JP2022106870A - 燃料電池を運用する方法およびそのためのコントローラ - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料電池のヒータを作動させることにより、燃料電池システムの健全性を危険にさらすことなく冷却剤の加熱を効果的に行うことを目的とする。【解決手段】燃料電池アセンブリは、燃料電池アセンブリへ冷却剤流を供給するように構成された冷却剤貯蔵モジュールと組み合わせて配置された、燃料電池システムを動作させる方法であり、方法は上記冷却剤貯蔵モジュール中の冷却剤の温度が冷却剤温度閾値を下回るときに実行され、冷却剤貯蔵モジュールから燃料電池アセンブリへ冷却剤を搬送するように構成された冷却剤ポンプの駆動に先立って実行される第1のフェーズと、冷却剤ポンプの駆動後に実行される第2のフェーズとを有する。【選択図】図3
Description
この開示は、全般的には、燃料電池および冷却剤貯蔵タンクに関する。
慣用的な電気化学燃料電池は燃料および酸素を電気エネルギおよび反応生成物に変換する。通常のタイプの電気化学燃料電池は膜電極組立体(MEA)を有し、これが、アノードおよびカソードの間のポリマー製イオン伝達膜とガス拡散構造とを有する。燃料、例えば水素、および、酸素、例えば空気からの酸素がMEAのそれぞれのサイドを越えて通り抜け、電気エネルギと反応生成物としての水を生成する。スタック構造が、多くのそのような燃料電池を個別のアノードおよびカソード流体流路中に配列して形成されて良い。そのようなスタックは、典型的には、当該スタックの各端部において端部プレートによって一体に保持される多数の個別の燃料電池プレートを有するブロックの形態をとる。
効率的な操作のためには、高分子イオン移動膜が水和したままであることが重要である。スタックの温度を制御することも重要である。したがって、冷却剤は、冷却および/または水和のためにスタックに供給されて良い。したがって、燃料電池システムは、例えば、燃料電池スタックの水和および/または冷却のために水を貯蔵するための水/冷却剤貯蔵モジュールを含んで良い。燃料電池システムを氷点下の状態で保管または操作すると、燃料電池スタックおよび水貯蔵モジュール内の水が凍結する場合がある。凍結した水は、燃料電池スタックへの冷却液または水和水の供給を妨げる閉塞を引き起こす可能性がある。これは、燃料電池システムがオフになっているため、水貯蔵モジュール内の水がスタックを通過することで加熱されなくなり、完全に凍結する場合に特に問題になる。そのような場合、水和および/または冷却に十分な液体水が利用できない場合がある。これにより、凍結した水が解凍されるまで、燃料電池アセンブリの再起動やフルパワーでの動作が妨げられる場合がある。燃料電池システムにヒータを設置し、バッテリーなどからの貯蔵エネルギで作動し、燃料電池システムをゼロより高い温度に維持して凍結の発生を防ぐことが知られている。ただし、バッテリーの電力は制限されており、バッテリーが故障したり放電したりすると、燃料電池システムが凍結する可能性がある。
この発明の所定の側面によれば、複数の燃料電池からなり、当該複数の燃料電池への燃料流および酸化剤流から電力を生成するように構成された燃料電池アセンブリであって、上記燃料電池アセンブリに冷却剤流を供給するように構成された冷却剤貯蔵モジュールと組み合わせて配置された上記燃料電池アセンブリを有し、さらに、上記冷却剤貯蔵モジュールの冷凍冷却剤を加熱するように構成された1つまたは複数のヒータと、上記酸化剤流および/または上記燃料流を供給するように構成されたコンプレッサとを含む燃料電池システムを動作させる方法が開示され、この方法は、
(a)上記燃料電池アセンブリの燃料電池を横切る電圧が第1の予め定められたアセンブリ電圧閾値を下回ること、および/または、(b)上記燃料電池のうちの1つまたは複数が第1の電池電圧閾値を下回ること有する低性能閾値に基づいて、
上記駆動されたヒータのうちの1つまたは複数を駆動停止することを含む第1の回復ルーチンを実行するステップと、
第1の予め定められた時間間隔内において、燃料電池アセンブリの燃料電池を横切る電圧が第2の予め定められたアセンブリ電圧閾値を上回ること、および/または、上記燃料電池の1つまたは複数の電圧が第2の電池電圧閾値を上回ることを含む回復閾値が満たされるならば、上記ヒータのうちの1つまたは複数を駆動することを含むヒータ駆動手順を実行し、
そうでないならば、上記冷却剤貯蔵モジュールへの熱の供給を継続しながら上記コンプレッサに供給される電力を減少させることを含む、他の回復ルーチンを実行するステップとを有する。
(a)上記燃料電池アセンブリの燃料電池を横切る電圧が第1の予め定められたアセンブリ電圧閾値を下回ること、および/または、(b)上記燃料電池のうちの1つまたは複数が第1の電池電圧閾値を下回ること有する低性能閾値に基づいて、
上記駆動されたヒータのうちの1つまたは複数を駆動停止することを含む第1の回復ルーチンを実行するステップと、
第1の予め定められた時間間隔内において、燃料電池アセンブリの燃料電池を横切る電圧が第2の予め定められたアセンブリ電圧閾値を上回ること、および/または、上記燃料電池の1つまたは複数の電圧が第2の電池電圧閾値を上回ることを含む回復閾値が満たされるならば、上記ヒータのうちの1つまたは複数を駆動することを含むヒータ駆動手順を実行し、
そうでないならば、上記冷却剤貯蔵モジュールへの熱の供給を継続しながら上記コンプレッサに供給される電力を減少させることを含む、他の回復ルーチンを実行するステップとを有する。
これは、低性能閾値に応じて燃料電池のヒータを作動させることにより、燃料電池システムの健全性を危険にさらすことなく冷却剤の加熱を効果的に維持できるため、有利である。さらに、回復閾値を満たせなかったに圧縮機(コンプレッサとも呼ぶ)を制御することは、性能の低い燃料電池アセンブリに関連する状態から回復する効果的な方法であることがわかった。
第2の予め定められたアセンブリ電圧閾値は、第1の予め定められたアセンブリ電圧閾値と同じであって良い。第2のセル電圧閾値は、第1のセル電圧閾値よりも高くて良い。
燃料電池を横切る電圧が第1の予め定められたアセンブリ電圧閾値を下回るという観点で、および/または1つまたは複数の燃料電池の電圧が第1の電池電圧閾値を下回るという観点で低性能閾値を定義するけれども、他の明確にされていない例では、異なる低性能閾値を使用して、第1の回復ルーチンおよび/または他の回復ルーチンに進むかどうかを決定して良い。
1または複数の例において、上記他の回復ルーチンは、さらに、第2の予め定められた時間間隔を待機するステップと、
第2の予め定められた時間間隔において、(a)上記燃料電池アセンブリの上記燃料電池を横切る電圧が第3の予め定められたアセンブリ電圧閾値を上回り、かつ/また、(b)上記燃料電池の1つまたは複数の電圧が第3の電池電圧閾値を上回るならば、上記ヒータ駆動手順を実行し;
そうでない場合には上記燃料電池アセンブリの電気出力を制限するステップとを有する。
第2の予め定められた時間間隔において、(a)上記燃料電池アセンブリの上記燃料電池を横切る電圧が第3の予め定められたアセンブリ電圧閾値を上回り、かつ/また、(b)上記燃料電池の1つまたは複数の電圧が第3の電池電圧閾値を上回るならば、上記ヒータ駆動手順を実行し;
そうでない場合には上記燃料電池アセンブリの電気出力を制限するステップとを有する。
第3の予め定められたアセンブリ電圧閾値は、第1および第2の予め定められたアセンブリ電圧閾値と同じであって良い。第3のセル電圧閾値は、第1のセル電圧閾値より高くて良く、かつ/また第2のセル電圧閾値と同じであって良い。
1または複数の例において、上記電気出力を制限するステップは、上記燃料電池システムをシャットダウンすることを含む。
1つまたは複数の例において、当該方法は、複数のヒータの駆動に続いて実行され、第1の回復ルーチンは複数のヒータの1つまたはサブセットを駆動停止することを含む。1つまたは複数の例において、当該方法は、複数のヒータの駆動に続いて実行され、第1の回復ルーチンは、複数のヒータを漸進的に駆動停止することを含む。
1つまたは複数の例において、当該方法は、第2の回復ルーチンを含み、上記第2の回復ルーチンは、上記低性能閾値が第2の時間間隔の間において満たされるならば実行され、上記第2の回復ルーチンは上記駆動されたヒータのうちの1つまたは複数を駆動停止するステップと、
第3の予め定められた時間間隔内において、(a)燃料電池アセンブリの燃料電池を横切る電圧が第4の予め定められたアセンブリ電圧閾値を上回ること、および/または、(b)上記燃料電池の1つまたは複数の電圧が第4の電池電圧閾値を上回ることを含む第2の回復閾値が満たされるならば、上記ヒータのうちの1つまたは複数を駆動することを含むヒータ駆動手順を実行し、
そうでないならば、上記燃料電池システムの電気負荷を減少させるステップとを有する。
第3の予め定められた時間間隔内において、(a)燃料電池アセンブリの燃料電池を横切る電圧が第4の予め定められたアセンブリ電圧閾値を上回ること、および/または、(b)上記燃料電池の1つまたは複数の電圧が第4の電池電圧閾値を上回ることを含む第2の回復閾値が満たされるならば、上記ヒータのうちの1つまたは複数を駆動することを含むヒータ駆動手順を実行し、
そうでないならば、上記燃料電池システムの電気負荷を減少させるステップとを有する。
