JP6788227B2 - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP6788227B2
JP6788227B2 JP2017068882A JP2017068882A JP6788227B2 JP 6788227 B2 JP6788227 B2 JP 6788227B2 JP 2017068882 A JP2017068882 A JP 2017068882A JP 2017068882 A JP2017068882 A JP 2017068882A JP 6788227 B2 JP6788227 B2 JP 6788227B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
fuel cell
cathode
anode
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017068882A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018170242A (en
Inventor
長谷川 貴彦
貴彦 長谷川
諭 塩川
諭 塩川
徳宏 深谷
徳宏 深谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2017068882A priority Critical patent/JP6788227B2/en
Publication of JP2018170242A publication Critical patent/JP2018170242A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6788227B2 publication Critical patent/JP6788227B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Description

本発明は燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.

燃料電池は、複数の単セルを直列に積層してなるスタック構造を有しており、各単セルは、電解質膜の一方の面にアノード極を配置し、他方の面にカソード極を配置してなる膜−電極接合体を有する。膜−電極接合体に燃料ガス及び酸化ガスを供給することで電気化学反応が生じ、化学エネルギーが電気エネルギーに変換される。なかでも、固体高分子膜を電解質として用いる固体高分子電解質型燃料電池は、低コストでコンパクト化が容易であり、しかも高い出力密度を有することから、車載電力源としての用途が期待されている。この種の車載電力源として、例えば、特開2016−122541号公報には、(i)ターボコンプレッサと、(ii)ターボコンプレッサから供給されるカソードガスを燃料電池に流すカソードガス供給管と、(iii)燃料電池から排出されるカソードオフガスを流すカソードオフガス管と、(iv)ターボコンプレッサの下流におけるカソードガス供給管から分岐し、燃料電池を迂回して、カソードオフガス管に接続するバイパス管と、(v)バイパス管に流れるカソードガスの流量を調整する制御弁と、(vi)燃料電池から排出されるアノードオフガスを流すアノードオフガス管であって、バイパス管に接続するアノードオフガス管を備える燃料電池システムが提案されている。このような構成によれば、燃料電池システムを起動するときに、ターボコンプレッサを駆動するとともに制御弁を開き、バイパス管を通じてアノードオフガス管にカソードガスを流してアノードオフガスを希釈することができる。 The fuel cell has a stack structure in which a plurality of single cells are stacked in series, and each single cell has an anode electrode arranged on one surface of the electrolyte membrane and a cathode electrode arranged on the other surface. It has a membrane-electrode assembly. By supplying fuel gas and oxidation gas to the membrane-electrode assembly, an electrochemical reaction occurs and the chemical energy is converted into electrical energy. Among them, the polymer electrolyte electrolyte fuel cell, which uses a polymer electrolyte membrane as an electrolyte, is expected to be used as an in-vehicle power source because it is low in cost, easy to be compact, and has a high output density. .. As an in-vehicle power source of this type, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-122541 describes (i) a turbo compressor, and (ii) a cathode gas supply pipe for flowing a cathode gas supplied from the turbo compressor to a fuel cell. iii) A cathode-off gas pipe that allows the cathode-off gas discharged from the fuel cell to flow, and (iv) a bypass pipe that branches off from the cathode gas supply pipe downstream of the turbo compressor, bypasses the fuel cell, and connects to the cathode-off gas pipe. A fuel cell having (v) a control valve for adjusting the flow rate of the cathode gas flowing through the bypass pipe, and (vi) an anode-off gas pipe for flowing the anode-off gas discharged from the fuel cell, which is connected to the bypass pipe. The system has been proposed. According to such a configuration, when the fuel cell system is started, the turbo compressor can be driven and the control valve can be opened, and the cathode gas can be flowed through the bypass pipe to the anode off gas pipe to dilute the anode off gas.

特開2016−122541号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-122541

しかし、ターボコンプレッサは、ルーツ型コンプレッサとは異なり、その構造上、密閉されていないため、故障により動作できなくなると、水素濃度の高いアノードオフガスがアノードオフガス管からバイパス管及びカソードガス供給管を通じてターボコンプレッサ内を逆流し、ターボコンプレッサから流出してしまう虞がある。 However, unlike the roots type compressor, the turbo compressor is not sealed due to its structure, so when it becomes inoperable due to a failure, the anode off gas with high hydrogen concentration is turbocharged from the anode off gas pipe through the bypass pipe and the cathode gas supply pipe. There is a risk of backflow in the compressor and outflow from the turbo compressor.

