JP3527691B2 - 高速及び標準停止コマンドを識別するための燃料電池システムの論理 - Google Patents
高速及び標準停止コマンドを識別するための燃料電池システムの論理Info
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池システム
に係り、より詳しくは、車両の推進力用の電力を生成す
るためＨ2の豊富なガスを消費する複数の電池を有する
システムに関する。
に係り、より詳しくは、車両の推進力用の電力を生成す
るためＨ2の豊富なガスを消費する複数の電池を有する
システムに関する。
【０００２】アメリカ合衆国政府は、米国エネルギー省
により授与された契約番号ＤＥ−ＡＣ０２−９０ＣＨ１
０４３５に従って本発明に関する権利を有する。
により授与された契約番号ＤＥ−ＡＣ０２−９０ＣＨ１
０４３５に従って本発明に関する権利を有する。
【０００３】本出願は、「メタノールテイルガス（Meth
anol Tailgas）燃焼器の制御方法」という標題でデビッ
ド・Ｊ・ハート−プレッドモア及びウィリアム・Ｈ・ペ
テットの名前で１９９９年７月２１日に出願された現在
係属中の米国特許出願シリアル番号０９／３５８，０８
０号（アトーニー整理番号Ｈ−２０２９７１））におい
て開示され、請求範囲に掲げられた必須事項を開示す
る。米国特許出願の全内容は、これらを参照することに
よって本明細書中に組み込まれる。
anol Tailgas）燃焼器の制御方法」という標題でデビッ
ド・Ｊ・ハート−プレッドモア及びウィリアム・Ｈ・ペ
テットの名前で１９９９年７月２１日に出願された現在
係属中の米国特許出願シリアル番号０９／３５８，０８
０号（アトーニー整理番号Ｈ−２０２９７１））におい
て開示され、請求範囲に掲げられた必須事項を開示す
る。米国特許出願の全内容は、これらを参照することに
よって本明細書中に組み込まれる。
【０００４】
【従来技術】燃料電池は、多数の応用分野で電力源とし
て使用されてきた。また、燃料電池は内燃機関に取って
代わるため電気自動車の電力設備で使用するためにも提
案されてきた。陽子交換膜（ＰＥＭ）型式の燃料電池で
は、水素が燃料電池のアノードに供給され、空気がカソ
ードに酸化剤として供給される。ＰＥＭ燃料電池は、薄
い陽子伝達性の固体ポリマー膜電解質からなる「膜電極
アセンブリ（ＭＥＡ）」を備え、固体ポリマー膜電解質
は、その一方の面にアノード、反対側の面にカソードを
有している。ＭＥＡは、（１）アノード及びカソード用
の電流コレクターとして役立ち、（２）各々のアノード
及びカソードの触媒の表面を通して燃料電池ガス状反応
物を分配するための適切なチャンネル、及び／又は、開
口を含む一対の導電性エレメントの間に挟まれている。
複数の個々の電池は、一般には、ＰＥＭ燃料電池スタッ
クを形成するため一緒に束ねられている。燃料電池とい
う用語は、典型的には、文脈に応じて単一電池及び複数
の電池（スタック）のいずれかに言及するため使用され
る。スタック内部の電池のグループは、クラスターと言
及される。スタック内に多数の電池がる典型的な構成
は、ゼネラル・モーターズ・カンパニーに譲渡された米
国特許番号５，７６３，１１３号で説明されている。
て使用されてきた。また、燃料電池は内燃機関に取って
代わるため電気自動車の電力設備で使用するためにも提
案されてきた。陽子交換膜（ＰＥＭ）型式の燃料電池で
は、水素が燃料電池のアノードに供給され、空気がカソ
ードに酸化剤として供給される。ＰＥＭ燃料電池は、薄
い陽子伝達性の固体ポリマー膜電解質からなる「膜電極
アセンブリ（ＭＥＡ）」を備え、固体ポリマー膜電解質
は、その一方の面にアノード、反対側の面にカソードを
有している。ＭＥＡは、（１）アノード及びカソード用
の電流コレクターとして役立ち、（２）各々のアノード
及びカソードの触媒の表面を通して燃料電池ガス状反応
物を分配するための適切なチャンネル、及び／又は、開
口を含む一対の導電性エレメントの間に挟まれている。
複数の個々の電池は、一般には、ＰＥＭ燃料電池スタッ
クを形成するため一緒に束ねられている。燃料電池とい
う用語は、典型的には、文脈に応じて単一電池及び複数
の電池（スタック）のいずれかに言及するため使用され
る。スタック内部の電池のグループは、クラスターと言
及される。スタック内に多数の電池がる典型的な構成
は、ゼネラル・モーターズ・カンパニーに譲渡された米
国特許番号５，７６３，１１３号で説明されている。
【０００５】ＰＥＭ燃料電池では、水素（Ｈ2）がアノ
ード反応物（即ち燃料）であり、酸素がカソード反応物
（即ち酸化剤）である。酸素は、純粋形態（Ｏ2）及び
空気（Ｏ2とＮ2の混合物）のいずれでもよい。固体ポリ
マー電解質は、典型的には例えばフッ化硫酸などのイオ
ン交換樹脂から作られる。アノード又はカソードは、典
型的には細かく分割された触媒粒子を含み、これらの粒
子は炭素粒子に担持され、陽子伝達性樹脂と混合される
ことが多い。触媒粒子は、典型的には、高価な貴金属粒
子である。触媒で被覆された電極を含むこれらの膜電極
アセンブリは、製造する上で比較的高価であり、性能低
下を防止するため、ある一定の制御された状態を必要と
する。
ード反応物（即ち燃料）であり、酸素がカソード反応物
（即ち酸化剤）である。酸素は、純粋形態（Ｏ2）及び
空気（Ｏ2とＮ2の混合物）のいずれでもよい。固体ポリ
マー電解質は、典型的には例えばフッ化硫酸などのイオ
ン交換樹脂から作られる。アノード又はカソードは、典
型的には細かく分割された触媒粒子を含み、これらの粒
子は炭素粒子に担持され、陽子伝達性樹脂と混合される
ことが多い。触媒粒子は、典型的には、高価な貴金属粒
子である。触媒で被覆された電極を含むこれらの膜電極
アセンブリは、製造する上で比較的高価であり、性能低
下を防止するため、ある一定の制御された状態を必要と
する。
【０００６】車両の応用に対しては、燃料電池用の水素
源として例えばアルコール（例えばメタノール又はエタ
ノール）或いは炭化水素（例えばガソリン）などの液体
燃料を使用するのが望ましい。車両用のそのような液体
燃料は、車内に蓄えるのが容易であり、液体燃料を供給
するための全国的なインフラストラクチャーが存在す
る。しかしながら、そのような燃料は、燃料電池を燃料
供給するためその水素含有成分を解放するように解離さ
れなければならない。解離反応は、改質器として知られ
ている化学燃料プロセッサ内部で混成状態で達成され
る。この改質器は、触媒隗を通して熱エネルギーを提供
し、主要には水素及び二酸化炭素からなる改質ガスを与
える。例えば、蒸気メタノール改質プロセスでは、理想
的には、メタノール及び（蒸気としての）水が水素及び
二酸化炭素を生成するように反応される。この改質反応
は、反応を起こすため外部熱を必要とする吸熱反応であ
る。
源として例えばアルコール（例えばメタノール又はエタ
ノール）或いは炭化水素（例えばガソリン）などの液体
燃料を使用するのが望ましい。車両用のそのような液体
燃料は、車内に蓄えるのが容易であり、液体燃料を供給
するための全国的なインフラストラクチャーが存在す
る。しかしながら、そのような燃料は、燃料電池を燃料
供給するためその水素含有成分を解放するように解離さ
れなければならない。解離反応は、改質器として知られ
ている化学燃料プロセッサ内部で混成状態で達成され
る。この改質器は、触媒隗を通して熱エネルギーを提供
し、主要には水素及び二酸化炭素からなる改質ガスを与
える。例えば、蒸気メタノール改質プロセスでは、理想
的には、メタノール及び（蒸気としての）水が水素及び
二酸化炭素を生成するように反応される。この改質反応
は、反応を起こすため外部熱を必要とする吸熱反応であ
る。
【０００７】ＰＥＭ燃料電池によって消費するための水
素の豊富な改質物を生成するため炭化水素燃料を処理す
る燃料電池システムが周知されており、１９９７年１１
月にウィリアム・ペテットの名前で出願された現在係属
中の米国特許出願シリアル番号０８／９７５，４４２号
及び０８／９８０，０８７号、並びに、１９９８年１１
月５日に出願された米国特許シリアル番号０９／１８
７，１２５号で説明されている。これらの出願の各々は
本発明の譲受人に譲渡されている。典型的なＰＥＭ燃料
電池及びその膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）は、各々１９
９３年１２月２１日及び１９９４年５月３１日に登録さ
れた米国特許５，２７２，０１７号及び５，３１６，８
７１号で説明されている。それらの特許はゼネラル・モ
ーターズ・カムパニーに譲渡されている。
素の豊富な改質物を生成するため炭化水素燃料を処理す
る燃料電池システムが周知されており、１９９７年１１
月にウィリアム・ペテットの名前で出願された現在係属
中の米国特許出願シリアル番号０８／９７５，４４２号
及び０８／９８０，０８７号、並びに、１９９８年１１
月５日に出願された米国特許シリアル番号０９／１８
７，１２５号で説明されている。これらの出願の各々は
本発明の譲受人に譲渡されている。典型的なＰＥＭ燃料
電池及びその膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）は、各々１９
９３年１２月２１日及び１９９４年５月３１日に登録さ
れた米国特許５，２７２，０１７号及び５，３１６，８
７１号で説明されている。それらの特許はゼネラル・モ
ーターズ・カムパニーに譲渡されている。
【０００８】特に車両の応用においては、当然、周期的
にシステムを停止することが必要となる。この停止は、
連係する車両を停止させると直ちに生成されるような標
準停止であってもよく、或いは、例えばシステムが直ち
に停止されなければシステムの劣化を結果として引き起
こす異常がシステムで検出されたとき生成されるような
高速停止であってもよい。一般には、システム効率及び
システムへのストレスの観点では、標準態様でシステム
を停止することが望ましい。これとは反対に、システム
の劣化を防止するという観点では、システムの劣化に関
わる事項が存在するとき高速停止に基づいてシステムを
停止することが避けられない。従って、可能な場合には
いつでも標準停止に基づいて停止が実施されるというこ
とが燃料電池を首尾よく動作させ、効率化する上で避け
られない。しかし、当該状態が強く要求したときは、迅
速な高速停止でシステムが停止されるということも等し
く重要である。
にシステムを停止することが必要となる。この停止は、
連係する車両を停止させると直ちに生成されるような標
準停止であってもよく、或いは、例えばシステムが直ち
に停止されなければシステムの劣化を結果として引き起
こす異常がシステムで検出されたとき生成されるような
高速停止であってもよい。一般には、システム効率及び
システムへのストレスの観点では、標準態様でシステム
を停止することが望ましい。これとは反対に、システム
の劣化を防止するという観点では、システムの劣化に関
わる事項が存在するとき高速停止に基づいてシステムを
停止することが避けられない。従って、可能な場合には
いつでも標準停止に基づいて停止が実施されるというこ
とが燃料電池を首尾よく動作させ、効率化する上で避け
られない。しかし、当該状態が強く要求したときは、迅
速な高速停止でシステムが停止されるということも等し
く重要である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事実に
鑑みなされたもので、高速及び標準停止コマンドの間の
必要性を効果的に識別することによって、燃料電池シス
テムを効率的に動作させると共にシステムの劣化を防止
することを目的とする。
鑑みなされたもので、高速及び標準停止コマンドの間の
必要性を効果的に識別することによって、燃料電池シス
テムを効率的に動作させると共にシステムの劣化を防止
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、外部負荷に電
力を供給するため酸素と反応する水素の豊富な流れを燃
料電池スタックに供給する燃料電池システムの作動を制
御するための方法に関する。
力を供給するため酸素と反応する水素の豊富な流れを燃
料電池スタックに供給する燃料電池システムの作動を制
御するための方法に関する。
【００１１】本発明の方法論によれば、負荷が燃料電池
スタックから分離される、システムに対する標準停止手
続きが設けられる。水素の流れがシステムから除去され
る、システムに対する高速停止手続きが設けられる。シ
ステムに対する監視手段が用意され、システムの停止コ
マンドを生成するように機能する。停止判断論理回路
は、停止コマンドを受け取るように形成され、これらの
停止コマンドは、標準停止コマンド及び高速停止コマン
ドのいずれかを生成するため停止論理回路に与えられ
る。標準停止手続きは、標準停止コマンドの生成に応答
して実行され、高速停止手続きは、高速停止コマンドの
生成に応答して実行される。
スタックから分離される、システムに対する標準停止手
続きが設けられる。水素の流れがシステムから除去され
る、システムに対する高速停止手続きが設けられる。シ
ステムに対する監視手段が用意され、システムの停止コ
マンドを生成するように機能する。停止判断論理回路
は、停止コマンドを受け取るように形成され、これらの
停止コマンドは、標準停止コマンド及び高速停止コマン
ドのいずれかを生成するため停止論理回路に与えられ
る。標準停止手続きは、標準停止コマンドの生成に応答
して実行され、高速停止手続きは、高速停止コマンドの
生成に応答して実行される。
【００１２】この構成は、監視システムが、高速停止が
要求されたか又は標準停止が適切であるかを任意の停止
コマンドに関して容易に且つ効率的に決定することを可
能にする。
要求されたか又は標準停止が適切であるかを任意の停止
コマンドに関して容易に且つ効率的に決定することを可
能にする。
【００１３】本発明の更なる特徴によれば、停止コマン
ドを停止判断論理回路に与える工程は、複数の基準に当
該コマンドを付与する工程を含む。複数の基準の各々
は、高速停止のシナリオに相当する。この構成は、高速
停止及び標準システム停止の間を識別する簡単且つ効率
的な手段を提供する。
ドを停止判断論理回路に与える工程は、複数の基準に当
該コマンドを付与する工程を含む。複数の基準の各々
は、高速停止のシナリオに相当する。この構成は、高速
停止及び標準システム停止の間を識別する簡単且つ効率
的な手段を提供する。
【００１４】本発明の更なる特徴によれば、１つの高速
停止基準は、外部システム負荷に供給される電力を、水
素を消費するシステムの能力に関連した基準電力と比較
する基準である。この構成は、当該システムが、システ
ムの劣化を引き起こす可能性のある、未消費の水素でオ
ーバーロードされないことを確実にする。
停止基準は、外部システム負荷に供給される電力を、水
素を消費するシステムの能力に関連した基準電力と比較
する基準である。この構成は、当該システムが、システ
ムの劣化を引き起こす可能性のある、未消費の水素でオ
ーバーロードされないことを確実にする。
【００１５】本発明の更なる特徴によれば、当該システ
ムは、燃料電池スタックからの排気物を受け取る燃焼器
を備え、燃料電池スタックから受け取った排気ガスを処
理するため燃焼器の能力に関連付けられる参照電圧を用
いる。この構成によれば、燃料電池スタックからの排気
物が燃焼器の能力内にあり、これによって燃焼器又は燃
料電池全体の劣化を回避することを確実にする。
ムは、燃料電池スタックからの排気物を受け取る燃焼器
を備え、燃料電池スタックから受け取った排気ガスを処
理するため燃焼器の能力に関連付けられる参照電圧を用
いる。この構成によれば、燃料電池スタックからの排気
物が燃焼器の能力内にあり、これによって燃焼器又は燃
料電池全体の劣化を回避することを確実にする。
【００１６】本発明の更なる特徴によれば、監視手段
は、システムの状態を診断する手段と、検出された主要
なシステム異常に応答して診断信号を生成する手段とを
備え、１つの高速停止シナリオの基準は、主要なシステ
ムの異常を示す診断信号の存在を調査する工程を含む。
この構成は、主要なシステムの異常が診断されるときは
何時でも、高速停止に基づいてシステムが停止されるこ
とを確実にする。
は、システムの状態を診断する手段と、検出された主要
なシステム異常に応答して診断信号を生成する手段とを
備え、１つの高速停止シナリオの基準は、主要なシステ
ムの異常を示す診断信号の存在を調査する工程を含む。
この構成は、主要なシステムの異常が診断されるときは
何時でも、高速停止に基づいてシステムが停止されるこ
とを確実にする。
【００１７】本発明の更なる特徴によれば、１つの高速
停止基準が、燃料電池スタックの温度を監視する工程
と、燃料電池スタックが所定の標準作動温度に到達する
前に停止コマンドが発生するか否かを決定する工程と、
を含む。燃料電池スタックが所定の標準作動温度に到達
する前に発生する高速停止コマンド（例えば、連係する
車両のオペレータによって先導され得る）は、当該オペ
レータが望ましくない状態を感じたという事実を示して
いる。
停止基準が、燃料電池スタックの温度を監視する工程
と、燃料電池スタックが所定の標準作動温度に到達する
前に停止コマンドが発生するか否かを決定する工程と、
を含む。燃料電池スタックが所定の標準作動温度に到達
する前に発生する高速停止コマンド（例えば、連係する
車両のオペレータによって先導され得る）は、当該オペ
レータが望ましくない状態を感じたという事実を示して
いる。
【００１８】本発明の更なる特徴によれば、高速停止の
間にシステムから水素の流れを除去する工程は、水素の
流れを大気に排出する工程を含む。この構成は、水素の
流れをシステムから迅速且つ効率的に除去し、システム
の劣化を防止する。その代わりとして、高速停止シナリ
オで水素の流れをシステムから除去する工程は、水素の
流れを貯蔵設備に回送する工程を含んでもよい。これも
また、システムへの劣化を防止するため、システムから
水素の流れを迅速且つ効率的に除去するという効果を有
する。
間にシステムから水素の流れを除去する工程は、水素の
流れを大気に排出する工程を含む。この構成は、水素の
流れをシステムから迅速且つ効率的に除去し、システム
の劣化を防止する。その代わりとして、高速停止シナリ
オで水素の流れをシステムから除去する工程は、水素の
流れを貯蔵設備に回送する工程を含んでもよい。これも
また、システムへの劣化を防止するため、システムから
水素の流れを迅速且つ効率的に除去するという効果を有
する。
【００１９】本発明の様々な特徴、利点及び他の使用法
は、次の説明及び図面を参照することによって更に明ら
かとなろう。
は、次の説明及び図面を参照することによって更に明ら
かとなろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１に示された燃料電池システム
は、例えば車両推進用のエネルギー源として車両（図示
せず）で使用することができる。本システムでは、単位
体積当たり比較的高い水素含有量を有する改質ガスを生
成するため、改質プロセス、ガスシフト反応及び優先酸
化プロセスによって、例えば炭化水素が処理される。従
って、水素の豊富な、即ち比較的高い水素含有量という
用語は、構成要素の相対量を表すため、モル単位に交換
可能な量である体積単位に関するそのような含有量をい
う。
は、例えば車両推進用のエネルギー源として車両（図示
せず）で使用することができる。本システムでは、単位
体積当たり比較的高い水素含有量を有する改質ガスを生
成するため、改質プロセス、ガスシフト反応及び優先酸
化プロセスによって、例えば炭化水素が処理される。従
って、水素の豊富な、即ち比較的高い水素含有量という
用語は、構成要素の相対量を表すため、モル単位に交換
可能な量である体積単位に関するそのような含有量をい
う。
【００２１】本発明は、メタノール（MeOH）から用意さ
れた改質物質によって燃料供給される燃料電池という文
脈で以下に説明される。しかしながら、本明細書で具体
化される原理は、使用される燃料即ち水素源によらず、
一般の燃料電池に等しく適用可能であることが理解され
るべきである。水素を生成するため使用される、例えば
エタノールやガソリンなど他の改質可能な炭化水素及び
水素含有燃料が存在する。
れた改質物質によって燃料供給される燃料電池という文
脈で以下に説明される。しかしながら、本明細書で具体
化される原理は、使用される燃料即ち水素源によらず、
一般の燃料電池に等しく適用可能であることが理解され
るべきである。水素を生成するため使用される、例えば
エタノールやガソリンなど他の改質可能な炭化水素及び
水素含有燃料が存在する。
【００２２】図１に示すように、燃料電池装置は、水素
の豊富な改質ガスの流れを形成するため、再循環ベッド
１０及び触媒ベッド１２上でメタノールの流れ６からの
メタノールと、水の流れ８からの水即ち水蒸気とを触媒
反応させるための燃料プロセッサ２を備えている。熱交
換器１４が触媒ベッド１２及び優先酸化（PROX）反応器
１６の間に介在されている。改質出力ガスの流れは、主
要にはＨ2及びＣＯ2からなるが、Ｎ2、ＣＯ及び水も含
んでいる。改質物の流れは、ＣＯレベルを受容可能なレ
ベル（即ち２０ＰＰＭ以下）にまで減少させるため、優
先酸化（ＰＲＯＸ）反応器１６を通過する。次に、Ｈ2
が豊富な改質物２０は、バルブ３１を通って燃料電池２
２のアノードチャンバーに供給される。同時に、酸化剤
の流れ２４からの酸素（例えば空気）は、燃料電池２２
のカソードチャンバーに供給される。改質物の流れ２０
からの水素と、酸化剤の流れ２４からの酸素とは、電流
を生成するため燃料電池２２内で反応する。
の豊富な改質ガスの流れを形成するため、再循環ベッド
１０及び触媒ベッド１２上でメタノールの流れ６からの
メタノールと、水の流れ８からの水即ち水蒸気とを触媒
反応させるための燃料プロセッサ２を備えている。熱交
換器１４が触媒ベッド１２及び優先酸化（PROX）反応器
１６の間に介在されている。改質出力ガスの流れは、主
要にはＨ2及びＣＯ2からなるが、Ｎ2、ＣＯ及び水も含
んでいる。改質物の流れは、ＣＯレベルを受容可能なレ
ベル（即ち２０ＰＰＭ以下）にまで減少させるため、優
先酸化（ＰＲＯＸ）反応器１６を通過する。次に、Ｈ2
が豊富な改質物２０は、バルブ３１を通って燃料電池２
２のアノードチャンバーに供給される。同時に、酸化剤
の流れ２４からの酸素（例えば空気）は、燃料電池２２
のカソードチャンバーに供給される。改質物の流れ２０
からの水素と、酸化剤の流れ２４からの酸素とは、電流
を生成するため燃料電池２２内で反応する。
【００２３】燃料電池２２のアノード側からの排出物即
ち流出物２６は、未反応の水素を含んでいる。燃料電池
２２のカソード側からの排出物即ち流出物２８は、未反
応の酸素を含んでいる。酸化剤の流れ２４のための空気
は、コンプレッサ３０によって提供され、通常の作動条
件の下でバルブ３２によって燃料電池２２に差し向けら
れる。しかしながら、その詳細が更に後述されるよう
に、始動中では、バルブ３２は、燃料プロセッサ２を加
熱するため使用される燃焼器３４の入口に空気を提供す
るため作動される。
ち流出物２６は、未反応の水素を含んでいる。燃料電池
２２のカソード側からの排出物即ち流出物２８は、未反
応の酸素を含んでいる。酸化剤の流れ２４のための空気
は、コンプレッサ３０によって提供され、通常の作動条
件の下でバルブ３２によって燃料電池２２に差し向けら
れる。しかしながら、その詳細が更に後述されるよう
に、始動中では、バルブ３２は、燃料プロセッサ２を加
熱するため使用される燃焼器３４の入口に空気を提供す
るため作動される。
【００２４】熱交換器１４からの熱は、燃料プロセッサ
２内で触媒ベッド１０及び１２を加熱し、始動中では優
先酸化反応器１６も加熱する。この点に関し、燃料プロ
セッサ２に供給されるＨ2Ｏ−ＭｅＯＨ混合物は、気化
され、好ましくは、燃料プロセッサ２内の再循環ベッド
１０、ベッド１２の熱交換器側、優先酸化反応器１６、
及び熱交換器１４を通って再循環／逆流されるのがよ
く、これによって当該混合物は、熱交換器１４からの熱
を燃料プロセッサ２のベッド１０及び１２、並びに、優
先酸化反応器１６に輸送するための熱輸送媒体としても
機能する。
２内で触媒ベッド１０及び１２を加熱し、始動中では優
先酸化反応器１６も加熱する。この点に関し、燃料プロ
セッサ２に供給されるＨ2Ｏ−ＭｅＯＨ混合物は、気化
され、好ましくは、燃料プロセッサ２内の再循環ベッド
１０、ベッド１２の熱交換器側、優先酸化反応器１６、
及び熱交換器１４を通って再循環／逆流されるのがよ
く、これによって当該混合物は、熱交換器１４からの熱
を燃料プロセッサ２のベッド１０及び１２、並びに、優
先酸化反応器１６に輸送するための熱輸送媒体としても
機能する。
【００２５】熱交換器１４それ自体は、触媒燃焼器２４
から出た排気ガス３６から加熱される。熱交換器１４か
ら出たガス３６は、まだ熱く、図示しない膨張器を通っ
て流れるようにしてもよく、これはコンプレッサ３０を
駆動し、又は、別の態様でも利用され得る。図１に示さ
れるように、本手段では、燃料プロセッサ２からの排気
ガスは、大気中に排出される前にレギュレータ３８、シ
ャットオフバルブ２４０及びマフラー２４２を通過す
る。
から出た排気ガス３６から加熱される。熱交換器１４か
ら出たガス３６は、まだ熱く、図示しない膨張器を通っ
て流れるようにしてもよく、これはコンプレッサ３０を
駆動し、又は、別の態様でも利用され得る。図１に示さ
れるように、本手段では、燃料プロセッサ２からの排気
ガスは、大気中に排出される前にレギュレータ３８、シ
ャットオフバルブ２４０及びマフラー２４２を通過す
る。
【００２６】ＭｅＯＨ蒸気４０は、燃焼器３４の排気端
部４４に入れられた蒸発器４１から発散する。蒸発器４
１は、車両の燃料タンクから燃料計量装置４３によって
蒸発器４１に提供される例えば液体ＭｅＯＨ４６などの
最初の燃料流れを蒸発させるため、燃焼器３４の排気端
部から熱を抽出する熱交換器である。蒸発器４１から出
たＭｅＯＨ蒸気４０及びアノード流出物２６は、燃焼器
３４の各々入口端部４２及び排気端部４４の中間に位置
する燃焼器３４の触媒区分４８で反応される。酸素は、
コンプレッサ３０（即ち、バルブ３２を介して）、及
び、第２の空気流れ、例えばシステム作動条件に応じた
カソード流出物流れ２８などのいずれかから燃焼器３４
に提供される。バルブ５０は、燃焼器の排気物３６の大
気中への排出を、それが燃料プロセッサ２内で必要とさ
れなくなるときに可能にする。
部４４に入れられた蒸発器４１から発散する。蒸発器４
１は、車両の燃料タンクから燃料計量装置４３によって
蒸発器４１に提供される例えば液体ＭｅＯＨ４６などの
最初の燃料流れを蒸発させるため、燃焼器３４の排気端
部から熱を抽出する熱交換器である。蒸発器４１から出
たＭｅＯＨ蒸気４０及びアノード流出物２６は、燃焼器
３４の各々入口端部４２及び排気端部４４の中間に位置
する燃焼器３４の触媒区分４８で反応される。酸素は、
コンプレッサ３０（即ち、バルブ３２を介して）、及
び、第２の空気流れ、例えばシステム作動条件に応じた
カソード流出物流れ２８などのいずれかから燃焼器３４
に提供される。バルブ５０は、燃焼器の排気物３６の大
気中への排出を、それが燃料プロセッサ２内で必要とさ
れなくなるときに可能にする。
【００２７】燃焼器３４の構成に関する詳細は、１９９
７年１１月にウィリアム・ペテットの名前で出願され
た、現在係属中の米国特許出願シリアル番号０８／９７
５，４２２号及び０８／９８０，０８７号を参照するこ
とによって得ることができる。これらの全内容は、参照
することによって本明細書中に組み込まれる。
７年１１月にウィリアム・ペテットの名前で出願され
た、現在係属中の米国特許出願シリアル番号０８／９７
５，４２２号及び０８／９８０，０８７号を参照するこ
とによって得ることができる。これらの全内容は、参照
することによって本明細書中に組み込まれる。
【００２８】電気加熱エレメント５２が、燃焼器３４の
触媒ベッド４８の上流に提供され、燃焼器３４に流入す
る液体燃料４６を蒸発させ、燃焼器３４の始動中にベッ
ド４８を予備加熱するのみならずベッド４８に入るガス
を加熱するため役立つ。加熱エレメント５２は、触媒化
されても、触媒化されていなくてもよい。始動後には、
後述するように、電気ヒーター５２は、燃料が燃焼器３
４の排気端部４４から発散する排気ガスによって蒸発さ
れるので、もはや必要とはされない。好ましい電気ヒー
ター５２は、市販されている、触媒化されていない押し
出し成形された金属モノリス抵抗エレメントを含み、こ
のエレメントは、例えばＩＣエンジンの排気ガスを取り
