JP6132814B2 - 燃料電池システムの制御方法 - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係る燃料電池システム1の構成を示す図である。
燃料電池システム1は、燃料電池スタック2と、燃料電池スタック2に反応ガスとしての水素を供給するアノード系3と、燃料電池スタック2に反応ガスとしての酸素を含んだエアを供給するカソード系4と、燃料電池スタック2を冷却する冷却装置5と、燃料電池スタック2で発電した電力を蓄えるバッテリBと、燃料電池スタック2及びバッテリBからの電力の供給によってタイヤ(図示せず)を駆動する走行モータMと、これらの電子制御ユニットであるECU6と、を備える。なお、この燃料電池システム1は、上記タイヤを駆動輪とした燃料電池車両(図示せず)に搭載される。
S11では、ECUは、現在の季節は冬季であるか否かを判定する。S11の判定がYESの場合にはS12に移り、NOの場合にはS19に移る。なお、現在の季節が冬季であるか否かは、例えば、GPS情報によって取得した現在の車両の位置情報、天気情報、及びカレンダー情報等に基づいて判定することができる。なお、このS11の判定は、次回行われるシステム起動処理が低温環境下での起動になるか否か、という判定に置き換えてもよい。
目標積算掃気量=基本値×補正係数
以下、本発明の第2実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお以下では、上記第2実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図6は、本実施形態に係る燃料電池システムにおけるRTC起動処理の具体的な手順を示すフローチャートである。図6において、S51〜S59の処理はそれぞれ図4のS31〜S39の処理と同じであるので説明を省略する。
2…燃料電池スタック
22…スタックエア温度センサ
27…外気温度センサ(外気温度取得手段)
28…外気湿度センサ(外気湿度取得手段)
24…インピーダンスセンサ(含水状態取得手段)
41…エアコンプレッサ(酸化剤ガス供給装置)
42…空気供給管(酸化剤ガス供給路)
43…空気排出管(酸化剤ガス排出路)
6…ECU
Claims (11)
- 酸化剤ガス及び反応ガスが供給されると発電する燃料電池と、前記燃料電池内部の酸化剤ガス流路の入口側及び出口側に接続された酸化剤ガス供給路及び酸化剤ガス排出路と、前記酸化剤ガス供給路を介して前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、前記燃料電池内部の膜の含水状態を取得する含水状態取得手段と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池に対する停止指令が生じてから所定の条件が満たされるまで発電を継続する停止時発電工程と、
前記燃料電池の発電が停止しているソーク期間中に所定の条件が満たされたことに応じて前記酸化剤ガス供給装置を用いて前記酸化剤ガス流路の掃気を行うソーク期間掃気工程と、
前記停止時発電工程が完了するまでに次回のソーク期間掃気工程の掃気効果を推定する掃気効果推定工程と、
前記停止時発電工程が完了するまでに当該停止時発電工程の完了時点での前記膜の目標含水状態を設定する目標含水状態設定工程と、を備え、
前記目標含水状態設定工程では、前記掃気効果が小さいほど前記目標含水状態を前記膜の乾燥側に設定し、
前記停止時発電工程では、前記目標含水状態が実現されるように前記燃料電池の発電を継続することを特徴とする燃料電池システムの制御方法。 - 前記停止時発電工程の完了時点における前記膜の含水状態に相当する停止時含水状態を取得し、当該停止時含水状態を用いて設定される基本値と補正値とを乗算して得られる値を前記ソーク期間掃気工程における掃気の目標積算掃気量として設定する積算掃気量設定工程をさらに備え、
前記ソーク期間掃気工程では、前記目標積算掃気量が実現されるように掃気を実行し、
前記積算掃気量設定工程では、前記停止時含水状態が湿潤側であるほど前記基本値を大きな値に設定す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の制御方法。 - 前記積算掃気量設定工程では、前記ソーク期間掃気工程の開始時点における外気の温度を取得し、当該温度が低いほど前記補正値を大きな値に設定するか、又は前記ソーク期間掃気工程の開始時点における外気の湿度を取得し、当該湿度が高いほど前記補正値を大きな値に設定することを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システムの制御方法。
- 前記ソーク期間掃気工程において掃気を開始する前における外気情報を取得し、当該外気情報に基づいて当該掃気完了後の前記膜の含水状態を推定する掃気後含水状態推定工程をさらに備え、
前記ソーク期間掃気工程では、前記推定された掃気完了後の含水状態が次回起動時の目標含水状態範囲よりも湿潤である場合には前記掃気を実行しないことを特徴とする請求項3に記載の燃料電池システムの制御方法。 - 前記ソーク期間掃気工程では、酸化剤ガスを一定の体積流量で前記酸化剤ガス供給装置から前記酸化剤ガス流路に供給することを特徴とする請求項1から4の何れかに記載の燃料電池システムの制御方法。
- 前記ソーク期間掃気工程では、前記停止時発電工程の完了時点における前記膜の含水状態に相当する停止時含水状態を取得し、当該停止時含水状態が次回起動時の目標含水状態範囲内である場合には前記掃気を実行しないことを特徴とする請求項2から5の何れかに記載の燃料電池システムの制御方法。
- 前記燃料電池システムは、前記燃料電池の内部温度を取得する内部温度取得手段と、外気温度を取得する外気温度取得手段と、をさらに備え、
前記掃気効果推定工程では、前記停止時発電工程が完了するまでの所定の時期に取得した内部温度と外気温度の差が小さいほど、前記掃気効果は小さいと推定することを特徴とする請求項1から6の何れかに記載の燃料電池システムの制御方法。 - 前記燃料電池システムは、外気湿度を取得する外気湿度取得手段をさらに備え、
前記掃気効果推定工程では、前記停止時発電工程が完了するまでの所定の時期に取得した外気湿度が高いほど、前記掃気効果は小さいと推定することを特徴とする請求項1から7の何れかに記載の燃料電池システムの制御方法。 - 前記燃料電池システムは、将来の外気温度及び外気湿度又はこれらの何れかを予測する外気状態予測手段をさらに備え、
前記掃気効果推定工程では、前記停止時発電工程が完了するまでに前記外気状態予測手段を用いて次回のソーク期間掃気工程の実行時における外気温度及び外気湿度又はこれらの何れかの予測結果を用いて前記掃気効果を推定することを特徴とする請求項1から6の何れかに記載の燃料電池システムの制御方法。 - 前記燃料電池システムは、前記含水状態取得手段の故障を判定する故障判定手段と、外気温度を取得する外気温度取得手段とをさらに備え、
前記積算掃気量設定工程では、前記故障判定手段によって故障したと判定された場合には、前記停止時含水状態を用いずに、前記外気温度取得手段によって取得した外気温度を用いて前記目標積算掃気量を設定することを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システムの制御方法。 - 前記燃料電池に対する停止指令が生じたことに応じて、現在の季節は冬季であるか否か又は次回の燃料電池システムの起動時は低温起動になるか否かを判定する低温起動予測工程をさらに備え、
前記掃気効果推定工程は、前記低温起動予測工程において冬季であると判定されるか又は低温起動になると判定された場合にのみ行うことを特徴とする請求項1から10の何れかに記載の燃料電池システムの制御方法。
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