JP7434091B2 - 燃料電池システム - Google Patents
燃料電池システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7434091B2 JP7434091B2 JP2020118502A JP2020118502A JP7434091B2 JP 7434091 B2 JP7434091 B2 JP 7434091B2 JP 2020118502 A JP2020118502 A JP 2020118502A JP 2020118502 A JP2020118502 A JP 2020118502A JP 7434091 B2 JP7434091 B2 JP 7434091B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- hydrogen
- voltage
- control unit
- cell stack
- 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
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 246
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 226
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 226
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 220
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 179
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 49
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 claims description 38
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 42
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 35
- 235000003642 hunger Nutrition 0.000 description 32
- 230000037351 starvation Effects 0.000 description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 30
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 28
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 15
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 14
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 11
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 11
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 7
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 7
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 5
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
はじめに、実施の形態1における燃料電池システム100の構成について、図1を参照して説明する。図1は、実施の形態1に係る燃料電池システム100の概略構成を示すブロック図である。
図1に示される燃料電池システム100は、主に、制御部101と、燃料電池ユニット110とを備えている。
上記構成からなる燃料電池システム100においては、水素タンク112から燃料電池スタック116に供給された水素と、コンプレッサ111によって燃料電池スタック116に供給されたエアに含まれる酸素とが、燃料電池スタック116内で各々の燃料電池セル116dに分配して供給される。その際、燃料電池セル116dのアノード側には水素が供給され、燃料電池セル116dのカソード側には酸素が供給される。これにより、燃料電池セル116dは、水素と酸素の電気化学反応によって発電する。
図3の(a)は、セル電圧の経時的な変化を示している。図3の(b)~(e)は、制御部101による制御処理のタイムチャートを示している。このタイムチャートにおいて、図3の(b)は、燃料電池スタック116の発電状態を示している。図3の(c)は、第1の処理として、カソード側の掃気を行うカソード掃気処理を示している。
図4の(a)は、各フェーズの処理内容を示している。図4の(b)は、ポンプ115によるアノードオフガス中の水素の環流状態を示している。図4の(c)は、排気排水弁114の開閉を示している。図4の(d)は、インジェクタ113bから燃料電池スタック116への水素供給を示している。図4の(e)は、燃料電池スタック116における水素圧の経時的な変化を示している。この図4の(e)において、縦軸のP3は水素供給目標圧であり、P2は排気目標圧であり、P1は大気圧である。
制御部101が上述した水素欠乏復帰制御処理を実行することにより、燃料電池セル116dの内部に新しい水素が供給され、不純物濃度が低下し、水素濃度が上昇する理由を、図5および図6を用いて説明する。
図6の(b)は、水素排気処理を実行した後の、水素が50%で不純物が50%のアノード側の気体について、総量が減少して圧力が低下した様子を示している。図6の(b)において、セル#1内のアノード側の気体は、水素と不純物の割合が図6の(a)から変化せずに一定のまま、総量が減少する。
X=(P2/P3)M
と表すことができる。
たとえば、P2/P3=0.5、M=4とした場合、X=0.0625となる。これは、アノード側の気体に含まれる不純物を1/16にすることを意味する。
以下、燃料電池システム100の制御手順をフローチャートに沿って説明する。図7は、実施の形態1に係る燃料電池システム100の制御手順を示すフローチャートである。ここでは、負荷200が産業車両の走行モータまたは荷役モータである場合を具体例にして、燃料電池システム100の制御手順を説明する。
ステップS112において、制御部101は、燃料電池スタック116を発電状態にして、燃料電池ユニット110を通常モードで始動する。この結果、産業車両は動作が可能な状態になる。ここで、動作が可能とは、走行モータによる産業車両の走行が可能になること、または、荷役モータによるフォークなどの荷役部の動作が可能になることを意味する。
上述した本開示の燃料電池システム100においては、セルモニタ116sによって検出された燃料電池セル116dの電圧が異常確定前条件を満たす場合に、燃料電池スタック116のカソード掃気処理を行う第1処理と、燃料電池スタック116内に存在する水素を排気する水素排気処理、燃料電池スタック116に水素を供給する水素供給処理を含む水素欠乏復帰制御処理、及び水素排気処理と水素供給処理とのいずれも行うことなく待機する待機処理を行う第2処理と、を実行する構成を採用している。これにより、酸素欠乏と水素欠乏の両方の状態が解消され、燃料電池セル116dの劣化を抑制し、氷点下環境において、電圧低下に起因するエラーを引き起こすことなく、迅速に燃料電池スタック116の発電を再開させ、燃料電池システム100を始動することができる。
制御部101は、燃料電池セル116dの電圧が異常確定前条件を最初に満たす場合にカソード掃気処理を行い、カソード掃気処理の実行の後に再び燃料電池セル116dの電圧が異常確定前条件を再び満たす場合、必ずしも水素欠乏復帰制御処理を行わなくてもよい。この場合、制御部101は、カソード掃気処理を行う回数を予め記憶しており、カソード掃気処理を行う毎にその回数をカウントし、カソード掃気処理を行う回数が所定回数に達した時点でフラグを立てるようにする。
Claims (4)
- 燃料電池セルを有する燃料電池スタックを備える燃料電池ユニットと、
前記燃料電池ユニットを制御する制御部と、
を備え、
前記燃料電池ユニットは、前記燃料電池セルの電圧を検出する電圧検出部を有し、
前記制御部は、
前記燃料電池セルの電圧に関して予め設定された異常確定前条件と、前記電圧検出部によって検出された前記燃料電池セルの電圧とを比較し、
前記燃料電池セルの電圧が前記異常確定前条件を最初に満たす場合、前記燃料電池スタックのカソード側の掃気処理を行う第1処理を実行し、
前記燃料電池セルの電圧が前記異常確定前条件を再び満たす場合、前記燃料電池スタック内に存在する水素を排気する水素排気処理、前記燃料電池スタックに水素を供給する水素供給処理、及び前記水素排気処理と前記水素供給処理とのいずれも行うことなく待機する待機処理を含む第2処理を実行する、
燃料電池システム。 - 前記制御部は、前記第1処理を実行した後に、前記燃料電池セルの電圧が再び前記異常確定前条件を満たす場合、前記第2処理を実行する、
請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記制御部は、前記第2処理において、前記水素排気処理と前記水素供給処理と前記待機処理とを含む処理サイクルを複数回繰り返す、
請求項1または請求項2のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 - 前記制御部は、前記燃料電池ユニットを氷点下環境において始動する際に、前記第1処理と前記第2処理とを実行する、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020118502A JP7434091B2 (ja) | 2020-07-09 | 2020-07-09 | 燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020118502A JP7434091B2 (ja) | 2020-07-09 | 2020-07-09 | 燃料電池システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022015572A JP2022015572A (ja) | 2022-01-21 |
JP7434091B2 true JP7434091B2 (ja) | 2024-02-20 |
Family
ID=80121120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020118502A Active JP7434091B2 (ja) | 2020-07-09 | 2020-07-09 | 燃料電池システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7434091B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114976130A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-08-30 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种车用燃料电池系统健康状态评价方法、系统、电子设备和存储介质 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008041625A (ja) | 2006-08-10 | 2008-02-21 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2008084603A (ja) | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム及びそのパージ方法 |
JP2010218876A (ja) | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2011134529A (ja) | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2012009406A (ja) | 2010-05-25 | 2012-01-12 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システムおよびその制御方法 |
JP2013258111A (ja) | 2012-06-14 | 2013-12-26 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2014241211A (ja) | 2013-06-11 | 2014-12-25 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
JP2017084453A (ja) | 2015-10-22 | 2017-05-18 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 燃料電池診断装置 |
-
2020
- 2020-07-09 JP JP2020118502A patent/JP7434091B2/ja active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008041625A (ja) | 2006-08-10 | 2008-02-21 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2008084603A (ja) | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム及びそのパージ方法 |
JP2010218876A (ja) | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2011134529A (ja) | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP2012009406A (ja) | 2010-05-25 | 2012-01-12 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システムおよびその制御方法 |
JP2013258111A (ja) | 2012-06-14 | 2013-12-26 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2014241211A (ja) | 2013-06-11 | 2014-12-25 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
JP2017084453A (ja) | 2015-10-22 | 2017-05-18 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 燃料電池診断装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022015572A (ja) | 2022-01-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7119705B2 (ja) | 燃料電池システム | |
KR101000703B1 (ko) | 연료전지 하이브리드 차량의 아이들 스탑/해제 제어 방법 | |
JP4923551B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP2005183354A (ja) | 燃料電池システム | |
US20060210849A1 (en) | Fuel cell system and gas control method | |
JP5636905B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP7238848B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP2005150024A (ja) | 燃料電池システム | |
JP5113634B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP7434091B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP6555169B2 (ja) | 燃料電池システムの制御方法 | |
JP5304863B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP6972920B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP5333717B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP2008130358A (ja) | 燃料電池システム | |
JP2006324213A (ja) | 燃料電池システム | |
JP2007012565A (ja) | 燃料電池システム | |
CN113745604B (zh) | 燃料电池系统及其控制方法、非暂时性存储介质 | |
JP7298503B2 (ja) | 燃料電池システムおよびその制御方法 | |
JP4904719B2 (ja) | 燃料電池システム、その制御方法及びそれを搭載した車両 | |
JP7208832B2 (ja) | 燃料電池システム、車両および燃料電池システムの制御方法 | |
JP4984484B2 (ja) | 燃料電池システムの制御装置 | |
JP5326220B2 (ja) | 燃料電池システム及びハイブリッド車両システム | |
JP6683953B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP4828106B2 (ja) | 燃料電池の起動方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221028 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230718 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230801 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231002 |
|
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: 20240109 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240207 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7434091 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |