KR101838357B1 - 연료 전지 시스템 - Google Patents

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히로유키 이마니시
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

연료 가스의 배기량의 추정 정밀도의 저하가 억제된 연료 전지 시스템을 제공하는 것을 과제로 한다.
배출 밸브의 개방 밸브 기간에서의 연료 가스의 소실량과, 상기 개방 밸브 기간에서의 연료 전지의 발전에 의한 상기 연료 가스의 소비량에 기초하여, 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 배기량을 추정하는 제어부를 구비하고, 연료 분사부에 의한 상기 연료 가스의 단속적인 분사에 의해, 압력이 상승하고 있는 압력 상승 기간과 상기 압력이 저하되고 있는 압력 저하 기간이 존재하고, 상기 제어부는, 상기 개방 밸브 기간 중에서의 상기 압력 저하 기간 내에서의 상기 압력의 저하율과, 상기 압력 저하 기간 내에서의 상기 압력의 저하율과 동일한 저하율로 저하되고 있다고 간주한 상기 개방 밸브 기간 내의 상기 압력 상승 기간에서의 상기 압력의 간주 저하율에 기초해서 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 소실량을 산출하는, 연료 전지 시스템이 제공된다.

Description

연료 전지 시스템{FUEL CELL SYSTEM}
본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것이다.
연료 전지로부터 배출되는 연료 가스로부터 수분을 분리해서 저류하는 기액 분리기와, 기액 분리기에 접속되어 기액 분리기 내의 저류수와 함께 연료 가스를 외부로 배출하는 배출 밸브를 구비한 연료 전지 시스템이 알려져 있다. 이러한 배출 밸브를 개방하면, 먼저 저류수가 배출되고, 그 후에 연료 가스가 배출된다. 예를 들어 특허문헌 1에서는, 연료 가스의 배기량을, 연료 가스의 배출 직전부터 배출 후까지의 인젝터의 하류측의 압력의 저하분으로부터 환산된 유량과, 연료 전지의 수소 소비량의 변화분으로부터 환산된 유량에 기초하여 추정하는 기술이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2007-305563호 공보
인젝터 등에 의한 연료 가스의 분사는, 단속적으로 행하여진다. 이러한 연료 가스의 단속적인 분사에 의해 인젝터의 하류측의 압력은 상승과 저하를 반복한다. 이러한 상태의 경우에도 특허문헌 1의 추정 방법과 같이, 연료 가스의 배출 직전부터 배출 후까지의 인젝터의 하류측의 압력의 저하분으로부터 환산된 유량에 기초하여 배기량을 추정하면, 압력이 상승하고 있는 기간에서의 배기량을 고정밀도로 추정할 수 없어, 배기량의 추정 정밀도가 저하될 우려가 있다.
따라서, 연료 가스의 배기량의 추정 정밀도의 저하가 억제된 연료 전지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은, 연료 전지와, 상기 연료 전지에의 연료 가스를 분사하는 연료 분사부와, 상기 연료 분사부에 의해 분사된 상기 연료 가스를 상기 연료 전지에 흐르게 하는 공급 유로와, 상기 연료 전지로부터 배출된 상기 연료 가스를 상기 공급 유로에 흐르게 하는 순환 유로와, 상기 순환 유로 상에 배치되어 상기 연료 가스로부터 수분을 분리해서 저류하는 기액 분리기와, 상기 기액 분리기에 접속되어 상기 기액 분리기 내의 저류수 및 상기 연료 가스를 외부로 배출하는 배출 유로와, 상기 배출 유로에 설치된 배출 밸브와, 상기 공급 유로 내의 압력을 검출하는 압력 검출부와, 상기 배출 밸브의 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 소실량과, 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 전지의 발전에 의한 상기 연료 가스의 소비량에 기초하여, 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 배기량을 추정하는 제어부를 구비하고, 상기 연료 분사부에 의한 상기 연료 가스의 단속적인 분사에 의해, 상기 압력이 상승하고 있는 압력 상승 기간과 상기 압력이 저하되고 있는 압력 저하 기간이 존재하고, 상기 제어부는, 상기 개방 밸브 기간 중에서의 상기 압력 저하 기간 내에서의 상기 압력의 저하율과, 상기 압력 저하 기간 내에서의 상기 압력의 저하율과 동일한 저하율로 저하되고 있다고 간주한 상기 개방 밸브 기간 내의 상기 압력 상승 기간에서의 상기 압력의 간주 저하율에 기초하여, 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 소실량을 산출하는, 연료 전지 시스템에 의해 달성할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 압력 상승 기간의 직전의 상기 압력 저하 기간에서의 상기 압력의 저하율을, 상기 압력 상승 기간에서의 상기 압력의 간주 저하율로 하는 구성이어도 된다.
상기 제어부는, 상기 압력 저하 기간 내에서 취득된 복수의 상기 압력의 저하율의 평균값을, 상기 압력의 간주 저하율로 하는 구성이어도 된다.
상기 제어부는, 추정한 상기 연료 가스의 배기량이 목표 배기량 이상으로 된 경우에 상기 배출 밸브를 폐쇄하는 구성이어도 된다.
또한, 상기 목적은, 연료 전지와, 상기 연료 전지에의 연료 가스를 분사하는 연료 분사부와, 상기 연료 분사부에 의해 분사된 상기 연료 가스를 상기 연료 전지에 흐르게 하는 공급 유로와, 상기 연료 전지로부터 배출된 상기 연료 가스를 상기 공급 유로에 흐르게 하는 순환 유로와, 상기 순환 유로 상에 배치되어 상기 연료 가스로부터 수분을 분리하여 저류하는 기액 분리기와, 상기 기액 분리기에 접속되어 상기 기액 분리기 내의 저류수 및 상기 연료 가스를 외부로 배출하는 배출 유로와, 상기 배출 유로에 설치된 배출 밸브와, 상기 순환 유로 내 및 상기 기액 분리기 내 중 어느 하나의 압력을 검출하는 압력 검출부와, 상기 배출 밸브의 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 소실량과, 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 전지의 발전에 의한 상기 연료 가스의 소비량에 기초하여, 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 배기량을 추정하는 제어부를 구비하고, 상기 연료 분사부에 의한 상기 연료 가스의 단속적인 분사에 의해, 상기 압력이 상승하고 있는 압력 상승 기간과 상기 압력이 저하되고 있는 압력 저하 기간이 존재하고, 상기 제어부는, 상기 개방 밸브 기간 중에서의 상기 압력 저하 기간 내에서의 상기 압력의 저하율과, 상기 압력 저하 기간 내에서의 상기 압력의 저하율과 동일한 저하율로 저하되고 있다고 간주한 상기 개방 밸브 기간 내의 상기 압력 상승 기간에서의 상기 압력의 간주 저하율에 기초해서 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 소실량을 산출하는, 연료 전지 시스템에 의해서도 달성할 수 있다.
또한, 상기 목적은, 연료 전지와, 상기 연료 전지에의 연료 가스를 분사하는 연료 분사부와, 상기 연료 분사부에 의해 분사된 상기 연료 가스를 상기 연료 전지에 흐르게 하는 공급 유로와, 상기 연료 전지로부터 배출된 상기 연료 가스로부터 수분을 분리해서 저류하는 기액 분리기와, 상기 연료 전지로부터 배출된 상기 연료 가스를 상기 기액 분리기에 공급하는 제1 배출 유로와, 상기 기액 분리기에 접속되어 상기 기액 분리기 내의 저류수 및 상기 연료 가스를 외부로 배출하는 제2 배출 유로와, 상기 제2 배출 유로에 설치된 배출 밸브와, 상기 공급 유로 내, 상기 제1 배출 유로 내 및 상기 기액 분리기 내 중 어느 하나의 압력을 검출하는 압력 검출부와, 상기 배출 밸브의 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 소실량과, 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 전지의 발전에 의한 상기 연료 가스의 소비량에 기초하여, 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 배기량을 추정하는 제어부를 구비하고, 상기 연료 전지로부터 배출된 상기 연료 가스를 상기 공급 유로로 되돌리지 않는 애노드 비순환형의 연료 전지 시스템에서 있어서, 상기 연료 분사부에 의한 상기 연료 가스의 단속적인 분사에 의해, 상기 압력이 상승하고 있는 압력 상승 기간과 상기 압력이 저하되고 있는 압력 저하 기간이 존재하고, 상기 제어부는, 상기 개방 밸브 기간 중에서의 상기 압력 저하 기간 내에서의 상기 압력의 저하율과, 상기 압력 저하 기간 내에서의 상기 압력의 저하율과 동읽한 저하율로 저하되고 있다고 간주한 상기 개방 밸브 기간 내의 상기 압력 상승 기간에서의 상기 압력의 간주 저하율에 기초해서 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 소실량을 산출하는, 연료 전지 시스템에 의해 달성할 수 있다.
연료 가스의 배기량의 추정 정밀도의 저하가 억제된 연료 전지 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 연료 전지 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는 배출 밸브의 구동과, 공급 유로 내의 압력의 변화와, 인젝터의 구동을 나타낸 타이밍 차트이다.
도 3은 ECU에 의해 실행되는 배출 밸브의 개폐 제어의 흐름도이다.
도 4는 배기량 추정 제어의 흐름도이다.
도 5는 압력 저하율과 연료 가스 소실량의 관계를 규정한 맵이다.
도 6은 부하 전류값과 단위 시간당에서의 연료 가스 소비량과의 관계를 규정한 맵이다.
도 7은 적산 연료 가스 소실량과, 적산 연료 가스 소비량과, 연료 가스의 배기량과의 관계를 도시한 도면이다.
도 8은 적산 연료 가스 소실량의 산출 제어를 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 9는 적산 연료 가스 소실량의 산출 제어의 흐름도이다.
도 10은 제1 변형예에 관한 연료 전지 시스템의 개략 구성도이다.
도 11은 제2 변형예에 관한 연료 전지 시스템의 개략 구성도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 실시예의 연료 전지 시스템(1)(이하, 시스템이라고 함)에 대해서 설명한다. 시스템(1)은, 예를 들어 차량에 탑재되는 차량용의 시스템에 적용할 수 있다. 단, 다른 용도의 시스템에 적용해도 된다. 도 1은, 시스템(1)의 개략 구성도이다. 시스템(1)은, 전력 공급 수단으로서 연료 전지(2)를 구비하고 있다. 연료 전지(2)는, 고체 고분자 전해질막 등의 전해질막이 촉매 전극인 애노드와 캐소드 사이에 끼워져서 구성되고(도면 중에서는, 전해질막, 애노드, 캐소드의 도시는 생략하고 있음), 애노드에의 수소를 포함하는 연료 가스의 공급과 캐소드에의 공기 등의 산소를 포함하는 산화 가스의 공급을 받아서 발전한다.
탱크(3)는, 연료 전지(2)에 연료 가스를 공급하는 연료 공급원이다. 공급 유로(4)는, 연료 전지(2)의 애노드 입구에 접속되고, 탱크(3)로부터 공급된 연료 가스를 연료 전지(2)에 흐르게 한다. 공급 유로(4)에는 압력 조절 밸브(6)가 배치되어 있고, 탱크(3)로부터 공급되는 연료 가스는 압력 조절 밸브(6)로 감압되어 원하는 압력으로 조정되고 나서 연료 전지(2)에 공급된다. 또한, 공급 유로(4)에서의 압력 조절 밸브(6)의 하류측에는 인젝터(10)가 배치되어 있다. 인젝터(10)는, 밸브체를 전자 구동력으로 직접적으로 소정의 구동 주기로 구동해서 밸브 시트로부터 이격시킴으로써 가스 유량이나 가스 압력을 조정하는 것이 가능한 전자 구동식의 개폐 밸브이다. 인젝터(10)는, 연료 전지(2)에의 연료 가스를 분사하는 연료 분사부의 일례이다. 인젝터(10)나 압력 조절 밸브(6)는, ECU(Electronic Control Unit)(20)에 의해 제어된다.
연료 전지(2)의 애노드 출구에는 연료 전지(2)로부터 배출된 연료 가스(연료 오프 가스)를 공급 유로(4)에 흐르게 하는 순환 유로(8)가 접속되어 있다. 또한, 순환 유로(8)에는, 연료 전지(2)로부터 배출된 연료 가스를 가압해서 공급 유로(4)에 보내기 위한 순환 펌프(9)가 설치되어 있다. 이에 의해, 본 시스템(1)에서는, 연료 전지(2)의 운전 시에는 연료 가스는 공급 유로(4)와 순환 유로(8)를 통해서 순환한다.
순환 유로(8)의 도중에는 기액 분리기(12)가 배치되어, 연료 가스로부터 수분을 분리하고, 분리한 물을 저류하는 저류조(12a)를 갖고 있다. 시스템(1)에서는, 연료 전지(2)의 발전에 의해 생성된 물이 캐소드측으로부터 전해질막을 투과해서 애노드측에 누출되어 간다. 애노드측으로 이동한 물은 연료 가스와 함께 순환 유로(8)에 배출되고, 기액 분리기(12)에서 회수된다.
기액 분리기(12)의 저류조(12a)의 저부에는, 기액 분리기(12) 내의 저류수 및 연료 가스를 외부로 배출하는 배출 유로(14)가 접속되어 있다. 배출 유로(14)의 하류단은 외기에 노출되어 있다. 배출 유로(14)에는 배출 밸브(16)가 배치되어 있다. 배출 밸브(16)는 통상은 폐쇄되어 있으며, ECU(20)에 의해 필요에 따라서 개방된다. 배출 밸브(16)로서는, 셧 오프 밸브나 유량 조정 밸브 등 배출 상태를 제어하는 것이 가능한 밸브이면 된다. 본 실시 형태에서는, 배출 밸브(16)는 셧 오프 밸브이다. 저류조(12a)로부터 저류수가 넘치기 전에 배출 밸브(16)가 개방되어 배수됨으로써, 액수가 순환 유로(8), 공급 유로(4)를 통해서 연료 전지(2)에 공급되는 것을 방지할 수 있다.
공급 유로(4)에는, 인젝터(10)보다도 하류측에 공급 유로(4) 내의 압력을 검출하는 압력 센서(21)가 설치되어 있다. 압력 센서(21)는 주로 연료 전지(2)에 공급되는 연료 가스의 압력을 검출한다. 순환 유로(8)에는, 기액 분리기(12)보다도 상류측에 순환 유로(8) 내의 압력을 검출하는 압력 센서(22)가 설치되어 있다. 압력 센서(22)는, 주로 연료 전지(2)로부터 배출되는 연료 가스의 압력을 검출하여, 배출 밸브(16)보다도 상류측의 압력을 검출할 수 있다. 배출 유로(14)에는, 배출 밸브(16)보다도 하류측의 배출 유로(14) 내의 압력을 검출하는 압력 센서(23)가 설치되어, 배출 밸브(16)보다도 하류측의 압력을 검출할 수 있다. 압력 센서(23)의 검출값은 대략 대기압을 나타낸다. 압력 센서(21 내지 23)는 ECU(20)의 입력측에 접속되어, 검출한 압력에 따른 신호를 ECU(20)에 입력하고 있다. 압력 센서(21)는, 공급 유로(4) 내의 압력을 검출하는 압력 검출부의 일례이다.
연료 전지(2)에는 부하 장치(30)가 접속되어 있다. 부하 장치(30)는, 연료 전지(2)의 전기적 특성을 측정하기 위한 장치이며, 예를 들어 전기 화학계 범용 포텐쇼 갈바노스탯을 포함하여 구성할 수 있다. 부하 장치(30)는, 배선에 의해 연료 전지(2)의 애노드측 세퍼레이터와 캐소드측 세퍼레이터에 전기적으로 접속되어 있다. 부하 장치(30)는, 연료 전지(2)의 발전 시에 연료 전지(2)를 흐르는 부하 전류와, 연료 전지(2)의 부하 전압(셀 전압)을 측정할 수 있다. ECU(20)는, 부하 장치(30)로부터의 출력 신호에 의해 연료 전지(2)의 부하 전류값을 검출한다.
ECU(20)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory)을 구비하는 마이크로컴퓨터를 포함하여 구성되어 있다. ECU(20)는, 시스템(1)의 각 구성 요소와 전기적으로 접속되고, 각 구성 요소로부터 수취하는 정보에 기초하여, 각 구성 요소의 동작을 제어한다. 또한, ECU(20)는, 상세하게는 후술하는 연료 가스의 배기량을 추정하는 제어를 실행하는 제어부의 일례이다.
또한, 연료 전지(2)의 캐소드 입구에는 산화 가스를 공급하기 위한 통로가 접속되고, 캐소드 출구에는 산화 오프 가스를 배출하기 위한 통로가 접속되어 있지만, 도 1에서는 생략하고 있다.
상술한 바와 같이 배출 밸브(16)를 개방함으로써 기액 분리기(12) 내의 저류수를 외부에 배출할 수 있다. 이때, 저류수와 함께 연료 가스의 일부가 외부에 배출된다. 여기서, 배출 밸브(16)로부터 배출되는 연료 가스의 실제 배기량이 목표 배기량으로 되도록 제어할 것이 요구된다. 실제의 배기량이 목표 배기량에 대하여 너무 많으면, 연료 가스를 불필요하게 소비하게 되어 연비가 악화될 우려가 있기 때문이다. 반대로 실제의 배기량이 목표 배기량에 대하여 너무 적으면, 예를 들어 실제의 배기량이 제로이면, 저류수를 완전히 배출할 수 없게 될 우려가 있기 때문이다. 따라서, 본 시스템(1)에서는, 배출 밸브(16)의 개방 밸브 중에 배출되는 연료 가스의 배기량을 후술하는 방법에 의해 추정하고, 추정한 배기량이 목표 배기량에 이르렀을 경우에 배출 밸브(16)를 폐쇄한다.
이어서, 배출 밸브(16)의 작동에 의한 압력의 변화 등을 설명한다. 도 2는, 배출 밸브(16)의 구동과, 공급 유로(4) 내의 압력의 변화와, 인젝터(10)의 구동을 나타낸 타이밍 차트이다. 또한, 도 2는, 인젝터(10)로부터 연료 가스가 단속적으로 분사되고 있는 상태에서의 타이밍 차트이다. 상술한 바와 같이 공급 유로(4) 내의 압력은, 압력 센서(21)에 의해 검출된다. 도 2에서는, 시점 tO에서 배출 밸브(16)가 폐쇄되어 있고, 시점 t1에서 배출 밸브(16)가 개방되고, 시점 t1 내지 t2 사이에서 기액 분리기(12) 내의 저류수의 배출이 완료되고, 시점 t2 내지 t3 사이에서 연료 가스가 배출된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 인젝터(10)는, 일정한 휴지 기간을 두고 단속적으로 연료 가스를 분사하고 있다. 공급 유로(4) 내의 압력은, 이 연료 가스의 단속적인 분사에 의해, 상승과 저하를 반복한다. 상세하게는, 연료 가스의 분사 개시부터 소정 기간까지 공급 유로(4) 내의 압력은 상승하고, 그 후에 다음으로 연료 가스가 분사될 때까지는 압력은 저하된다. 또한, 공급 유로(4) 내의 압력이 소정의 목표 압력으로 되도록 인젝터(10)의 분사압은 ECU(20)에 의해 피드백 제어되고 있다. 따라서, 배출 밸브(16)가 개방되기 전부터 배출 밸브(16)가 개방되어 배수가 완료될 때까지는, 공급 유로(4) 내의 압력은 대략 일정한 범위 내에서 상승과 저하를 반복한다. 여기서, 시점 t0 내지 t2 사이에서의 연료 가스의 분사의 휴지 기간 중에서의 공급 유로(4) 내의 압력 저하는, 연료 전지(2)의 발전에 의해 연료 가스가 소비된 것에 기인하고 있다. 또한, 시점 t1 내지 t2 사이에서의 압력의 변동의 형태가, 시점 t0 내지 t1 사이에서의 압력의 변동의 형태와 대략 변화하지 않는 이유는, 시점 t1 내지 t2 사이에서는 저류수의 배수는 행하여지고 있지만 연료 가스의 배기는 행하여지지 않았기 때문이다.
배수가 완료되어 기액 분리기(12) 및 배출 유로(14)가 대기에 연통하면, 배출 유로(14)를 통해서 연료 가스가 배기되어 간다. 이에 의해, 시점 t2 내지 t3 사이에서 공급 유로(4) 내의 압력의 저하율은 배수 중보다도 커진다. 연료 가스가 배기됨으로써, 순환 유로(8)와 연통하고 있는 공급 유로(4) 내의 압력도 저하되기 때문이다. 따라서, 시점 t2 내지 t3 사이에서의 연료 가스의 분사의 휴지 기간에서의 공급 유로(4) 내의 압력의 저하는, 상술한 연료 전지(2)의 발전에 의한 연료 가스의 소비량과, 연료 가스의 배기량에 기인하고 있다. 또한, 후술하는 추정 방법에 의해 추정된 배기량이 목표 배기량에 도달했다고 판단된 경우에는, 배출 밸브(16)는 폐쇄된다.
도 3은, ECU(20)에 의해 실행되는 배출 밸브(16)의 개폐 제어의 흐름도이다. ECU(20)는, 시스템(1)이 운전 중인지 여부를 판정한다(스텝 S1). 저류수의 배수 처리는 시스템의 운전 중에 실시하기 때문이다. 시스템(1)이 운전 중인 경우에는 ECU(20)는 스텝 S1 이후의 처리가 실행되고, 시스템(1)이 운전 중이 아닌 경우에는, 본 제어는 종료된다.
다음으로 ECU(20)는, 배출 밸브(16)의 개방 밸브 조건이 성립되었는지 여부를 판정한다(스텝 S2). 배출 밸브(16)의 개방 밸브 조건이란, 예를 들어 전회의 배출 밸브(16)의 개방으로부터 경과 시간이 소정 시간에 도달한 경우 등인데, 이것에 한정되지 않는다. 개방 밸브 조건이 성립되지 않은 경우에는, 본 제어는 종료된다. 배출 밸브(16)의 개방 밸브 조건이 성립되면, ECU(20)는 배출 밸브(16)를 개방하고(스텝 S3), 배출 밸브(16)의 개방에 의한 연료 가스의 배기량을 추정한다(스텝 S4). ECU(20)는, 추정된 배기량이 목표 배기량 이상으로 되었는지 여부를 판정하고(스텝 S5), 추정된 배기량이 목표 배기량 이상으로 될 때까지 배기량의 추정을 계속한다. 추정된 배기량이 목표 배기량 이상으로 된 경우에는, ECU(20)는 배출 밸브(16)를 폐쇄하고(스텝 S6), 본 제어를 종료한다. 또한, 목표 배기량은 미리 설정된 고정값이어도 되고, 시스템(1)의 운전 상태에 따라서 설정되는 것이어도 된다. 이상의 제어에 의해, 기액 분리기(12) 내의 저류수는 배수되고, 연료 가스도 원하는 양만 배기된다.
이어서, 배기량의 추정 방법의 개략에 대해서 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는, 배기량 추정 제어의 흐름도이다. 본 실시예의 추정 방법에서는, 공급 유로(4) 내의 압력의 저하량으로부터 산출한 연료 가스의 소실량과 연료 전지(2)의 부하 전류값으로부터 산출한 연료 전지의 발전에 의한 연료 가스의 소비량에 기초하여 연료 가스의 배기량을 추정한다.
ECU(20)는, 배출 밸브(16)가 개방된 시점 t1로부터의 공급 유로(4) 내의 압력 저하율(△P)로부터 적산 연료 가스 소실량(Q1)을 산출한다(스텝 S11). 도 5는, 압력 저하율(△P)과 연료 가스 소실량과의 관계를 규정한 맵이다. ECU(20)는, 이 맵에 기초하여, 단위 시간당 압력 저하율(△P)로의 단위 시간당에서의 연료 가스 소실량을 산출하고, 시점 t1로부터 현재까지의 시간 적분을 하여, 적산 연료 가스 소실량(Q1)을 산출한다. 또한, 단위 시간당 연료 가스 소실량은, 단위 시간당 압력 저하율(△P)을 사용한 계산식에 의해 산출해도 된다.