そこで、本発明は、このような問題点に鑑み、水素濃度の高いアノードオフガスがターボコンプレッサ内を逆流して流出してしまうことを抑制することを課題とする。 Therefore, in view of such a problem, it is an object of the present invention to prevent the anode off-gas having a high hydrogen concentration from flowing back in the turbo compressor and flowing out.

上述の課題を解決するため、本発明に関わる燃料電池システムは、(i)ターボコンプレッサと、(ii)ターボコンプレッサから供給されるカソードガスを燃料電池に流すカソードガス供給管と、(iii)燃料電池から排出されるカソードオフガスを流すカソードオフガス管と、(iv)ターボコンプレッサの下流におけるカソードガス供給管から分岐し、燃料電池を迂回して、カソードオフガス管に接続するバイパス管と、(v)バイパス管に流れるカソードガスの流量を調整する制御弁と、(vi)燃料電池から排出されるアノードオフガスを流すアノードオフガス管であって、バイパス管に接続するアノードオフガス管と、(vii)ターボコンプレッサの回転数を検出する回転数検出センサと、(viii)カソードガス供給管に流れるカソードガスの流量を検出するガス流量検出センサと、(ix)ターボコンプレッサ及び制御弁を制御する制御装置を備える。制御装置は、燃料電池システムの起動要求を受信すると、ターボコンプレッサを駆動するとともに制御弁を開き、回転数検出センサが検出する回転数が第1の閾値以上であり、且つガス流量検出センサが検出するカソードガスの流量が第2の閾値以上であるときに、燃料電池システムの起動を開始し、バイパス管を通じてアノードオフガス管にカソードガスを流してアノードオフガスを希釈する。制御装置は、回転数検出センサが検出する回転数が第1の閾値未満であるか、又はガス流量検出センサが検出するカソードガスの流量が第2の閾値未満であるときに、燃料電池システムの起動を停止する。 In order to solve the above-mentioned problems, the fuel cell system according to the present invention includes (i) a turbo compressor, (ii) a cathode gas supply pipe for flowing the cathode gas supplied from the turbo compressor to the fuel cell, and (iii) fuel. A cathode off gas pipe that allows the cathode off gas discharged from the battery to flow, and (iv) a bypass pipe that branches off from the cathode gas supply pipe downstream of the turbo compressor, bypasses the fuel cell, and connects to the cathode off gas pipe, and (v). A control valve that regulates the flow rate of cathode gas flowing through the bypass pipe, (vi) an anode-off gas pipe that flows the anode-off gas discharged from the fuel cell, and an anode-off gas pipe that connects to the bypass pipe, and (vii) a turbo compressor. It is provided with a rotation speed detection sensor for detecting the rotation speed of (viii), a gas flow rate detection sensor for detecting the flow rate of the cathode gas flowing through the cathode gas supply pipe, and (ix) a control device for controlling a turbo compressor and a control valve. When the control device receives the start request of the fuel cell system, it drives the turbo compressor and opens the control valve, the rotation speed detected by the rotation speed detection sensor is equal to or higher than the first threshold value, and the gas flow rate detection sensor detects it. When the flow rate of the cathode gas to be generated is equal to or higher than the second threshold value, the start-up of the fuel cell system is started, and the cathode gas is flowed through the bypass pipe to the anode off-gas pipe to dilute the anode-off gas. The control device of the fuel cell system when the rotation speed detected by the rotation speed detection sensor is less than the first threshold value or the flow rate of the cathode gas detected by the gas flow rate detection sensor is less than the second threshold value. Stop starting.

本発明に関わる燃料電池システムによれば、水素濃度の高いアノードオフガスがターボコンプレッサ内を逆流して流出してしまうことを抑制できる。 According to the fuel cell system according to the present invention, it is possible to prevent the anode off gas having a high hydrogen concentration from flowing back in the turbo compressor and flowing out.

本発明の実施形態に関わる燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the schematic structure of the fuel cell system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に関わる燃料電池システムの起動処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the start processing of the fuel cell system which concerns on embodiment of this invention.

以下、各図を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ここで、同一符号は同一の要素を示すものとし、重複する説明は省略する。
図1は、本発明の実施形態に関わる燃料電池システム10の概略構成を示す説明図である。燃料電池システム10は、燃料電池車両の車載用発電システムとして機能するものであり、主に、アノードガスとカソードガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池20と、燃料電池20のカソード極にカソードガスを供給するターボコンプレッサ30と、燃料電池20のアノード極にアノードガスを供給するアノードガス供給装置40と、燃料電池20の発電を制御する制御装置50とを備えている。燃料電池20は、複数の単セルを積層してなるスタック構造を有している。単セルは、イオン交換膜からなる電解質膜の一方の面に形成されたアノード極と、電解質膜の他方の面に形成されたカソード極と、アノード極及びカソード極を両側から挟み込む一対のセパレータとを備えている。アノード極では、(1)式の電気化学反応が生じ、カソード極では、(2)式の電気化学反応が生じる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to each figure. Here, the same reference numerals indicate the same elements, and duplicate description will be omitted.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system 10 according to an embodiment of the present invention. The fuel cell system 10 functions as an in-vehicle power generation system for a fuel cell vehicle, and is mainly used in a fuel cell 20 that generates power by an electrochemical reaction between an anode gas and a cathode gas, and a cathode electrode of the fuel cell 20. It includes a turbo compressor 30 that supplies cathode gas, an anode gas supply device 40 that supplies anode gas to the anode pole of the fuel cell 20, and a control device 50 that controls the power generation of the fuel cell 20. The fuel cell 20 has a stack structure in which a plurality of single cells are stacked. A single cell consists of an anode electrode formed on one surface of an electrolyte membrane made of an ion exchange membrane, a cathode electrode formed on the other surface of the electrolyte membrane, and a pair of separators sandwiching the anode electrode and the cathode electrode from both sides. Is equipped with. At the anode electrode, the electrochemical reaction of equation (1) occurs, and at the cathode electrode, the electrochemical reaction of equation (2) occurs.

2H2→4H++4e- …(1)
++4e-+O2→2H2O …(2)
2H 2 → 4H + + 4e - ... (1)
H + + 4e - + O 2 → 2H 2 O ... (2)

なお、アノードガスは、燃料ガス(例えば、水素ガス)であり、カソードガスは酸化ガス(例えば、空気)である。また、アノードオフガスは、電気化学反応に供した後のアノードガスであり、カソードオフガスは、電気化学反応に供した後のカソードガスである。 The anode gas is a fuel gas (for example, hydrogen gas), and the cathode gas is an oxidation gas (for example, air). Further, the anode off gas is the anode gas after being subjected to the electrochemical reaction, and the cathode off gas is the cathode gas after being subjected to the electrochemical reaction.

