JP5673502B2 - 燃料電池システム及び燃料電池の触媒性能回復方法 - Google Patents
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Description
発電が要求されている時に、前記燃料電池の電圧を、要求電力を発電するための電圧である要求電圧よりも高い値に上昇させる電圧上昇部と、
前記電圧上昇部による電圧上昇後に、前記燃料電池の電圧を前記要求電圧よりも低い値に降下させる電圧降下部とを備えることを要旨とする。
前記電圧上昇部による電圧上昇時における前記要求電力に対する発電量の不足分と、前記電圧降下部による電圧降下時における前記要求電力に対する発電量の余剰分との差が所定範囲内であることを要旨とする。
この適用例によれば、発電電力の平均を要求電力に近いものにすることができる。
前記電圧降下部は、前記燃料電池の温度が所定温度以上の場合、前記電圧上昇部による電圧上昇の前に、前記電圧降下を実行し、
前記電圧上昇部は、前記燃料電池の温度が所定温度以上の場合に実行される電圧降下の後に、前記電圧上昇を実行し、
前記電圧降下部は、前記電圧上昇部による電圧上昇後に、前記電圧降下を実行することを要旨とする。
前記燃料電池の発電性能が低下したことを推定した場合に、前記電圧上昇部を動作させる性能低下推定部を備えることを要旨とする。
この適用例によれば、発電性能が低下した場合に、触媒の性能、ひいては発電性能を回復させることができる。
前記性能低下推定部は、基準よりも発電性能が低いことを検出した場合に、発電性能が低下したと推定することを要旨とする。
なお、この基準は、理論値や過去の発電電力に基づいて決定しても良いし、その他の方法で決定しても良い。
前記性能低下推定部は、被毒物質が通常よりも多く大気に含まれることが推定される場合、発電性能が低下したと推定することを要旨とする。
前記性能低下推定部は、前記電圧上昇部が前回に動作した時点から所定時間が経過した場合に、発電性能が低下したと推定することを要旨とする。
この適用例によれば、簡単な方法で、電圧上昇部の動作を制御できる。
前記性能低下推定部は、発電性能の低下の度合いを推定し、
前記電圧上昇部は、前記推定された発電性能の低下の度合いが大きいほど、電圧を上昇させる時間を長くする
燃料電池システム。
前記電圧上昇部は、前記二次電池による電力供給を加えることによって前記要求電力を賄うことができる場合に、前記電圧上昇を実行することを要旨とする。
前記電圧上昇部は、前記燃料電池の温度が所定温度未満の場合に、前記電圧上昇を実行することを要旨とする。
発電が要求されている時に、前記燃料電池の電圧を、要求電力を発電するための電圧である要求電圧よりも高い値に上昇させ、
その後、前記燃料電池の電圧を前記要求電圧よりも低い値に降下させることを要旨とする。
この適用例によれば、適用例1と同等の効果が得られる。
図1は、燃料電池自動車20の概略図である。図示するように、この燃料電池自動車20は、車体22に燃料電池システム30及び燃料電池自動車20の前輪駆動用のモーター170を搭載する。この燃料電池システム30は、前輪駆動用のモーター170等に電力を供給するためのものであり、燃料電池100、水素ガス供給系120、空気供給系140、冷却系160、二次電池172及びDC−DCコンバーター174を備える。
図2は、負荷運転時電圧制御処理を示すフローチャートである。負荷運転時電圧制御処理は、燃料電池システム30の負荷運転(発電)が要求されている時(例えば、燃料電池自動車20の走行中)に、制御装置200が主体となって実行する処理である。
ステップS320が適用例9を、ステップS330が性能低下推定部を、ステップS340が適用例8を、ステップS350が電圧上昇部を、ステップS350における時間T1の設定が適用例6を、ステップS360が電圧降下部を、ステップS360における時間T2の設定が適用例2を、ステップS380が適用例10を各々実現するためのソフトウェアに対応する。なお、適用例5、7に対応する実施形態は、下記変形例で述べる。
本発明は、先述した実施形態になんら限定されるものではなく、発明の技術的範囲内における種々の形態によって実施できる。例えば、実施形態の構成要素の中で付加的なものは、実施形態から省略できる。ここで言う付加的な構成要素とは、実質的に独立している適用例においては特定されていない事項に対応する要素のことである。また、例えば、以下のような実施形態が考えられる。
・除去するアニオンとしては、硫黄の他には、例えば塩素が考えられる。
・実施形態中に記載した電圧値や時間の数値は、一例であり、他の数値でも良い。
・硫黄が通常よりも多く大気に存在していることが推定された場合に、触媒の性能が低下したと推定しても良い。この推定の手法としては、例えば、温泉地や火山地帯など、大気中における一定程度の硫黄の存在が推定される地域を一定時間、走行した場合に、硫黄が通常よりも多く大気に存在していると推定しても良いし、別途設けたガスセンサーの測定結果を用いても良い(適用例5の実施形態の一例)。
