JP6237426B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
A−1.システムの概略構成:
図1は本発明の一実施形態としての燃料電池システムの構成を示す概略図である。この燃料電池システム100は、燃料電池10と、制御部20と、カソードガス供給部30と、カソードガス排出部40と、アノードガス供給部50と、アノードガス循環排出部60と、冷媒供給部70とを備える。
図3は、本実施形態の燃料電池システムにおいて実行される負電圧解消処理の流れを示すフローチャートである。まず、制御部20は、燃料電池システム100を通常運転させる(ステップS12)。通常運転とは、外部負荷200からの要求出力に応じて、燃料電池システム100の各構成を制御して、燃料電池10に要求出力に応じた発電をさせるものである。
図4は、本実施形態の負電圧解消処理を行った場合の発電体11の電気的挙動を説明する説明図である。図4では、負電圧が検出された発電体11について示している。図示するように、発電体11において負電圧が発生した場合に、電流制限処理を行い電流値を電流制限値αまで低減させ、その後、電流上限値設定処理を行って上限値im以下で発電させると、その間、負電圧が発生しない。すなわち、本実施形態の燃料電池システム100では、電流上限値設定処理を行うことにより、負電圧の再発生を抑制することができた。なお、参考として、図4では、抵抗値も示している。抵抗値も電流上限値設定処理を行っている間、正常範囲内である。
2H2O → O2 + 4H+ + e- …(1)
C + 2H2O → CO2 + 4H+ + 4e- …(2)
本実施形態の燃料電池システム100によれば、水素欠乏状態での発電を抑制することができるため、上記反応式(2)による電極の劣化を抑制し、燃料電池の劣化、燃料電池性能の低下を抑制することができる。
本発明は、先述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、先述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、先述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。例えば、次のような変形も可能である。
上記実施形態において、電流上限値設定処理は、電流制限解除後、負電圧の発生有無にかかわらず実行されているが、例えば、電流制限解除後、所定の時間内に負電圧が発生した場合、すなわち、電流制限処理が所定の時間内に複数回実行された場合に、電流値上限設定処理を実行する構成としてもよい。このようにしても、燃料電池の劣化を抑制することができる。加えて、このような制御にすることにより、制御ロジックの変更回数を抑制することができ、燃料電池の発電の不安定性を抑制ことができる。
上記実施形態おいて、発電体11において負電圧が検出された場合に、制御部20が電流制限処理を実行する例を示したが、負電圧が検出された場合に限定されない。発電体11の出力電圧が、外部負荷200からの要求出力に対応する出力電圧に比較して、著しく低い場合等、発電体11における水素欠乏状態が想定される電圧であればよい。すなわち、発電体11の出力電圧が、外部負荷200からの要求出力に対応する出力電圧よりも低い所定の電圧値以下の場合に、制御部20が電流制限処理を実行すればよい。
上記実施形態の燃料電池システム100において、電流制限処理が複数回実行された場合に、ユーザに対して、燃料電池10の状態不良を通知する通知部を、さらに備えてもよい。通知部としては、例えば、車内警告ランプ、車内警報装置、表示画面等を用いることができる。通知部による通知としては、車内警告ランプを点灯させる、スピードパネルやナビゲーションシステム等の表示画面等に、文字を表示させる等視覚を通じた通知、車内警報装置によりビープ音を鳴らす、車内警報装置において、音声により通知する等聴覚を通じた通知等、種々の通知方法を用いることができる。これにより、ユーザによる燃料電池10の状態不良の認識を促し、急なアクセル動作を抑制することにより、急なアクセル開度増による水素欠乏を抑制することができる。その結果、燃料電池の劣化を抑制することができる。
11…発電体
20…制御部
30…カソードガス供給部
31…カソードガス配管
32…エアコンプレッサ
33…エアフロメータ
34…開閉弁
35…加湿部
40…カソードガス排出部
41…カソード排ガス配管
43…調圧弁
44…圧力計測部
50…アノードガス供給部
51…アノードガス配管
52…水素タンク
53…開閉弁
54…レギュレータ
55…インジェクタ
56u…第1の圧力計測部
56d…第2の圧力計測部
60…アノードガス循環排出部
61…アノード排ガス配管
62…気液分離部
63…アノードガス循環配管
64…水素循環用ポンプ
65…アノード排水配管
66…排水弁
70…冷媒供給部
71…冷媒用配管
72…ラジエータ
73…冷媒循環用ポンプ
74…冷媒温度計測部
81…二次電池
82…DC/DCコンバータ
83…インバータ
91…セル電圧計測部
92…電流計測部
93…インピーダンス計測部
100…燃料電池システム
200…外部負荷
DCL…直流電源ライン
Claims (1)
- 外部負荷の要求に応じて発電した電力を出力する燃料電池システムであって、
少なくとも一つの発電体を有する燃料電池と、
前記発電体における電圧を検出する電圧検出部と、
前記燃料電池の出力を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記電圧検出部が、少なくとも一つの前記発電体において、前記外部負荷の要求に対応する電圧よりも低い電圧閾値以下の電圧を検出すると、前記外部負荷の要求にかかわらず、前記燃料電池の出力電流を電流制限値まで減少させる電流制限処理を実行し、
前記電流制限処理を終了した後、前記燃料電池の出力電流の上限値を、前記電圧検出部が負電圧を検出した時の前記燃料電池の出力電流値未満に設定し、前記出力電流の上限値以下で前記燃料電池の出力電流を増加させる、
燃料電池システム。
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