燃料電池システム10のカソードガス供給系には、カソードガス供給管31、カソードオフガス管32及びバイパス管33が配管されている。カソードガス供給管31は、ターボコンプレッサ30から供給されるカソードガスを燃料電池20のカソード極に流す。カソードオフガス管32は、燃料電池20から排出されるカソードオフガスを外気へ流す。バイパス管33は、ターボコンプレッサ30の下流におけるカソードガス供給管31から分岐し、燃料電池20を迂回して、カソードオフガス管32に接続する。バイパス管33には、バイパス管33に流れるカソードガスの流量を調整する制御弁34が配設されている。カソードガス供給管31には、燃料電池20へのカソードガスの流入を選択的に遮断する遮断弁35が配設されている。カソードオフガス管32には、カソードガスの背圧を調整する調圧弁36が配設されている。燃料電池システム10のカソードガス供給系には、ターボコンプレッサ30の回転数を検出する回転数検出センサS1と、カソードガス供給管31に流れるカソードガスの流量を検出するガス流量検出センサS2とが更に配設されている。なお、制御弁34、遮断弁35、及び調圧弁36は、電磁弁である。 A cathode gas supply pipe 31, a cathode off gas pipe 32, and a bypass pipe 33 are connected to the cathode gas supply system of the fuel cell system 10. The cathode gas supply pipe 31 allows the cathode gas supplied from the turbo compressor 30 to flow to the cathode electrode of the fuel cell 20. The cathode off gas pipe 32 allows the cathode off gas discharged from the fuel cell 20 to flow to the outside air. The bypass pipe 33 branches from the cathode gas supply pipe 31 downstream of the turbo compressor 30, bypasses the fuel cell 20, and connects to the cathode off gas pipe 32. The bypass pipe 33 is provided with a control valve 34 that adjusts the flow rate of the cathode gas flowing through the bypass pipe 33. The cathode gas supply pipe 31 is provided with a shutoff valve 35 that selectively shuts off the inflow of the cathode gas into the fuel cell 20. The cathode off gas pipe 32 is provided with a pressure regulating valve 36 for adjusting the back pressure of the cathode gas. In the cathode gas supply system of the fuel cell system 10, a rotation speed detection sensor S1 for detecting the rotation speed of the turbo compressor 30 and a gas flow rate detection sensor S2 for detecting the flow rate of the cathode gas flowing through the cathode gas supply pipe 31 are further added. It is arranged. The control valve 34, the shutoff valve 35, and the pressure regulating valve 36 are solenoid valves.

燃料電池システム10のアノードガス供給系には、アノードガス供給管41、アノードオフガス管42及び循環流路43が配管されている。アノードガス供給管41は、アノードガス供給装置40から供給されるアノードガを燃料電池20のアノード極に流す。アノードガス供給装置40は、例えば、高圧水素ガスを貯蔵する水素タンクである。アノードオフガス管42は、燃料電池20から排出されるアノードオフガスを流す。アノードオフガス管42は、バイパス管33に接続している。アノードオフガスは、アノードオフガス管42を通じて気液分離装置45に導かれて水分が除去され、循環ポンプ44により循環流路43を通じてアノードガス供給管41に戻される。循環流路43を循環するアノードオフガスは、排気弁46の開弁により、アノードオフガス管42を通じて排出される。また、気液分離装置45に貯留する水分は、排気弁46の開弁により、アノードオフガス管42を通じて排出される。なお、排気弁46は、電磁弁である。 The anode gas supply system of the fuel cell system 10 is provided with an anode gas supply pipe 41, an anode off-gas pipe 42, and a circulation flow path 43. The anode gas supply pipe 41 allows the anode gas supplied from the anode gas supply device 40 to flow through the anode pole of the fuel cell 20. The anode gas supply device 40 is, for example, a hydrogen tank for storing high-pressure hydrogen gas. The anode off-gas pipe 42 allows the anode-off gas discharged from the fuel cell 20 to flow. The anode off-gas pipe 42 is connected to the bypass pipe 33. The anode off gas is guided to the gas-liquid separator 45 through the anode off gas pipe 42 to remove water, and is returned to the anode gas supply pipe 41 through the circulation flow path 43 by the circulation pump 44. The anode off gas circulating in the circulation flow path 43 is discharged through the anode off gas pipe 42 by opening the exhaust valve 46. Further, the water stored in the gas-liquid separation device 45 is discharged through the anode off-gas pipe 42 by opening the exhaust valve 46. The exhaust valve 46 is a solenoid valve.

制御装置50は、プロセッサ、記憶装置、及び入出力インタフェースを備える電子制御ユニットである。制御装置50は、各種センサ類(例えば、回転数検出センサS1及びガス流量検出センサS2)から出力される信号を入力して燃料電池システム10の運転状態を検出し、ターボコンプレッサ30、燃料ガス供給装置40、及び各種弁(例えば、制御弁34、遮断弁35、調圧弁36、及び排気弁46など)を駆動制御することにより、燃料電池20の発電制御を行う。 The control device 50 is an electronic control unit including a processor, a storage device, and an input / output interface. The control device 50 inputs signals output from various sensors (for example, the rotation speed detection sensor S1 and the gas flow rate detection sensor S2) to detect the operating state of the fuel cell system 10, and supplies the turbo compressor 30 and the fuel gas. Power generation control of the fuel cell 20 is performed by driving and controlling the device 40 and various valves (for example, a control valve 34, a shutoff valve 35, a pressure regulating valve 36, and an exhaust valve 46).

