JP7173367B2 - 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
図1は、第1実施形態による燃料電池システム100の主要構成を示す概略構成図である。
図3~図5を参照して、第2実施形態の燃料電池システム100を説明する。なお、第1実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図6を参照して、第2実施形態の変形例の燃料電池システム100を説明する。なお、第1実施形態及び第2実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
Claims (8)
- 起動時に、加熱された空気を供給することで燃料電池を昇温する燃料電池システムであって、
複数の前記燃料電池と、
複数の前記燃料電池に並列に接続し、前記燃料電池に燃料を供給する燃料供給路と、
複数の前記燃料電池に直列に接続し、前記燃料電池に空気を供給する空気供給路と、
前記燃料供給路に設けられ、燃料または空気を加熱する熱交換器と、
前記空気供給路に設けられ、空気を加熱する空気熱交換器と、
前記空気供給路における前記空気熱交換器の上流側と、前記燃料供給路における前記熱交換器の上流側とを連結する連結路と、
を備え、
前記空気供給路には、前記空気熱交換器に流入する空気の量を調整する第1制御弁が設けられ、
前記連結路には、前記熱交換器に流入する空気の量を調整する第2制御弁が設けられ、
前記燃料電池システムの起動時に前記第1制御弁および前記第2制御弁の開度を調整することで、前記空気供給路および前記燃料供給路の双方から複数の前記燃料電池に加熱された空気を供給する、
燃料電池システム。 - 請求項1に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの起動時に、各前記燃料電池の温度に基づき前記第1制御弁および前記第2制御弁の開度を調整することで、前記空気供給路および前記燃料供給路から複数の前記燃料電池に供給される加熱された空気の量を調整する、
燃料電池システム。 - 請求項1または2に記載の燃料電池システムであって、
前記連結路または前記空気供給路における前記空気熱交換器の上流側の位置から分岐し、前記空気熱交換器をバイパスして前記空気供給路における前記燃料電池の上流側に接続するバイパス通路をさらに備え、
前記バイパス通路には、前記燃料電池システムの起動時に前記空気熱交換器を介さずに前記空気供給路から前記燃料電池に供給される空気の量を調整する第3制御弁が設けられる、
燃料電池システム。 - 請求項3に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの起動時に、複数の前記燃料電池のうち、前記空気熱交換器に最も近い第1の燃料電池が所定の温度に到達するまでは、前記第1の燃料電池の昇温速度が最も早くなるように前記第1制御弁および前記第2制御弁の開度を制御し、
前記第1の燃料電池が所定の温度に到達した後は、前記空気供給路から供給される空気に対して前記第1の燃料電池から放熱される熱量が、前記燃料供給路から前記第1の燃料電池に供給される空気による加熱量以上になるように前記第3制御弁の開度を制御する、
燃料電池システム。 - 請求項3に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの起動時に、複数の前記燃料電池のうち、前記空気熱交換器に最も近い第1の燃料電池が所定の温度に到達するまでは、
前記熱交換器への入熱量が前記空気熱交換器への入熱量よりも大きい場合、前記熱交換器および前記空気熱交換器への空気供給量の総量に対する前記空気熱交換器への空気供給比率が、複数の前記燃料電池の個数を前記熱交換器および前記空気熱交換器への入熱量の総量に対する前記熱交換器への入熱量比率で除した値以上になるように前記第1制御弁および前記第2制御弁の開度を制御し、
前記熱交換器への入熱量が前記空気熱交換器への入熱量よりも小さい場合、前記熱交換器および前記空気熱交換器への空気供給量の総量に対する前記空気熱交換器への空気供給比率が、前記熱交換器および前記空気熱交換器への入熱量の総量に対する前記熱交換器への入熱量比率以上になるように前記第1制御弁および前記第2制御弁の開度を制御し、
前記第1の燃料電池が所定の温度に到達した後は、前記空気供給路から供給される空気に対して前記第1の燃料電池から放熱される熱量が、前記燃料供給路から前記第1の燃料電池に供給される空気による加熱量以上になるように前記第3制御弁の開度を制御する、
燃料電池システム。 - 請求項4または5に記載の燃料電池システムであって、
前記第3制御弁を閉じた状態において前記熱交換器および前記空気熱交換器への空気供給量の総量に対する前記熱交換器への空気供給比率と、前記第3制御弁を開いた状態において前記熱交換器、前記空気熱交換器および前記バイパス通路への空気供給量の総量に対する前記熱交換器への空気供給比率とが等しくなるように、前記第1制御弁、前記第2制御弁および前記第3制御弁の開度を調整する、
燃料電池システム。 - 請求項4から6のいずれか一つに記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの起動時に、前記第1の燃料電池が前記所定の温度に到達するまでの間は、前記燃料供給路による空気の圧力損失と前記空気供給路による空気の圧力損失との合計である総圧力損失が最小の値になるように前記第1制御弁および前記第2制御弁の開度を調整する、
燃料電池システム。 - 複数の燃料電池と、
複数の前記燃料電池に並列に接続し、前記燃料電池に燃料を供給する燃料供給路と、
複数の前記燃料電池に直列に接続し、前記燃料電池に空気を供給する空気供給路と、
前記燃料供給路に設けられ、燃料または空気を加熱する熱交換器と、
前記空気供給路に設けられ、空気を加熱する空気熱交換器と、
前記空気供給路における前記空気熱交換器の上流側と、前記燃料供給路における前記熱交換器の上流側とを連結する連結路と、
を備え、
前記空気供給路には、前記空気熱交換器に流入する空気の量を調整する第1制御弁が設けられ、
前記連結路には、前記熱交換器に流入する空気の量を調整する第2制御弁が設けられる、
燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池システムの起動時に前記第1制御弁および前記第2制御弁を開弁し、前記空気供給路および前記燃料供給路の双方から複数の前記燃料電池に加熱された空気を供給して複数の前記燃料電池を昇温する、
燃料電池システムの制御方法。
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