扱うため使用される触媒コンバーターの触媒を着火する
ため使用される。
触媒ベッド４８の上流に提供され、燃焼器３４に流入す
る液体燃料４６を蒸発させ、燃焼器３４の始動中にベッ
ド４８を予備加熱するのみならずベッド４８に入るガス
を加熱するため役立つ。加熱エレメント５２は、触媒化
されても、触媒化されていなくてもよい。始動後には、
後述するように、電気ヒーター５２は、燃料が燃焼器３
４の排気端部４４から発散する排気ガスによって蒸発さ
れるので、もはや必要とはされない。好ましい電気ヒー
ター５２は、市販されている、触媒化されていない押し
出し成形された金属モノリス抵抗エレメントを含み、こ
のエレメントは、例えばＩＣエンジンの排気ガスを取り
扱うため使用される触媒コンバーターの触媒を着火する
ため使用される。
【００２９】燃焼器３４の排気端部４４は、燃焼器３４
に燃料供給するように液体燃料を蒸発させるために使用
される金属配管のコイルである蒸発器４１を囲むチャン
バーを備えている。より詳しくは、通常の後始動条件の
下では、空気又はカソード流出物２８は、コイルの入口
端部に導入され、従来の自動車型式の燃料インジェクタ
を介して当該入口端部に噴霧された液体燃料と混合され
得る。飛行中の霧状化された燃料は、複数巻きに巻かれ
た加熱コイルチューブを通過し、その中で蒸発し、カソ
ード流出物供給配管に配置された出口でチューブから出
る。この蒸発した最初の燃料流れは、燃料電池装置の遷
移及び定常状態の必要性に合致するため必要とされ得る
ような燃焼器３４の燃料として、第２の燃料流れ即ちア
ノード流出物２６を増補する。蒸発器のコイルは、最小
の燃焼器排気流れ速度で最大の流れ速度の燃料を蒸発さ
せるように寸法が定められ、その燃料作動範囲を通し
て、該コイル中のＭｅＯＨ及び空気の混合物の自動点火
温度を超える温度で作動するように設計されている。し
かしながら、蒸発器内の自動点火は、コイルを通って流
れる混合物の速度が、入口の流れの組成物に関して変動
する混合物の最悪の場合の炎速度を有意に越えるという
ことを保証することによって避けられる。
に燃料供給するように液体燃料を蒸発させるために使用
される金属配管のコイルである蒸発器４１を囲むチャン
バーを備えている。より詳しくは、通常の後始動条件の
下では、空気又はカソード流出物２８は、コイルの入口
端部に導入され、従来の自動車型式の燃料インジェクタ
を介して当該入口端部に噴霧された液体燃料と混合され
得る。飛行中の霧状化された燃料は、複数巻きに巻かれ
た加熱コイルチューブを通過し、その中で蒸発し、カソ
ード流出物供給配管に配置された出口でチューブから出
る。この蒸発した最初の燃料流れは、燃料電池装置の遷
移及び定常状態の必要性に合致するため必要とされ得る
ような燃焼器３４の燃料として、第２の燃料流れ即ちア
ノード流出物２６を増補する。蒸発器のコイルは、最小
の燃焼器排気流れ速度で最大の流れ速度の燃料を蒸発さ
せるように寸法が定められ、その燃料作動範囲を通し
て、該コイル中のＭｅＯＨ及び空気の混合物の自動点火
温度を超える温度で作動するように設計されている。し
かしながら、蒸発器内の自動点火は、コイルを通って流
れる混合物の速度が、入口の流れの組成物に関して変動
する混合物の最悪の場合の炎速度を有意に越えるという
ことを保証することによって避けられる。
【００３０】燃料プロセッサ２により要求される、燃焼
器３４により供給されるべき熱量は、燃料の導入量及び
ひいては燃料プロセッサ２内の所望の反応温度に依存す
る。燃料プロセッサ２の熱要求量を供給するため、燃焼
器３４は、全てのアノード排気物即ち流出物と、可能な
液体燃料とを利用する。エンタルピー方程式は、カソー
ド排気物の量即ち、燃焼器３４で要求された所望の温度
に合致させるため、及び、最終的には燃料プロセッサ３
４の要求を満足させるため燃焼器３４に供給されるべき
空気の量を決定するため使用される。燃焼器３４に提供
される酸素即ち空気は、燃料電池２２のカソードに供給
される全酸素のうち典型的にある割合を占めるカソード
流出排気物２８、及び、コンプレッサ出力空気の流れの
一方又はその両方を含んでいる。コンプレッサ出力空気
の流れは、当該装置が、コンプレッサ空気の流れが独占
的に用いられる始動モード、或いは、カソード流出物２
８及び／又はコンプレッサの空気を使用した動作モード
のいずれで作動するかに依存する。動作モードでは、任
意の全空気、酸素又はカソード流出物２８により合致さ
れていない燃焼器３４で必要とされる希釈要求量は、所
望の温度で燃料プロセッサ２により要求される熱量を供
給するように燃焼器３４内の所望の反応温度に到達する
ためエンタルピー方程式を平衡させる量がコンプレッサ
３０により供給される。空気制御は、空気希釈バルブ４
７を介して実行される。この空気希釈バルブ４７は、燃
焼器３４に供給されるカソード排気物の抜き取り量を制
御するため可動のオリフィスを有するステッパーモータ
で駆動するバルブである。
器３４により供給されるべき熱量は、燃料の導入量及び
ひいては燃料プロセッサ２内の所望の反応温度に依存す
る。燃料プロセッサ２の熱要求量を供給するため、燃焼
器３４は、全てのアノード排気物即ち流出物と、可能な
液体燃料とを利用する。エンタルピー方程式は、カソー
ド排気物の量即ち、燃焼器３４で要求された所望の温度
に合致させるため、及び、最終的には燃料プロセッサ３
４の要求を満足させるため燃焼器３４に供給されるべき
空気の量を決定するため使用される。燃焼器３４に提供
される酸素即ち空気は、燃料電池２２のカソードに供給
される全酸素のうち典型的にある割合を占めるカソード
流出排気物２８、及び、コンプレッサ出力空気の流れの
一方又はその両方を含んでいる。コンプレッサ出力空気
の流れは、当該装置が、コンプレッサ空気の流れが独占
的に用いられる始動モード、或いは、カソード流出物２
８及び／又はコンプレッサの空気を使用した動作モード
のいずれで作動するかに依存する。動作モードでは、任
意の全空気、酸素又はカソード流出物２８により合致さ
れていない燃焼器３４で必要とされる希釈要求量は、所
望の温度で燃料プロセッサ２により要求される熱量を供
給するように燃焼器３４内の所望の反応温度に到達する
ためエンタルピー方程式を平衡させる量がコンプレッサ
３０により供給される。空気制御は、空気希釈バルブ４
７を介して実行される。この空気希釈バルブ４７は、燃
焼器３４に供給されるカソード排気物の抜き取り量を制
御するため可動のオリフィスを有するステッパーモータ
で駆動するバルブである。
【００３１】燃料電池装置は、以下のように作動する。
燃料電池装置が低温で始動中である作動の開始時では、
（１）コンプレッサ３０がシステムに必要とされる空気
を提供するため外部電源（例えばバッテリー）から付勢
される電気モータによって駆動される。（２）空気が、
燃焼器３４並びに蒸発器４１の入力端部に導入される。
（３）液体燃料４６（例えばＭｅＯＨ）が燃料インジェ
クタを介して蒸発器４１の入口端部に注入され、空気が
その中を流れる状態で細かい液滴として霧状化される。
（４）空気及びＭｅＯＨの混合物が蒸発器４１から出
て、燃焼器３４に導入されたコンプレッサから出力され
た空気と混合し、次いで燃焼器３４の入力端部４２に導
入される。（５）混合物は、燃焼器３４の前部にある炎
捕獲器を通過する。（６）次に、混合物は、液滴を蒸発
させて当該混合物を加熱するため加熱器５２によって加
熱される。（７）次に、予備加熱された蒸発混合物は、
ライトオフ触媒ベッドと接触する前に、更なる緊密な混
合を達成するため混合媒体ベッドに流入する。（８）混
合媒体ベッドを出ると直ぐに、混合物は、それが主要な
触媒ベッド４８即ち燃料の事実上の完全な燃焼が行われ
る燃焼器３４の反応区分に入る前に、ライトオフ触媒ベ
ッド上で酸化され始める。（９）触媒ベッドから出た高
温排気ガスは、燃料プロセッサ２と連係する熱交換器１
４に輸送される。
燃料電池装置が低温で始動中である作動の開始時では、
（１）コンプレッサ３０がシステムに必要とされる空気
を提供するため外部電源（例えばバッテリー）から付勢
される電気モータによって駆動される。（２）空気が、
燃焼器３４並びに蒸発器４１の入力端部に導入される。
（３）液体燃料４６（例えばＭｅＯＨ）が燃料インジェ
クタを介して蒸発器４１の入口端部に注入され、空気が
その中を流れる状態で細かい液滴として霧状化される。
（４）空気及びＭｅＯＨの混合物が蒸発器４１から出
て、燃焼器３４に導入されたコンプレッサから出力され
た空気と混合し、次いで燃焼器３４の入力端部４２に導
入される。（５）混合物は、燃焼器３４の前部にある炎
捕獲器を通過する。（６）次に、混合物は、液滴を蒸発
させて当該混合物を加熱するため加熱器５２によって加
熱される。（７）次に、予備加熱された蒸発混合物は、
ライトオフ触媒ベッドと接触する前に、更なる緊密な混
合を達成するため混合媒体ベッドに流入する。（８）混
合媒体ベッドを出ると直ぐに、混合物は、それが主要な
触媒ベッド４８即ち燃料の事実上の完全な燃焼が行われ
る燃焼器３４の反応区分に入る前に、ライトオフ触媒ベ
ッド上で酸化され始める。（９）触媒ベッドから出た高
温排気ガスは、燃料プロセッサ２と連係する熱交換器１
４に輸送される。
【００３２】一旦、燃料プロセッサの温度が改質プロセ
スを実行し、それを維持するのに十分に上昇すると、次
の工程が実行される。即ち、（１）バルブ３２は、燃料
電池２２のカソード側に空気を向けるため付勢される。
（２）ＭｅＯＨ及び水が、改質反応を開始するため燃料
プロセッサ２に供給される。（３）燃料プロセッサ２か
