JP5084207B2 - 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施の形態に係る固体高分子形の燃料電池システムの全体構成を示す図である。図2は、第1の実施の形態に係る複数のセルを積層した燃料電池スタックの構成を示す図である。
セル31aおよびセル31bの直列電圧Vc1:V1
セル31cおよびセル31dの直列電圧Vc2:V2−V1
セル31eおよびセル31fの直列電圧Vc3:V3−V2
セル31gおよびセル31hの直列電圧Vc4:V4−V3
セル31iおよびセル31jの直列電圧Vc5:V5−V4
セル31kおよびセル31lの直列電圧Vc6:V6−V5
セル31mおよびセル31nの直列電圧Vc7:V7−V6
セル31oおよびセル31pの直列電圧Vcn:Vn−V(n−1)
第1の実施の形態に係る燃料電池システム100では、複数の部分電圧Vpartの少なくともいずれかが、つまり電圧Vc1〜Vcnの少なくともいずれかが第2の閾値電圧Vth2より小さい場合に出力低下処理が行われる。しかし、一度の出力低下処理では、複数の部分電圧Vpartの全てが第2の閾値電圧Vth2以上に回復しないことも考えられる。
セルの異常による電圧低下は、必ずしも恒久的なものではなく、一時的である場合もある。例えば、燃料流路や酸化剤流路に異物がつまったり、セルのカソードやアノードにおいて気泡が付着したりすることで電圧が低下した場合、なんらかの振動や時間の経過に伴い、これらの電圧低下の要因がなくなる可能性もある。このような場合、その後も出力を低下させて燃料電池システム100を作動させ続ける必要はない。
通常、図3に示す処理のように、セルの異常による電圧低下に対して発電停止処理と出力低下処理の2段階で電圧開始制御をする場合、あるセルブロックの部分電圧と比較する第2の閾値電圧は、燃料電池スタックの全体電圧と比較する第1の閾値電圧よりも小さくなるように設定されている。また、あるセルブロックが正常に発電している場合の部分電圧と第2の閾値電圧との差は、燃料電池スタックが正常に発電している場合の全体電圧と第1の閾値電圧との差よりも小さくなる。
Claims (7)
- 複数のセルを積層した燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックの出力を制御する制御装置と、
前記燃料電池スタックを構成する全てのセルの直列電圧である全体電圧と、前記燃料電池スタックを構成する一以上のセルを組み合わせてなるセルブロックを複数形成し、当該各セルブロックを構成する一以上のセルの直列電圧である部分電圧とを算出する電圧算出装置とを備え、
前記複数のセルブロックは、前記部分電圧の総和が前記全体電圧と実質的に等しくなるように形成され、
前記制御装置は、
前記全体電圧が所定の第1の閾値電圧より小さい場合は、前記燃料電池スタックによる発電を実質的に停止させ、
前記全体電圧が前記第1の閾値電圧以上、かつ、複数の前記部分電圧のいずれかが所定の第2の閾値電圧より小さい場合は、前記燃料電池スタックの出力を低下させる、
ことを特徴とする燃料電池システム。 - 前記セルブロックは、複数のセルを組み合わせてなることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、複数の前記部分電圧のいずれもが前記第2の閾値電圧以上になるまで更に出力を低下させ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。
- 前記制御装置は、低下させた燃料電池スタックの出力を所定のタイミングで増大させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の燃料電池システム。
- 前記第1の閾値電圧をVth1、前記第2の閾値電圧をVth2、前記セルブロックの数をnとした場合、
Vth1/n>Vth2
を満たすことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の燃料電池システム。 - 複数のセルを積層した燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックを構成する全てのセルの直列電圧である全体電圧と、前記燃料電池スタックを構成する一以上のセルを組み合わせてなるセルブロックを複数形成し、当該各セルブロックを構成する一以上のセルの直列電圧である部分電圧とを算出する電圧算出装置とを備え、
前記複数のセルブロックは、前記部分電圧の総和が前記全体電圧と実質的に等しくなるように形成されている燃料電池システムの制御方法であって、
前記全体電圧を算出するステップと、
前記部分電圧を算出するステップと、
前記全体電圧が所定の第1の閾値電圧より小さい場合は、前記燃料電池スタックによる発電を実質的に停止するステップと、
前記全体電圧が前記第1の閾値電圧以上、かつ、複数の前記部分電圧のいずれかが所定の第2の閾値電圧より小さい場合は、前記燃料電池スタックの出力を低下させるステップと、
を備えることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。 - 前記セルブロックは、複数のセルを組み合わせてなることを特徴とする請求項6に記載の燃料電池システムの制御方法。
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