は排気排水弁48の動作の判定結果と、外気温センサによって取得される外気温と、を用いて、水素ポンプ46又は排気排水弁48の凍結を判定している。しかし、凍結の判定の方法は、これに限定されない。例えば、外気温に代えて、燃料電池スタック20の温度を用いてもよい。また、燃料電池システム100は、水素ポンプ46および排気排水弁48の温度を取得するセンサを備え、水素ポンプ46および排気排水弁48の温度を凍結の判定に用いてもよい。この場合には、制御部90は、制御部90による水素ポンプ46又は排気排水弁48の動作の判定結果を用いず、水素ポンプ46および排気排水弁48の温度のみを用いて凍結の有無を判定してもよい。この場合には、水素ポンプ46および排気排水弁48の温度を取得するセンサが、水素ポンプ46と気液分離器47との凍結を検知する凍結検知部として機能する。
上記実施形態に係る燃料電池システム100において、制御部90は、電流制限の処理およびアノードガスの流量の増大の処理(図2のステップS102)を、予め定められた期間実行した後に終了している。しかし、処理の終了時期は、これに限定されない。例えば、ステップS103の処理において燃料電池スタック20が負電圧であるか否かの判定が完了した後に、制御部90は、ステップS102の処理を終了してもよい。この場合には、制御部90は、ステップS102の処理を実行し、予め定めた時間が経過した後に、ステップS103の処理を開始してもよい。
上記実施形態において、燃料電池システム100は、燃料電池車両に搭載され、駆動用モータを駆動させる発電装置として用いられていたが、本開示はこれに限定されない。例えば、車両に代えて、船舶や飛行機などの駆動用電源を必要とする他の任意の移動体に搭載されて使用されてもよい。また、定置型電源として、例えば、オフィスや家庭において屋内または屋外に設置されて用いられてもよい。また、燃料電池スタック20に含まれる各単セル10は、固体高分子型燃料電池用の単セルであったが、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物形燃料電池等、種々の燃料電池用の単セルとして構成してもよい。
Claims (1)
- 燃料電池システムであって、
積層された複数の単セルを有する燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックから排出されるアノードオフガスに含まれる水を分離し、前記分離した水を貯留する気液分離器と、
前記水が分離された後の前記アノードオフガスを循環させて、前記燃料電池スタックに戻すための水素ポンプと、
前記燃料電池スタックに供給されるアノードガスの流量を調節する流量調節弁と、
閉弁状態から開弁状態に切り替わることによって前記貯留された水を外部に排出する排気排水弁と、
報知部と、
各前記単セルの電圧を取得する電圧取得部と、
前記水素ポンプと前記排気排水弁との少なくとも一方の凍結を検知する凍結検知部と、
前記流量調節弁の動作と前記報知部の動作とを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記取得した電圧のうち、少なくとも1つの前記単セルの電圧が負電圧である場合には、前記アノードガスの流量が増大するように前記流量調節弁に動作の変更を指示し、
前記指示の後に前記取得した電圧が負電圧であり、かつ前記水素ポンプと前記排気排水弁との少なくとも一方の凍結が検知されている場合には、前記凍結の発生を前記報知部に報知させ、
前記指示の後に前記取得した電圧のうち、少なくとも1つの前記単セルの電圧が負電圧であり、かつ前記水素ポンプと前記排気排水弁とのいずれにも凍結が検知されていない場合には、故障の発生を前記報知部に報知させる、燃料電池システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018142010A JP7119716B2 (ja) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | 燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018142010A JP7119716B2 (ja) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | 燃料電池システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020021533A true JP2020021533A (ja) | 2020-02-06 |
JP7119716B2 JP7119716B2 (ja) | 2022-08-17 |
Family
ID=69589900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018142010A Active JP7119716B2 (ja) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | 燃料電池システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7119716B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3905401A1 (fr) * | 2020-04-30 | 2021-11-03 | Symbio | Procede de pilotage d'une pile a combustible |
WO2023035566A1 (zh) * | 2021-09-07 | 2023-03-16 | 中山大洋电机股份有限公司 | 一种加热组合开关阀及其应用的燃料电池 |
CN116646565A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-08-25 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 燃料电池的故障检测方法、装置、存储介质及燃料电池 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005050574A (ja) * | 2003-07-30 | 2005-02-24 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2010282821A (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2011249078A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システムおよびその制御方法 |
JP2012174631A (ja) * | 2011-02-24 | 2012-09-10 | Toyota Motor Corp | 水素欠履歴検出装置および燃料電池システム |
JP2014209416A (ja) * | 2013-04-16 | 2014-11-06 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システム、および燃料電池システムの制御方法 |
JP2016085898A (ja) * | 2014-10-28 | 2016-05-19 | トヨタ自動車株式会社 | 発電監視装置、燃料電池システムおよび発電監視方法 |
JP2018014229A (ja) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