第4の予め定められたアセンブリ電圧閾値は、第1および第2および第3の予め定められたアセンブリ電圧閾値と同じであって良い。第4のセル電圧閾値は、第1のセル電圧閾値よりも高くて良い。
1つまたは複数の例において、燃料電池システムの電気負荷の低減することは、当該他の回復ルーチンを実行することを含んで良い。
1つまたは複数の例において、上記他の回復ルーチンは、予め定められた時間間隔の間、上記燃料電池アセンブリの上記燃料電池を横切る電圧が第5の予め定められたアセンブリ電圧閾値より小さいか、または上記燃料電池のうちの1つまたは複数が第5の電池電圧閾値より小さい場合に、実行される。
第5の予め定められたアセンブリ電圧閾値は、第1から第4の予め定められたアセンブリ電圧閾値のいずれか1つまたはすべてより低くて良い。第5のセル電圧閾値は、第1のセル電圧閾値と同じであって良い。
1つまたは複数の例において、上記低性能閾値が満たされ、かつ対応する回復閾値が満たされるたびに、上記方法はより長い予め定められた時間間隔だけ待機し、これに続けて、上記ヒータの1つまたは複数を駆動することを含むヒータ駆動手順を実行する。
1つまたは複数の例において、上記冷却剤貯蔵モジュール中の上記冷却剤の温度が予め定められた温度閾値を上回ること、
上記ヒータに上記駆動時から供給されたエネルギが予め定められたヒータエネルギ閾値に達し、または上回ること、
上記ヒータの駆動時からの時間が予め定められたヒータ時間閾値に達し、または上回ること、
カソード排気の温度が予め定められたカソード排気温度閾値を上回ること、
上記低性能閾値が予め定められた回数満たされること、および
タイムアウト期間が経過すること
のうちの1つまたは複数の条件が満たされるまで上記方法を実行する。
上記ヒータに上記駆動時から供給されたエネルギが予め定められたヒータエネルギ閾値に達し、または上回ること、
上記ヒータの駆動時からの時間が予め定められたヒータ時間閾値に達し、または上回ること、
カソード排気の温度が予め定められたカソード排気温度閾値を上回ること、
上記低性能閾値が予め定められた回数満たされること、および
タイムアウト期間が経過すること
のうちの1つまたは複数の条件が満たされるまで上記方法を実行する。
1つまたは複数の例において、
(i)上記冷却剤貯蔵モジュールから任意の冷却剤が上記燃料電池システムに利用可能になる前であること、
(ii)上記燃料電池システムまたは周囲環境の温度が温度閾値を下回っていること、
(iii)上記冷却剤モジュールから冷却剤をポンプ駆動するように構成された冷却剤ポンプの駆動の前であること、
(iv)冷却剤貯蔵モジュールへ供給されるエネルギの計測値が予め定められたエネルギ入力閾値に達し、または上回るまでであること、
(v)上記ヒータに電力が供給される時間が予め定められたエネルギ入力時間閾値に達し、または上回るまでであること、
(vi)上記燃料電池システムから離れる上記酸化剤流の温度が予め定められたカソード温度閾値に達しまたは上回ること
という条件のうちの1つまたは複数の条件の下で、上記方法が実行される。
(i)上記冷却剤貯蔵モジュールから任意の冷却剤が上記燃料電池システムに利用可能になる前であること、
(ii)上記燃料電池システムまたは周囲環境の温度が温度閾値を下回っていること、
(iii)上記冷却剤モジュールから冷却剤をポンプ駆動するように構成された冷却剤ポンプの駆動の前であること、
(iv)冷却剤貯蔵モジュールへ供給されるエネルギの計測値が予め定められたエネルギ入力閾値に達し、または上回るまでであること、
(v)上記ヒータに電力が供給される時間が予め定められたエネルギ入力時間閾値に達し、または上回るまでであること、
(vi)上記燃料電池システムから離れる上記酸化剤流の温度が予め定められたカソード温度閾値に達しまたは上回ること
という条件のうちの1つまたは複数の条件の下で、上記方法が実行される。
1つまたは複数の例において、コンプレッサは酸化剤を供給するように構成されている。
この開示の所定の側面によれば、複数の燃料電池から成る燃料電池アセンブリを有する燃料電池システムであって、上記燃料電池は当該燃料電池への燃料流および酸化剤流から電力を生成するように構成され、上記燃料電池アセンブリは、当該燃料電池アセンブリへ冷却剤流を供給するように構成された冷却剤貯蔵モジュールと組み合わせて配置される、上記燃料電池システムを動作させる方法が提供され、当該方法は、上記冷却剤貯蔵モジュールから上記燃料電池アセンブリへ冷却剤を搬送するように構成された冷却剤ポンプを駆動する前に、かつ、上記冷却剤貯蔵モジュール中の上記冷却剤の温度が冷却剤温度閾値を下回るときに、実行され、
当該方法は、
上記冷却剤貯蔵モジュールの凍結された冷却剤を加熱するように構成された1または複数のヒータを駆動するステップと、
(a)上記燃料電池アセンブリの燃料電池を横切る電圧が第1の予め定められたアセンブリ電圧閾値を下回ること、および/または、(b)上記燃料電池のうちの1つまたは複数が第1の電池電圧閾値を下回ることに基づいて、
上記燃料電池アセンブリの電気出力を制限し、かつ、少なくとも、上記燃料電池アセンブリの動作によって加熱された冷却剤を上記冷却剤貯蔵モジュールに回帰させてそのエネルギの少なくとも一部を上記冷却材に付与することによって、上記冷却剤貯蔵モジュール中の冷却剤を加熱するステップとを有する。
当該方法は、
上記冷却剤貯蔵モジュールの凍結された冷却剤を加熱するように構成された1または複数のヒータを駆動するステップと、
(a)上記燃料電池アセンブリの燃料電池を横切る電圧が第1の予め定められたアセンブリ電圧閾値を下回ること、および/または、(b)上記燃料電池のうちの1つまたは複数が第1の電池電圧閾値を下回ることに基づいて、
上記燃料電池アセンブリの電気出力を制限し、かつ、少なくとも、上記燃料電池アセンブリの動作によって加熱された冷却剤を上記冷却剤貯蔵モジュールに回帰させてそのエネルギの少なくとも一部を上記冷却材に付与することによって、上記冷却剤貯蔵モジュール中の冷却剤を加熱するステップとを有する。
1つまたは複数の例において、上記電気出力を制限するステップは、上記1つまたは複数のヒータのうちの1つまたは複数を駆動停止することを含む。
1つまたは複数の例において、上記電気出力を制限するステップは、上記燃料電池システムによって電力供給されるように構成された負荷に供給される電気出力を制限することに組み合わせて、上記1つまたは複数のヒータのうちの1つまたは複数を駆動停止することを含む。
1つまたは複数の例において、
上記方法は、
上記冷却剤貯蔵モジュール中の上記冷却剤の温度が上記冷却剤温度閾値に達し、または上回ることを検出してときに、
上記冷却剤ポンプによって供給される流量を増加させること、
上記酸化剤流量および上記燃料流量を調整して予め定められた化学量論比を満たすこと、
上記1つまたは複数のヒータを駆動停止すること
のうちの1つまたは複数を実行するステップを有する。
上記方法は、
上記冷却剤貯蔵モジュール中の上記冷却剤の温度が上記冷却剤温度閾値に達し、または上回ることを検出してときに、
上記冷却剤ポンプによって供給される流量を増加させること、
上記酸化剤流量および上記燃料流量を調整して予め定められた化学量論比を満たすこと、
上記1つまたは複数のヒータを駆動停止すること
のうちの1つまたは複数を実行するステップを有する。
1つまたは複数の例において、上記方法は、上記1つまたは複数のヒータの駆動に続けて、かつ、(a)上記燃料電池アセンブリの上記燃料電池を横切る電圧が第1の予め定められたアセンブリ電圧閾値を上回り、かつ/また、(b)上記燃料電池の1つまたは複数の電圧が第1の電池電圧閾値を上回るという条件の下で、
予め定められた条件がひとたび真であれば、上記1つまたは複数のヒータを駆動停止することを有し、上記予め定められた条件は、
上記1つまたは複数のヒータにその駆動時から供給されたエネルギが予め定められたヒータエネルギ閾値に達し、またはうわまわり、かつ上記駆動時からの時間が予め定められたヒータ時間閾値に達し、または上回るときに、
真になる。
予め定められた条件がひとたび真であれば、上記1つまたは複数のヒータを駆動停止することを有し、上記予め定められた条件は、
上記1つまたは複数のヒータにその駆動時から供給されたエネルギが予め定められたヒータエネルギ閾値に達し、またはうわまわり、かつ上記駆動時からの時間が予め定められたヒータ時間閾値に達し、または上回るときに、
真になる。
この開示の所定の側面によれば、複数の燃料電池から成る燃料電池アセンブリを有する燃料電池システムであって、上記燃料電池は当該燃料電池への燃料流および酸化剤流から電力を生成するように構成され、上記燃料電池アセンブリは、当該燃料電池アセンブリへ冷却剤流を供給するように構成された冷却剤貯蔵モジュールと組み合わせて配置される、上記燃料電池システムを動作させる方法が提供され、当該方法は上記冷却剤貯蔵モジュール中の上記冷却剤の温度が冷却剤温度閾値を下回るときに実行され、上記冷却剤貯蔵モジュールから上記燃料電池アセンブリへ冷却剤を搬送するように構成された冷却剤ポンプの駆動に先立って実行される第1のフェーズと、
上記冷却剤ポンプの駆動後に実行される第2のフェーズとを有し、
上記方法は、
上記第1のフェーズにおいて、上記冷却剤貯蔵モジュール中の冷却剤を加熱するように構成された1つまたは複数のヒータを駆動し、かつ、上記燃料電池アセンブリの電気的性能を監視し、上記電気的性能が低性能閾値を満たすならば、少なくとも1つの駆動中のヒータを維持したままで上記複数のヒータのうちの1つまたは複数を駆動停止するステップと、