ら出た改質物は燃料電池２２のアノード側に供給され
る。（４）燃料電池２２からのアノード流出物２６が燃
焼器３４に向けられる。（５）燃料電池２２からのカソ
ード流出物２８が燃焼器３４に向けられる。（６）空気
が蒸発器４１に導入される。（７）液体メタノールが蒸
発器３１に噴霧される。（８）メタノール−空気の混合
物は、ＭｅＯＨが蒸発するところの加熱された蒸発器コ
イルを通って循環する。（９）次に、カソード流出物２
８と一緒になった空気−ＭｅＯＨV混合物がアノード流
出物２６と混合される。（１０）当該混合物は燃焼器３
４の触媒ベッド上で燃焼される。
スを実行し、それを維持するのに十分に上昇すると、次
の工程が実行される。即ち、（１）バルブ３２は、燃料
電池２２のカソード側に空気を向けるため付勢される。
（２）ＭｅＯＨ及び水が、改質反応を開始するため燃料
プロセッサ２に供給される。（３）燃料プロセッサ２か
ら出た改質物は燃料電池２２のアノード側に供給され
る。（４）燃料電池２２からのアノード流出物２６が燃
焼器３４に向けられる。（５）燃料電池２２からのカソ
ード流出物２８が燃焼器３４に向けられる。（６）空気
が蒸発器４１に導入される。（７）液体メタノールが蒸
発器３１に噴霧される。（８）メタノール−空気の混合
物は、ＭｅＯＨが蒸発するところの加熱された蒸発器コ
イルを通って循環する。（９）次に、カソード流出物２
８と一緒になった空気−ＭｅＯＨV混合物がアノード流
出物２６と混合される。（１０）当該混合物は燃焼器３
４の触媒ベッド上で燃焼される。
【００３３】通常の（即ち後始動の）作動状態の間、蒸
発器４１のみがＭｅＯＨを蒸発させ、ＭｅＯＨ−空気混
合物を予備加熱するので、加熱器４２は、使用されな
い。ある一定の条件の下では、後述するように、燃焼器
３４は蒸発器４１からの追加のＭｅＯＨ燃料の必要無し
にアノード及びカソード流出物で単独に作動することが
できる。そのような条件下では、燃焼器３４へのＭｅＯ
Ｈの注入は中断される。他の条件、例えば電力要求が増
大するような条件下では、増補の燃料が燃焼器３４に提
供される。
発器４１のみがＭｅＯＨを蒸発させ、ＭｅＯＨ−空気混
合物を予備加熱するので、加熱器４２は、使用されな
い。ある一定の条件の下では、後述するように、燃焼器
３４は蒸発器４１からの追加のＭｅＯＨ燃料の必要無し
にアノード及びカソード流出物で単独に作動することが
できる。そのような条件下では、燃焼器３４へのＭｅＯ
Ｈの注入は中断される。他の条件、例えば電力要求が増
大するような条件下では、増補の燃料が燃焼器３４に提
供される。
【００３４】上述したように、燃焼器３４は、例えば、
メタノール−空気混合物、並びに、燃料電池２２のアノ
ードからのアノード流出物２６などの多種の燃料を受け
取る。燃料電池２２のカソードからの酸素希釈排出空気
及びコンプレッサ３０からの空気も燃焼器３４に供給さ
れる。
メタノール−空気混合物、並びに、燃料電池２２のアノ
ードからのアノード流出物２６などの多種の燃料を受け
取る。燃料電池２２のカソードからの酸素希釈排出空気
及びコンプレッサ３０からの空気も燃焼器３４に供給さ
れる。
【００３５】本実施形態の燃料電池によれば、図１に示
されたコントローラ１５０は、燃焼器３４の作動を制御
する。所望ならば、アノード排出物即ち流出物に、液体
燃料即ちメタノールを加えたものが燃焼器３４のエネル
ギーの要求を支持するようにしてもよい。エンタルピー
のバランスは、全ての燃料プロセッサの熱的要求と合致
させるため燃焼器３４に供給された、一定量の空気及び
／又はカソード排出物を温度制御することによって所望
の反応を維持する。
されたコントローラ１５０は、燃焼器３４の作動を制御
する。所望ならば、アノード排出物即ち流出物に、液体
燃料即ちメタノールを加えたものが燃焼器３４のエネル
ギーの要求を支持するようにしてもよい。エンタルピー
のバランスは、全ての燃料プロセッサの熱的要求と合致
させるため燃焼器３４に供給された、一定量の空気及び
／又はカソード排出物を温度制御することによって所望
の反応を維持する。
【００３６】装置の構成要素のエネルギー要求が電力
（power）という用語で本文中で表されたことに着目さ
れたい。これは便宜のためエネルギー率を表し、毎秒の
ＢＴＵというよりキロワットの単位で表されることが多
い。
（power）という用語で本文中で表されたことに着目さ
れたい。これは便宜のためエネルギー率を表し、毎秒の
ＢＴＵというよりキロワットの単位で表されることが多
い。
【００３７】コントローラ１５０は、任意の適切なマイ
クロプロセッサ、マイクロコントローラ、パーソナルコ
ンピュータなどからなり、これは制御プログラム及びメ
モリ中に格納されたデータを実行することが可能な中央
処理ユニットを有する。コントローラ１５０は、燃焼器
３４に特化した専用コントローラであってもよく、或い
は、主要な車両用電子制御モジュールに格納されたソフ
トウェアで実行されてもよい。更に、次の説明は様々な
モードの作動即ちシーケンスで燃焼器３４を制御するた
めの制御プログラムに基づくソフトウェアを述べている
が、燃焼器の制御は専用の電子回路によって部分的又は
全て実行されてもよいことが理解されよう。
クロプロセッサ、マイクロコントローラ、パーソナルコ
ンピュータなどからなり、これは制御プログラム及びメ
モリ中に格納されたデータを実行することが可能な中央
処理ユニットを有する。コントローラ１５０は、燃焼器
３４に特化した専用コントローラであってもよく、或い
は、主要な車両用電子制御モジュールに格納されたソフ
トウェアで実行されてもよい。更に、次の説明は様々な
モードの作動即ちシーケンスで燃焼器３４を制御するた
めの制御プログラムに基づくソフトウェアを述べている
が、燃焼器の制御は専用の電子回路によって部分的又は
全て実行されてもよいことが理解されよう。
【００３８】コントローラ１５０は、５つの異なるモー
ド即ち作動シーケンスで燃焼器３４の作動を制御する。
個々のモードの作動は、（１）燃焼器の始動、（２）燃
料プロセッサのウォームアップ中の燃焼器の作動、
（３）燃料電池がオフラインの状態における燃料プロセ
ッサの始動中の燃焼器の作動、（４）燃料電池スタック
がオンラインの状態における燃料プロセッサ駆動モード
中における燃焼器の作動、（５）燃焼器の停止を含む。
ド即ち作動シーケンスで燃焼器３４の作動を制御する。
個々のモードの作動は、（１）燃焼器の始動、（２）燃
料プロセッサのウォームアップ中の燃焼器の作動、
（３）燃料電池がオフラインの状態における燃料プロセ
ッサの始動中の燃焼器の作動、（４）燃料電池スタック
がオンラインの状態における燃料プロセッサ駆動モード
中における燃焼器の作動、（５）燃焼器の停止を含む。
【００３９】上述した燃料電池装置の構成及び作動の全
モードにおける燃焼器３４の作動に関する更なる詳細事
項は、「メタノールテイルガスの燃焼器の制御方法」と
いう標題でデビッド・Ｊ・ハート−プレッドモア及びウ
ィリアム・Ｈ・ペテットの名前で１９９９年７月２１日
に出願された現在係属中の米国特許出願シリアル番号０
９／３５８，０８０号、アトーニー整理番号Ｈ−２０２
９７１、を参照することによって得ることができる。そ
の全内容は、これらを参照することにより本明細書に組
み込まれる。
モードにおける燃焼器３４の作動に関する更なる詳細事
項は、「メタノールテイルガスの燃焼器の制御方法」と
いう標題でデビッド・Ｊ・ハート−プレッドモア及びウ
ィリアム・Ｈ・ペテットの名前で１９９９年７月２１日
に出願された現在係属中の米国特許出願シリアル番号０
９／３５８，０８０号、アトーニー整理番号Ｈ−２０２
９７１、を参照することによって得ることができる。そ
の全内容は、これらを参照することにより本明細書に組
み込まれる。
【００４０】好ましい実施形態では、燃料電池システム
は、外部回路６０（図２を見よ）の一部分として燃料電
池２２を含む。ここで、外部回路６０の一部分は、バッ
テリー６２、電気モータ６４、及び駆動用電子機器６５
を含む。この駆動用電子機器６５は、燃料電池２２に接
続された直流から直流への変換器６１から電気エネルギ
ーを受け取り、それをモータ６４により生成された機械
的エネルギーに変換するように構成及び接続されてい
る。バッテリー６２は、燃料電池２２により供給された
電気エネルギーを受け取ってこれを蓄えるため及び該電
気エネルギーをモータ６４に提供するため構成及び接続
されている。モータ６４は、車両（図示せず）の車輪を
回転させるため駆動車軸６６に連結されている。電気化
学エンジン制御モジュール（ＥＥＣＭ）７０及びバッテ
リーパックモジュール（ＢＰＭ）７１は、例えばバッテ
リーパックモジュール７１によって生成されるスタック
の電圧及び電流を含む様々な作動パラメータを監視する
が、これに限定されるものではない。ＢＭＰ７１は、Ｂ
ＭＰ７１により監視される状態に基づいて車両コントロ
ーラ７４に出力信号（メッセージ）を送る。車両コント
ローラ７４は、従来の態様で、バッテリー６２の作動、
駆動電子機器６５及び電気モータ６４を制御する。
は、外部回路６０（図２を見よ）の一部分として燃料電
池２２を含む。ここで、外部回路６０の一部分は、バッ
テリー６２、電気モータ６４、及び駆動用電子機器６５
を含む。この駆動用電子機器６５は、燃料電池２２に接
続された直流から直流への変換器６１から電気エネルギ
ーを受け取り、それをモータ６４により生成された機械
的エネルギーに変換するように構成及び接続されてい
る。バッテリー６２は、燃料電池２２により供給された
電気エネルギーを受け取ってこれを蓄えるため及び該電
気エネルギーをモータ６４に提供するため構成及び接続
されている。モータ６４は、車両（図示せず）の車輪を
回転させるため駆動車軸６６に連結されている。電気化
学エンジン制御モジュール（ＥＥＣＭ）７０及びバッテ
リーパックモジュール（ＢＰＭ）７１は、例えばバッテ
リーパックモジュール７１によって生成されるスタック
の電圧及び電流を含む様々な作動パラメータを監視する
が、これに限定されるものではない。ＢＭＰ７１は、Ｂ
ＭＰ７１により監視される状態に基づいて車両コントロ
ーラ７４に出力信号（メッセージ）を送る。車両コント
ローラ７４は、従来の態様で、バッテリー６２の作動、
駆動電子機器６５及び電気モータ６４を制御する。
【００４１】「燃料電池」という用語は、しばしば個々
の電池に言及するため使用され、また、１００又はそれ
以上のオーダーに時としてなり得る直列接続された多数
の個々の燃料電池を含む燃料電池スタックに言及するた
めにも使用される。スタック内の各々の電池は、前述し
た膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）を含み、そのような膜電
極アセンブリは、電圧の逐次増加を提供する。スタック
内部の電池のグループは、クラスターと呼ばれる。
の電池に言及するため使用され、また、１００又はそれ
以上のオーダーに時としてなり得る直列接続された多数
の個々の燃料電池を含む燃料電池スタックに言及するた
めにも使用される。スタック内の各々の電池は、前述し
た膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）を含み、そのような膜電
極アセンブリは、電圧の逐次増加を提供する。スタック
内部の電池のグループは、クラスターと呼ばれる。
【００４２】ＢＰＭ７１及び又はＥＥＣＭ７０で手段を
提供し得るコントローラ１５０は、圧力、温度、始動回
数、サイクル等に関して燃料電池システムの作動を監視
し、アルゴリズム論理回路７６（図３を見よ）への情報
送信のため、当該システムの選択された遷移条件に応答
して停止コマンド７８を所定の流れで生成する。
提供し得るコントローラ１５０は、圧力、温度、始動回
数、サイクル等に関して燃料電池システムの作動を監視
し、アルゴリズム論理回路７６（図３を見よ）への情報
送信のため、当該システムの選択された遷移条件に応答
して停止コマンド７８を所定の流れで生成する。
【００４３】本発明に係るシステム停止制御は、ハード
ウェア及びソフトウェアのいずれでも実行することがで
きる。好ましくは、当該制御は、コントローラ１５０の
制御プログラムの一部分としてソフトウェアで実行され
る。しかしながら、論理回路としての制御に関する次の
説明は、進歩的な制御の機能を明瞭に図示し説明するた
めにのみ便宜によってなされることが理解されよう。
ウェア及びソフトウェアのいずれでも実行することがで
きる。好ましくは、当該制御は、コントローラ１５０の
制御プログラムの一部分としてソフトウェアで実行され
る。しかしながら、論理回路としての制御に関する次の
説明は、進歩的な制御の機能を明瞭に図示し説明するた
めにのみ便宜によってなされることが理解されよう。
【００４４】論理回路７６は、コントローラ１５０から
受け取った各々の停止コマンド信号７８を試験し、当該
停止コマンドが高速停止コマンド８０又は標準停止コマ
ンド８２のいずれかにみなされるべきか否かに関して決
定即ち区別する。この区別は、ＯＲゲート８４と等価な
ソフトウェアへの入力として供給され又は処理される５
つの基準を試験する工程を含んでいる。
受け取った各々の停止コマンド信号７８を試験し、当該
停止コマンドが高速停止コマンド８０又は標準停止コマ
ンド８２のいずれかにみなされるべきか否かに関して決
定即ち区別する。この区別は、ＯＲゲート８４と等価な
ソフトウェアへの入力として供給され又は処理される５
つの基準を試験する工程を含んでいる。
【００４５】第１の基準８６は、燃料電池２２によって
生成された実際の電力を燃焼器３４が処理することがで
きる最大電力と比較する。この実際の電力が燃焼器３４
の能力を超える場合、正即ちハイの電圧レベルがＯＲゲ
ート８４の入力部に現れる。燃料電池２２により生成さ
れる実際の電力が燃焼器３４の能力より小さい場合、負
即ちローの電圧レベルがＯＲゲート８４の入力部に現れ
る。その代わりに、改質物の出力エネルギー量は、燃料
電離によって生成された実際の電力というよりも、比較
のために使用され得る。この代替の方法論は、燃料電池
スタックが改質器により生成された水素の全てを消費せ
ず、負荷が中断されたとき改質器によって生成された水
素の全てを燃焼器が受け持つことになるという利点を有
する。
生成された実際の電力を燃焼器３４が処理することがで
きる最大電力と比較する。この実際の電力が燃焼器３４
の能力を超える場合、正即ちハイの電圧レベルがＯＲゲ
ート８４の入力部に現れる。燃料電池２２により生成さ
れる実際の電力が燃焼器３４の能力より小さい場合、負
即ちローの電圧レベルがＯＲゲート８４の入力部に現れ
る。その代わりに、改質物の出力エネルギー量は、燃料
電離によって生成された実際の電力というよりも、比較
のために使用され得る。この代替の方法論は、燃料電池
スタックが改質器により生成された水素の全てを消費せ
ず、負荷が中断されたとき改質器によって生成された水
素の全てを燃焼器が受け持つことになるという利点を有
する。
【００４６】第２の基準８８は、コントローラ１５０外
部のシステムハードウェアの試験に関する。外部ハード
ウェアが適切に機能した場合、負即ちローレベルの電圧
がＯＲゲート８４の入力部に現れる。外部ハードウェア
に何らかの異常が検出された場合、ハイレベルの電圧が
ＯＲゲート８４の入力部に現れる。
部のシステムハードウェアの試験に関する。外部ハード
ウェアが適切に機能した場合、負即ちローレベルの電圧
がＯＲゲート８４の入力部に現れる。外部ハードウェア
に何らかの異常が検出された場合、ハイレベルの電圧が
ＯＲゲート８４の入力部に現れる。
【００４７】第３の基準９０は、コントローラ１５０外
部のソフトウェアの試験に関する。外部ソフトウェアが
適切に機能した場合、ローレベルの電圧がＯＲゲート８
４の入力部に現れる。外部ソフトウェアに何らかの異常
が検出された場合、ハイレベルの電圧がＯＲゲート８４
の入力部に現れる。
部のソフトウェアの試験に関する。外部ソフトウェアが
適切に機能した場合、ローレベルの電圧がＯＲゲート８
４の入力部に現れる。外部ソフトウェアに何らかの異常
が検出された場合、ハイレベルの電圧がＯＲゲート８４
の入力部に現れる。
【００４８】第４の基準９２は、例えば温度、圧力、空
気の流れ速度等など、燃料電池システム内部の診断機能
の試験に関する。診断機能の全てが適切に合格した場
合、ローレベルの電圧がＯＲゲート８４の入力部に供給
される。検出された診断機能のいずれかに何らかの異常
が検出された場合、ハイレベルの電圧がＯＲゲート８４
の入力部に供給される。
気の流れ速度等など、燃料電池システム内部の診断機能
の試験に関する。診断機能の全てが適切に合格した場
合、ローレベルの電圧がＯＲゲート８４の入力部に供給
される。検出された診断機能のいずれかに何らかの異常
が検出された場合、ハイレベルの電圧がＯＲゲート８４
の入力部に供給される。
【００４９】第５の基準９４は、燃料電池システムの時
期尚早な停止に関する。この基準は、詳細には、燃料電
池スタック２２の温度を監視し、燃料電池スタック２２
が所定の通常の作動温度に達する前に停止コマンドが生
成されたか否かを決定するための基準である。燃料電池
温度が、停止コマンドを受け取る前に所定の通常の作動
温度に達した場合、ローレベルの電圧がＯＲゲート８４
の入力部に現れ、燃料電池の温度が通常の作動温度に達
しない場合には、ハイレベルの電圧がＯＲゲート８４の
入力部に現れる。
期尚早な停止に関する。この基準は、詳細には、燃料電
池スタック２２の温度を監視し、燃料電池スタック２２
が所定の通常の作動温度に達する前に停止コマンドが生
成されたか否かを決定するための基準である。燃料電池
温度が、停止コマンドを受け取る前に所定の通常の作動
温度に達した場合、ローレベルの電圧がＯＲゲート８４
の入力部に現れ、燃料電池の温度が通常の作動温度に達
しない場合には、ハイレベルの電圧がＯＲゲート８４の
入力部に現れる。
【００５０】５つの基準全てが満足された場合（即ち、
実際の電力が燃焼器３４の能力より低く、外部のハード
ウェアが適切に機能し、外部のソフトウェアが適切に機
能し、内部のシステム診断機能が適切に合格し、及び、
燃料電池スタック２２が所定の通常の作動温度に達する
前に停止コマンドが発生しない場合）、ローレベルの電
圧のみがＯＲゲート８４の入力部に現れ、ローレベルの
電圧がＯＲゲート８４の出力部に現れる。この低電圧出
力は、高速停止コマンド生成器９６及び標準停止コマン
ド生成器９８に送られる。高速停止コマンド生成器９６
は、高速停止コマンド８０を生成するため、付勢された
ときに機能する。標準停止コマンド生成器９８は、標準
停止コマンド８２を生成するため、付勢されたときに機
能する。
実際の電力が燃焼器３４の能力より低く、外部のハード
ウェアが適切に機能し、外部のソフトウェアが適切に機
能し、内部のシステム診断機能が適切に合格し、及び、
燃料電池スタック２２が所定の通常の作動温度に達する
前に停止コマンドが発生しない場合）、ローレベルの電
圧のみがＯＲゲート８４の入力部に現れ、ローレベルの
電圧がＯＲゲート８４の出力部に現れる。この低電圧出
力は、高速停止コマンド生成器９６及び標準停止コマン
