JP2022170069A - fuel cell system - Google Patents

fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP2022170069A
JP2022170069A JP2021075950A JP2021075950A JP2022170069A JP 2022170069 A JP2022170069 A JP 2022170069A JP 2021075950 A JP2021075950 A JP 2021075950A JP 2021075950 A JP2021075950 A JP 2021075950A JP 2022170069 A JP2022170069 A JP 2022170069A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
gas
fuel cell
pressure
slope
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.)
Pending
Application number
JP2021075950A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
真明 松末
Masaaki Matsusue
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2021075950A priority Critical patent/JP2022170069A/en
Publication of JP2022170069A publication Critical patent/JP2022170069A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

To provide a fuel cell system that can accurately estimate the hydrogen concentration.SOLUTION: In a fuel cell system, a control unit stores a first data group indicating the correlation between the time and the temperature of hydrogen of a predetermined concentration when the hydrogen is discharged to the outside by opening an exhaust and drain valve, and a second data group indicating the correlation between the time and the pressure of the hydrogen in advance, and when the exhaust and drain valve is opened, the second data group is referred to from the change in pressure measured by a pressure sensor to determine whether fuel off-gas is being discharged or the water is being drained. When it is determined that the fuel is being exhausted, the hydrogen concentration in the fuel off-gas is estimated by referring to the first data group from the slope of the temperature change measured by a temperature sensor.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、燃料電池システムに関する。 The present disclosure relates to fuel cell systems.

燃料電池(FC)は、1つの単セル(以下、セルと記載する場合がある)又は複数の単セルを積層した燃料電池スタック(以下、単にスタックと記載する場合がある)で構成され、水素等の燃料ガスと酸素等の酸化剤ガスとの電気化学反応によって電気エネルギーを取り出す発電装置である。なお、実際に燃料電池に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスは、酸化・還元に寄与しないガスとの混合物である場合が多い。特に酸化剤ガスは酸素を含む空気である場合が多い。
なお、以下では、燃料ガスや酸化剤ガスを、特に区別することなく単に「反応ガス」あるいは「ガス」と呼ぶ場合もある。また、単セル、及び、単セルを積層した燃料電池スタックのいずれも、燃料電池と呼ぶ場合がある。
この燃料電池の単セルは、通常、膜電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)を備える。
膜電極接合体は、固体高分子型電解質膜(以下、単に「電解質膜」とも呼ぶ)の両面に、それぞれ、触媒層及びガス拡散層(GDL、以下単に拡散層と記載する場合がある)が順に形成された構造を有している。そのため、膜電極接合体は、膜電極ガス拡散層接合体(MEGA)と称される場合がある。
単セルは、必要に応じて当該膜電極ガス拡散層接合体の両面を挟持する2枚のセパレータを有する。セパレータは、通常、ガス拡散層に接する面に反応ガスの流路としての溝が形成された構造を有している。なお、このセパレータは電子伝導性を持ち、発電した電気の集電体としても機能する。
燃料電池の燃料極(アノード)では、ガス流路及びガス拡散層から供給される燃料ガスとしての水素(H)が触媒層の触媒作用によりプロトン化し、電解質膜を通過して酸化剤極(カソード)へと移動する。同時に生成した電子は、外部回路を通って仕事をし、カソードへと移動する。カソードに供給される酸化剤ガスとしての酸素(O)は、カソードの触媒層でプロトンおよび電子と反応し、水を生成する。生成した水は、電解質膜に適度な湿度を与え、余剰な水はガス拡散層を透過して、系外へと排出される。
A fuel cell (FC) is composed of one single cell (hereinafter sometimes referred to as a cell) or a fuel cell stack (hereinafter sometimes simply referred to as a stack) in which a plurality of single cells are stacked, and hydrogen It is a power generation device that extracts electrical energy through an electrochemical reaction between a fuel gas such as gas and an oxidant gas such as oxygen. It should be noted that the fuel gas and oxidant gas that are actually supplied to the fuel cell are often mixtures with gases that do not contribute to oxidation/reduction. In particular, the oxidant gas is often air containing oxygen.
In the following, the fuel gas and the oxidant gas may be simply referred to as "reactant gas" or "gas" without particular distinction. Also, both a single cell and a fuel cell stack in which single cells are stacked may be referred to as a fuel cell.
A single cell of this fuel cell usually includes a membrane electrode assembly (MEA).
A membrane electrode assembly has a catalyst layer and a gas diffusion layer (GDL, hereinafter sometimes simply referred to as a diffusion layer) on both sides of a polymer electrolyte membrane (hereinafter also simply referred to as "electrolyte membrane"). It has a structure formed in order. Therefore, the membrane electrode assembly is sometimes called a membrane electrode gas diffusion layer assembly (MEGA).
A single cell has two separators sandwiching both sides of the membrane electrode gas diffusion layer assembly, if necessary. The separator usually has a structure in which grooves are formed as flow paths for the reaction gas on the surface in contact with the gas diffusion layer. This separator has electronic conductivity and also functions as a current collector for the generated electricity.
At the fuel electrode (anode) of the fuel cell, hydrogen (H 2 ) as fuel gas supplied from the gas flow path and the gas diffusion layer is protonated by the catalytic action of the catalyst layer, passes through the electrolyte membrane, and reaches the oxidant electrode ( cathode). The co-generated electrons do work through an external circuit and travel to the cathode. Oxygen (O 2 ) as an oxidant gas supplied to the cathode reacts with protons and electrons in the catalyst layer of the cathode to produce water. The produced water gives moderate humidity to the electrolyte membrane, and excess water permeates the gas diffusion layer and is discharged out of the system.

燃料電池車両(以下車両と記載する場合がある)に車載されて用いられる燃料電池システムに関して種々の研究がなされている。
例えば特許文献1では、システムの大型化を招くことなく、またコストを抑えながら燃料ガス濃度変化を確実、且つ高速に検出することができ、燃料ガス循環経路内の状況に応じて的確にパージ制御を行うことが可能な燃料電池システムが開示されている。
Various studies have been made on fuel cell systems mounted on fuel cell vehicles (hereinafter sometimes referred to as vehicles).
For example, in Patent Document 1, it is possible to reliably and quickly detect fuel gas concentration changes without increasing the size of the system and while suppressing costs, and it is possible to perform purge control accurately according to the situation in the fuel gas circulation path. A fuel cell system capable of performing

特許文献2では、水素循環系の不純物ガス濃度を精度よく推定し、パージ量を減少するとともに循環ポンプの駆動エネルギーを節約し、燃料電池システムの燃費効率を向上させる燃料電池システムの制御装置が開示されている。 Patent Document 2 discloses a control device for a fuel cell system that accurately estimates the impurity gas concentration in the hydrogen circulation system, reduces the purge amount, saves the driving energy of the circulation pump, and improves the fuel efficiency of the fuel cell system. It is

特開2005-302456号公報JP 2005-302456 A 特開2007-012532号公報JP 2007-012532 A

循環流路を含む燃料ガス系を備える燃料電池システムでは、燃料ガスである水素を循環させることによって燃料ガスが循環する流路内に窒素やCO等の不純物が蓄積し、水素分圧が次第に降下していく。したがって循環流路内の水素濃度の管理が重要である。
上記特許文献1以外にも、水素濃度センサで直接水素濃度を測定することも候補として挙げられるが、上記特許文献1の技術も含め、いずれも水の影響を受けやすく誤検知の懸念がある。また気液分離器内のガスのスペースにそれらのセンサを設置することも候補として挙げられるが、結露水による影響で誤検知の虞がある。
In a fuel cell system having a fuel gas system including a circulation flow path, impurities such as nitrogen and CO accumulate in the flow path through which the hydrogen fuel gas is circulated, and the hydrogen partial pressure gradually drops. continue. Therefore, it is important to manage the hydrogen concentration in the circulation channel.
In addition to Patent Document 1, direct measurement of hydrogen concentration with a hydrogen concentration sensor is also a candidate, but all of them, including the technology of Patent Document 1, are easily affected by water, and there is a concern of erroneous detection. It is also possible to install these sensors in the gas space in the gas-liquid separator, but there is a risk of erroneous detection due to the influence of condensed water.

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、水素濃度を精度良く推定することができる燃料電池システムを提供することを主目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and a main object thereof is to provide a fuel cell system capable of accurately estimating the hydrogen concentration.