上記第2のフェーズにおいて、上記冷却剤貯蔵モジュール中の冷却剤を加熱するように構成された複数のヒータを駆動し、かつ、上記燃料電池アセンブリの電気的性能を監視し、上記電気的性能が他の低性能閾値を満たすならば、1つまたは複数のヒータを駆動停止し、上記燃料電池アセンブリの動作によって加熱された冷却剤を上記冷却剤貯蔵モジュールに回帰させてそのエネルギの一部を上記冷却剤に付与させることによって、上記冷却剤貯蔵モジュール中の冷却剤を加熱するステップとを有する。
上記冷却剤ポンプの駆動後に実行される第2のフェーズとを有し、
上記方法は、
上記第1のフェーズにおいて、上記冷却剤貯蔵モジュール中の冷却剤を加熱するように構成された1つまたは複数のヒータを駆動し、かつ、上記燃料電池アセンブリの電気的性能を監視し、上記電気的性能が低性能閾値を満たすならば、少なくとも1つの駆動中のヒータを維持したままで上記複数のヒータのうちの1つまたは複数を駆動停止するステップと、
上記第2のフェーズにおいて、上記冷却剤貯蔵モジュール中の冷却剤を加熱するように構成された複数のヒータを駆動し、かつ、上記燃料電池アセンブリの電気的性能を監視し、上記電気的性能が他の低性能閾値を満たすならば、1つまたは複数のヒータを駆動停止し、上記燃料電池アセンブリの動作によって加熱された冷却剤を上記冷却剤貯蔵モジュールに回帰させてそのエネルギの一部を上記冷却剤に付与させることによって、上記冷却剤貯蔵モジュール中の冷却剤を加熱するステップとを有する。
1つまたは複数の例において、上記第1のフェーズは、上記酸化剤を上記燃料電池アセンブリに供給するように構成されたコンプレッサを制御して上記燃料電池アセンブリの電気負荷を減少させることを含む。
1つまたは複数の例において、上記第1のフェーズおよび/または上記第2のフェーズは、上記複数のヒータのうちの上記1つまたは複数の駆動停止に続けて、上記燃料電池アセンブリの電気的性能を監視し、上記電気的性能がさらに他の低性能閾値を満たす場合に、上記燃料電池システムをシャットダウンするステップを有する。
この開示の所定の側面によれば、複数の燃料電池から成る燃料電池アセンブリを有する燃料電池システムであって、上記燃料電池は当該燃料電池への燃料流および酸化剤流から電力を生成するように構成され、上記燃料電池アセンブリは、当該燃料電池アセンブリへ冷却剤流を供給するように構成された冷却剤貯蔵モジュールと組み合わせて配置され、上記冷却剤貯蔵モジュールはそこに貯蔵された冷却剤を加熱するための1つまたは複数のヒータに関連付けられる、上記燃料電池システムのためのコントローラが提供され、上記コントローラはいずれかの先行する側面の方法に応じて動作するように構成される。
この開示の所定の側面によれば、複数の燃料電池から成る燃料電池アセンブリを有する燃料電池システムであって、上記燃料電池は当該燃料電池への燃料流および酸化剤流から電力を生成するように構成され、上記燃料電池アセンブリは、当該燃料電池アセンブリへ冷却剤流を供給するように構成された冷却剤貯蔵モジュールと組み合わせて配置され、上記冷却剤貯蔵モジュールはそこに貯蔵された冷却剤を加熱するための1つまたは複数のヒータに関連付けられる、上記燃料電池システムが提供され、この連量電池システムは、上記第1、第2、または第3の側面のいずれかの方法に応じれ動作するように構成される。
いくつかの側面において、燃料電池アセンブリは、酸化剤流および/または燃料流を供給するように構成されたコンプレッサを含んで良いことが理解されよう。
本開示のいくつかの側面によれば、メモリを有するプロセッサ上で実行されると、第1、第2、または第3の側面のいずれかの方法の性能を提供するコンピュータプログラムコードを有するコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品が提供される。
本出願は、添付の図面と併せて読むときにさらに理解される。主題を例示する目的で、主題の例示的な実装形態を図面に示す。しかしながら、本明細書に開示されている主題は、開示されている特定の方法、装置、およびシステムに限定されない。さらに、図面は必ずしも一定の縮尺で描かれていない。
図は、燃料電池アセンブリ2および冷却剤貯蔵モジュール3を有する燃料電池システム1を示す。この例の燃料電池アセンブリ2は、互いに積み重ねられた複数のプロトン交換膜燃料電池を含む燃料電池スタックを有する。燃料電池アセンブリ2は、蒸発冷却された燃料電池アセンブリを有する。この例では、冷却剤は水を有するけれども、グリコールまたは水溶液などの他の冷却剤を使用できることが理解されよう。この例では、冷却剤または水貯蔵モジュール3は、燃料電池アセンブリ2の水和および/または蒸発冷却のために純水を貯蔵する。
凍結状態が発生すると、モジュール3の水が凍結する場合がある。システム1は、当該システム1の電源が切られている間、氷点より上の温度を維持するために補助ヒータを含まないか、使用しない場合がある。システム1を再起動すると、燃料電池スタック2の冷却および/またはスタックの燃料電池を形成する燃料電池膜の水和のために水が必要になる場合がある。したがって、タンク1内の水が凍結した場合、スタック3で利用できるように素早く解凍する必要がある。
燃料電池アセンブリ2は、アノード入口4を通る水素などの燃料の流れと、カソード入口5を通る空気などの酸化剤の流れとを受け取るように構成される。酸化剤の流れを駆動するために圧縮機(以下、コンプレッサまたはコンプレッサ/ポンプとも呼ぶ)15を設けて良い。燃料の流通を可能にするために、アノード排気口6が設けられている。酸化剤の流通を可能にするために、カソード排気口7が設けられている。排気流は、反応副産物と、アセンブリ2を通過した可能性のある冷却液/水和液も運ぶことが理解されるであろう。カソード排気部7は、冷却液(水)をカソード排気フローから分離する冷却液セパレータ8を含んで良い。分離された水は、冷却剤貯蔵モジュール3にリサイクルされて良い。この例は、スタックを通過した冷却水のリサイクルを示しているが、本発明は、冷却剤をリサイクルしないシステムまたは冷却剤を別の手法でリサイクルするシステムに適用可能であることが理解されよう。
冷却剤貯蔵モジュール3は、導管によって燃料電池アセンブリに接続されているけれども、モジュール3はスタック内の燃料電池と一体化されて良いことを理解されたい。冷却剤貯蔵モジュール3は、燃料電池アセンブリ2の蒸発冷却のためのカソード流への冷却剤の導入を可能にするためにカソード入口5に接続される。冷却剤は、カソード流とは別の導管によってスタックに導入されて良い。
燃料電池システムコントローラ10が、燃料電池システムのさらなる動作を制御するために設けられている。コントローラ10は、冷却剤貯蔵モジュールから燃料電池アセンブリ2への冷却剤の流れを制御するように構成されて良い。コントローラ10は、燃料電池アセンブリ2への水の送達を制御するために制御信号をポンプ11に供給して良い。コントローラ10は、冷却剤貯蔵モジュール3に配置されたヒータ要素12、13を制御して良い。コントローラ10は、例えば、圧縮機15、16の制御により燃料電池アセンブリ2を通る燃料および/または酸化剤の流れを制御して良い。コントローラ10は、また、1つ以上のセンサ14により燃料電池アセンブリ2の性能に関する1つ以上の測定値を受け取って良い。センサは一般的に示されており、温度センサおよび/または電気特性測定センサ、例えば電圧計および/またはメータを有して良い。コントローラ10は、システム1の他の場所に配置された追加のヒータに制御信号を供給して、冷却剤貯蔵モジュール3へおよび/または冷却剤貯蔵モジュール3から冷却剤を運ぶパイプおよびコンポーネントを含む冷却剤供給回路の他の部分を暖めて良い。
ヒータ要素12、13は、第1のヒータ要素12と、第1のヒータ要素12から離間した第2のヒータ要素13とを有する。冷却剤貯蔵モジュール3は、燃料電池アセンブリに冷却剤を供給するように構成され、それぞれが1つ以上のヒータ要素を有する複数の冷却剤貯蔵モジュールを有して良い。1つまたは複数のヒータ要素は、電気駆動または燃焼エネルギ駆動であって良く、抵抗性ヒータを含んで良い熱放散要素、または燃料電池システムのある部分から別の部分に熱を移動させるヒートパイプまたは熱交換器を含んで良い。たとえば、燃料電池アセンブリを介して酸化剤を駆動するコンプレッサ15、16は、燃料電池アセンブリの起動後に比較的迅速に暖まり、したがって熱交換器と作動流体および/またはヒートパイプを使用して熱をコンプレッサから冷却剤貯蔵モジュールに移動でき、有益である。
図2を参照すると、燃料電池システム1の動作の例示的な実施のいくつかの側面が示されている。この動作は、燃料電池システム制御装置10によって実行されて良い。この動作は、寒冷または凍結周囲条件で使用されたときに燃料電池システムが効果的に始動できるように実行される。寒冷または凍結の周囲条件では、冷却材が冷却剤貯蔵モジュール3で凍結するため、燃料電池アセンブリ2に必要な冷却剤が利用できない危険性がある。燃料電池システムは、凍結の危険性がある場合を識別して、その動作を修正し、もって、燃料電池システムの信頼性の高い起動を可能にすることが重要である。これは、燃料電池システム1が車両に動力を供給する場合に特に重要である。車両のユーザは、燃料電池システムが確実に起動し、広範囲の動作環境で車両に有効な電力を提供できることを期待する。これは、燃料電池アセンブリが効率的な動作に必要とする冷却剤などのリソースが、少なくとも最初は使用できない可能性があることを考えると、難題である。
図2は、燃料電池システム1をオンにして燃料電池アセンブリ2を作動させるステップ20を示す。これには、燃料電池アセンブリ2を始動するためのコントローラ10などの電気システムの電源投入が含まれて良い。これは、入口4、5による燃料電池アセンブリ2への燃料または酸化剤の供給を開始して良く、または、これは、以下で議論されるステップ21の後に実行されて良い。
ステップ21は、燃料電池システム1の温度に関する決定を示す。したがって、燃料電池システムコントローラ10は、(1または複数の)温度センサ14を使用して、燃料電池システムの周りの1または複数の位置の温度、例えば、スタックまたは水貯蔵モジュール3の内部、および/または燃料電池視システムの周囲環境などにおける温度を判定して良い。決定された温度、または複数の温度測定値の最小または最大または平均は、予め定められた温度閾値と比較され、冷却剤が凍結するリスクを決定する。この実施例において、予め定められた温度閾値は6℃未満の温度に設定される。決定された温度が予め定められた温度よりも低い場合、当該方法は、以下でより詳細に説明される通常動作モードに入る前に、ステップ22で表される「凍結開始動作」方法を使用して燃料電池システムを動作させる。測定温度が予め定められた温度度以上である場合、燃料電池システムはステップ24で表される「通常運転モード」で運転される。通常運転モードでは、燃料電池システムはヒータ要素に電力を供給しなくて良い。しかし、これについては以下でさらに詳しく説明する。予め定められた温度は、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10°C、または冷却剤の凝固点または燃料電池システムに必要なフリーズ可能な1つまたは複数の他のリソースに関連するいくつかの他の値であって良い。
ステップ25は、燃料電池システムのシャットダウン、例えば、燃料および酸化剤の供給の停止を表す。ステップ26は、燃料電池システムコントローラ10が、温度センサを使用して、燃料電池システム1および/またはシステム1の周りの周囲環境の温度を決定することを表す。検出された温度が当該温度閾値または異なる温度閾値を下回る場合、ステップ27で表されるコールドシャットダウン操作が実行される。さらなる実施例において、コントローラ10は、インターネットを使用して天気予報を取得するように構成されて良い。潜在的な周囲温度を決定し、システム1は、予測に基づいてコールドシャットダウンルーチン27を実行するかどうかを決定して良い。ルーチン27は、圧縮機(図示せず)を作動させて、燃料電池アセンブリ2に残っている冷却液または水をアセンブリ2から、場合によっては冷却液貯蔵モジュール3に(空気またはパージガスで)吹き込むことを有して良い。こののち、当該方法は、燃料電池システム1の再起動を待つ。
図3を参照する。図3は、冷却剤が少なくとも部分的に凍結するリスクがある状態で燃料電池システム1が始動した場合に、コントローラ10によって実行される方法22の例を示している。「凍結開始動作」方法は、ステップ300で、圧縮機15を作動させて燃料電池アセンブリ2に酸化剤流を供給するステップを有する。ポンプまたは事前加圧酸化剤を使用できることが理解されよう。燃料流の活性化も提供され、これは、圧縮機16またはポンプの活性化によって実現されるか、または予圧燃料が流れることを可能にするバルブを開くことによって実現されて良い。コンプレッサまたはポンプのための、またはバルブの作動のための電力は、電気化学電池などの外部電源によって提供されて良い。燃料流量は、第1予め定められた低燃料速度に設定されて良い。コントローラ10は、酸化剤流量を第1の予め定められた低い酸化剤速度に設定して良い。
つぎに、コントローラ10は、燃料電池アセンブリ2の電気出力が予め定められた電圧閾値に達することに関して、燃料電池システム1の性能を評価する前に、予め定められた待機時間(ステップ301)待機して良い。他の電気的性能尺度を使用できることが理解されよう。燃料電池システムの性能が予め定められた基準(予め定められた電圧閾値など)を満たす場合、コンプレッサ/ポンプ15、16への電力の供給は、電気化学電池から燃料電池システム1に切り替えられて良く、これはステップ302に示す。基準が満たされない場合、コントローラは、燃料電池システムの性能を再評価する前に、予め定められた待機時間よりも短いまたは長いさらなる時間だけ待機して良い。
コントローラ10は、ステップ303において、コンプレッサ15の制御などにより、酸化剤流量を増加させるように構成される。コントローラ10は、燃料電池の性能、特にその電気出力性能を監視するように構成される。他方、空気圧縮機15は、酸化剤流量を予め定められた時間窓内で第2の予め定められた高い酸化剤速度まで漸進的に増加させる。性能が性能閾値を下回る場合、コントローラは、燃料電池アセンブリ2の電気的負担を軽減するために圧縮機15の制御を提供するように構成されて良い。したがって、コントローラ10は、以下の1つ以上を実行して良い。すなわち、
コンプレッサを制御して、酸化剤の流量が増加する割合を減らし;
酸化剤流量の増加を予め定められた時間停止し;
性能しきい値に達するまで、酸素流量の増加を一時停止し;
酸化剤の流量を予め定められた流量だけ減らす。
コンプレッサを制御して、酸化剤の流量が増加する割合を減らし;
酸化剤流量の増加を予め定められた時間停止し;
性能しきい値に達するまで、酸素流量の増加を一時停止し;
酸化剤の流量を予め定められた流量だけ減らす。
速度の低下量、予め定められた時間、および予め定められた流量は、性能閾値と比較した燃料電池アセンブリの性能不足に関連する値を有して良いことが理解されるであろう。
性能閾値は、燃料電池アセンブリ2の電圧出力および/または燃料電池アセンブリ2の燃料電池の1つ(またはサブセット)の電圧に基づいて良い。この例では、燃料電池アセンブリ2の電圧出力がコンプレッサ・ランプ・アップ・アセンブリ電圧閾値を超え;かつ燃料電池アセンブリ2の、当該アセンブリの最も小さな電圧を有する燃料電池の両端電圧がコンプレッサ・ランプ・アップ・セル電圧閾値を越えているならば、コントローラは酸化剤流量の漸進的な増加を続ける。
そうでなければ、コントローラ10は、電気的負担の低減を実現して良い。したがって、コントローラ10は、第1の予め定められた酸化剤速度から第2の予め定められた酸化剤速度への酸化剤流量の増加中に閉ループフィードバックを実現して良い。
コンプレッサが、ステップ303中に、予め定められた時間枠内で第2の予め定められた高い酸化剤速度に到達できない場合、ステップ304、320に示すように、燃料電池システムを停止して良い。
ステップ305は、第2の予め定められた酸化剤速度に達したこと、およびコントローラがステップ303によって示された閉ループフィードバックから出ることを示す。
コントローラは、ステップ305に示すように、第2の予め定められた酸化速度に達すると、予め定められた期間待機するように構成される。この待機期間中に、コントローラは以下をチェックする。
すなわち、(ステップ306へ)進む前の最後の予め定められた期間において、
燃料電池アセンブリ2の電圧出力は、コンプレッサ・ランプドアップ電圧閾値を超えるかどうか;そして、
燃料電池アセンブリの、当該アセンブリの最低電圧を持つ燃料電池の両端電圧が、コンプレッサ・ランプドアップ・セル電圧閾値を超えているかどうか。
基準a)またはb)が最後の予め定められた期間にわたって満たされない場合、コントローラは、ステップ307に示されるように燃料電池システムをシャットダウンして良い。
すなわち、(ステップ306へ)進む前の最後の予め定められた期間において、
燃料電池アセンブリ2の電圧出力は、コンプレッサ・ランプドアップ電圧閾値を超えるかどうか;そして、
燃料電池アセンブリの、当該アセンブリの最低電圧を持つ燃料電池の両端電圧が、コンプレッサ・ランプドアップ・セル電圧閾値を超えているかどうか。
基準a)またはb)が最後の予め定められた期間にわたって満たされない場合、コントローラは、ステップ307に示されるように燃料電池システムをシャットダウンして良い。
コンプレッサ・ランプドアップ・アセンブリ電圧閾値は、コンプレッサ・ランプ・アップ・アセンブリの電圧閾値よりも高くて良い。コンプレッサ・ランプドアップ・セル電圧閾値は、コンプレッサ・ランプ・アップ・セル電圧閾値よりも高くて良い。他の例において、上述の閾値は、それぞれのコンプレッサ・ランプ・アップ・閾値と同じで良い。
最後の予め定められた期間は、5、10、15、20秒未満、またはより長く、例えば、実質的に15秒であって良い。
つぎに、コントローラ10は、1つまたは複数のヒータ12の漸進的起動(ステップ306)を提供する。複数のヒータは、順次的に起動されて良く(個々に、またはグループで)、起動と起動の間の休止期間がある。この例では、ヒータは冷却剤貯蔵モジュール内に位置決めされているけれども、他の例では、モジュール3の外部にあって良く、これが熱をモジュール3に供給する。さらに、ヒータ12は、独立して制御可能な2つのセクションをなし、2つの別個のヒータ要素として効果的に機能する。この例では、コントローラ10は、ヒータ素子12のセクションを順次作動させるように構成されている。コントローラ10は、ヒータに電力を供給するためにヒータスイッチに命令を送ることができ、またはコントローラ10は、ヒータに直接電力を送ることができる。ヒータの電力は、燃料電池アセンブリによって生成される電気エネルギから部分的または完全に取得して良い。1つまたは複数のヒータの漸進的な作動は、順次作動の代替として、またはそれに加えて、そこに供給される電力を漸進的に増加させることを含んで良い。