ド生成器９８に送られる。高速停止コマンド生成器９６
は、高速停止コマンド８０を生成するため、付勢された
ときに機能する。標準停止コマンド生成器９８は、標準
停止コマンド８２を生成するため、付勢されたときに機
能する。
【００５１】ＯＲゲート８４の低電圧出力は、生成器９
６が付勢されないように「ノーアクション」の信号とし
て高速停止コマンド生成器９６の入力部に現れる。しか
しながら、低電圧信号は、低電圧を高電圧に変換する変
換器１００を通過した後、標準停止コマンド生成器９８
にも送られる。この高電圧信号は、燃料電池システムへ
の送信用の標準停止コマンド８２を生成するため通常の
生成器９８を付勢する。
６が付勢されないように「ノーアクション」の信号とし
て高速停止コマンド生成器９６の入力部に現れる。しか
しながら、低電圧信号は、低電圧を高電圧に変換する変
換器１００を通過した後、標準停止コマンド生成器９８
にも送られる。この高電圧信号は、燃料電池システムへ
の送信用の標準停止コマンド８２を生成するため通常の
生成器９８を付勢する。
【００５２】他方、５つのアルゴリズム論理基準からの
入力のいずれかが、ＯＲゲート８４に正即ちハイレベル
の電圧を引き起こした場合（即ち、燃料電池２２によっ
て生成された実際の電力が燃焼器３４の能力を超えた場
合、外部ハードウェアに異常が検出された場合、外部ソ
フトウェアに異常が検出された場合、内部システムの診
断機能に異常が検出された場合、及び、燃料電池スタッ
ク２２が所定の通常の作動温度に達する前に停止コマン
ド信号が発生した場合の少なくともいずれか１つが成立
した場合）、高速停止コマンド生成器９６及び通常の生
成器９８への送信用のＯＲゲート９４の出力部でハイレ
ベルの電圧が現れる。標準停止生成器９８に送られたハ
イレベルの電圧信号は変換器１００を通過し、これによ
って通常のコマンド生成器９８が負即ちローレベルの電
圧入力を受け取り、標準停止コマンド信号８２を生成し
ないようにする。
入力のいずれかが、ＯＲゲート８４に正即ちハイレベル
の電圧を引き起こした場合（即ち、燃料電池２２によっ
て生成された実際の電力が燃焼器３４の能力を超えた場
合、外部ハードウェアに異常が検出された場合、外部ソ
フトウェアに異常が検出された場合、内部システムの診
断機能に異常が検出された場合、及び、燃料電池スタッ
ク２２が所定の通常の作動温度に達する前に停止コマン
ド信号が発生した場合の少なくともいずれか１つが成立
した場合）、高速停止コマンド生成器９６及び通常の生
成器９８への送信用のＯＲゲート９４の出力部でハイレ
ベルの電圧が現れる。標準停止生成器９８に送られたハ
イレベルの電圧信号は変換器１００を通過し、これによ
って通常のコマンド生成器９８が負即ちローレベルの電
圧入力を受け取り、標準停止コマンド信号８２を生成し
ないようにする。
【００５３】かくして、コントローラ論理回路７６は、
標準停止コマンド及び高速停止コマンドの必要性の間を
簡単且つ効果的に識別し、より詳しくは、当該制御が高
速停止コマンドの必要性が存在しないことを決定したと
ころのあらゆる状況で標準停止コマンドを提供する。
標準停止コマンド及び高速停止コマンドの必要性の間を
簡単且つ効果的に識別し、より詳しくは、当該制御が高
速停止コマンドの必要性が存在しないことを決定したと
ころのあらゆる状況で標準停止コマンドを提供する。
【００５４】標準停止コマンド８２が燃料プロセッサコ
ントローラ１５０によって受け取られたとき、標準停止
手続きは、燃料プロセッサ２からの外部負荷を中断し、
システム内部の余剰の水素を消費させ、該システムを迅
速且つ効率的に冷却させるという逐次的なプロセスを含
んで実施される。これとは対照的に、高速停止コマンド
８０の受信時には、いずれの状態がシステムを損傷さ
せ、或いは、深刻な即ち望ましくない状態を生成させ得
るかが診断機能に基づいて仮定され、従って、システム
は、システムからのエネルギーを迅速に除去する態様
で、主要には改質物質を大気又は貯蔵手段に排気するこ
とによって停止される。温度降下及びシステム効率は、
高速停止の状況では、第２次的な事象である。いずれの
経路を取るべきかを決定するための判断基準が重要であ
ることが理解されよう。高速停止経路を選択する判断基
準のどれもが合致し、且つ、標準停止経路が取られた場
合、システムは劣化し得るからである。
ントローラ１５０によって受け取られたとき、標準停止
手続きは、燃料プロセッサ２からの外部負荷を中断し、
システム内部の余剰の水素を消費させ、該システムを迅
速且つ効率的に冷却させるという逐次的なプロセスを含
んで実施される。これとは対照的に、高速停止コマンド
８０の受信時には、いずれの状態がシステムを損傷さ
せ、或いは、深刻な即ち望ましくない状態を生成させ得
るかが診断機能に基づいて仮定され、従って、システム
は、システムからのエネルギーを迅速に除去する態様
で、主要には改質物質を大気又は貯蔵手段に排気するこ
とによって停止される。温度降下及びシステム効率は、
高速停止の状況では、第２次的な事象である。いずれの
経路を取るべきかを決定するための判断基準が重要であ
ることが理解されよう。高速停止経路を選択する判断基
準のどれもが合致し、且つ、標準停止経路が取られた場
合、システムは劣化し得るからである。
【００５５】標準停止コマンド８２の受信に応答して開
始される特有の停止シーケンスは以下の通りである。 （１）燃焼器３４へのＭｅＯＨの供給は、それが使用中
の場合、終了される。 （２）外部負荷６０は、スタック２２から電気的に分離
され、空気及び改質物質はバイパスバルブを介してスタ
ック２２を迂回される。 （３）メタノール及び水の燃料プロセッサ２への供給は
終了される。 （４）システムの付加項目は停止されるが、コンプレッ
サ３０からシステムへの空気の供給は維持される。 （５）システムは、特に燃焼器３４及び燃料プロセッサ
２に関して温度降下フェーズに移行する。 （６）（オプションで）システムは、スタック２２内の
Ｈ2を置き換えるようにＮ2で洗浄される。
始される特有の停止シーケンスは以下の通りである。 （１）燃焼器３４へのＭｅＯＨの供給は、それが使用中
の場合、終了される。 （２）外部負荷６０は、スタック２２から電気的に分離
され、空気及び改質物質はバイパスバルブを介してスタ
ック２２を迂回される。 （３）メタノール及び水の燃料プロセッサ２への供給は
終了される。 （４）システムの付加項目は停止されるが、コンプレッ
サ３０からシステムへの空気の供給は維持される。 （５）システムは、特に燃焼器３４及び燃料プロセッサ
２に関して温度降下フェーズに移行する。 （６）（オプションで）システムは、スタック２２内の
Ｈ2を置き換えるようにＮ2で洗浄される。
【００５６】論理回路７６は、標準停止シーケンスの工
程１ないし４の間に作動した状態を維持することに着目
されたい。外部ハードウェアモニター８８、外部ソフト
ウェアモニター９０或いは、内部診断機能モニター９２
から受け取った信号の状態に変化が発生した場合、標準
停止シーケンスが回避され、高速停止シーケンスが開始
される。
程１ないし４の間に作動した状態を維持することに着目
されたい。外部ハードウェアモニター８８、外部ソフト
ウェアモニター９０或いは、内部診断機能モニター９２
から受け取った信号の状態に変化が発生した場合、標準
停止シーケンスが回避され、高速停止シーケンスが開始
される。
【００５７】高速停止コマンド８０の受信に応答して開
始されるシーケンスは以下の通りである。 （１）外部負荷６０が、燃料電池スタックから電気的に
分離される。 （２）メタノール及び水の燃料プロセッサへの供給が終
了され、燃焼器へのメタノールの供給が終了される。 （３）排気バルブは、燃料電池の排気ガス２６を大気又
は貯蔵手段に排気させるため開口される。 （４）（オプションで）システムは、スタック２２内の
Ｈ2を置き換えるようにＮ2で洗浄される。（効率的に、
工程１ないし４は同時に発生する） （５）システムは、特に燃焼器３４及び燃料プロセッサ
２に関して温度降下フェーズに移行する。
始されるシーケンスは以下の通りである。 （１）外部負荷６０が、燃料電池スタックから電気的に
分離される。 （２）メタノール及び水の燃料プロセッサへの供給が終
了され、燃焼器へのメタノールの供給が終了される。 （３）排気バルブは、燃料電池の排気ガス２６を大気又
は貯蔵手段に排気させるため開口される。 （４）（オプションで）システムは、スタック２２内の
Ｈ2を置き換えるようにＮ2で洗浄される。（効率的に、
工程１ないし４は同時に発生する） （５）システムは、特に燃焼器３４及び燃料プロセッサ
２に関して温度降下フェーズに移行する。
【００５８】標準停止コマンド８２に応答して取られる
作用と、高速停止コマンド８０とに応答して取られる作
用の間の重要な相違は、排気ガス２６の処分を含むこと
に着目されたい。燃焼器の能力が燃料電池２２から燃焼
器３４に配送される一定体積の排気アノードガス２６を
処理することができるということが決定された場合の標
準停止コマンドでは、排気ガス２６が燃焼器３４の消費
のための通常の態様で燃焼器３４に流れ続ける。これと
は対照的に、高速停止コマンドの受信時には、燃焼器３
４の能力を超えることが決定された排気ガス２６がシス
テムから排気され、大気又は貯蔵手段のいずれかに回送
されるように、排気バルブが開放される。
作用と、高速停止コマンド８０とに応答して取られる作
用の間の重要な相違は、排気ガス２６の処分を含むこと
に着目されたい。燃焼器の能力が燃料電池２２から燃焼
器３４に配送される一定体積の排気アノードガス２６を