次に、図2を参照しながら、燃料電池システム10の起動処理について説明する。制御装置50は、燃料電池システム10の起動要求を受信すると(ステップ201;YES)、制御弁34を開弁し(ステップ202)、ターボコンプレッサ30を駆動する(ステップ203)。制御装置50は、回転数検出センサS1が検出するターボコンプレッサ30の回転数が第1の閾値以上であり(ステップ204;YES)、且つ、ガス流量検出センサS2が検出するカソードガスの流量が第2の閾値以上である(ステップ205;YES)ときには、起動処理を実行する(ステップ206)。ここで、第1及び第2の閾値は、それぞれ、ターボコンプレッサ30が正常に動作しているか否かを判定する目安となる閾値である。ステップ206の起動処理では、制御装置50は、燃料電池システム10の起動を開始し、バイパス管33を通じてアノードオフガス管42にカソードガスを流してアノードオフガスを希釈する。 Next, the start-up process of the fuel cell system 10 will be described with reference to FIG. Upon receiving the start request of the fuel cell system 10 (step 201; YES), the control device 50 opens the control valve 34 (step 202) and drives the turbo compressor 30 (step 203). In the control device 50, the rotation speed of the turbo compressor 30 detected by the rotation speed detection sensor S1 is equal to or higher than the first threshold value (step 204; YES), and the flow rate of the cathode gas detected by the gas flow rate detection sensor S2 is the first. When it is equal to or greater than the threshold value of 2 (step 205; YES), the activation process is executed (step 206). Here, the first and second threshold values are threshold values that serve as a guide for determining whether or not the turbo compressor 30 is operating normally, respectively. In the start-up process of step 206, the control device 50 starts the start-up of the fuel cell system 10 and causes the cathode gas to flow through the anode off-gas pipe 42 through the bypass pipe 33 to dilute the anode-off gas.

起動処理が完了すると、制御装置50は、燃料電池20の発電制御を行う(ステップ207)。この発電制御では、制御装置50は、遮断弁35を開弁するとともに、発電要求量に応じて調圧弁36の弁開度を調整し、燃料電池20へのカソードガスの供給量を調整する。更に、制御装置50は、発電要求量に応じて燃料ガス供給装置30から燃料電池20へのアノードガスの供給量を調整する。そして、燃料電池システム10の運転停止時が指示されると、制御装置50は、燃料電池システム10の運転を停止するための停止処理を行う(ステップ208)。次いで、燃料電池システム10は、運転停止状態に遷移する(ステップ209)。 When the start-up process is completed, the control device 50 controls the power generation of the fuel cell 20 (step 207). In this power generation control, the control device 50 opens the shutoff valve 35 and adjusts the valve opening degree of the pressure regulating valve 36 according to the power generation request amount to adjust the supply amount of the cathode gas to the fuel cell 20. Further, the control device 50 adjusts the supply amount of the anode gas from the fuel gas supply device 30 to the fuel cell 20 according to the power generation request amount. Then, when instructed to stop the operation of the fuel cell system 10, the control device 50 performs a stop process for stopping the operation of the fuel cell system 10 (step 208). Next, the fuel cell system 10 transitions to the stopped operation state (step 209).

一方、回転数検出センサS1が検出するターボコンプレッサ30の回転数が第1の閾値未満であるか(ステップ204;NO)、又は、ガス流量検出センサS2が検出するカソードガスの流量が第2の閾値未満である(ステップ205;NO)ときには、制御装置50は、ターボコンプレッサ30が故障しているものと判定し(ステップ210)、燃料電池システム10の起動を停止(中断)して、運転停止状態に遷移する(ステップ209)。 On the other hand, whether the rotation speed of the turbo compressor 30 detected by the rotation speed detection sensor S1 is less than the first threshold value (step 204; NO), or the flow rate of the cathode gas detected by the gas flow rate detection sensor S2 is the second. When it is less than the threshold value (step 205; NO), the control device 50 determines that the turbo compressor 30 is out of order (step 210), stops (interrupts) the start of the fuel cell system 10, and stops the operation. Transition to the state (step 209).