本開示の燃料電池システムは、燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムは、燃料電池と、
水素を含む燃料ガスを前記燃料電池に供給するための燃料ガス供給部と、
前記燃料ガス供給部と前記燃料電池の燃料ガス入口を接続する燃料ガス供給流路と、
前記燃料ガス供給流路に配置されるエジェクタと、
前記燃料電池の燃料ガス出口と前記エジェクタを接続し、前記燃料ガス出口から排出される燃料オフガスを回収し、循環ガスとして燃料電池に供給することを可能にする循環流路と、
前記循環流路に配置され、且つ、前記燃料オフガスと水分を分離して回収する気液分離器と、
前記気液分離器と接続する燃料オフガス排出流路と、
前記燃料オフガス排出流路に配置される排気排水弁と、
前記排気排水弁に備えられた温度センサと、
前記燃料ガス供給流路及び前記循環流路からなる群より選ばれる少なくとも一種の流路に配置される圧力センサと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記排気排水弁を開弁し、所定の濃度の前記水素を外部へ排気したときの時間と前記水素の温度との相関を示す第1データ群及び時間と前記水素の圧力との相関を示す第2データ群を予め記憶し、
前記制御部は、前記排気排水弁を開弁したときに、前記圧力センサで測定した圧力の変化から、前記第2データ群を参照して前記燃料オフガスの排気中か前記水分の排水中かを判定し、
前記制御部は、前記排気中と判定したときに、前記温度センサで測定した温度の変化の傾きから、前記第1データ群を参照して前記燃料オフガス中の水素濃度を推定することを特徴とする。
The fuel cell system of the present disclosure is a fuel cell system,
The fuel cell system includes a fuel cell,
a fuel gas supply unit for supplying a fuel gas containing hydrogen to the fuel cell;
a fuel gas supply channel connecting the fuel gas supply unit and a fuel gas inlet of the fuel cell;
an ejector arranged in the fuel gas supply channel;
a circulation flow path that connects the fuel gas outlet of the fuel cell and the ejector, recovers the fuel off-gas discharged from the fuel gas outlet, and supplies it to the fuel cell as a circulation gas;
a gas-liquid separator disposed in the circulation channel and configured to separate and recover the fuel off-gas and moisture;
a fuel off-gas discharge channel connected to the gas-liquid separator;
an exhaust drain valve disposed in the fuel off-gas discharge channel;
a temperature sensor provided in the exhaust drain valve;
a pressure sensor arranged in at least one channel selected from the group consisting of the fuel gas supply channel and the circulation channel;
a control unit;
The control unit comprises a first data group showing the correlation between the time and the temperature of the hydrogen when the exhaust and drain valve is opened and the hydrogen of a predetermined concentration is exhausted to the outside, and the time and the pressure of the hydrogen. pre-store a second data group showing the correlation of
When the exhaust/drain valve is opened, the control unit refers to the second data group to determine whether the fuel off-gas is being discharged or the water is being drained, based on the pressure change measured by the pressure sensor. judge,
The control unit estimates the concentration of hydrogen in the fuel off-gas by referring to the first data group from the slope of the temperature change measured by the temperature sensor when it is determined that the gas is being exhausted. do.

本開示の燃料電池システムにおいては、前記制御部は、前記排気中と判定したときに、前記温度センサで測定した温度の変化の傾きが、前記第1データ群を参照して所定の温度変化傾き閾値よりも小さいか否か判定し、
前記制御部は、前記温度センサで測定した温度の変化の傾きが、所定の前記温度変化傾き閾値よりも小さいと判定したときに、前記水素濃度の異常として検知してもよい。
In the fuel cell system of the present disclosure, when the control unit determines that the exhaust is in progress, the slope of the temperature change measured by the temperature sensor refers to the first data group to obtain a predetermined temperature change slope. Determine whether it is smaller than the threshold,
The control unit may detect that the hydrogen concentration is abnormal when determining that the slope of the temperature change measured by the temperature sensor is smaller than the predetermined temperature change slope threshold.

本開示の燃料電池システムにおいては、前記制御部は、前記温度センサで測定した温度の変化の傾きが、所定の前記温度変化傾き閾値よりも小さいと判定したときに、前記圧力センサで測定した圧力の変化の傾きが、前記第2データ群を参照して所定の圧力変化傾き閾値よりも小さいか否か判定し、
前記制御部は、前記圧力センサで測定した圧力の変化の傾きが、所定の前記圧力変化傾き閾値よりも小さいと判定したときに、前記排気排水弁の詰まりとして検知し、
前記制御部は、前記圧力センサで測定した圧力の変化の傾きが、所定の前記圧力変化傾き閾値以上であると判定したときに、前記水素濃度の異常として検知してもよい。
In the fuel cell system of the present disclosure, when the controller determines that the slope of the temperature change measured by the temperature sensor is smaller than the predetermined temperature change slope threshold value, the pressure measured by the pressure sensor is smaller than a predetermined pressure change slope threshold with reference to the second data group,
The control unit detects clogging of the exhaust/drain valve when determining that the slope of the pressure change measured by the pressure sensor is smaller than the predetermined pressure change slope threshold, and
The control unit may detect that the hydrogen concentration is abnormal when determining that the slope of the pressure change measured by the pressure sensor is equal to or greater than the predetermined pressure change slope threshold.

本開示の燃料電池システムによれば、水素濃度を精度良く推定することができる。 According to the fuel cell system of the present disclosure, it is possible to accurately estimate the hydrogen concentration.

図1は正常時の水素濃度の場合と異常時の水素濃度の場合のそれぞれの場合の時間と温度との関係の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the relationship between time and temperature in the case of normal hydrogen concentration and in the case of abnormal hydrogen concentration. 図2は正常時の水素濃度の場合と異常時の水素濃度の場合のそれぞれの場合の時間と圧力との関係の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the relationship between time and pressure in the case of normal hydrogen concentration and in the case of abnormal hydrogen concentration. 図3は、本開示の燃料電池システムの一例を示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of the fuel cell system of the present disclosure. 図4は、本開示の燃料電池システムの制御の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flow chart showing an example of control of the fuel cell system of the present disclosure.

本開示の燃料電池システムは、燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムは、燃料電池と、
水素を含む燃料ガスを前記燃料電池に供給するための燃料ガス供給部と、
前記燃料ガス供給部と前記燃料電池の燃料ガス入口を接続する燃料ガス供給流路と、
前記燃料ガス供給流路に配置されるエジェクタと、
前記燃料電池の燃料ガス出口と前記エジェクタを接続し、前記燃料ガス出口から排出される燃料オフガスを回収し、循環ガスとして燃料電池に供給することを可能にする循環流路と、
前記循環流路に配置され、且つ、前記燃料オフガスと水分を分離して回収する気液分離器と、
前記気液分離器と接続する燃料オフガス排出流路と、
前記燃料オフガス排出流路に配置される排気排水弁と、
前記排気排水弁に備えられた温度センサと、
前記燃料ガス供給流路及び前記循環流路からなる群より選ばれる少なくとも一種の流路に配置される圧力センサと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記排気排水弁を開弁し、所定の濃度の前記水素を外部へ排気したときの時間と前記水素の温度との相関を示す第1データ群及び時間と前記水素の圧力との相関を示す第2データ群を予め記憶し、
前記制御部は、前記排気排水弁を開弁したときに、前記圧力センサで測定した圧力の変化から、前記第2データ群を参照して前記燃料オフガスの排気中か前記水分の排水中かを判定し、
前記制御部は、前記排気中と判定したときに、前記温度センサで測定した温度の変化の傾きから、前記第1データ群を参照して前記燃料オフガス中の水素濃度を推定することを特徴とする。
The fuel cell system of the present disclosure is a fuel cell system,
The fuel cell system includes a fuel cell,
a fuel gas supply unit for supplying a fuel gas containing hydrogen to the fuel cell;
a fuel gas supply channel connecting the fuel gas supply unit and a fuel gas inlet of the fuel cell;
an ejector arranged in the fuel gas supply channel;
a circulation flow path that connects the fuel gas outlet of the fuel cell and the ejector, recovers the fuel off-gas discharged from the fuel gas outlet, and supplies it to the fuel cell as a circulation gas;
a gas-liquid separator disposed in the circulation channel and configured to separate and recover the fuel off-gas and moisture;
a fuel off-gas discharge channel connected to the gas-liquid separator;
an exhaust drain valve disposed in the fuel off-gas discharge channel;
a temperature sensor provided in the exhaust drain valve;
a pressure sensor arranged in at least one channel selected from the group consisting of the fuel gas supply channel and the circulation channel;
a control unit;
The control unit comprises a first data group showing the correlation between the time and the temperature of the hydrogen when the exhaust and drain valve is opened and the hydrogen of a predetermined concentration is exhausted to the outside, and the time and the pressure of the hydrogen. pre-store a second data group showing the correlation of
When the exhaust/drain valve is opened, the control unit refers to the second data group to determine whether the fuel off-gas is being discharged or the water is being drained, based on the pressure change measured by the pressure sensor. judge,
The control unit estimates the concentration of hydrogen in the fuel off-gas by referring to the first data group from the slope of the temperature change measured by the temperature sensor when it is determined that the gas is being exhausted. do.

循環流路を含む燃料ガス系において水素濃度の異常・エジェクタの故障を検知したいというニーズがあるが、エジェクタは構造物で操作量指示もなければ応答もない。最終的には、水素濃度が不足し、燃料電池の電圧が低下することを電圧センサの電圧値をモニタリングすることで水素濃度の異常を検知できるが、システムの簡素化のために電圧モニタリングを行わない場合は異常を検知することができない。
水素濃度の異常を検知する既存技術としては、水素濃度センサを燃料ガス系に配置して水素濃度を直接計測する方法があるが、この場合は、水素濃度センサが水の影響を受けやすく誤検知の懸念があり、搭載性が悪化し、コストが高くなる。
また、水素濃度センサを気液分離器に配置する既存技術があるが、気液分離率が100%ではないため、100%水を避けることはできず、結露水による誤検知の可能性もあり、水による誤検知を完全に防ぐことはできない。
There is a need to detect hydrogen concentration abnormalities and ejector failures in the fuel gas system including the circulation flow path. Ultimately, it is possible to detect abnormalities in hydrogen concentration by monitoring the voltage value of the voltage sensor when the hydrogen concentration becomes insufficient and the voltage of the fuel cell drops. If not, the abnormality cannot be detected.
As an existing technology for detecting abnormalities in hydrogen concentration, there is a method of directly measuring hydrogen concentration by placing a hydrogen concentration sensor in the fuel gas system, but in this case, the hydrogen concentration sensor is easily affected by water and makes false detections. , the mountability deteriorates, and the cost increases.
In addition, there is an existing technology that places a hydrogen concentration sensor in the gas-liquid separator, but since the gas-liquid separation rate is not 100%, it is not possible to avoid 100% water, and there is a possibility of false detection due to condensation water. , it is not possible to completely prevent false detections due to water.

