JP7115430B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
また、ここに開示された燃料電池システムは、酸化ガスと燃料ガスとの化学反応により発電する燃料電池(11)と、燃料電池に酸化ガスを供給するための酸化ガス供給装置(52)と、酸化ガス供給装置から燃料電池に向かって流れる酸化ガスの流路部を形成している上流側流路部(59u)と、燃料電池から大気に開放されている外部空間に向かって流れる酸化ガスの流路部を形成している下流側流路部(59d)とを有する酸化ガス流路部(59)と、上流側流路部の内部における圧力を計測する酸化ガス圧力センサ(52p)と、燃料電池を含む酸化ガスの流路における含水量を推定する含水量推定モードを実行可能な制御部(90)と備え、制御部は、燃料電池を流れる酸化ガス流量と、上流側流路部における酸化ガス圧力とを取得する物理量取得部(91)と、上流側流路部における酸化ガス圧力と下流側流路部における圧力とに基づいて、燃料電池を流れる前後における酸化ガスの圧力損失である酸化ガス圧損を演算する圧損演算部(92)と、酸化ガス流量と酸化ガス圧損とに基づいて燃料電池を含む酸化ガスの流路における含水量を演算する含水量演算部(93)とを備え、制御部は、燃料電池を含む酸化ガスの流路における含水量と酸化ガス流量と酸化ガス圧損との相関関係を示すマップ(M)を記憶する記憶部(94)を備え、含水量演算部は、含水量推定モードにおいて、マップと酸化ガス流量と酸化ガス圧損とに基づいて含水量を演算し、制御部は、含水量推定モードにおいて、燃料電池が発電していない状態、かつ、燃料電池が乾燥状態である場合に、含水量が最も低い状態であるとみなして、乾燥状態における空気流量と空気圧損の値で、含水量が最小となるように前記相関関係を平行移動させることでマップを補正する。
燃料電池システム1は、例えば燃料電池ハイブリッド車(FCHV)に搭載されて走行用モータへ供給する電力を発電する。また、定置型燃料電池システムとして、電気と熱を同時に取り出して給湯や暖房などを行う。以下では、燃料電池システム1が車両に搭載されている車両用の燃料電池システム1として利用される場合を例に説明を行う。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、弱掃気モードと強掃気モードとの出力の異なる複数の掃気モードを切り替えて使い分けている。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、水詰まり異常の有無を判定している。
空気流路部59において、エアコンプレッサ52と燃料電池11との間にインタークーラなどの空気冷却装置を備えてもよい。これによると、エアコンプレッサ52で圧縮されて温度の上昇した空気を冷却してから燃料電池11に流すことができる。このため、燃料電池11の温度上昇を抑制しやすい。したがって、燃料電池11の劣化を抑制して、発電効率が高い状態を維持しやすい。この場合、空気圧力センサ52pと供給空気温度センサ52tとをインタークーラよりも下流側に設けることが好ましい。
Claims (5)
- 酸化ガスと燃料ガスとの化学反応により発電する燃料電池(11)と、
前記燃料電池に酸化ガスを供給するための酸化ガス供給装置(52)と、
前記酸化ガス供給装置から前記燃料電池に向かって流れる酸化ガスの流路部を形成している上流側流路部(59u)と、前記燃料電池から大気に開放されている外部空間に向かって流れる酸化ガスの流路部を形成している下流側流路部(59d)とを有する酸化ガス流路部(59)と、
前記上流側流路部の内部における圧力を計測する酸化ガス圧力センサ(52p)と、
前記燃料電池を含む酸化ガスの流路における含水量を推定する含水量推定モードと、前記燃料電池を含む酸化ガスの流路における含水量を低下させる掃気モードとを実行可能な制御部(90)とを備え、
前記制御部は、
前記燃料電池を流れる酸化ガス流量と、前記上流側流路部における酸化ガス圧力とを取得する物理量取得部(91)と、
前記上流側流路部における前記酸化ガス圧力と前記下流側流路部における圧力とに基づいて、前記燃料電池を流れる前後における酸化ガスの圧力損失である酸化ガス圧損を演算する圧損演算部(92)と、
前記酸化ガス流量と前記酸化ガス圧損とに基づいて前記燃料電池を含む酸化ガスの流路における含水量を演算する含水量演算部(93)と、
前記掃気モードにおいて、推定した含水量に基づいて前記酸化ガス供給装置を制御する掃気制御部(95)とを備え、
前記制御部は、前記含水量推定モードにおいて、前記酸化ガス供給装置による酸化ガスの供給量が前記燃料電池での発電に必要な酸化ガスの供給量よりも多い量に設定された推定開始供給量以上になるように前記酸化ガス供給装置を制御し、
前記制御部は、前記掃気モードの実行前における含水量である掃気前含水量と、前記掃気モードの実行中における含水量である掃気中含水量とをそれぞれ推定し、
前記掃気制御部は、前記掃気前含水量が掃気開始量以上である場合に前記掃気モードを開始し、前記掃気中含水量が前記掃気開始量よりも少ない量に設定された掃気停止量未満である場合に前記掃気モードを停止し、
前記掃気制御部は、前記掃気中含水量が前記掃気停止量よりも多い量に設定された切り替え量以上、かつ、前記掃気中含水量の変化量が切り替え変化量以下である場合に、前記掃気モードにおいて前記酸化ガス供給装置の出力を高くする強掃気モードを実行する燃料電池システム。 - 前記制御部は、前記掃気中含水量が前記掃気停止量以上、かつ、前記掃気中含水量の変化量が異常判定変化量以下である場合に、異常が発生していることを報知する請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記掃気制御部は、前記掃気前含水量が掃気開始量以上である場合に前記掃気モードを開始し、前記掃気中含水量の変化量が停止範囲内にある場合に前記掃気モードを停止する請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記制御部は、前記燃料電池が発電を行っていない非発電時における含水量を推定する請求項1から請求項3のいずれかに記載の燃料電池システム。
- 酸化ガスと燃料ガスとの化学反応により発電する燃料電池(11)と、
前記燃料電池に酸化ガスを供給するための酸化ガス供給装置(52)と、
前記酸化ガス供給装置から前記燃料電池に向かって流れる酸化ガスの流路部を形成している上流側流路部(59u)と、前記燃料電池から大気に開放されている外部空間に向かって流れる酸化ガスの流路部を形成している下流側流路部(59d)とを有する酸化ガス流路部(59)と、
前記上流側流路部の内部における圧力を計測する酸化ガス圧力センサ(52p)と、
前記燃料電池を含む酸化ガスの流路における含水量を推定する含水量推定モードを実行可能な制御部(90)と備え、
前記制御部は、
前記燃料電池を流れる酸化ガス流量と、前記上流側流路部における酸化ガス圧力とを取得する物理量取得部(91)と、
前記上流側流路部における前記酸化ガス圧力と前記下流側流路部における圧力とに基づいて、前記燃料電池を流れる前後における酸化ガスの圧力損失である酸化ガス圧損を演算する圧損演算部(92)と、
前記酸化ガス流量と前記酸化ガス圧損とに基づいて前記燃料電池を含む酸化ガスの流路における含水量を演算する含水量演算部(93)とを備え、
前記制御部は、前記燃料電池を含む酸化ガスの流路における含水量と前記酸化ガス流量と前記酸化ガス圧損との相関関係を示すマップ(M)を記憶する記憶部(94)を備え、
前記含水量演算部は、前記含水量推定モードにおいて、前記マップと前記酸化ガス流量と前記酸化ガス圧損とに基づいて含水量を演算し、
前記制御部は、前記含水量推定モードにおいて、前記燃料電池が発電していない状態、かつ、前記燃料電池が乾燥状態である場合に、含水量が最も低い状態であるとみなして、乾燥状態における空気流量と空気圧損の値で、含水量が最小となるように前記相関関係を平行移動させることで前記マップを補正する燃料電池システム。
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