処理することができるということが決定された場合の標
準停止コマンドでは、排気ガス２６が燃焼器３４の消費
のための通常の態様で燃焼器３４に流れ続ける。これと
は対照的に、高速停止コマンドの受信時には、燃焼器３
４の能力を超えることが決定された排気ガス２６がシス
テムから排気され、大気又は貯蔵手段のいずれかに回送
されるように、排気バルブが開放される。
【００５９】本発明の方法論は、標準停止及び高速停止
コマンドの必要性の間を迅速に区別する効率的な手段を
提供するとみなされよう。詳細には、本発明の方法論
は、標準停止コマンドが高速停止状態が存在しないあら
ゆる状態で生成され、これによって、その固有の低スト
レス及び効率で標準停止手続きの使用を最大化するた
め、高速手続きが正当化即ち要求されるあらゆる状況下
で高速停止コマンドが確実に生成され、これによって、
システムへの劣化が回避され、望ましくないシステム条
件が生成即ち持続されることを確実に不可能にする。
コマンドの必要性の間を迅速に区別する効率的な手段を
提供するとみなされよう。詳細には、本発明の方法論
は、標準停止コマンドが高速停止状態が存在しないあら
ゆる状態で生成され、これによって、その固有の低スト
レス及び効率で標準停止手続きの使用を最大化するた
め、高速手続きが正当化即ち要求されるあらゆる状況下
で高速停止コマンドが確実に生成され、これによって、
システムへの劣化が回避され、望ましくないシステム条
件が生成即ち持続されることを確実に不可能にする。
【図１】本発明の燃料電池スタック監視制御方法を利用
することができる燃料電池装置を表した機能ブロック流
れ図である。
することができる燃料電池装置を表した機能ブロック流
れ図である。
【図２】使用形態への応用の模式態様で接続された、図
１に示された燃料電池装置の機能ブロック流れ図であ
る。
１に示された燃料電池装置の機能ブロック流れ図であ
る。
【図３】本発明の急速及び標準停止制御を表す機能ブロ
ック流れ図である。
ック流れ図である。
２ 燃料プロセッサ
２２ 燃料電池スタック
３４ 燃焼器
６０ 外部負荷
７６ 論理回路
７８ 各停止コマンド信号
８０ 高速停止コマンド
８２ 標準停止コマンド
８４ ＯＲゲート
８６ 第１の基準（実際の電力と最大標準停止電力と
の比較） ８８ 第２の基準（外部ハードウェア） ９０ 第３の基準（外部ソフトウェア） ９２ 第４の基準（内部診断） ９４ 第５の基準（早発停止） ９６ 高速停止コマンド生成器 ９８ 標準停止コマンド生成器 １００ 電圧変換器
の比較） ８８ 第２の基準（外部ハードウェア） ９０ 第３の基準（外部ソフトウェア） ９２ 第４の基準（内部診断） ９４ 第５の基準（早発停止） ９６ 高速停止コマンド生成器 ９８ 標準停止コマンド生成器 １００ 電圧変換器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ティエン・エム・ドーン
アメリカ合衆国メリーランド州21045,
コロンビア，オープン・メドウ・ウェイ
8695
(72)発明者 ブルース・ジェイ・クリンガーマン
アメリカ合衆国ニューヨーク州14522,
パルミラ，ルート・21・ノース 1855
(56)参考文献 特開 平２−126565（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−333586（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−199147（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−255625（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−55219（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 8/04
B60L 11/18
H01M 8/00
H01M 8/10
Claims (12)
- 【請求項１】 外部負荷に電力を供給するため酸素と反
応する水素の豊富な流れを燃料電池スタックに供給する
燃料電池システムの作動を制御するための方法であっ
て、 前記負荷が前記システムから分離される、該システムに
対する標準停止手続きを設け、 前記水素の流れが前記システムから除去される、該シス
テムに対する高速停止手続きを設け、 システム停止コマンドを生成するように作動するシステ
ム監視手段を用意し、 １又は複数の選択されたシステム基準に基づく判断論理
回路に前記停止コマンドの各々を与え、 前記１又は複数の選択された基準の状態に応じて、標準
停止コマンド及び高速停止コマンドのいずれかを生成
し、 標準停止コマンドの生成に応答して前記標準停止手続き
を実行し、高速停止コマンドの生成に応答して前記高速
停止手続きを実行する、各工程を含む方法。 - 【請求項２】 前記論理回路は、前記１又は複数の基準
の各々に対して正又は負の識別信号を生成し、 前記論理回路は、１又は複数の正の識別信号が生成され
た場合、前記高速停止コマンドを提供し、正の識別信号
が生成されない場合、前記標準停止コマンドを提供する
ように機能する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】１つの基準が、前記燃料電池スタックによ
って前記負荷に供給された電力の電圧を、水素を消費す
る前記システムの能力に関連した参照電圧と比較するた
めの基準である、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】前記燃料電池システムは、前記水素の豊富
な流れを供給する燃料プロセッサを含み、前記１又は複
数の基準が、該燃料プロセッサの出力パワーを、水素を
消費する前記システムの能力に関連した参照電圧と比較
するための基準である、請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記システムは、前記燃料電池スタック
からの排気物を受け取る燃焼器を備え、 前記参照電圧が前記燃料電池スタックから受け取った排
気ガスを処理する前記燃焼器の能力に関連付けられる、
請求項３に記載の方法。 - 【請求項６】 前記システムは、前記燃料電池スタック
からの排気物を受け取る燃焼器を備え、 前記参照電圧が前記燃料電池スタックから受け取った排
気ガスを処理する前記燃焼器の能力に関連付けられる、
請求項４に記載の方法。 - 【請求項７】 前記システムは、該システムの状態を監
視、診断すると共に、検出されたシステムの異常に応答
して診断信号を生成する手段を備え、 １つの基準は、システムの異常を示す診断信号の存在を
調査するための基準である、請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 １つの基準が、外部ソフトウェア又は外
部ハードウェアの異常を調査するための基準である、請
求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 １つの基準が、燃料電池スタックの温度
を監視し、該燃料電池スタックが所定の温度に達する前
に前記停止コマンドが発生したか否かを決定するための
基準である、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記システムから前記水素の流れを除
去する工程は、該水素の流れを大気に排出する工程を含
む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記システムから前記水素の流れを除
去する工程は、該水素の流れを貯蔵設備に回送する工程
を含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記システムから前記負荷を分離する
工程は、前記燃料電池スタックから前記負荷への電力の
供給を中断する工程を含む、請求項１に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/345139 | 1999-07-06 | ||
| US09/345,139 US6159626A (en) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | Fuel cell system logic for differentiating between rapid and normal shutdown commands |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001057221A JP2001057221A (ja) | 2001-02-27 |
| JP3527691B2 true JP3527691B2 (ja) | 2004-05-17 |
Family
ID=23353698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000205632A Expired - Fee Related JP3527691B2 (ja) | 1999-07-06 | 2000-07-06 | 高速及び標準停止コマンドを識別するための燃料電池システムの論理 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6159626A (ja) |
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