このように、燃料電池システム10の起動時において、ターボコンプレッサ30が故障しているものと判定したときに、起動処理を停止して運転停止状態に遷移することにより、水素濃度の高いアノードオフガスがターボコンプレッサ30内を逆流して流出してしまうことを抑制できる。 In this way, when it is determined that the turbo compressor 30 is out of order when the fuel cell system 10 is started, the start processing is stopped and the operation is stopped, so that the anode off gas having a high hydrogen concentration is released. It is possible to prevent the turbo compressor 30 from flowing back and flowing out.

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更/改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、実施形態が備える各要素およびその配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図示の比率に限定されるものではない。また、実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 The embodiments described above are for facilitating the understanding of the present invention, and are not for limiting and interpreting the present invention. The present invention can be modified / improved without departing from the spirit thereof, and the present invention also includes an equivalent thereof. That is, those skilled in the art with appropriate design changes are also included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention. For example, each element included in the embodiment and its arrangement are not limited to those illustrated and can be changed as appropriate. Further, the positional relationship such as up, down, left, and right is not limited to the ratio shown in the figure unless otherwise specified. In addition, the elements included in the embodiment can be combined as technically possible, and the combination thereof is also included in the scope of the present invention as long as the features of the present invention are included.

10…燃料電池システム 20…燃料電池 30…ターボコンプレッサ 31…カソードガス供給管 32…カソードオフガス管 33…バイパス管 34…制御弁 40…燃料ガス供給装置 41…アノードガス供給管 42…アノードオフガス管 43…循環流路 50…制御装置 S1…回転数検出センサ S2…ガス流量検出センサ 10 ... Fuel cell system 20 ... Fuel cell 30 ... Turbo compressor 31 ... Cathode gas supply pipe 32 ... Cathode off gas pipe 33 ... Bypass pipe 34 ... Control valve 40 ... Fuel gas supply device 41 ... Anode gas supply pipe 42 ... Anode off gas pipe 43 ... Circulation flow path 50 ... Control device S1 ... Rotation speed detection sensor S2 ... Gas flow rate detection sensor

Claims (1)

ターボコンプレッサと、
前記ターボコンプレッサから供給されるカソードガスを燃料電池に流すカソードガス供給管と、
前記燃料電池から排出されるカソードオフガスを流すカソードオフガス管と、
前記ターボコンプレッサの下流における前記カソードガス供給管から分岐し、前記燃料電池を迂回して、前記カソードオフガス管に接続するバイパス管と、
前記バイパス管に流れる前記カソードガスの流量を調整する制御弁と、
前記燃料電池から排出されるアノードオフガスを流すアノードオフガス管であって、前記バイパス管に接続するアノードオフガス管と、
前記ターボコンプレッサの回転数を検出する回転数検出センサと、
前記カソードガス供給管に流れる前記カソードガスの流量を検出するガス流量検出センサと、
前記ターボコンプレッサ及び前記制御弁を制御する制御装置と、を備える燃料電池システムであって、
前記制御装置は、
前記燃料電池システムの起動要求を受信すると、前記ターボコンプレッサを駆動するとともに前記制御弁を開き、
前記回転数検出センサが検出する前記回転数が第1の閾値以上であり、且つ前記ガス流量検出センサが検出する前記カソードガスの流量が第2の閾値以上であるときに、前記燃料電池システムの起動を開始し、前記バイパス管を通じて前記アノードオフガス管に前記カソードガスを流して前記アノードオフガスを希釈し、
前記回転数検出センサが検出する前記回転数が前記第1の閾値未満であるか、又は前記ガス流量検出センサが検出する前記カソードガスの流量が前記第2の閾値未満であるときに、前記燃料電池システムの起動を停止する、燃料電池システム。
With a turbo compressor
A cathode gas supply pipe that allows the cathode gas supplied from the turbo compressor to flow through the fuel cell,
A cathode-off gas pipe that allows the cathode-off gas discharged from the fuel cell to flow,
A bypass pipe that branches off from the cathode gas supply pipe downstream of the turbo compressor, bypasses the fuel cell, and connects to the cathode off gas pipe.
A control valve that adjusts the flow rate of the cathode gas flowing through the bypass pipe,
An anode-off gas pipe through which the anode-off gas discharged from the fuel cell flows, and an anode-off gas pipe connected to the bypass pipe.
A rotation speed detection sensor that detects the rotation speed of the turbo compressor and
A gas flow rate detection sensor that detects the flow rate of the cathode gas flowing through the cathode gas supply pipe, and
A fuel cell system including the turbo compressor and a control device for controlling the control valve.
The control device is
Upon receiving the start request of the fuel cell system, the turbo compressor is driven and the control valve is opened.
When the rotation speed detected by the rotation speed detection sensor is equal to or higher than the first threshold value and the flow rate of the cathode gas detected by the gas flow rate detection sensor is equal to or higher than the second threshold value, the fuel cell system. The start-up is started, and the cathode gas is flowed through the bypass pipe to the anode off-gas pipe to dilute the anode-off gas.
The fuel when the rotation speed detected by the rotation speed detection sensor is less than the first threshold value or the flow rate of the cathode gas detected by the gas flow rate detection sensor is less than the second threshold value. A fuel cell system that stops the start of the battery system.
JP2017068882A 2017-03-30 2017-03-30 Fuel cell system Active JP6788227B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017068882A JP6788227B2 (en) 2017-03-30 2017-03-30 Fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017068882A JP6788227B2 (en) 2017-03-30 2017-03-30 Fuel cell system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018170242A JP2018170242A (en) 2018-11-01
JP6788227B2 true JP6788227B2 (en) 2020-11-25

Family

ID=64019137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017068882A Active JP6788227B2 (en) 2017-03-30 2017-03-30 Fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6788227B2 (en)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4179855B2 (en) * 2002-11-22 2008-11-12 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP4307823B2 (en) * 2002-11-28 2009-08-05 本田技研工業株式会社 Failure determination method for air supply system of fuel cell device
US20080081228A1 (en) * 2006-06-20 2008-04-03 Fagan Neil B Anode purge gas dilution
JP5786521B2 (en) * 2011-07-27 2015-09-30 アイシン精機株式会社 Fuel cell system
JP5979305B2 (en) * 2013-03-22 2016-08-24 日産自動車株式会社 FUEL CELL SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR FUEL CELL SYSTEM
JP6349710B2 (en) * 2013-12-12 2018-07-04 株式会社デンソー Fuel cell system
JP2016122541A (en) * 2014-12-24 2016-07-07 トヨタ自動車株式会社 Startup method for fuel battery system
JP6031564B2 (en) * 2015-07-21 2016-11-24 本田技研工業株式会社 Method for starting fuel cell system and fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018170242A (en) 2018-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4844838B2 (en) Fuel cell system
JP4993293B2 (en) Fuel cell system and moving body
JP4548453B2 (en) FUEL CELL SYSTEM AND CONTROL DEVICE FOR FUEL CELL SYSTEM
JP6610904B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
EP3070773B1 (en) Fuel cell system
WO2006109756A1 (en) Fuel cell system
WO2006030969A1 (en) Fuel cell system, and gas leakage determination method for fuel cell system
JP6121229B2 (en) Fuel cell system and control method of fuel cell system
JP2007109569A (en) Fuel cell system
JP2007179949A (en) Fuel cell system
JP2005302421A (en) Fuel cell system
JP2018152313A (en) Fuel cell system and control method thereof
JP5812118B2 (en) Fuel cell system
JP5164014B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
JP2005032652A (en) Fuel cell system
JP2012134166A (en) Fuel cell system
JP2005321030A (en) Fuel gas storage and supply apparatus
JP6335947B2 (en) Stop control method for fuel cell system
JP5001540B2 (en) Fuel cell system and operation method thereof
JP2007059348A (en) Fuel cell system and starting method of fuel cell system
JP6788227B2 (en) Fuel cell system
JP2008218242A (en) Fuel cell system
JP5151185B2 (en) Fuel cell system and scavenging method thereof
JP2008059933A (en) Fuel cell system, and water amount estimation method
JP2010272253A (en) Fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191126

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200916

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200930

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201013

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6788227

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151