本開示においては、水素濃度を正確に検知または推定できる水素濃度センサが水に弱いことから、水があるタイミング/水がないタイミングが明確になっている部位で水素濃度推定及び水素濃度異常を検知する。具体的には、排気排水弁に温度センサを設置し、排気排水弁開弁時に、燃料ガス流路を流れる燃料系ガスの圧力値によって、排水中か排気中かを判定した後、排気中の排気排水弁温度変化から、水素濃度推定及び水素濃度異常を検知する。
本開示により、循環流路の中の水素濃度を精度良く推定できるため、循環流路内の異常(エジェクタ故障等)を検知できる。
In the present disclosure, since the hydrogen concentration sensor that can accurately detect or estimate the hydrogen concentration is vulnerable to water, hydrogen concentration estimation and hydrogen concentration abnormality are detected at a part where the timing with water/no water is clear. do. Specifically, a temperature sensor is installed in the exhaust drain valve, and when the exhaust drain valve is opened, the pressure value of the fuel system gas flowing through the fuel gas flow path determines whether it is being drained or exhausted. Hydrogen concentration is estimated and abnormal hydrogen concentration is detected from the temperature change of the exhaust drain valve.
According to the present disclosure, since the hydrogen concentration in the circulation channel can be estimated with high accuracy, an abnormality (ejector failure, etc.) in the circulation channel can be detected.

水素は熱伝導率が0.214(W/m・K@100℃)、窒素は熱伝導率が0.0313(W/m・K@100℃)、水蒸気は熱伝導率が0.0241(W/m・K@100℃)であり、水素は熱伝導率が、ほかのガス(窒素、水蒸気)より高く、熱授受の速度が速くなる。また、正常時の水素濃度、及びその他のガスは推定値がある。これらを活用して排気中の正常時の排気排水弁温度変化は推定することができる。そして、排気中の正常時の排気排水弁温度変化と温度センサにより測定された排気排水弁温度変化とを比較して、水素濃度の異常を検出する。
図1は正常時の水素濃度の場合と異常時の水素濃度の場合のそれぞれの場合の時間と温度との関係の一例を示す図である。
図1に示すように、排水中は温度が変化しない。また、排気中の正常時の水素濃度の場合と異常時の水素濃度の場合では、温度変化率が異なるため、正常時の水素濃度の場合の温度変化率を予め記憶しておき、それと測定値を比較することで水素濃度を精度良く推定することができ、測定値が正常時の水素濃度の場合の温度変化率と異なり、排気中の温度変化が小さい場合に水素濃度異常を検知することができる。
Hydrogen has a thermal conductivity of 0.214 (W/m K @ 100°C), nitrogen has a thermal conductivity of 0.0313 (W/m K @ 100°C), and water vapor has a thermal conductivity of 0.0241 ( W/m·K @ 100° C.), hydrogen has a higher thermal conductivity than other gases (nitrogen, water vapor), and the speed of heat transfer increases. Also, there are estimated values for normal hydrogen concentration and other gases. Using these, it is possible to estimate the temperature change of the exhaust drain valve during normal operation during exhaust. Abnormalities in the hydrogen concentration are detected by comparing the change in temperature of the exhaust drain valve during normal operation during exhaust with the change in temperature of the exhaust drain valve measured by the temperature sensor.
FIG. 1 is a diagram showing an example of the relationship between time and temperature when the hydrogen concentration is normal and when the hydrogen concentration is abnormal.
As shown in FIG. 1, the temperature does not change during drainage. In addition, since the temperature change rate differs between the hydrogen concentration in the normal state and the hydrogen concentration in the abnormal state, the temperature change rate for the hydrogen concentration in the normal state is stored in advance, and the measured value is used. By comparing the hydrogen concentration, it is possible to estimate the hydrogen concentration with high accuracy, and unlike the temperature change rate when the measured value is the normal hydrogen concentration, when the temperature change in the exhaust gas is small, the hydrogen concentration abnormality can be detected. can.

また、水素濃度の異常は、排気排水弁の詰まりでも発生するが、詰まりの場合は、温度変化の異常だけでなく、圧力変化の異常も同時に起こるため、排気中の圧力挙動から判別が可能である。
図2は正常時の水素濃度の場合と異常時の水素濃度の場合のそれぞれの場合の時間と圧力との関係の一例を示す図である。
図2に示すように、排水中は圧力が変化しない。また、排気中の正常時の水素濃度の場合と異常時の水素濃度の場合では、圧力変化率が異なるため、正常時の水素濃度の場合の圧力変化率を予め記憶しておき、それと測定値を比較し、排気中の温度変化が小さく、且つ、圧力低下が小さい場合に排気排水弁詰まり(半開異常)と判定することができる。
Abnormal hydrogen concentration also occurs when the exhaust drain valve is clogged, but in the case of clogging, not only abnormal temperature changes but also abnormal pressure changes occur at the same time, so it is possible to distinguish from the pressure behavior during exhaust. be.
FIG. 2 is a diagram showing an example of the relationship between time and pressure in the case of normal hydrogen concentration and in the case of abnormal hydrogen concentration.
As shown in Figure 2, the pressure does not change during draining. In addition, since the pressure change rate differs between the normal hydrogen concentration in the exhaust and the abnormal hydrogen concentration, the pressure change rate for the normal hydrogen concentration is stored in advance, and the measured value is measured. are compared, and when the temperature change during exhaust is small and the pressure drop is small, it can be determined that the exhaust drain valve is clogged (half-open abnormality).

本開示においては、燃料ガス、及び、酸化剤ガスをまとめて反応ガスと称する。アノードに供給される反応ガスは、燃料ガスであり、カソードに供給される反応ガスは酸化剤ガスである。燃料ガスは、主に水素を含有するガスであり、水素であってもよい。酸化剤ガスは酸素、空気、乾燥空気等であってもよい。 In the present disclosure, fuel gas and oxidant gas are collectively referred to as reaction gas. The reactant gas supplied to the anode is fuel gas, and the reactant gas supplied to the cathode is oxidant gas. The fuel gas is a gas containing primarily hydrogen and may be hydrogen. The oxidant gas may be oxygen, air, dry air, or the like.

本開示の燃料電池システムは、通常、駆動源として電動機を有する車両に搭載されて用いられる。
また、本開示の燃料電池システムは、二次電池の電力でも走行可能な車両に搭載されて用いられてもよい。
車両は、燃料電池車両であってもよい。
車両は、本開示の燃料電池システムを備えていてもよい。
電動機は、特に限定されず、従来公知の駆動モータであってもよい。
The fuel cell system of the present disclosure is usually used by being mounted on a vehicle having an electric motor as a drive source.
Also, the fuel cell system of the present disclosure may be used by being mounted on a vehicle that can run on the power of a secondary battery.
The vehicle may be a fuel cell vehicle.
A vehicle may include the fuel cell system of the present disclosure.
The electric motor is not particularly limited, and may be a conventionally known drive motor.

本開示の燃料電池システムは、燃料電池を備える。
燃料電池は、単セルを1つのみ有するものであってもよいし、単セルを複数個積層した積層体である燃料電池スタックであってもよい。
単セルの積層数は特に限定されず、例えば、2~数百個であってもよく、2~600個であってもよい。
燃料電池スタックは、単セルの積層方向の両端にエンドプレートを備えていてもよい。
A fuel cell system of the present disclosure includes a fuel cell.
The fuel cell may have only one unit cell, or may be a fuel cell stack, which is a stack of a plurality of unit cells.
The number of stacked single cells is not particularly limited, and may be, for example, 2 to several hundred, or 2 to 600.
The fuel cell stack may have end plates at both ends in the stacking direction of the unit cells.

燃料電池の単セルは、少なくとも膜電極ガス拡散層接合体を備える。
膜電極ガス拡散層接合体は、アノード側ガス拡散層及び、アノード触媒層及び、電解質膜及び、カソード触媒層及び、カソード側ガス拡散層をこの順に有する。
A single cell of a fuel cell comprises at least a membrane electrode gas diffusion layer assembly.
The membrane electrode gas diffusion layer assembly has an anode-side gas diffusion layer, an anode catalyst layer, an electrolyte membrane, a cathode catalyst layer, and a cathode-side gas diffusion layer in this order.

カソード(酸化剤極)は、カソード触媒層及びカソード側ガス拡散層を含む。
アノード(燃料極)は、アノード触媒層及びアノード側ガス拡散層を含む。
カソード触媒層及びアノード触媒層をまとめて触媒層と称する。また、アノード触媒およびカソード触媒としては、例えば、Pt(白金)、Ru(ルテニウム)などが挙げられ、触媒を担持する母材および導電材としては、例えば、カーボンなどの炭素材料等が挙げられる。
The cathode (oxidant electrode) includes a cathode catalyst layer and a cathode-side gas diffusion layer.
The anode (fuel electrode) includes an anode catalyst layer and an anode-side gas diffusion layer.
The cathode catalyst layer and the anode catalyst layer are collectively referred to as catalyst layers. Examples of the anode catalyst and the cathode catalyst include Pt (platinum) and Ru (ruthenium). Examples of the base material and conductive material that support the catalyst include carbon materials such as carbon.

カソード側ガス拡散層及びアノード側ガス拡散層をまとめてガス拡散層と称する。
ガス拡散層は、ガス透過性を有する導電性部材等であってもよい。
導電性部材としては、例えば、カーボンクロス、及びカーボンペーパー等のカーボン多孔質体、並びに、金属メッシュ、及び、発泡金属などの金属多孔質体等が挙げられる。
The cathode-side gas diffusion layer and the anode-side gas diffusion layer are collectively referred to as gas diffusion layers.
The gas diffusion layer may be a conductive member or the like having gas permeability.
Examples of the conductive member include porous carbon bodies such as carbon cloth and carbon paper, and porous metal bodies such as metal mesh and metal foam.

電解質膜は、固体高分子電解質膜であってもよい。固体高分子電解質膜としては、例えば、水分が含まれたパーフルオロスルホン酸の薄膜等のフッ素系電解質膜、及び、炭化水素系電解質膜等が挙げられる。電解質膜としては、例えば、ナフィオン膜(デュポン社製)等であってもよい。 The electrolyte membrane may be a solid polymer electrolyte membrane. Examples of solid polymer electrolyte membranes include fluorine-based electrolyte membranes such as perfluorosulfonic acid thin films containing moisture, and hydrocarbon-based electrolyte membranes. As the electrolyte membrane, for example, a Nafion membrane (manufactured by DuPont) may be used.

単セルは、必要に応じて膜電極ガス拡散層接合体の両面を挟持する2枚のセパレータを備えてもよい。2枚のセパレータは、一方がアノード側セパレータであり、もう一方がカソード側セパレータである。本開示では、アノード側セパレータとカソード側セパレータとをまとめてセパレータという。
セパレータは、反応ガス及び冷媒等の流体を単セルの積層方向に流通させるための供給孔及び排出孔を有していてもよい。冷媒としては、低温時の凍結を防止するために例えばエチレングリコールと水との混合溶液を用いることができる。
供給孔は、燃料ガス供給孔、酸化剤ガス供給孔、及び、冷媒供給孔等が挙げられる。
排出孔は、燃料ガス排出孔、酸化剤ガス排出孔、及び、冷媒排出孔等が挙げられる。
セパレータは、1つ以上の燃料ガス供給孔を有していてもよく、1つ以上の酸化剤ガス供給孔を有していてもよく、1つ以上の冷媒供給孔を有していてもよく、1つ以上の燃料ガス排出孔を有していてもよく、1つ以上の酸化剤ガス排出孔を有していてもよく、1つ以上の冷媒排出孔を有していてもよい。
セパレータは、ガス拡散層に接する面に反応ガス流路を有していてもよい。また、セパレータは、ガス拡散層に接する面とは反対側の面に燃料電池の温度を一定に保つための冷媒流路を有していてもよい。
セパレータがアノード側セパレータである場合は、1つ以上の燃料ガス供給孔を有していてもよく、1つ以上の酸化剤ガス供給孔を有していてもよく、1つ以上の冷媒供給孔を有していてもよく、1つ以上の燃料ガス排出孔を有していてもよく、1つ以上の酸化剤ガス排出孔を有していてもよく、1つ以上の冷媒排出孔を有していてもよく、アノード側セパレータは、アノード側ガス拡散層に接する面に燃料ガス供給孔から燃料ガス排出孔に燃料ガスを流す燃料ガス流路を有していてもよく、アノード側ガス拡散層に接する面とは反対側の面に冷媒供給孔から冷媒排出孔に冷媒を流す冷媒流路を有していてもよい。
セパレータがカソード側セパレータである場合は、1つ以上の燃料ガス供給孔を有していてもよく、1つ以上の酸化剤ガス供給孔を有していてもよく、1つ以上の冷媒供給孔を有していてもよく、1つ以上の燃料ガス排出孔を有していてもよく、1つ以上の酸化剤ガス排出孔を有していてもよく、1つ以上の冷媒排出孔を有していてもよく、カソード側セパレータは、カソード側ガス拡散層に接する面に酸化剤ガス供給孔から酸化剤ガス排出孔に酸化剤ガスを流す酸化剤ガス流路を有していてもよく、カソード側ガス拡散層に接する面とは反対側の面に冷媒供給孔から冷媒排出孔に冷媒を流す冷媒流路を有していてもよい。
セパレータは、ガス不透過の導電性部材等であってもよい。導電性部材としては、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン、及び、プレス成形した金属(例えば、鉄、アルミニウム、及び、ステンレス等)板等であってもよい。また、セパレータが集電機能を備えるものであってもよい。
A single cell may be provided with two separators sandwiching both sides of the membrane electrode gas diffusion layer assembly, if necessary. One of the two separators is an anode separator and the other is a cathode separator. In the present disclosure, the anode side separator and the cathode side separator are collectively referred to as separators.
The separator may have a supply hole and a discharge hole for circulating fluids such as reaction gas and coolant in the stacking direction of the unit cells. As the coolant, for example, a mixed solution of ethylene glycol and water can be used to prevent freezing at low temperatures.
The supply holes include a fuel gas supply hole, an oxidant gas supply hole, a coolant supply hole, and the like.
Examples of the discharge holes include a fuel gas discharge hole, an oxidant gas discharge hole, a refrigerant discharge hole, and the like.
The separator may have one or more fuel gas supply holes, one or more oxidant gas supply holes, and one or more refrigerant supply holes. , may have one or more fuel gas discharge holes, may have one or more oxidant gas discharge holes, and may have one or more refrigerant discharge holes.
The separator may have reaction gas channels on the surface in contact with the gas diffusion layer. Moreover, the separator may have a coolant channel for keeping the temperature of the fuel cell constant on the surface opposite to the surface in contact with the gas diffusion layer.
When the separator is the anode-side separator, it may have one or more fuel gas supply holes, one or more oxidant gas supply holes, and one or more coolant supply holes. , may have one or more fuel gas discharge holes, may have one or more oxidant gas discharge holes, and may have one or more refrigerant discharge holes The anode-side separator may have a fuel gas channel for flowing fuel gas from the fuel gas supply hole to the fuel gas discharge hole on the surface in contact with the anode-side gas diffusion layer. The surface opposite to the surface in contact with the layer may have a coolant channel through which the coolant flows from the coolant supply hole to the coolant discharge hole.
When the separator is a cathode-side separator, it may have one or more fuel gas supply holes, one or more oxidant gas supply holes, and one or more coolant supply holes. , may have one or more fuel gas discharge holes, may have one or more oxidant gas discharge holes, and may have one or more refrigerant discharge holes The cathode-side separator may have an oxidizing gas channel for flowing the oxidizing gas from the oxidizing gas supply hole to the oxidizing gas discharge hole on the surface in contact with the cathode-side gas diffusion layer, The surface opposite to the surface in contact with the cathode-side gas diffusion layer may have a coolant channel for flowing the coolant from the coolant supply hole to the coolant discharge hole.
The separator may be a gas-impermeable conductive member or the like. The conductive member may be, for example, dense carbon that is gas-impermeable by compressing carbon, or a press-molded metal (eg, iron, aluminum, stainless steel, etc.) plate. Also, the separator may have a current collecting function.

燃料電池スタックは、各供給孔が連通した入口マニホールド、及び、各排出孔が連通した出口マニホールド等のマニホールドを有していてもよい。
入口マニホールドは、アノード入口マニホールド、カソード入口マニホールド、及び、冷媒入口マニホールド等が挙げられる。
出口マニホールドは、アノード出口マニホールド、カソード出口マニホールド、及び、冷媒出口マニホールド等が挙げられる。
The fuel cell stack may have manifolds such as an inlet manifold with which each supply hole communicates and an outlet manifold with which each discharge hole communicates.
The inlet manifold includes an anode inlet manifold, a cathode inlet manifold, a coolant inlet manifold, and the like.
The outlet manifold includes an anode outlet manifold, a cathode outlet manifold, a coolant outlet manifold, and the like.

燃料電池システムは、燃料電池の燃料ガス系として、燃料ガス供給部と、燃料ガス供給流路と、エジェクタと、循環流路と、気液分離器と、燃料オフガス排出流路と、排気排水弁と、温度センサと、圧力センサと、制御部と、を備える。 The fuel cell system includes, as a fuel gas system of the fuel cell, a fuel gas supply unit, a fuel gas supply channel, an ejector, a circulation channel, a gas-liquid separator, a fuel off-gas discharge channel, and an exhaust/drain valve. , a temperature sensor, a pressure sensor, and a controller.

燃料ガス供給部は、水素を含む燃料ガスを燃料電池に供給する。具体的には燃料ガス供給部は、水素を含む燃料ガスを燃料電池のアノードに供給する。
燃料ガス供給部としては、例えば、燃料タンク等が挙げられ、具体的には、液体水素タンク、圧縮水素タンク等が挙げられる。
燃料ガス供給部は、制御部と電気的に接続される。燃料ガス供給部は、制御部からの制御信号に従って、燃料ガス供給部の主止弁の開閉が制御されることにより燃料ガスの燃料電池への供給のON/OFFが制御されてもよい。
The fuel gas supply unit supplies fuel gas containing hydrogen to the fuel cell. Specifically, the fuel gas supply unit supplies fuel gas containing hydrogen to the anode of the fuel cell.
Examples of the fuel gas supply unit include fuel tanks, and more specifically, liquid hydrogen tanks, compressed hydrogen tanks, and the like.
The fuel gas supply section is electrically connected to the control section. The fuel gas supply unit may control ON/OFF of supply of the fuel gas to the fuel cell by controlling opening/closing of a main stop valve of the fuel gas supply unit according to the control signal from the control unit.

燃料ガス供給流路は、燃料ガス供給部と燃料電池の燃料ガス入口とを接続する。燃料ガス供給流路は、燃料ガスの燃料電池のアノードへの供給を可能にする。燃料ガス入口は、燃料ガス供給孔、アノード入口マニホールド等であってもよい。 The fuel gas supply channel connects the fuel gas supply section and the fuel gas inlet of the fuel cell. The fuel gas supply channel enables the supply of fuel gas to the anode of the fuel cell. The fuel gas inlet may be a fuel gas feed hole, an anode inlet manifold, or the like.