コントローラ10は、ヒータ12またはヒータセクションが順次的に作動されるとき、および/または1つ以上のヒータ12が作動されると、燃料電池システム1の性能を監視する。具体的には、燃料電池アセンブリおよび/または個々の燃料電池の電気的性能を監視して、燃料電池アセンブリ2に対する電気負荷の影響を判断する。したがって、コントローラは、燃料電池システム1の電気的性能に基づいて負荷を修正する動作をとることができ、予め定められた制約内で動作することを保証できる。これは、燃料電池システムが寒いときは、暖かいときほど効果的に電力を供給できない可能性があるため、有利である。したがって、ヒータが作動した時点での燃料電池システム1の負荷の管理は、効果的な起動に有益である。
コントローラ10は、燃料電池の性能が燃料電池の低性能閾値を満たしているかどうかを判定し(ステップ307)、閾値が満たされている場合、回復プロセスを実行する(ステップ308)ように構成される。以下に説明するように、回復プロセスは少なくとも2つの異なる回復サブルーチンを有する。回復プロセスが必要かどうかに関係なく、コントローラ10は、ヒータ12がアクティブな状態で温度・エネルギ入力基準に到達するのを待つように構成される(ステップ306、310、311)。したがって、コントローラは、ヒータが作動すると燃料電池システムの電気的性能を監視し、必要に応じて温度・エネルギ入力基準に達するまで負荷を制御する動作を実行するように構成される。
温度・エネルギ入力基準は、次のいずれかが含まれる:
冷却剤貯蔵モジュール内の冷却剤の温度(単一または複数の点で)が第2の予め定められた温度閾値を超える(ステップ311);または、
ステップ306での活性化から1または複数のヒータ12に供給されたエネルギが予め定められたヒータエネルギ閾値に到達し、または上回り、かつ、活性化からの時間が予め定められたヒータ時間閾値に到達し、または上回り、かつ/またかカソード排気の温度が予め定められたカソード排気温度閾値を上回る(ステップ310)。
冷却剤貯蔵モジュール内の冷却剤の温度(単一または複数の点で)が第2の予め定められた温度閾値を超える(ステップ311);または、
ステップ306での活性化から1または複数のヒータ12に供給されたエネルギが予め定められたヒータエネルギ閾値に到達し、または上回り、かつ、活性化からの時間が予め定められたヒータ時間閾値に到達し、または上回り、かつ/またかカソード排気の温度が予め定められたカソード排気温度閾値を上回る(ステップ310)。
第2の予め定められた温度閾値は、ステップ21の予め定められた温度閾値より高くても同じでもよい。第2の予め定められた温度閾値は8℃であってもよい。カソード排気温度は、燃料電池アセンブリの内部温度の指標であり得、したがって、内部燃料電池アセンブリ温度および周囲温度の他の測定値を伴うかまたは置き換えられ得ることが理解されよう。
冷却剤貯蔵モジュール内の冷却剤の温度が第2の予め定められた温度閾値を超える場合、方法はステップ319に進み、第1のヒータ12が切り離される。次に、コントローラ10は、通常動作モード24に進む前に、カソード排気温度が予め定められたカソード排気温度に達するのを待つことができる(ステップ334)。
この実施例において、燃料電池の低性能閾値(ステップ307)は、以下を有する。すなわち、
燃料電池アセンブリ2の電圧出力が、第1の予め定められたアセンブリ電圧閾値未満である;そして
燃料電池アセンブリの最低電圧を持つ当該燃料電池アセンブリの燃料電池の両端電圧が、第1のセル電圧閾値を下回っている。
燃料電池アセンブリ2の電圧出力が、第1の予め定められたアセンブリ電圧閾値未満である;そして
燃料電池アセンブリの最低電圧を持つ当該燃料電池アセンブリの燃料電池の両端電圧が、第1のセル電圧閾値を下回っている。
条件(a)および(b)の一方または両方のみを燃料電池の低性能閾値の一部として使用できることが理解されよう。
第1の予め定められたのアセンブリ電圧閾値は、コンプレッサ・ランプドアップ・アセンブリ電圧閾値よりも小さくて良い。第1の予め定められたアセンブリ電圧閾値は、コンプレッサ・ランプ・アップ・アセンブリ電圧閾値と実質的に同じであって良い。第1のセル電圧閾値は、コンプレッサ・ランプド・セル電圧閾値および/またはコンプレッサ・ランプ・アップ・セル電圧閾値より小さくて良い。
コントローラ10は、燃料電池の低性能閾値が満たされていると判断すると、第1の回復ルーチンを含む回復プロセス308を実行し(ステップ312)、燃料電池システムの電気的性能が十分に回復しない場合、さらなる回復ルーチン313を実行する。第1の回復ルーチンは、要約すると、燃料電池アセンブリの負荷を減らすためにヒータを停止することを含む。さらなる回復ルーチンは、要約すると、コンプレッサ15を制御して、酸化流が燃料電池アセンブリ2の負荷を低減することを含む。この例では、第1の回復ルーチンはコンプレッサ15を変更しない。
したがって、ステップ312は、燃料電池性能閾値が満たされているかどうかを評価しながら、ヒータ12(またはこの例ではヒータセクション)のうちの1つまたは複数を段階的に停止することを含む。燃料電池性能閾値は、この例において以下を含む。
燃料電池アセンブリ2の電圧出力が、第2の予め定められたアセンブリ電圧閾値を超える;そして
燃料電池アセンブリの最低電圧を持つ燃料電池アセンブリの燃料電池の両端電圧が、第2のセル電圧閾値を超える。
燃料電池アセンブリ2の電圧出力が、第2の予め定められたアセンブリ電圧閾値を超える;そして
燃料電池アセンブリの最低電圧を持つ燃料電池アセンブリの燃料電池の両端電圧が、第2のセル電圧閾値を超える。
条件(a)および(b)の一方または両方のみを燃料電池の低性能閾値の一部として使用できることが理解されよう。
基準が満たされている場合(ステップ314)、コントローラはステップ306に戻る。具体的には、コントローラは、ヒータのプログレッシブ起動中にコントローラが中断された場合は、非アクティブ化されたヒータを再起動する前に第1の予め定められた時間待機するか、または、ヒータのプログレッシブ・アクティブ化(および/または電力を増加)を継続するように構成される(ステップ314に戻る)。したがって、このステップは、1つまたは複数のヒータの非アクティブ化(および/または電力の低減)後に回復する燃料電池アセンブリ2の電気的性能を表す。燃料電池アセンブリは作動することにより、その結果として暖まり、もって、電気負荷に対してより弾力的になるため、コントローラ10はヒータの起動を続行しようとし、かつ/また、温度・エネルギ入力基準、例えば、起動させるさらなるヒータがないという基準が満たされるまで待機して良い他の例では、コントローラは、温度・エネルギ入力基準が満たされるのを待つのでなく、さらにヒータを作動または再作動して良い。
コントローラ10は、上述の燃料電池性能閾値(ステップ312、314)が第1の予め定められた時間前に満たされない場合、さらなる回復ルーチン313を実行するように構成されて良い。しかし、この例では、コントローラ312は、ステップ312で1つまたは複数のヒータが停止したにもかかわらず燃料電池システム性能の測定値が回復しなかった場合にのみ、さらなる回復ルーチン313を実行して良い。
さらなる回復ルーチン313は、ステップ312の条件がすべてのヒータの作動停止にもかかわらず満たされない場合にのみ、コントローラ10によって実行されて良い。他の例では、コントローラがさらなる回復ルーチン313を提供する前に満たされるべき条件は、第2の低性能閾値に基づいていてもよい。
この実施例において、第2の低性能閾値は以下を含む。
燃料電池アセンブリ2の電圧出力が、第5の予め定められたアセンブリ電圧閾値未満である;そして
燃料電池アセンブリの最低電圧を持つ当該燃料電池アセンブリの燃料電池の両端電圧が、第5のセル電圧しきい値を下回っている。
燃料電池アセンブリ2の電圧出力が、第5の予め定められたアセンブリ電圧閾値未満である;そして
燃料電池アセンブリの最低電圧を持つ当該燃料電池アセンブリの燃料電池の両端電圧が、第5のセル電圧しきい値を下回っている。
条件(a)および(b)の一方または両方のみが、第2の低性能閾値の一部として使用され得ることが理解されるであろう。
第5の予め定められたアセンブリ電圧閾値は、第1の予め定められたアセンブリ電圧閾値より小さくてもよい。第5の予め定められたセル電圧閾値は、第1の予め定められたセル電圧閾値と実質的に同じ(またはそれ未満)であってもよい。
さらなる回復ルーチン322は、燃料電池システムの性能が回復するまで、コンプレッサ(すなわち、それに供給される電力またはその設定)を徐々に減らすことを含む。
ただし、より一般的には、コントローラは、燃料電池の性能が、燃料電池性能閾値に合致しているかどうかを決定し、これは、この例においては:
燃料電池アセンブリ2の電圧出力が、第3の予め定められたアセンブリ電圧閾値(この例では、第2の予め定められたアセンブリ電圧閾値と同じ)を超える;そして、
燃料電池アセンブリの最低電圧を持つ当該燃料電池アセンブリの燃料電池の両端電圧が、第3のセル電圧閾値(この例では第2の予め定められたセル電圧閾値と同じ)を超える。
燃料電池アセンブリ2の電圧出力が、第3の予め定められたアセンブリ電圧閾値(この例では、第2の予め定められたアセンブリ電圧閾値と同じ)を超える;そして、
燃料電池アセンブリの最低電圧を持つ当該燃料電池アセンブリの燃料電池の両端電圧が、第3のセル電圧閾値(この例では第2の予め定められたセル電圧閾値と同じ)を超える。
条件(a)および(b)の一方または両方のみを燃料電池の低性能閾値の一部として使用できることが理解されよう。
この閾値が満たされる場合、コントローラ10は、予め定められたコンプレッサ戻り期間にわたってコンプレッサをその以前の設定まで増加させるように構成される。燃料電池の性能閾値とともに閉ループフィードバックを使用して、コンプレッサを元の設定に戻す際の増加率を制御できる。この例では、コンプレッサが元の設定に戻されると、コントローラはステップ306に戻る。したがって、コントローラは、停止したヒータを再アクティブ化するか、ヒータの漸進的な作動中にコントローラが中断された場合にヒータを徐々に作動させる(および/または電力を増大させる)(ステップ315に戻る)。したがって、このステップは、1つまたは複数のヒータの作動停止および酸化剤コンプレッサの制御後に回復する燃料電池アセンブリ2の電気的性能を表す。
さらなる回復ルーチンが失敗した場合、コントローラ10は、燃料電池システムに問題があると判断し、システム1をシャットダウンするなどして燃料電池アセンブリの電気出力を制限することができる(ステップ316)。これは、1つまたは複数のヒータの非アクティブ化後に低パフォーマンス閾値が満たされていると考えて良い。この例では、次の場合に発生する可能性がある:
燃料電池性能のしきい値に達することなく、コンプレッサを低レベル閾値値まで下げられる;
燃料電池の性能閾値値を超える性能を維持しながら、予め定められたコンプレッサ復帰時間内にコンプレッサを元の設定に戻すことができない。
燃料電池性能のしきい値に達することなく、コンプレッサを低レベル閾値値まで下げられる;
燃料電池の性能閾値値を超える性能を維持しながら、予め定められたコンプレッサ復帰時間内にコンプレッサを元の設定に戻すことができない。
この例では、コントローラ10は、第2の回復ルーチンを実行するように構成されている。第2の回復ルーチンは、第1の回復ルーチンが実行された後に実行されて良い。第2の回復ルーチンは、第1の回復ルーチンの後で、ステップ313で燃料電池の低性能閾値が再び満たされる場合に(すなわち、ステップ306、307で2回目)実行されて良い。
一般に、第2の回復ルーチンは第1の回復ルーチンと同じであり、1つ以上のヒータ12(またはこの例ではヒータセクション)を徐々に非アクティブにし、燃料電池性能の閾値が満たされているかどうかを評価する。この例では、燃料電池の性能閾値は以下を含む。
燃料電池アセンブリ2の電圧出力が、第2の予め定められたアセンブリ電圧閾値を超える;そして
燃料電池アセンブリの最低電圧を持つ当該燃料電池アセンブリの燃料電池の両端電圧が、第2のセル電圧閾値を超える。
燃料電池アセンブリ2の電圧出力が、第2の予め定められたアセンブリ電圧閾値を超える;そして
燃料電池アセンブリの最低電圧を持つ当該燃料電池アセンブリの燃料電池の両端電圧が、第2のセル電圧閾値を超える。
条件(a)および(b)の一方または両方のみを燃料電池の低性能閾値の一部として使用できることが理解されよう。
さらに、コントローラ10は、ステップ312で、燃料電池性能閾値が満たされているかどうかを評価する前に、第1の予め定められた時間よりも長い第3の予め定められた時間待機することができる。要約すると、コントローラは、燃料電池アセンブリが低性能閾値を満たすたびに、燃料電池性能閾値が満たされるまでの時間より長い時間待機するように構成されている。この例において、コントローラは第2の回復ルーチンの一部としてステップ306に戻る。この例において、
燃料電池の性能閾値は以下を含む。
燃料電池アセンブリ2の電圧出力が、第4の予め定められたアセンブリ電圧閾値(この例では第2の予め定められたアセンブリ電圧と同じ)を超える;そして
燃料電池アセンブリの最低電圧を持つ当該燃料電池アセンブリの燃料電池の両端電圧が、第4のセル電圧閾値(この例では第2の予め定められたセル電圧と同じ)を超えている。
燃料電池の性能閾値は以下を含む。
燃料電池アセンブリ2の電圧出力が、第4の予め定められたアセンブリ電圧閾値(この例では第2の予め定められたアセンブリ電圧と同じ)を超える;そして
燃料電池アセンブリの最低電圧を持つ当該燃料電池アセンブリの燃料電池の両端電圧が、第4のセル電圧閾値(この例では第2の予め定められたセル電圧と同じ)を超えている。
条件(a)および(b)の一方または両方のみを燃料電池の低性能閾値の一部として使用できることが理解されよう。
基準が満たされている場合(ステップ314)、コントローラはステップ306に戻る。ただし、コントローラは、第2の回復ルーチンの後にステップ306に戻ると、ステップ306で提供されるように、ヒータの活性化/再活性化(および/または供給される電力の再増加)に進む前に、コントローラはより長い期間提起するように構成されて良い(第1の回復ルーチンからステップ306に復帰するときに比べて)。したがって、コントローラは、非活性化されたヒータを反応させるか、またはヒータのプログレッシブアクティベーション中にコントローラが中断された場合はヒータを徐々に活性化し続けるように構成される。したがって、このステップは、1つまたは複数のヒータを停止した後に回復する燃料電池アセンブリ2の電気的性能を表す。燃料電池アセンブリが動作することにより暖かくなり、したがって電気負荷に対する弾力性が高くなると期待されるため、コントローラ10はヒータの起動の続行を試行し、および/または温度・はエネルギ入力基準が満たされるまで待機して良い。
コントローラ10は、第2の回復ルーチンに関して上述した燃料電池性能閾値(ステップ312)が、第3の予め定められた時間の前に、またはすべてのヒータが停止される前に満たされない場合、さらなる回復ルーチン313を実行するように構成されて良い。
したがって、要約すると、コントローラは、燃料電池の低性能閾値に基づいて(ステップ307)、燃料電池の電気性能が燃料電池性能閾値へとフックさせることを可能にするために、1つ以上のヒータを徐々に停止(および/または供給電力を低減)し(ステップ312)、かつ、燃料電池システムの電気性能が第2の低性能閾値を下回った場合(ステップ317)、酸化剤を駆動するコンプレッサ25を制御して燃料の負荷を低減して良い。回復ルーチンのいずれかが成功した場合、コントローラはヒータの漸進的な作動(ステップ306)に戻り、および/または温度またはエネルギ入力基準が満たされるまで待機する。上述の回復ルーチンがすべて失敗した場合、または予め定められた数の第1、第2およびその他の非回復ルーチンが実行された場合、またはタイムアウト期間に達した場合(ステップ318)、コントローラ10は燃料電池システム1をシャットダウンするように構成されて良い(ステップ320)。
温度・エネルギ入力基準が満たされると(ステップ310、311)、コントローラは通常動作モード24または冷却剤ポンプ11の起動に進む。具体的には、冷却剤貯蔵モジュール内の冷却剤の温度が第2の予め定められた温度閾値を超えると(ステップ311)、ヒータからのさらなる加熱は必要ないと仮定して、コントローラは通常動作モード24に進む。冷却剤ポンプの負荷(duty)が活性化され、通常の動作レベルに設定される。そうでなければ、ステップ306での活性化から1つ以上のヒータ12に供給されるエネルギが予め定められたヒータエネルギ閾値に達するかそれを超えると、それらの活性化から予め定められたヒータ時間閾値に達するかそれを超えると(ステップ310)、当該方法は第2(冷却剤加熱)フェーズに進み、このフェーズの開始はステップ322で表され、冷却剤ポンプ11が起動される。
この例において、冷却剤ポンプ11は、当初、低温に起因するあらゆる不利な抵抗を克服し、冷却剤回路をより早く準備するために、通常の負荷よりも高く設定される。冷却剤ポンプ11の負荷は、そのような初期期間の後、予め定められたレベルまで低減されて良い。
上述のように、第1のヒータ12は、複数の第1のヒータを代表するものであって良い。同様に、第2のヒータ13は、複数の第2のヒータを代表するものであって良い。第1および第2のヒータ12、13は、それらが熱を送達する冷却剤貯蔵モジュール3内の配置が異なっていてもよい。コントローラは、第2フェーズで、第1のヒータ12に加えて、またはその代わりに第2のヒータ13を作動させるように構成されて良い。冷却剤ポンプ11の起動は、第1フェーズの終了および第2フェーズの開始とみなされ得ることが理解されるであろう。この例では、第2のフェーズの開始時に第1のヒータ12が停止される。
第2段階への移行は、解凍された冷却剤が燃料電池アセンブリ2への送達に利用可能であり、水和および/または冷却に十分な量であるというコントローラによる(または測定による)推定に基づく。したがって、コントローラ10は、冷却剤ポンプをより低い冷間動作流量レベルに低減する前に、冷却剤ポンプを高流量レベルに設定することにより、冷却剤送出導管を準備するように構成されて良い(ステップ322)。コントローラ10は、燃料流量を増加させても良い(ステップ322)。
ステップ322にも示される第2段階は、コントローラ10が、第1段階中に起動されるヒータとは異なる1つ以上のヒータ13の漸進的な起動を提供することを含む。ヒータ13は、活性化の間にヒータオン休止期間を設けて連続的に(個別にまたはグループで)活性化することができる。この例では、ヒータは冷却剤貯蔵モジュール内に配置されているけれども、他の例では、モジュール3の外部にあってよく、ただし、これはモジュール3に熱を供給する。さらに、ヒータ13は、独立して制御可能な2つのセクションを表し、2つの別個のヒータ要素として効果的に機能する。この例では、コントローラ10は、ヒータ要素13のセクションを順次作動させるように構成されている。コントローラ10は、ヒータに電力を供給するためにヒータスイッチに命令を送ることができ、または、コントローラ10は、ヒータに直接電力を送ることができる。ヒータの電力は、燃料電池アセンブリによって生成される電気エネルギから部分的または完全に取得できる。1つ以上のヒータの漸進的な作動は、順次作動の代替として、またはそれに加えて、そこに供給される電力を漸進的に増加させることを含んで良い。
コントローラ10は、冷却剤ポンプが作動し、第2のヒータ13またはヒータセクションが作動すると、燃料電池システム1の性能の監視を提供する。限られた量の冷却剤が利用できるようになったため、燃料電池システムの電気的性能は改善されるはずであるけれども、コントローラは(電気的)性能を監視して、利用可能な冷却剤が限られているため負荷によって燃料電池アセンブリが悪影響を受けないことを保証するように構成されている。具体的には、燃料電池アセンブリおよび/または個々の燃料電池の電気的性能は、燃料電池アセンブリに対する電気負荷の影響を決定するために監視される。したがって、燃料電池システム1の電気的性能に基づいて負荷を修正し、予め定められた制限内で動作することを保証するために、コントローラによってアクションをとることができる。したがって、通常運転に必要な冷却液のすべてではないが一部が利用可能な場合の燃料電池システム1の負荷の管理は、効果的な起動に有益である。
ステップ322の漸進的な作動およびスタック性能が閾値レベルを超えて維持された後、すべてのヒータ13が首尾よく稼働すると(ステップ323)、スタックから追加の電力が引き出され、任意のアプリケーションシステムに送られる(ステップ324)。このステップ324は、冷間開始ルーチン22が開始されてからの燃料電池システムの「内部」システムへではなく、アプリケーションへの最初の電力供給を表して良い。アプリケーションに供給されるこの電力は、典型的には、燃料電池システム正味電力と呼ばれ、これは、燃料電池アセンブリ自体では使用されず、燃料電池アセンブリが電力を供給できるアプリケーションシステムで消費される。
つぎに、コントローラ10は、さらなる温度・エネルギ入力基準に達するのを待機するように構成される(ステップ327)。したがって、コントローラ10は、冷却剤ポンプ11およびヒータ13が作動すると、燃料電池システムの電気的性能を監視し、さらなる温度・エネルギ入力基準が達成されるまで、必要に応じて負荷を制御するアクションをとるように構成される。
さらなる温度・エネルギ入力基準は、次のいずれかを含む。
冷却剤貯蔵モジュール内の冷却剤の温度が第3の予め定められた温度閾値を超える(ステップ327);または、
ステップ331での起動から1つ以上のヒータ13に供給されるエネルギが予め定められたヒータエネルギ閾値に達するかそれを超え、かつ、それらの起動からの時間が予め定められたヒータ時間閾値に達するかそれを超える(ステップ327)。
冷却剤貯蔵モジュール内の冷却剤の温度が第3の予め定められた温度閾値を超える(ステップ327);または、
ステップ331での起動から1つ以上のヒータ13に供給されるエネルギが予め定められたヒータエネルギ閾値に達するかそれを超え、かつ、それらの起動からの時間が予め定められたヒータ時間閾値に達するかそれを超える(ステップ327)。
ヒータエネルギ閾値は、ステップ310のヒータエネルギ閾値と同じであって良いけれども、この例では、ヒータエネルギ閾値は、ステップ310のヒータエネルギ閾値よりも小さい。この例のヒータ時間閾値は、ヒータ時間閾値よりも小さい。パート(b)の閾値は、より小さくて良く、これは、第1に、第1のフェーズで供給されたエネルギの一部が解凍セクション(ヒータ12の周り)からまだ凍結している可能性のあるセクション(ヒータ13の周り)に伝導されているからであり、また、また、冷却剤が流れると、加熱された冷却剤が冷却剤貯蔵モジュールに戻されて解凍が促進される場合があるからである。第3の予め定められた温度閾値は、第1の温度閾値と同じかそれより高くても低くても良い。
さらなる温度・エネルギ入力基準が満たされると、コントローラ10は、冷却剤の温度が第3の予め定められた温度閾値を超えていることを識別するか(冷却液モジュールの温度センサがそのことを示す場合)、または十分な冷却剤が解凍されたと推定し(ヒータに供給されたエネルギとそれらがアクティブになった時間に基づいて)、したがって、アクティブなヒータ12、13を非アクティブにする(ステップ328)。つぎに、コントローラは、通常運転モード24に進むことができ、これは、冷却剤流量を冷運転流量レベルよりも大きい通常運転流量レベルに設定し、燃料流量および/または酸化剤流量を制御して所望の化学量論比を得ることを要求して良い。コントローラ10は、通常動作モード24(ステップ321として示される)に戻る前に、カソード排気部7を出る流体の温度が予め定められたカソード出口温度を超えることを確認して良い(ステップ330)。温度が予め定められたカソード出口温度よりも低い場合、コントローラは通常の動作に戻る前に待機する場合がある。
コントローラ10は、第2段階において、燃料電池の性能がさらなる燃料電池の低性能閾値を下回るか否かを判定するように構成される(ステップ325および326)。燃料電池の性能は、ステップ322でヒータのプログレッシブ起動が進行中のときと、ステップ324でアプリケーションに正味電力が供給されたときの両方で監視される。
さらなる低性能閾値が満たされる場合、コントローラはさらなる回復プロセスを実行するように構成される(ステップ331)。
この実施例において、さらなる燃料電池低性能閾値(ステップ325および326)は以下を含む。
燃料電池アセンブリ2の電圧出力は、第7の予め定められたアセンブリ電圧閾値未満である;そして、
燃料電池アセンブリの最低電圧を持つ当該燃料電池アセンブリの燃料電池の電圧は、7番目のセル電圧閾値を下回っている。
燃料電池アセンブリ2の電圧出力は、第7の予め定められたアセンブリ電圧閾値未満である;そして、
燃料電池アセンブリの最低電圧を持つ当該燃料電池アセンブリの燃料電池の電圧は、7番目のセル電圧閾値を下回っている。
条件(a)および(b)の一方または両方のみを燃料電池の低性能閾値の一部として使用できることが理解されよう。
このフェーズでは、燃料電池アセンブリは利用可能な冷却剤の流れで動作しているため、第7の予め定められたアセンブリ電圧閾値は、コンプレッサ・ランプドアップ・アセンブリ電圧閾値よりも実質的に高い値を含み得る。同様に、第7のセル電圧閾値は、コンプレッサ・ランプドアップ・セル電圧閾値よりも実質的に高い値を含み得る。
さらなる燃料電池の低性能閾値に達した場合、さらなる回復プロセス331は、コントローラがステップ324から進んだ場合に電気出力(正味電力出力など)を制限すること、または1つ以上のヒータを非アクティブ化(または供給電力を削減)することを含む。他の例では、電気出力の制限は、出力を次のうちの1つ以上に制限することを含んで良く、これは
アプリケーション(車両など)への正味電力供給;
ヒータ;
酸化剤の流れを提供するためのコンプレッサ;
(a)~(c)の組み合わせ;または、
燃料電池アセンブリの総電気出力を、その電気出力を受け取るものに関係なく制限して良い。
アプリケーション(車両など)への正味電力供給;
ヒータ;
酸化剤の流れを提供するためのコンプレッサ;
(a)~(c)の組み合わせ;または、
燃料電池アセンブリの総電気出力を、その電気出力を受け取るものに関係なく制限して良い。
電気出力の制限は、電気出力の予め定められた制限、現在の電気出力の予め定められた割合、またはさらなる低性能閾値値が満たされなくなるまで電気出力を予め定められた制限閾値まで徐々に制限することを含んで良い。
電気出力の制限により、予め定められた時間枠内で低性能閾値が満たされなくなったことをコントローラが検出した場合、コントローラは、冷却剤温度が第4の予め定められた温度閾値を超えてカソードが上昇し、かつカソード排気温度が予め定められたカソード排気温度を上回るまで待機し(ステップ332)、こののち、ステップ321に進み、通常動作モード24に進む。
ステップ331で実行される燃料電池システムの電気出力を制限するステップが、予め定められた時間枠内で電気出力または燃料電池アセンブリの性能をさらに低い性能閾値を超えるには不十分な場合、コントローラは燃料を燃料電池システムをシャットダウンするように構成される(ステップ333)。これは、1つまたは複数のヒータの非アクティブ化後に低パフォーマンス閾値が満たされることと考えらえる場合がある。
上述の説明では、さまざまな閾値を上回るまたは下回る測定値を参照している。閾値は、文脈に応じて、関連する閾値以上を意味する場合があり、閾値を下回ることは関連する閾値以下を意味することもあることを理解されたい。
上述のコントローラ10は、単一の処理ユニットである必要はなく、燃料電池システム全体に配置されるか、または燃料電池システムから離れて配置される1つ以上の処理ユニットを備えてもよい。したがって、コントローラ10は、上述のタスクの一部またはすべてを実行することができ、説明した残りのタスクを実行するための他のコントローラ/センサに制御信号を供給して良い。
異なる参照番号でラベル付けされていても、個々の部品および要素が特定の実装に適用されるときの説明は、他に明示的に述べられていない限り、すべての実装に適用されて良い。
本開示は様々な図の様々な態様に関連して説明されてきたが、その広い発明概念から逸脱することなく上述の態様に変更を加えることができることが当業者によって理解されるであろう。したがって、本開示は開示された特定の態様に限定されず、特許請求の範囲によって定義されるような本開示の精神および範囲内の修正を包含することを意図していることに留意されたい。
別々の実装形態の文脈で上述した本開示の特徴は、単一の実装形態において組み合わせて提供することができる。逆に、単一の実装形態の文脈で説明されている本開示の様々な特徴は、また、別々に、または、任意の組み合わせとして実現されて良い。最後に、一実装形態は一連のステップの一部またはより一般的な構造の一部として説明することができるが、各ステップはそれ自体で他のものと組み合わせることができる独立した実装形態と考えることができる。
Claims (9)
- 燃料電池アセンブリに冷却剤流を供給するように構成された冷却剤貯蔵モジュールと組み合わせて配置された上記燃料電池アセンブリ中の複数の燃料電池への燃料流および酸化剤流から電力を生成するように構成された燃料電池システムを動作させる方法において、
コンプレッサを用いて上記酸化剤流および/または上記燃料流を上記燃料電池アセンブリに供給するステップと、
上記冷却剤貯蔵モジュールの凍結された冷却剤を加熱するように構成された1または複数のヒータを上記燃料電池システムの出力電流により駆動するステップと、
上記燃料電池アセンブリの両端電圧が第1の予め定められたアセンブリ電圧閾値を下回ること、および/または、上記燃料電池のうちの1つまたは複数の両端電圧が第1の電池電圧閾値を下回ることを含む、低性能状態の判別に基づいて、上記駆動されたヒータのうちの1つまたは複数を駆動停止することを含む第1の回復ルーチンを実行するステップとを有し、
上記第1の回復ルーチンにおいて、第1の予め定められた時間間隔内において、燃料電池アセンブリの両端電圧が第2の予め定められたアセンブリ電圧閾値を上回ること、および/または、上記燃料電池の1つまたは複数の電圧が第2の電池電圧閾値を上回ることを含む、回復状態の判別に基づいて、上記第1の回復ルーチンを終了して上記ヒータのうちの1つまたは複数を駆動することを含むヒータ駆動手順を実行し、
そうでないならば、上記冷却剤貯蔵モジュールへの熱の供給を継続しながら、上記燃料電池アセンブリから上記コンプレッサに供給される電力を減少させることを含む、第2の回復ルーチンを実行し、
上記第2の回復ルーチンは、上記低性能状態が第2の時間間隔の間において満たされるならば実行され、上記第2の回復ルーチンは上記コンプレッサを駆動停止するステップと、
第3の予め定められた時間間隔内において、燃料電池アセンブリの燃料電池の両端電圧が第4の予め定められたアセンブリ電圧閾値を上回ること、および/または、上記燃料電池の1つまたは複数の両端電圧が第4の電池電圧閾値を上回ることを含む第2の回復状態が検出されるならば、上記コンプレッサを駆動することを含むコンプレッサ駆動手順を実行し、
そうでないならば、上記燃料電池システムの電気負荷を減少させることを特徴とする上記方法。 - 複数の燃料電池から成る燃料電池アセンブリを有する燃料電池システムであって、上記燃料電池は当該燃料電池への燃料流および酸化剤流から電力を生成するように構成され、上記燃料電池アセンブリは、当該燃料電池アセンブリへ冷却剤流を供給するように構成された冷却剤貯蔵モジュールと組み合わせて配置される、上記燃料電池システムを動作させる方法において、
当該方法は、上記冷却剤貯蔵モジュールから上記燃料電池アセンブリへ冷却剤を搬送するように構成された冷却剤ポンプを駆動する前に、かつ、上記冷却剤貯蔵モジュール中の上記冷却剤の温度が冷却剤温度閾値を下回るときに、実行され、
上記冷却剤貯蔵モジュールの凍結された冷却剤を加熱するように構成された1または複数のヒータを駆動するステップと、
上記燃料電池アセンブリの両端電圧が第1の予め定められたアセンブリ電圧閾値を下回ること、および/または、上記燃料電池のうちの1つまたは複数の両端電圧が第1の電池電圧閾値を下回ることに基づいて、
上記燃料電池アッセンブリから電流供給を受ける上記1または複数のヒータのうちの1または複数を駆動停止することによって上記燃料電池アセンブリの電気出力を制限し、かつ、少なくとも、上記燃料電池アセンブリの動作によって加熱された冷却剤を上記冷却剤ポンプを駆動して上記冷却剤貯蔵モジュールに回帰させてそのエネルギの少なくとも一部を上記冷却剤に付与することによって、上記冷却剤貯蔵モジュール中の冷却剤を加熱するステップとを有し、
上記方法は、上記冷却剤の温度が通常動作モード冷却剤温度閾値を上回るときに、通常動作モードに移行して上記冷却剤ポンプの駆動を開始することを特徴とする上記方法。 - 上記電気出力を制限するステップは、上記燃料電池システムによって電力供給されるように構成された負荷に供給される電気出力を制限することに組み合わせて、上記1つまたは複数のヒータのうちの1つまたは複数を駆動停止することを含む請求項2に記載の上記方法。
- 上記方法は、
上記冷却剤貯蔵モジュール中の上記冷却剤の温度が上記冷却剤温度閾値に達し、または上回ることを検出したときに、
上記冷却剤ポンプによって供給される流量を増加させること、
上記酸化剤流量および上記燃料流量を調整して予め定められた化学量論比を満たすこと、
上記1つまたは複数のヒータを駆動停止すること
のうちの1つまたは複数を実行するステップを有する請求項2に記載の上記方法。 - 上記方法は、上記1つまたは複数のヒータの駆動に続けて、かつ、(a)上記燃料電池アセンブリの両端電圧が第1の予め定められたアセンブリ電圧閾値を上回り、かつ/また、(b)上記燃料電池の1つまたは複数の電圧が第1の電池電圧閾値を上回るという条件の下で、
予め定められた条件がひとたび真であれば、上記1つまたは複数のヒータを駆動停止することを有し、上記予め定められた条件は、
上記1つまたは複数のヒータにその駆動時から供給されたエネルギが予め定められたヒータエネルギ閾値に達し、または上回り、かつ上記駆動時からの時間が予め定められたヒータ時間閾値に達し、または上回るときに、
真になる、請求項2に記載の上記方法。 - 複数の燃料電池から成る燃料電池アセンブリを有する燃料電池システムであって、上記燃料電池は当該燃料電池への燃料流および酸化剤流から電力を生成するように構成され、上記燃料電池アセンブリは、当該燃料電池アセンブリへ冷却剤流を供給するように構成された冷却剤貯蔵モジュールと組み合わせて配置される、上記燃料電池システムを動作させる方法において、上記方法は上記冷却剤貯蔵モジュール中の上記冷却剤の温度が冷却剤温度閾値を下回るときに実行され、上記冷却剤貯蔵モジュールから上記燃料電池アセンブリへ冷却剤を搬送するように構成された冷却剤ポンプの駆動に先立って実行される第1のフェーズと、
上記冷却剤ポンプの駆動後に実行される第2のフェーズとを有し、
上記方法は、
上記第1のフェーズにおいて、上記冷却剤貯蔵モジュール中の冷却剤を加熱するように構成された1つまたは複数のヒータを駆動し、かつ、上記燃料電池アセンブリの電気的性能を監視し、上記電気的性能が低性能閾値を満たすならば、少なくとも1つの駆動中のヒータを維持したままで上記複数のヒータのうちの1つまたは複数を駆動停止するステップと、
上記第2のフェーズにおいて、上記冷却剤貯蔵モジュール中の冷却剤を加熱するように構成された複数のヒータを駆動し、かつ、上記燃料電池アセンブリの電気的性能を監視し、上記電気的性能が他の低性能閾値を満たすならば、1つまたは複数のヒータを駆動停止し、上記燃料電池アセンブリの動作によって加熱された冷却剤を上記冷却剤貯蔵モジュールに回帰させてそのエネルギの一部を上記冷却剤に付与させることによって、上記冷却剤貯蔵モジュール中の冷却剤を加熱するステップとを有することを特徴とする上記方法。 - 上記第1のフェーズは、上記酸化剤を上記燃料電池アセンブリに供給するように構成されたコンプレッサを制御して上記燃料電池アセンブリの電気負荷を減少させることを含む請求項6に記載の上記方法。
- 上記第1のフェーズおよび/または上記第2のフェーズは、上記複数のヒータのうちの上記1つまたは複数の駆動停止に続けて、上記燃料電池アセンブリの電気的性能を監視し、上記電気的性能がさらに他の低性能閾値を満たす場合に、上記燃料電池システムをシャットダウンするステップを有する請求項6に記載の上記方法。
- 複数の燃料電池から成る燃料電池アセンブリを有する燃料電池システムであって、上記燃料電池は当該燃料電池への燃料流および酸化剤流から電力を生成するように構成され、上記燃料電池アセンブリは、当該燃料電池アセンブリへ冷却剤流を供給するように構成された冷却剤貯蔵モジュールと組み合わせて配置され、上記冷却剤貯蔵モジュールはそこに貯蔵された冷却剤を加熱するための1つまたは複数のヒータに関連付けられる、上記燃料電池システムのためのコントローラにおいて、上記コントローラは、請求項1~8のいずれかに記載の上記方法に応じて動作するように構成されることを特徴とするコントローラ。
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