JP2018018588A (ja) * | 2016-07-25 | 2018-02-01 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
-
2018
- 2018-07-30 JP JP2018142010A patent/JP7119716B2/ja active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005050574A (ja) * | 2003-07-30 | 2005-02-24 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2010282821A (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2011249078A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システムおよびその制御方法 |
JP2012174631A (ja) * | 2011-02-24 | 2012-09-10 | Toyota Motor Corp | 水素欠履歴検出装置および燃料電池システム |
JP2014209416A (ja) * | 2013-04-16 | 2014-11-06 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システム、および燃料電池システムの制御方法 |
JP2016085898A (ja) * | 2014-10-28 | 2016-05-19 | トヨタ自動車株式会社 | 発電監視装置、燃料電池システムおよび発電監視方法 |
JP2018014229A (ja) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
JP2018018588A (ja) * | 2016-07-25 | 2018-02-01 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3905401A1 (fr) * | 2020-04-30 | 2021-11-03 | Symbio | Procede de pilotage d'une pile a combustible |
FR3109844A1 (fr) * | 2020-04-30 | 2021-11-05 | Symbio | Procede de pilotage d’une pile a combustible |
US11664511B2 (en) | 2020-04-30 | 2023-05-30 | Symbio | Method for controlling a fuel cell |
WO2023035566A1 (zh) * | 2021-09-07 | 2023-03-16 | 中山大洋电机股份有限公司 | 一种加热组合开关阀及其应用的燃料电池 |
CN116646565A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-08-25 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 燃料电池的故障检测方法、装置、存储介质及燃料电池 |
CN116646565B (zh) * | 2023-07-26 | 2023-11-21 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 燃料电池的故障检测方法、装置、存储介质及燃料电池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7119716B2 (ja) | 2022-08-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2006313691A (ja) | レドックスフロー電池システム | |
KR20040045349A (ko) | 연료 전지 시스템 및 그 제어방법 | |
JP2004186137A (ja) | 燃料電池システム | |
JP6400044B2 (ja) | 燃料電池システム及びその運転停止方法 | |
JP2017220305A (ja) | 燃料電池システム及び燃料電池システムの故障判定方法 | |
JP7119716B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP2006351408A (ja) | 燃料電池システム | |
KR101886522B1 (ko) | 연료전지 시스템의 시동 제어 장치 및 방법 | |
JP7275868B2 (ja) | 水電解装置異常診断用プログラム及び水電解システム | |
CA2597570C (en) | Fuel cell system with voltage detection device | |
JP5353441B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP5899000B2 (ja) | 燃料電池システムの漏れ異常判定方法 | |
KR20190134062A (ko) | 연료전지의 공기 공급 제어방법 및 제어시스템 | |
JP6183414B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP2019207869A (ja) | 燃料電池システム | |
JP2018097995A (ja) | 燃料電池システム | |
JP2008010196A (ja) | 燃料電池システム | |
KR101023618B1 (ko) | 연료 전지 시스템 | |
JP2011134529A (ja) | 燃料電池システム | |
JP5211875B2 (ja) | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの異常診断方法 | |
JP2009009791A (ja) | 燃料電池システム及びその制御方法 | |
JP2009076261A (ja) | 燃料電池システム及びその起動方法 | |
JP2019053840A (ja) | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの異常診断方法 | |
JP2012209154A (ja) | 燃料電池システムを制御する制御装置 | |
JP5418872B2 (ja) | 燃料電池システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210319 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220208 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220406 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220705 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220718 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7119716 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |