JP5024725B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
さらに、上記構成にあっては、日時を検出するカレンダ機構と、検出される日時に基づいて前記インピーダンス基準値を変更する変更手段とをさらに具備する態様が好ましい。
さらにまた、上記構成にあっては、前記測定手段は、さらに、システム始動時のインピーダンスを測定し、これをメモリに格納し、前記メモリに格納された過去のシステム始動時のインピーダンスと、前記測定手段によって測定された今回のシステム始動時のインピーダンスとを比較し、比較結果に基づき前記インピーダンス基準値を変更する基準値変更手段をさらに備える態様が好ましい。
<全体構成>
図1は第1実施形態に係わる燃料電池システム100を搭載した車両の概略構成である。
なお、以下の説明では、車両の一例として燃料電池自動車(FCHV;Fuel Cell Hyblid Vehicle)を想定するが、電気自動車やハイブリッド自動車にも適用可能である。また、車両のみならず各種移動体(例えば、船舶や飛行機、ロボットなど)にも適用可能である。
図2は、制御ユニット10の掃気制御機能を説明するための図である。
図2に示すように、制御ユニット10は、状態検出部105、目標電圧決定部110、重畳信号生成部120、電圧指令信号生成部130、インピーダンス演算部140、インピーダンス比較部150、ガス供給制御部160を備えている。
図3は、制御ユニット10によって間欠的に実行される掃気制御処理を示すフローチャートである。
状態検出部105は、FC電圧VfやFC電流Ifなどに基づいて燃料電池40が発電状態にあるか非発電状態にあるかを検出する(ステップS100)。状態検出部105は、燃料電池40が発電状態にあることを検出すると、以下に示すステップを実行することなく掃気制御処理を終了する。一方、状態検出部105は、イグニッションキーがオフされる等により、非発電状態にあることを検出すると、インピーダンス測定を開始すべき旨を目標電圧決定部110、重畳信号生成部120に通知する。
インピーダンス比較部150は、インピーダンス演算部140から測定インピーダンスを受け取ると、メモリ151に格納されている複数のインピーダンス基準値の中から、FC温度Tに対応するインピーダンス基準値を取得する(ステップS120)。そして、インピーダンス比較部150は、インピーダンス演算部140から受け取った測定インピーダンスと、FC温度Tに対応するインピーダンス基準値とを比較する(ステップS130)。
図4に示すように、掃気時間が長くなるにつれ、電解質膜の乾燥は進み、測定インピーダンスが高くなる。インピーダンス比較部150は、測定インピーダンスがインピーダンス基準値insを下回っている間は、該測定インピーダンスと掃気時間の対((in,t)=(in0,t0)、(in1,t1)、・・・(in4,t4)など)を測定メモリ152に登録する。なお、図4に示す(in0,t0)は、掃気処理開始直前の測定インピーダンスと掃気時間をあらわす。
上述した第1実施形態では、間欠的に燃料電池のインピーダンス測定を行い、測定インピーダンスがインピーダンス基準値を上回るまで掃気処理を実行したが、測定インピーダンスがインピーダンス基準値に到達する時間を推定し、推定した時間(以下、到達推定時間)に基づいて掃気処理を制御しても良い。
到達推定時間算出部(算出手段)170は、測定メモリ152に登録されている測定インピーダンスと掃気時間の対(例えば、図4に示す(in,t)=(in0,t0)、(in1,t1)、・・・(in4,t4)など)から、到達推定時間を算出する。例えば、図4に示す(in0,t0)、(in1,t1)が測定メモリ152に登録されている場合には、(in0,t0)、(in1,t1)とインピーダンス基準値insに基づいて二次補間処理を行うことにより、インピーダンス基準値insに到達する時間(すなわち到達推定時間)tsを算出する。これにより、インピーダンスの測定回数を減らしつつも、適正な掃気制御を実現することが可能となる。なお、インピーダンスの測定回数n(n≧2)は適宜設定可能である。
上述した第2実施形態では、インピーダンスの測定回数に特に限定することなく、到達推定時間tsを算出したが、当該システムの停止命令が入力されると、燃料電池40に対する燃料ガスの供給が停止され、インピーダンス測定に必要な燃料ガスの使用が制限されてしまう。そこで、第3実施形態では、限られたインピーダンス測定回数(2回以下)にて、燃料電池40の含水量を目標とする含水量に制御すべく、到達推定時間tsを精度良く求めることを可能とする。
Claims (5)
- システム停止時に燃料電池のインピーダンスを測定し、測定結果に基づき掃気制御を行う燃料電池システムであって、
前記燃料電池のインピーダンスと、掃気処理開始からの経過時間とを複数回測定する測定手段と、
測定された前記インピーダンスと前記経過時間との対を複数保持する保持手段と、
予め設定された、掃気完了目標に対応したインピーダンス基準値を記憶する記憶手段と、
前記インピーダンス基準値と、前記複数のインピーダンスと経過時間との対に基づき、掃気完了時間を推定する推定手段と
を具備することを特徴とする燃料電池システム。 - 前記測定手段は、前記測定を2回行い、第1回目の測定を掃気処理開始近傍で行うとともに、第2回目の測定を掃気処理開始から所定時間経過後に行うことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池に関わる温度を検出する温度センサと、検出される温度に基づいて前記インピーダンス基準値を変更する変更手段とをさらに具備することを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池システム。
- 日時を検出するカレンダ機構と、検出される日時に基づいて前記インピーダンス基準値を変更する変更手段とをさらに具備することを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池システム。
- 前記測定手段は、さらに、システム始動時のインピーダンスを測定し、これをメモリに格納し、
前記メモリに格納された過去のシステム始動時のインピーダンスと、前記測定手段によって測定された今回のシステム始動時のインピーダンスとを比較し、比較結果に基づき前記インピーダンス基準値を変更する基準値変更手段をさらに備える、請求項1〜4のいずれか1の請求項に記載の燃料電池システム。
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