燃料ガス供給流路には、エジェクタが配置される。
エジェクタは、例えば、燃料ガス供給流路上の循環流路との合流部に配置されていてもよい。エジェクタは、燃料ガスと循環ガスとを含む混合ガスを燃料電池のアノードに供給する。エジェクタとしては、従来公知のエジェクタを採用することができる。
An ejector is arranged in the fuel gas supply channel.
The ejector may be arranged, for example, at the confluence of the fuel gas supply channel and the circulation channel. The ejector supplies a mixed gas containing fuel gas and circulation gas to the anode of the fuel cell. A conventionally known ejector can be employed as the ejector.

燃料ガス供給流路の燃料ガス供給部とエジェクタとの間の領域には、調圧弁及び中圧水素センサが配置されていてもよい。
調圧弁は、燃料ガス供給部からエジェクタに供給される燃料ガスの圧力を調節する。
調圧弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって調圧弁の開閉及び開度等を制御されることにより、エジェクタに供給される燃料ガスの圧力を調整してもよい。
中圧水素センサは、制御部と電気的に接続され、制御部は、中圧水素センサによって測定された燃料ガスの圧力を検知し、検知した圧力から調圧弁の開閉及び開度等を制御することにより、エジェクタに供給される燃料ガスの圧力を調整してもよい。
A pressure regulating valve and a medium-pressure hydrogen sensor may be arranged in a region of the fuel gas supply channel between the fuel gas supply portion and the ejector.
The pressure regulating valve regulates the pressure of fuel gas supplied from the fuel gas supply section to the ejector.
The pressure regulating valve may be electrically connected to the control unit, and the pressure of the fuel gas supplied to the ejector may be adjusted by controlling the opening/closing and the degree of opening of the pressure regulating valve by the control unit.
The medium-pressure hydrogen sensor is electrically connected to the control unit, and the control unit detects the pressure of the fuel gas measured by the medium-pressure hydrogen sensor, and controls the opening/closing and the degree of opening of the pressure regulating valve based on the detected pressure. Thereby, the pressure of the fuel gas supplied to the ejector may be adjusted.

循環流路は、燃料電池の燃料ガス出口とエジェクタとを接続する。
循環流路は、燃料電池の燃料ガス出口から排出された燃料ガスである燃料オフガスを回収し、循環ガスとして燃料電池に供給することを可能にする。
循環流路は、燃料ガス供給流路に配置されるエジェクタと接続することにより燃料ガス供給流路と合流してもよい。
The circulation channel connects the fuel gas outlet of the fuel cell and the ejector.
The circulation flow path makes it possible to collect the fuel off-gas, which is the fuel gas discharged from the fuel gas outlet of the fuel cell, and supply it to the fuel cell as circulation gas.
The circulation flow path may join the fuel gas supply flow path by connecting with an ejector arranged in the fuel gas supply flow path.

循環流路には、循環ポンプが配置されていてもよい。循環ポンプは、燃料オフガスを循環ガスとして循環させる。循環ポンプは、制御部と電気的に接続され、制御部によって循環ポンプの駆動のオン・オフ及び回転数等を制御されることにより、循環ガスの流量を調整してもよい。 A circulation pump may be arranged in the circulation channel. The circulation pump circulates the fuel off-gas as circulation gas. The circulating pump may be electrically connected to the control unit, and the flow rate of the circulating gas may be adjusted by controlling on/off of the driving of the circulating pump, the number of revolutions, etc. of the circulating pump by the control unit.

循環流路には、気液分離器(アノード気液分離器)が配置されていてもよい。
気液分離器は、燃料オフガス排出流路と循環流路との分岐点に配置されていてもよい。
循環流路は、燃料オフガス排出流路から分岐し、燃料ガス供給流路に配置されるエジェクタと接続することにより燃料ガス供給流路と合流してもよい。
循環流路は、燃料オフガス排出流路から気液分離器を介して分岐し、燃料ガス供給流路に配置されるエジェクタと接続することにより燃料ガス供給流路と合流してもよい。
気液分離器は、燃料オフガス排出流路の排気排水弁よりも上流に配置される。
気液分離器は、燃料ガス出口から排出される燃料ガスである燃料オフガスと水分(液水)を分離する。これにより、燃料オフガスを循環ガスとして循環流路に戻してもよいし、不要なガス及び水分等を燃料オフガス排出流路の排気排水弁を開弁して外部に排出してもよい。また、気液分離器により、余分な水分が循環流路に流れることを抑制することができるため、当該水分による循環ポンプ等の凍結の発生を抑制することができる。
A gas-liquid separator (anode gas-liquid separator) may be arranged in the circulation channel.
The gas-liquid separator may be arranged at a branch point between the fuel off-gas discharge channel and the circulation channel.
The circulation flow path branches from the fuel off-gas discharge flow path, and may join the fuel gas supply flow path by connecting to an ejector arranged in the fuel gas supply flow path.
The circulation flow path may be branched from the fuel off-gas discharge flow path via a gas-liquid separator, and may join the fuel gas supply flow path by connecting to an ejector arranged in the fuel gas supply flow path.
The gas-liquid separator is arranged upstream of the exhaust drain valve in the fuel off-gas discharge channel.
The gas-liquid separator separates fuel off-gas, which is the fuel gas discharged from the fuel gas outlet, and moisture (liquid water). As a result, the fuel off-gas may be returned to the circulation flow path as a circulation gas, or unnecessary gas, moisture, etc. may be discharged to the outside by opening the exhaust/drain valve of the fuel off-gas discharge flow path. In addition, since the gas-liquid separator can prevent excess water from flowing into the circulation flow path, it is possible to prevent the circulation pump from freezing due to the water.

燃料オフガス排出流路は、気液分離器と接続する。
燃料オフガス排出流路は、燃料電池の燃料ガス出口と燃料電池システムの外部とを接続し、燃料ガス出口と燃料電池システムの外部との間の領域に気液分離器が配置されていてもよい。
燃料オフガス排出流路は、循環流路から気液分離器を介して分岐していてもよい。
燃料オフガス排出流路は、燃料電池の燃料ガス出口から排出される燃料オフガスを燃料電池システムの外部に排出する。燃料ガス出口は、燃料ガス排出孔、アノード出口マニホールド等であってもよい。
The fuel off-gas discharge channel is connected to the gas-liquid separator.
The fuel off-gas discharge channel may connect the fuel gas outlet of the fuel cell and the outside of the fuel cell system, and a gas-liquid separator may be arranged in the region between the fuel gas outlet and the outside of the fuel cell system. .
The fuel off-gas discharge channel may branch from the circulation channel via a gas-liquid separator.
The fuel off-gas discharge channel discharges the fuel off-gas discharged from the fuel gas outlet of the fuel cell to the outside of the fuel cell system. The fuel gas outlet may be a fuel gas outlet, an anode outlet manifold, or the like.

燃料オフガス排出流路には、排気排水弁(燃料オフガス排出弁)が配置される。排気排水弁は、気液分離器よりも下流に配置される。
排気排水弁は、燃料オフガス及び水分等を外部(系外)へ排出することを可能にする。なお、外部とは、燃料電池システムの外部であってもよく、車両の外部であってもよい。
排気排水弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって排気排水弁の開閉を制御されることにより、燃料オフガスの外部への排出流量及び水分(液水)の排水流量を調整してもよい。また、排気排水弁の開度を調整することにより、燃料電池のアノードに供給される燃料ガス圧力(アノード圧力)を調整してもよい。
燃料オフガスは、アノードにおいて未反応のまま通過した燃料ガス及び、カソードで生成した生成水がアノードに到達した水分等を含んでいてもよい。燃料オフガスは、触媒層及び電解質膜等で生成した腐食物質及び、掃気時にアノードに供給されてもよい酸化剤ガス等を含む場合がある。
An exhaust drain valve (fuel off-gas discharge valve) is arranged in the fuel off-gas discharge flow path. The exhaust drain valve is arranged downstream of the gas-liquid separator.
The exhaust/drain valve allows fuel off-gas, moisture, and the like to be discharged to the outside (outside the system). The outside may be the outside of the fuel cell system or the outside of the vehicle.
The exhaust drain valve is electrically connected to the control unit, and the control unit controls the opening and closing of the exhaust drain valve to adjust the flow rate of fuel off-gas discharged to the outside and the drain flow rate of water (liquid water). good too. Also, the pressure of the fuel gas supplied to the anode of the fuel cell (anode pressure) may be adjusted by adjusting the opening degree of the exhaust/drain valve.
The fuel off-gas may include the fuel gas that has passed through the anode without reaction, water that has reached the anode from the water produced at the cathode, and the like. The fuel off-gas may contain corrosive substances generated in the catalyst layer, the electrolyte membrane, and the like, and oxidant gas that may be supplied to the anode during scavenging.

温度センサは、排気排水弁に備えられる。
温度センサは、排気排水弁を通過する燃料オフガスの温度を測定する。
温度センサは、制御部と電気的に接続され、制御部は、温度センサによって測定された燃料オフガスの温度を検知する。
温度センサは、従来公知の温度計等を用いることができる。
A temperature sensor is provided on the exhaust drain valve.
A temperature sensor measures the temperature of the fuel off-gas passing through the exhaust drain valve.
The temperature sensor is electrically connected to the controller, and the controller detects the temperature of the fuel off-gas measured by the temperature sensor.
A conventionally known thermometer or the like can be used as the temperature sensor.

圧力センサは、燃料ガス供給流路及び循環流路からなる群より選ばれる少なくとも一種の流路に配置され、両方の流路に配置されていてもよい。
圧力センサは、燃料ガス供給流路及び循環流路からなる群より選ばれる少なくとも一種の流路を通過する燃料系ガスの圧力を測定する。燃料系ガスとは、燃料ガス、燃料オフガス、及び循環ガスからなる群より選ばれる少なくとも一種のガスである。
圧力センサは、制御部と電気的に接続され、制御部は、圧力センサによって測定された燃料系ガスの圧力を検知する。
圧力センサは、従来公知の圧力計等を用いることができる。
The pressure sensor may be arranged in at least one channel selected from the group consisting of the fuel gas supply channel and the circulation channel, and may be arranged in both channels.
The pressure sensor measures the pressure of the fuel system gas passing through at least one channel selected from the group consisting of the fuel gas supply channel and the circulation channel. The fuel system gas is at least one kind of gas selected from the group consisting of fuel gas, fuel off-gas, and circulating gas.
The pressure sensor is electrically connected to the controller, and the controller detects the pressure of the fuel system gas measured by the pressure sensor.
A conventionally known pressure gauge or the like can be used as the pressure sensor.

燃料電池システムは、燃料電池の酸化剤ガス系として、酸化剤ガス供給部を備えていてもよく、酸化剤ガス供給流路を備えていてもよく、酸化剤オフガス排出流路を備えていてもよく、酸化剤ガスバイパス流路を備えていてもよく、バイパス弁を備えていてもよく、酸化剤ガス流量センサを備えていてもよい。
酸化剤ガス供給部は、燃料電池に酸化剤ガスを供給する。具体的には、酸化剤ガス供給部は、燃料電池のカソードに酸化剤ガスを供給する。
酸化剤ガス供給部としては、例えば、エアコンプレッサー等を用いることができる。
酸化剤ガス供給部は、制御部と電気的に接続される。酸化剤ガス供給部は、制御部からの制御信号に従って駆動される。酸化剤ガス供給部は、制御部によって酸化剤ガス供給部からカソードに供給される酸化剤ガスの流量及び圧力からなる群より選ばれる少なくとも1つを制御されてもよい。
酸化剤ガス供給流路は、酸化剤ガス供給部と燃料電池の酸化剤ガス入口とを接続する。酸化剤ガス供給流路は、酸化剤ガス供給部から燃料電池のカソードへの酸化剤ガスの供給を可能にする。酸化剤ガス入口は、酸化剤ガス供給孔、カソード入口マニホールド等であってもよい。
酸化剤オフガス排出流路は、燃料電池の酸化剤ガス出口と接続する。酸化剤オフガス排出流路は、燃料電池のカソードから排出される酸化剤ガスである酸化剤オフガスの外部への排出を可能にする。酸化剤ガス出口は、酸化剤ガス排出孔、カソード出口マニホールド等であってもよい。
酸化剤オフガス排出流路には、酸化剤ガス圧力調整弁が設けられていてもよい。
酸化剤ガス圧力調整弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によって酸化剤ガス圧力調整弁が開弁されることにより、反応済みの酸化剤ガスである酸化剤オフガスを酸化剤オフガス排出流路から外部へ排出する。また、酸化剤ガス圧力調整弁の開度を調整することにより、カソードに供給される酸化剤ガス圧力(カソード圧力)を調整してもよい。
酸化剤ガスバイパス流路は、酸化剤ガス供給流路から分岐し、燃料電池を迂回し、酸化剤ガス供給流路の分岐部と酸化剤オフガス排出流路の合流部とを接続する。
酸化剤ガスバイパス流路には、バイパス弁が配置される。
バイパス弁は、制御部と電気的に接続され、制御部によってバイパス弁が開弁されることにより、燃料電池への酸化剤ガスの供給が不要な場合に燃料電池を迂回して酸化剤ガスを酸化剤オフガス排出流路から外部へ排出することができる。
酸化剤ガス流量センサは、酸化剤ガス供給流路に配置される。
酸化剤ガス流量センサは、酸化剤ガス系内の酸化剤ガスの流量を検出する。酸化剤ガス流量センサは、制御部と電気的に接続される。制御部は、酸化剤ガス流量センサで検出した酸化剤ガスの流量からエアコンプレッサーの回転数を推定してもよい。酸化剤ガス流量センサは、酸化剤ガス供給流路の酸化剤ガス供給部よりも上流に配置されていてもよい。
酸化剤ガス流量センサは、従来公知の流量計等を採用することができる。
The fuel cell system may include an oxidant gas supply unit, an oxidant gas supply channel, or an oxidant off-gas discharge channel as an oxidant gas system of the fuel cell. Alternatively, an oxidant gas bypass flow path may be provided, a bypass valve may be provided, and an oxidant gas flow rate sensor may be provided.
The oxidant gas supply unit supplies oxidant gas to the fuel cell. Specifically, the oxidant gas supply section supplies the oxidant gas to the cathode of the fuel cell.
For example, an air compressor or the like can be used as the oxidant gas supply unit.
The oxidant gas supply section is electrically connected to the control section. The oxidant gas supply section is driven according to a control signal from the control section. The oxidizing gas supply unit may have at least one selected from the group consisting of flow rate and pressure of the oxidizing gas supplied from the oxidizing gas supply unit to the cathode by the control unit.
The oxidant gas supply channel connects the oxidant gas supply unit and the oxidant gas inlet of the fuel cell. The oxidant gas supply channel enables the supply of oxidant gas from the oxidant gas supply to the cathode of the fuel cell. The oxidant gas inlet may be an oxidant gas supply hole, a cathode inlet manifold, or the like.
The oxidant off-gas discharge channel is connected to the oxidant gas outlet of the fuel cell. The oxidant off-gas discharge channel enables the oxidant off-gas, which is the oxidant gas discharged from the cathode of the fuel cell, to be discharged to the outside. The oxidant gas outlet may be an oxidant gas outlet, a cathode outlet manifold, or the like.
An oxidant gas pressure control valve may be provided in the oxidant off-gas discharge channel.
The oxidizing gas pressure regulating valve is electrically connected to the control unit, and the oxidizing gas pressure regulating valve is opened by the control unit to discharge the oxidizing off gas, which is the oxidizing gas that has already reacted. It is discharged to the outside from the channel. Also, the pressure of the oxidizing gas supplied to the cathode (cathode pressure) may be adjusted by adjusting the opening degree of the oxidizing gas pressure regulating valve.
The oxidant gas bypass channel branches from the oxidant gas supply channel, bypasses the fuel cell, and connects the branch portion of the oxidant gas supply channel and the confluence portion of the oxidant offgas discharge channel.
A bypass valve is arranged in the oxidant gas bypass channel.
The bypass valve is electrically connected to the control unit, and is opened by the control unit to bypass the fuel cell and supply the oxidant gas when the supply of the oxidant gas to the fuel cell is unnecessary. It can be discharged to the outside from the oxidant off-gas discharge channel.
The oxidizing gas flow rate sensor is arranged in the oxidizing gas supply channel.
The oxidant gas flow rate sensor detects the flow rate of the oxidant gas in the oxidant gas system. The oxidant gas flow rate sensor is electrically connected to the controller. The control unit may estimate the rotation speed of the air compressor from the flow rate of the oxidizing gas detected by the oxidizing gas flow rate sensor. The oxidizing gas flow rate sensor may be arranged upstream of the oxidizing gas supply section of the oxidizing gas supply channel.
A conventionally known flow meter or the like can be adopted as the oxidant gas flow rate sensor.

燃料電池システムは、燃料電池の冷却系として、冷媒供給部を備えていてもよく、冷媒循環流路を備えていてもよい。
冷媒循環流路は、燃料電池に設けられる冷媒供給孔及び冷媒排出孔に連通し、冷媒供給部から供給される冷媒を燃料電池内外で循環させることを可能にする。
冷媒供給部は、制御部と電気的に接続される。冷媒供給部は、制御部からの制御信号に従って駆動される。冷媒供給部は、制御部によって冷媒供給部から燃料電池に供給される冷媒の流量を制御される。これにより燃料電池の温度が制御されてもよい。
冷媒供給部は、例えば、冷却水ポンプ等が挙げられる。
冷媒循環流路には、冷却水の熱を放熱するラジエータが設けられていてもよい。
冷媒循環流路には、冷媒を蓄えるリザーブタンクが設けられていてもよい。
The fuel cell system may include a coolant supply section as a cooling system for the fuel cell, and may include a coolant circulation channel.
The coolant circulation channel communicates with the coolant supply hole and the coolant discharge hole provided in the fuel cell, and allows the coolant supplied from the coolant supply section to circulate inside and outside the fuel cell.
The coolant supply section is electrically connected to the control section. The coolant supply section is driven according to a control signal from the control section. The coolant supply unit has the flow rate of the coolant supplied from the coolant supply unit to the fuel cell controlled by the control unit. This may control the temperature of the fuel cell.
The coolant supply unit may be, for example, a cooling water pump.
A radiator that radiates heat from the cooling water may be provided in the coolant circulation flow path.
A reserve tank for storing the coolant may be provided in the coolant circulation channel.

燃料電池システムは、二次電池を備えていてもよい。
二次電池(バッテリ)は、充放電可能なものであればよく、例えば、ニッケル水素二次電池、及び、リチウムイオン二次電池等の従来公知の二次電池が挙げられる。また、二次電池は、電気二重層コンデンサ等の蓄電素子を含むものであってもよい。二次電池は、複数個を直列に接続した構成であってもよい。二次電池は、電動機及び酸化剤ガス供給部等に電力を供給する。二次電池は、例えば、家庭用電源等の車両の外部の電源から充電可能になっていてもよい。二次電池は、燃料電池の出力により充電されてもよい。二次電池の充放電は、制御部によって制御されてもよい。
The fuel cell system may include a secondary battery.
The secondary battery (battery) may be any chargeable/dischargeable battery, and examples thereof include conventionally known secondary batteries such as nickel-metal hydride secondary batteries and lithium-ion secondary batteries. Also, the secondary battery may include an electric storage element such as an electric double layer capacitor. A plurality of secondary batteries may be connected in series. The secondary battery supplies electric power to the electric motor, the oxidant gas supply unit, and the like. The secondary battery may be, for example, rechargeable from a power source outside the vehicle such as a household power source. The secondary battery may be charged by the output of the fuel cell. Charging and discharging of the secondary battery may be controlled by the controller.

制御部は、物理的には、例えば、CPU(中央演算処理装置)等の演算処理装置と、CPUで処理される制御プログラム及び制御データ等を記憶するROM(リードオンリーメモリー)、並びに、主として制御処理のための各種作業領域として使用されるRAM(ランダムアクセスメモリー)等の記憶装置と、入出力インターフェースとを有するものである。また、制御部は、例えば、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)等の制御装置であってもよい。
制御部は、車両に搭載されていてもよいイグニッションスイッチと電気的に接続されていてもよい。制御部はイグニッションスイッチが切られていても外部電源により動作可能であってもよい。
The control unit physically includes, for example, an arithmetic processing unit such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) that stores control programs and control data processed by the CPU, and a main control unit. It has a storage device such as a RAM (random access memory) used as various work areas for processing, and an input/output interface. Also, the control unit may be a control device such as an electronic control unit (ECU).
The control unit may be electrically connected to an ignition switch that may be mounted on the vehicle. The control unit may be operable by an external power source even when the ignition switch is turned off.

制御部は、排気排水弁を開弁し、所定の濃度の水素を外部へ排気したときの時間と水素の温度との相関を示す第1データ群及び時間と水素の圧力との相関を示す第2データ群を予め記憶する。
所定の濃度とは、燃料ガス中に通常含まれている水素濃度であってもよく、水素濃度異常判定のための燃料電池の運転を正常に行うことができる許容範囲内及び許容範囲外の濃度であってもよい。
第1データ群としては、例えば図1に示すようなデータ群であってもよい。
第2データ群としては、例えば図2に示すようなデータ群であってもよい。
The control unit opens the exhaust/drain valve and exhausts hydrogen of a predetermined concentration to the outside. Two data groups are stored in advance.
The predetermined concentration may be the concentration of hydrogen normally contained in the fuel gas, and the concentration within the allowable range and outside the allowable range for normal operation of the fuel cell for determining hydrogen concentration abnormality. may be
The first data group may be, for example, a data group as shown in FIG.
The second data group may be, for example, a data group as shown in FIG.

制御部は、排気排水弁を開弁したときに、圧力センサで測定した圧力の変化から、第2データ群を参照して燃料オフガスの排気中か水分の排水中かを判定する。
図2に示すように、排水中であれば圧力変化がなく、排気中であれば圧力変化が生じるため、排気中か排水中かを圧力変化の有無で判定することができる。
When the exhaust/drain valve is opened, the control unit refers to the second data group to determine whether fuel off-gas is being discharged or water is being drained, based on the change in pressure measured by the pressure sensor.
As shown in FIG. 2, there is no pressure change when the water is being drained, and a pressure change occurs when the water is being discharged.

制御部は、排気中と判定したときに、温度センサで測定した温度の変化の傾きから、第1データ群を参照して前記燃料オフガス中の水素濃度を推定する。
制御部は、排気中と判定したときに、温度センサで測定した温度の変化の傾きが、第1データ群を参照して所定の温度変化傾き閾値よりも小さいか否か判定してもよい。
制御部は、温度センサで測定した温度の変化の傾きが、所定の温度変化傾き閾値よりも小さいと判定したときに、水素濃度の異常として検知してもよい。一方、制御部は、温度センサで測定した温度の変化の傾きが、所定の温度変化傾き閾値以上である判定したときは、水素濃度が正常であると検知してもよい。
温度変化傾き閾値は、水素濃度が燃料電池の運転に支障がない正常な範囲であるか否かの判定のための基準となる温度変化傾きを閾値として適宜設定してもよい。温度変化傾き閾値は、予め記憶した規定濃度の水素を含有する正常な燃料ガスを使用して燃料電池を発電したときの温度変化傾きであってもよい。
The controller estimates the concentration of hydrogen in the fuel off-gas by referring to the first data group from the slope of the temperature change measured by the temperature sensor when it is determined that the exhaust is being performed.
When determining that the air is being exhausted, the control unit may refer to the first data group to determine whether or not the slope of the temperature change measured by the temperature sensor is smaller than a predetermined temperature change slope threshold.
The controller may detect that the hydrogen concentration is abnormal when it determines that the slope of the temperature change measured by the temperature sensor is smaller than a predetermined temperature change slope threshold. On the other hand, the control unit may detect that the hydrogen concentration is normal when determining that the slope of temperature change measured by the temperature sensor is equal to or greater than a predetermined temperature change slope threshold.
The temperature change gradient threshold may be appropriately set as a temperature change gradient that serves as a reference for determining whether the hydrogen concentration is within a normal range that does not interfere with the operation of the fuel cell. The temperature change slope threshold value may be a temperature change slope when the fuel cell generates power using a normal fuel gas containing a predetermined concentration of hydrogen stored in advance.

制御部は、温度センサで測定した温度の変化の傾きが、所定の温度変化傾き閾値よりも小さいと判定したときに、圧力センサで測定した圧力の変化の傾きが、第2データ群を参照して所定の圧力変化傾き閾値よりも小さいか否か判定してもよい。
制御部は、圧力センサで測定した圧力の変化の傾きが、所定の圧力変化傾き閾値よりも小さいと判定したときに、排気排水弁の詰まりとして検知してもよい。
一方、制御部は、圧力センサで測定した圧力の変化の傾きが、所定の圧力変化傾き閾値以上であると判定したときに、水素濃度の異常として検知してもよい。
圧力変化傾き閾値は、燃料ガス圧力が燃料電池の運転に支障がない正常な範囲であるか否かの判定のための基準となる圧力変化傾きを閾値として適宜設定してもよい。圧力変化傾き閾値は、予め記憶した規定濃度の水素を含有する正常な燃料ガスを使用して燃料電池を発電したときの圧力変化傾きであってもよい。
図2に示すように、排気排水弁の詰まりがある場合は圧力変化の傾きが小さくなるため、正常時の圧力傾きと実測値を比較することで排気排水弁詰まりを検知することができる。
When the controller determines that the slope of the temperature change measured by the temperature sensor is smaller than a predetermined temperature change slope threshold, the controller refers to the second data group for the slope of the pressure change measured by the pressure sensor. It may be determined whether or not the pressure change gradient threshold value is smaller than a predetermined pressure change slope threshold.
The control unit may detect clogging of the exhaust/drain valve when determining that the slope of the pressure change measured by the pressure sensor is smaller than a predetermined pressure change slope threshold value.
On the other hand, the control unit may detect that the hydrogen concentration is abnormal when it determines that the slope of the pressure change measured by the pressure sensor is equal to or greater than a predetermined pressure change slope threshold.
The pressure change slope threshold may be appropriately set as a pressure change slope that serves as a reference for determining whether the fuel gas pressure is within a normal range that does not interfere with the operation of the fuel cell. The pressure change slope threshold value may be the pressure change slope when the fuel cell generates power using a normal fuel gas containing hydrogen at a prescribed concentration stored in advance.
As shown in FIG. 2, when the exhaust/drain valve is clogged, the slope of the pressure change becomes smaller, so the clogging of the exhaust/drain valve can be detected by comparing the normal pressure slope with the measured value.

図3は、本開示の燃料電池システムの一例を示す概略構成図である。
図3に示す燃料電池システム100は、燃料電池10と、燃料ガス供給部20と、燃料ガス供給流路21と、燃料オフガス排出流路22と、排気排水弁23と、気液分離器24と、循環流路25と、エジェクタ26と、制御部50と、温度センサ60と、圧力センサ70と、を備える。なお、図3では、燃料ガス系のみ図示し、その他の、酸化剤ガス系、冷却系等の図示は省略する。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of the fuel cell system of the present disclosure.
A fuel cell system 100 shown in FIG. , a circulation channel 25 , an ejector 26 , a controller 50 , a temperature sensor 60 and a pressure sensor 70 . Note that FIG. 3 shows only the fuel gas system, and omits the illustration of the oxidant gas system, the cooling system, and the like.

