JP5835376B2 - 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法 - Google Patents
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Description
本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池の出力電力が前記燃料電池システムへの要求電力よりも大きい場合にその余剰の電力を蓄積するとともに、前記燃料電池の出力が前記燃料電池システムへの要求電力よりも小さいときにその不足分を補う二次電池と、前記燃料電池の電圧を測定する電圧測定部と、前記燃料電池の電流を測定する電流測定部と、前記二次電池及び前記燃料電池の温度を測定する温度測定部と、前記燃料電池に供給する酸化ガスの流量を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池の温度が予め定められた下限温度よりも低い場合には、前記燃料電池の温度が予め定められた温度よりも高い場合に比べて前記酸化ガスの流量を減少させるとともに、前記燃料電池の電流電圧特性において前記酸化ガスの流量を減少させる前の状態では高電位回避電圧以上となる電流域であって、かつ、前記酸化ガスの流量を減少させた状態では高電位回避電圧以下となる電流域において電流を前記燃料電池から引くことによって熱損失を発生させ、前記熱損失により生じる熱エネルギーを用いて前記燃料電池を昇温する。この形態の燃料電池システムによれば、二次電池や燃料電池が低いときに、それらの温度を上昇させることができる。
また、本発明の一形態によれば、燃料電池と、前記燃料電池の出力電力が前記燃料電池システムへの要求電力よりも大きい場合にその余剰の電力を蓄積するとともに、前記燃料電池の出力が前記燃料電池システムへの要求電力よりも小さいときにその不足分を補う二次電池と、前記燃料電池の電圧を測定する電圧測定部と、前記燃料電池の電流を測定する電流測定部と、前記二次電池及び前記燃料電池の温度を測定する温度測定部と、前記燃料電池に供給する酸化ガスの流量を制御する制御部と、を備える燃料電池システムの制御方法が提供される。この制御方法は、前記二次電池の温度が予め定められた下限温度よりも低い場合には、前記燃料電池の温度が予め定められた温度よりも高い場合に比べて前記酸化ガスの流量を減少させるとともに、前記燃料電池の電流電圧特性において前記酸化ガスの流量を減少させる前の状態では高電位回避電圧以上となる電流域であって、かつ、前記酸化ガスの流量を減少させた状態では高電位回避電圧以下となる電流域において電流を前記燃料電池から引くことによって熱損失を発生させ、前記熱損失により生じる熱エネルギーを用いて前記燃料電池を昇温させる工程と、を備える。この形態の制御方法によれば、二次電池や燃料電池が低いときに、それらの温度を上昇させることができる。
燃料電池システムであって、燃料電池と、前記燃料電池の出力電力が前記燃料電池システムへの要求電力よりも大きい場合にその余剰の電力を蓄積するとともに、前記燃料電池の出力が前記燃料電池システムへの要求電力よりも小さいときにその不足分を補う二次電池と、前記燃料電池の電圧を測定する電圧測定部と、前記燃料電池の電流を測定する電流測定部と、前記燃料電池の電圧が予め設定された高電位回避電圧以上にならないように制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記燃料電池の電流電圧特性が、前記燃料電池の初期における特性よりも予め定められた量以上低下した場合に、(i)前記高電位回避電圧の値を初期設定値よりも小さな値に再設定し、または、(ii)前記二次電池の充電量を保持する下限である充電残量目標値を、初期における設定値よりも大きな値に再設定する、のうちの少なくとも一方を実行する、燃料電池システム。
この適用例によれば、燃料電池の劣化の進行を遅らせることにより、燃料電池の耐久性の向上、あるいはドライバビリティの向上を実現することが可能となる。
適用例1に記載の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、さらに、前記燃料電池の累積使用時間が予め定められた時間以上になった場合には、(i)前記高電位回避電圧の値を前記初期設定値よりも小さな値に再設定し、または(ii)前記二次電池の充電残量目標値を、前記初期設定値よりも大きな値に再設定する、のうちの少なくとも一方を実行する、燃料電池システム。
累積使用時間が長くなると、燃料電池は劣化する。この適用例によれば、累積使用時間を用いて、燃料電池の劣化を容易に検知することが可能となる。
適用例2に記載の燃料電池システムにおいて、前記制御部は、前記燃料電池の累積使用時間が長いほど、(i)前記高電位回避電圧の再設定後の値と、前記初期設定値との差を大きくし、または、(ii)前記二次電池の充電残量目標値の再設定後の値と、前記初期設定値との差を大きくする、のうちの少なくとも一方を実行する、燃料電池システム。
一般に、累積使用時間が長いほどより劣化が進行していると考えられる。より劣化しているほど初期値との差を大きくすることにより、燃料電池の劣化の進行を遅らせて燃料電池の耐久性を向上させ、あるいはドライバビリティを向上させることが可能となる。
燃料電池システムであって、燃料電池と、前記燃料電池の出力電力が前記燃料電池システムへの要求電力よりも大きい場合にその余剰の電力を蓄積するとともに、前記燃料電池の出力が前記燃料電池システムへの要求電力よりも小さいときにその不足分を補う二次電池と、前記燃料電池の電圧を測定する電圧測定部と、前記燃料電池の電流を測定する電流測定部と、前記二次電池及び前記燃料電池の温度を測定する温度測定部と、前記燃料電池に供給する酸化ガスの流量を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、(i)前記二次電池の温度が予め定められた下限温度よりも低い場合には、前記二次電池の温度が予め定められた温度よりも高い場合に比べて前記酸化ガスの流量を低下させ、前記燃料電池システムへの要求出力に対し、前記燃料電池からの出力を減少させるとともに、前記二次電池からの出力を増加させ、(ii)前記燃料電池の温度が予め定められた下限温度よりも低い場合には、前記燃料電池の電圧が予め定められた高電位回避電圧以上にならないようにしながら、前記燃料電池の温度が予め定められた温度よりも高い場合に比べて前記酸化ガスの流量を減少させて、前記燃料電池の電流電圧特性において前記酸化ガスの流量を減少させる前の状態で高電位回避電圧以上となる低電流域において熱損失を発生させ、前記熱損失により生じる熱エネルギーを用いて前記燃料電池を昇温する、のうちの少なくとも一方を実行する、燃料電池システム。
この適用例によれば、二次電池や燃料電池が低いときに、それらの温度を上昇させることができる。
燃料電池システムの制御方法であって、
(a)燃料電池の電流電圧特性を取得する工程と、
(b)前記電流電圧特性が燃料電池の初期における特性よりも予め定められた量以上低下したか否かを判断する工程と、
(c)前記電流電圧特性が燃料電池の初期における特性よりも予め定められた量以上低下している場合に、(i)前記高電位回避電圧の値を初期設定値よりも小さな値に再設定する、または、(ii)前記二次電池の充電量を保持する下限である充電残量目標値を、初期における設定値よりも大きな値に再設定する、のうちの少なくとも一方を実行する工程と、
を備える、燃料電池システムの制御方法。
図1は、本実施例に係る燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。燃料電池システム10は、燃料電池100と、二次電池200と、燃料ガス供給部300と、酸化ガス供給部400と、DC−DCコンバーター500と、セルモニタ600と、制御部700と、を備える。燃料電池システム10は、負荷800に対して電力を供給する。燃料電池100は、複数の単セル(図示せず)を含んでいる。各単セルには、セルモニタ600が接続されており、各単セルの状態、例えば、電圧及び電流モニタすることが可能である。また、燃料電池100には、温度計110が接続され、燃料電池100の温度がモニタできるようになっている。
図8は、第2の実施例を示す説明図である。第2の実施例の構成は、第1の実施例の構成と同じである。ただし、燃料電池100の制御が異なる。第2の実施例では、燃料電池100が劣化したときは、制御部700は、二次電池200の充電量の目標値(SOC)を上げる。本実施例では、制御部700は、燃料電池100が劣化したときの充電量の目標値を、初期の55%から65%に引き上げている。
第3の実施例の構成は、第1、第2の実施例と同じである。第3の実施例では、制御部700は、二次電池200の温度が低い場合に、その温度を上昇させるように制御する。具体的には、制御部700は、酸化ガスの流量を少なくする。
第4の実施例の構成は、第1、第2の実施例と同じである。第4の実施例では、制御部700は、燃料電池100の温度が低い場合に、その温度を上昇させるように制御する。具体的には、制御部700は、高電位回避上限電圧を維持したまま酸化ガスの流量を少なくする。
100…燃料電池
110…温度計
200…二次電池
210…温度計
300…燃料ガス供給部
310…燃料ガスタンク
320…遮断弁
330…レギュレータ
400…酸化ガス供給部
410…エアクリーナー
420…エアポンプ
421…モーター
430…インタークーラー
435…フィルター
440…フィルター
600…セルモニタ
700…制御部
800…負荷
Claims (2)
- 燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池の出力電力が前記燃料電池システムへの要求電力よりも大きい場合にその余剰の電力を蓄積するとともに、前記燃料電池の出力が前記燃料電池システムへの要求電力よりも小さいときにその不足分を補う二次電池と、
前記燃料電池の電圧を測定する電圧測定部と、
前記燃料電池の電流を測定する電流測定部と、
前記二次電池及び前記燃料電池の温度を測定する温度測定部と、
前記燃料電池に供給する酸化ガスの流量を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記燃料電池の温度が予め定められた下限温度よりも低い場合には、前記燃料電池の温度が予め定められた温度よりも高い場合に比べて前記酸化ガスの流量を減少させるとともに、前記燃料電池の電流電圧特性において前記酸化ガスの流量を減少させる前の状態では高電位回避電圧以上となる電流域であって、かつ、前記酸化ガスの流量を減少させた状態では高電位回避電圧以下となる電流域において電流を前記燃料電池から引くことによって熱損失を発生させ、前記熱損失により生じる熱エネルギーを用いて前記燃料電池を昇温する、燃料電池システム。 - 燃料電池と、前記燃料電池の出力電力が前記燃料電池システムへの要求電力よりも大きい場合にその余剰の電力を蓄積するとともに、前記燃料電池の出力が前記燃料電池システムへの要求電力よりも小さいときにその不足分を補う二次電池と、前記燃料電池の電圧を測定する電圧測定部と、前記燃料電池の電流を測定する電流測定部と、前記二次電池及び前記燃料電池の温度を測定する温度測定部と、前記燃料電池に供給する酸化ガスの流量を制御する制御部と、
を備える燃料電池システムの制御方法であって、
(a)前記二次電池及び前記燃料電池の温度を測定する工程と、
(b)前記二次電池の温度が予め定められた下限温度よりも低い場合には、前記燃料電池の温度が予め定められた温度よりも高い場合に比べて前記酸化ガスの流量を減少させるとともに、前記燃料電池の電流電圧特性において前記酸化ガスの流量を減少させる前の状態では高電位回避電圧以上となる電流域であって、かつ、前記酸化ガスの流量を減少させた状態では高電位回避電圧以下となる電流域において電流を前記燃料電池から引くことによって熱損失を発生させ、前記熱損失により生じる熱エネルギーを用いて前記燃料電池を昇温させる工程と、
を備える、燃料電池システムの制御方法。
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