・前回の高電位運転時と比べて、IV特性が所定割合(例えば90%)になった場合に、触媒の性能が低下したと推定しても良い。
・前回の高電位運転時から一定時間が経過した場合に、触媒の性能が低下したと推定しても良い(適用例7の実施形態の一例)。
・実施形態および上記の手法の何れか二つ以上を組み合わせても良い。
・何れについても、固定値でも可変値でも良い。
・要求電力の時間平均に発電電力の時間平均を近づけるために、時間T2によって調整する手法に代えて、時間T1、時間T2、電圧V1及び電圧V2の値の少なくとも一つを調整する手法でも良い。
・低電位運転時に、空気供給量を通常より少なくして、電流量を抑制することによって、燃費の向上を図っても良い。
22…車体
30…燃料電池システム
100…燃料電池
102…電流センサー
110…水素ガスタンク
120…水素ガス供給系
121…水素供給経路
122…水素ガス循環経路
123…放出経路
124…供給用開閉バルブ
125…減圧バルブ
126…水素供給機器
127…水素ガス循環ポンプ
128…水素ガス流量センサー
129…放出用開閉バルブ
130…コンプレッサー
140…空気供給系
141…空気供給経路
143…排出流量調整バルブ
145…加湿装置
147…空気流量センサー
150…ラジエーター
160…冷却系
161…冷却水循環経路
162…バイパス
163…三方流量調整弁
164…冷却水循環ポンプ
166…温度センサー
170…モーター
172…二次電池
174…DC−DCコンバーター
176…残容量検出センサー
180…アクセル
190…圧損センサー
200…制御装置
Claims (10)
- 触媒を用いる燃料電池によって発電を行う燃料電池システムであって、
発電が要求されている時に、前記燃料電池の電圧を、要求電力を発電するための電圧である要求電圧よりも高い値に上昇させる電圧上昇部と、
前記電圧上昇部による電圧上昇後に、前記燃料電池の電圧を前記要求電圧よりも低い値に降下させる電圧降下部と
を備え、
前記電圧降下部は、前記燃料電池の温度が所定温度以上の場合、前記電圧上昇部による電圧上昇の前に、前記電圧降下を実行し、
前記電圧上昇部は、前記燃料電池の温度が所定温度以上の場合に実行される電圧降下の後に、前記電圧上昇を実行し、
前記電圧降下部は、前記電圧上昇部による電圧上昇後に、前記電圧降下を実行する
燃料電池システム。 - 請求項1に記載の燃料電池システムであって、
前記電圧上昇部による電圧上昇時における前記要求電力に対する発電量の不足分と、前記電圧降下部による電圧降下時における前記要求電力に対する発電量の余剰分との差が所定範囲内である
燃料電池システム。 - 請求項1又は請求項2に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池の発電性能が低下したことを推定した場合に、前記電圧上昇部を動作させる性能低下推定部
を備える燃料電池システム。 - 請求項3に記載の燃料電池システムであって、
前記性能低下推定部は、基準よりも発電性能が低いことを検出した場合に、発電性能が低下したと推定する
燃料電池システム。 - 請求項3又は請求項4に記載の燃料電池システムであって、
前記性能低下推定部は、被毒物質が通常よりも多く大気に含まれることが推定される場合、発電性能が低下したと推定する
燃料電池システム。 - 請求項3から請求項5の何れか一つに記載の燃料電池システムであって、
前記性能低下推定部は、前記電圧上昇部が前回に動作した時点から所定時間が経過した場合に、発電性能が低下したと推定する
燃料電池システム。 - 請求項3から請求項6の何れか一つに記載の燃料電池システムであって、
前記性能低下推定部は、発電性能の低下の度合いを推定し、
前記電圧上昇部は、前記推定された発電性能の低下の度合いが大きいほど、電圧を上昇させる時間を長くする
燃料電池システム。 - 二次電池を備える請求項1から請求項7の何れか一つに記載の燃料電池システムであって、
前記電圧上昇部は、前記二次電池による電力供給を加えることによって前記要求電力を賄うことができる場合に、前記電圧上昇を実行する
燃料電池システム。 - 請求項1から請求項8の何れか一つに記載の燃料電池システムであって、
前記電圧上昇部は、前記燃料電池の温度が所定温度未満の場合に、前記電圧上昇を実行する
燃料電池システム。 - 燃料電池に用いられる触媒の性能を回復させる触媒性能回復方法であって、
発電が要求されている時に、前記燃料電池の温度が所定温度以上の場合、前記燃料電池の電圧を、要求電力を発電するための電圧である要求電圧よりも低い値に降下させ、
その後、前記燃料電池の電圧を前記要求電圧よりも高い値に上昇させ、
その後、前記燃料電池の電圧を前記要求電圧よりも低い値に降下させる
燃料電池の触媒性能回復方法。
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