図4は、本開示の燃料電池システムの制御の一例を示すフローチャートである。
まず制御部は、排気排水弁を開弁したときに、圧力センサで測定した圧力を検知する。
そして、制御部は、圧力変化の有無から、第2データ群を参照して燃料オフガスの排気中か水分の排水中かを判定する。
そして、制御部は、圧力変化が有り、排気中と判定したときに、温度センサで測定した温度の変化の傾きから、第1データ群を参照して前記燃料オフガス中の水素濃度を推定する。
制御部は、排気中と判定したときに、温度センサで測定した温度の変化の傾きが、第1データ群を参照して所定の温度変化傾き閾値よりも小さいか否か判定する。
制御部は、温度センサで測定した温度の変化の傾きが、所定の温度変化傾き閾値以上である判定したときは、水素濃度が正常であると検知し制御を終了する。
一方、制御部は、温度センサで測定した温度の変化の傾きが、所定の温度変化傾き閾値よりも小さいと判定したときに、圧力センサで測定した圧力の変化の傾きが、第2データ群を参照して所定の圧力変化傾き閾値よりも小さいか否か判定する。
制御部は、圧力センサで測定した圧力の変化の傾きが、所定の圧力変化傾き閾値よりも小さいと判定したときに、排気排水弁の詰まりとして検知し制御を終了する。
一方、制御部は、圧力センサで測定した圧力の変化の傾きが、所定の圧力変化傾き閾値以上であると判定したときに、水素濃度の異常として検知し制御を終了する。
FIG. 4 is a flow chart showing an example of control of the fuel cell system of the present disclosure.
First, the controller detects the pressure measured by the pressure sensor when the exhaust/drain valve is opened.
Then, based on the presence or absence of pressure change, the control unit refers to the second data group and determines whether fuel off-gas is being discharged or water is being drained.
Then, when it is determined that there is a pressure change and that the exhaust is being performed, the control unit refers to the first data group and estimates the hydrogen concentration in the fuel off-gas from the slope of the temperature change measured by the temperature sensor.
When determining that the air is being exhausted, the control unit refers to the first data group and determines whether or not the slope of the temperature change measured by the temperature sensor is smaller than a predetermined temperature change slope threshold.
When the controller determines that the slope of the temperature change measured by the temperature sensor is equal to or greater than a predetermined temperature change slope threshold value, the control unit detects that the hydrogen concentration is normal and ends the control.
On the other hand, when the control unit determines that the slope of the temperature change measured by the temperature sensor is smaller than the predetermined temperature change slope threshold value, the slope of the pressure change measured by the pressure sensor does not correspond to the second data group. By referring to it, it is determined whether or not it is smaller than a predetermined pressure change slope threshold.
When the control unit determines that the slope of the pressure change measured by the pressure sensor is smaller than a predetermined pressure change slope threshold value, it detects that the exhaust/drain valve is clogged and ends the control.
On the other hand, when the control unit determines that the slope of the pressure change measured by the pressure sensor is equal to or greater than the predetermined pressure change slope threshold value, it detects that the hydrogen concentration is abnormal and ends the control.

10 燃料電池
20 燃料ガス供給部
21 燃料ガス供給流路
22 燃料オフガス排出流路
23 排気排水弁
24 気液分離器
25 循環流路
26 エジェクタ
50 制御部
60 温度センサ
70 圧力センサ
100 燃料電池システム
10 Fuel cell 20 Fuel gas supply unit 21 Fuel gas supply channel 22 Fuel off-gas discharge channel 23 Exhaust drain valve 24 Gas-liquid separator 25 Circulation channel 26 Ejector 50 Control unit 60 Temperature sensor 70 Pressure sensor 100 Fuel cell system

Claims (3)

燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムは、燃料電池と、
水素を含む燃料ガスを前記燃料電池に供給するための燃料ガス供給部と、
前記燃料ガス供給部と前記燃料電池の燃料ガス入口を接続する燃料ガス供給流路と、
前記燃料ガス供給流路に配置されるエジェクタと、
前記燃料電池の燃料ガス出口と前記エジェクタを接続し、前記燃料ガス出口から排出される燃料オフガスを回収し、循環ガスとして燃料電池に供給することを可能にする循環流路と、
前記循環流路に配置され、且つ、前記燃料オフガスと水分を分離して回収する気液分離器と、
前記気液分離器と接続する燃料オフガス排出流路と、
前記燃料オフガス排出流路に配置される排気排水弁と、
前記排気排水弁に備えられた温度センサと、
前記燃料ガス供給流路及び前記循環流路からなる群より選ばれる少なくとも一種の流路に配置される圧力センサと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記排気排水弁を開弁し、所定の濃度の前記水素を外部へ排気したときの時間と前記水素の温度との相関を示す第1データ群及び時間と前記水素の圧力との相関を示す第2データ群を予め記憶し、
前記制御部は、前記排気排水弁を開弁したときに、前記圧力センサで測定した圧力の変化から、前記第2データ群を参照して前記燃料オフガスの排気中か前記水分の排水中かを判定し、
前記制御部は、前記排気中と判定したときに、前記温度センサで測定した温度の変化の傾きから、前記第1データ群を参照して前記燃料オフガス中の水素濃度を推定することを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell system,
The fuel cell system includes a fuel cell,
a fuel gas supply unit for supplying a fuel gas containing hydrogen to the fuel cell;
a fuel gas supply channel connecting the fuel gas supply unit and a fuel gas inlet of the fuel cell;
an ejector arranged in the fuel gas supply channel;
a circulation flow path that connects the fuel gas outlet of the fuel cell and the ejector, recovers the fuel off-gas discharged from the fuel gas outlet, and supplies it to the fuel cell as a circulation gas;
a gas-liquid separator disposed in the circulation channel and configured to separate and recover the fuel off-gas and moisture;
a fuel off-gas discharge channel connected to the gas-liquid separator;
an exhaust drain valve disposed in the fuel off-gas discharge channel;
a temperature sensor provided in the exhaust drain valve;
a pressure sensor arranged in at least one channel selected from the group consisting of the fuel gas supply channel and the circulation channel;
a control unit;
The control unit comprises a first data group showing the correlation between the time and the temperature of the hydrogen when the exhaust and drain valve is opened and the hydrogen of a predetermined concentration is exhausted to the outside, and the time and the pressure of the hydrogen. pre-store a second data group showing the correlation of
When the exhaust/drain valve is opened, the control unit refers to the second data group to determine whether the fuel off-gas is being discharged or the water is being drained, based on the pressure change measured by the pressure sensor. judge,
The control unit estimates the concentration of hydrogen in the fuel off-gas by referring to the first data group from the slope of the temperature change measured by the temperature sensor when it is determined that the gas is being exhausted. fuel cell system.
前記制御部は、前記排気中と判定したときに、前記温度センサで測定した温度の変化の傾きが、前記第1データ群を参照して所定の温度変化傾き閾値よりも小さいか否か判定し、
前記制御部は、前記温度センサで測定した温度の変化の傾きが、所定の前記温度変化傾き閾値よりも小さいと判定したときに、前記水素濃度の異常として検知する、請求項1に記載の燃料電池システム。
When determining that the exhaust is being performed, the control unit refers to the first data group to determine whether or not the slope of the temperature change measured by the temperature sensor is smaller than a predetermined temperature change slope threshold. ,
2. The fuel according to claim 1, wherein the controller detects that the hydrogen concentration is abnormal when it determines that the slope of the temperature change measured by the temperature sensor is smaller than the predetermined temperature change slope threshold. battery system.
前記制御部は、前記温度センサで測定した温度の変化の傾きが、所定の前記温度変化傾き閾値よりも小さいと判定したときに、前記圧力センサで測定した圧力の変化の傾きが、前記第2データ群を参照して所定の圧力変化傾き閾値よりも小さいか否か判定し、
前記制御部は、前記圧力センサで測定した圧力の変化の傾きが、所定の前記圧力変化傾き閾値よりも小さいと判定したときに、前記排気排水弁の詰まりとして検知し、
前記制御部は、前記圧力センサで測定した圧力の変化の傾きが、所定の前記圧力変化傾き閾値以上であると判定したときに、前記水素濃度の異常として検知する、請求項2に記載の燃料電池システム。
When the controller determines that the slope of the change in temperature measured by the temperature sensor is smaller than the predetermined slope threshold for temperature change, the controller determines that the slope of the change in pressure measured by the pressure sensor exceeds the second slope. referring to the data group to determine whether it is smaller than a predetermined pressure change slope threshold;
The control unit detects clogging of the exhaust/drain valve when determining that the slope of the pressure change measured by the pressure sensor is smaller than the predetermined pressure change slope threshold, and
3. The fuel according to claim 2, wherein the controller detects that the hydrogen concentration is abnormal when it determines that the pressure change slope measured by the pressure sensor is greater than or equal to the predetermined pressure change slope threshold value. battery system.
JP2021075950A 2021-04-28 2021-04-28 fuel cell system Pending JP2022170069A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021075950A JP2022170069A (en) 2021-04-28 2021-04-28 fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021075950A JP2022170069A (en) 2021-04-28 2021-04-28 fuel cell system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022170069A true JP2022170069A (en) 2022-11-10

Family

ID=83944371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021075950A Pending JP2022170069A (en) 2021-04-28 2021-04-28 fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022170069A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7491259B2 (en) Fuel cell system and aircraft
JP7415981B2 (en) fuel cell system
CN113851677B (en) fuel cell system
CN113555584B (en) fuel cell system
JP7374061B2 (en) fuel cell system
JP2022170069A (en) fuel cell system
JP7435504B2 (en) fuel cell system
JP2021174671A (en) Fuel cell system
JP7484778B2 (en) Fuel Cell Systems
JP7439794B2 (en) fuel cell system
JP7396312B2 (en) fuel cell system
JP2022162240A (en) fuel cell system
JP2022134843A (en) fuel cell system
CN113707914B (en) Fuel cell system
JP7367612B2 (en) fuel cell system
CN113707917B (en) Fuel cell system
JP7435507B2 (en) fuel cell system
JP7367611B2 (en) fuel cell system
JP7380609B2 (en) fuel cell system
JP2023157039A (en) fuel cell system
JP2022069754A (en) Fuel cell system
JP2022134844A (en) fuel cell system
JP2021182511A (en) Fuel cell system
JP2022165012A (en) fuel cell system
JP2021182513A (en) Fuel cell system