이어서, ECU(20)는, 부하 전류값으로부터 연료 전지(2)의 발전에 기인하는 적산 연료 가스 소비량(Q2)을 산출한다(스텝 S12). 도 6은, 부하 전류값과 단위 시간당에서의 연료 가스 소비량과의 관계를 규정한 맵이다. ECU(20)는, 이 맵에 기초하여, 부하 전류값에 대응한 단위 시간당 연료 가스 소비량을 산출하고, 시점 t1로부터 현재 시점까지의 시간 적분을 산출하여, 적산 연료 가스 소비량(Q2)을 산출한다. 또한, 도 5, 6의 맵은 미리 실험 등에 기초하여 규정되어, ECU(20)의 ROM에 기록되어 있다. 또한, 단위 시간당 연료 가스 소비량은, 부하 전류값을 사용한 계산식에 의해 산출해도 된다.
여기서, 상술한 적산 연료 가스 소비량(Q2)은, 연료 전지(2)의 발전에 의해 소비된 연료 가스의 전체량을 나타낸다. 적산 연료 가스 소실량(Q1)은, 이유의 여하를 불문하고 공급 유로(4)나 순환 유로(8) 및 연료 전지(2) 내로부터의 소실된 연료 가스의 전체량을 나타낸다. 따라서, 적산 연료 가스 소실량(Q1)은, 연료 전지(2)의 발전에 의해 소비된 적산 연료 가스 소비량(Q2)과 배출 밸브(16)의 개방에 의한 연료 가스의 배기량(Q)을 포함한다. 도 7은, 적산 연료 가스 소실량(Q1)과, 적산 연료 가스 소비량(Q2)과, 연료 가스의 배기량(Q)의 관계를 도시한 도면이다. 또한, 저류수의 배출이 완료되지 않은 경우에는, 적산 연료 가스 소실량(Q1)과 발전에 의해 소비된 적산 연료 가스 소비량(Q2)은, 대략 동일한 값으로 되기 때문에, 연료 가스의 배기량(Q)은 대략 제로가 된다.
이어서, ECU(20)는, 적산 연료 가스 소실량(Q1)으로부터 적산 연료 가스 소비량(Q2)을 감산해서 얻어지는 배기량(Q)을 추정된 배기량으로서 산출한다(스텝 S13). 상기 스텝 S11 내지 S13은, 도 3에 도시한 바와 같이 추정된 배기량이 목표 배기량에 도달할 때까지 반복해서 행해지고(스텝 S5에서 "아니오"), 추정된 배기량이 목표 배기량에 도달하면(스텝 S5에서 "예"), 배출 밸브(16)가 폐쇄된다(스텝 S6). 이상과 같이 하여 배기량이 추정된다.
이어서, 적산 연료 가스 소실량(Q1)을 산출하는 방법에 대해서 구체적으로 설명한다. 도 8은, 적산 연료 가스 소실량(Q1)의 산출 제어를 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 도 9는, 적산 연료 가스 소실량(Q1)의 산출 제어의 흐름도이다. ECU(20)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 공급 유로(4) 내의 압력이 저하되고 있는 압력 저하 기간(Dt1, Dt2, Dt3…)과, 공급 유로(4) 내의 압력이 상승하고 있다고 간주하는 간주 압력 상승 기간(Ut1, Ut2…)에서, 연료 가스 소실량의 산출 방법을 변경한다.
간주 압력 상승 기간(Ut1)은, 인젝터(10)에 의한 연료 가스의 분사 기간(Ft1)과, 연료 가스의 분사 정지로부터의 부가 기간(Et1)과의 합계 기간이다. 부가 기간(Et1)은, 연료 가스의 분사 정지 후에 공급 유로(4) 내의 실제 압력이 저하되기 시작하는 시점을 포함하도록 설정되어 있다. 즉, 간주 압력 상승 기간(Ut1)은, 인젝터(10)의 연료 가스의 분사에 기인해서 공급 유로(4) 내의 실제 압력이 상승하는 기간을 포함하도록 약간 길게 설정되어 있다. 마찬가지로, 간주 압력 상승 기간(Ut2)도 연료 가스의 분사 기간(Ft2)과, 연료 가스의 분사 정지 후로부터의 부가 기간(Et2)과의 합계 기간이다. ECU(20)는, 배출 밸브(16)의 개방 중에 인젝터(10)의 분사 개시와 정지의 타이밍을, 분사 플래그에 기초하여 파악함으로써, 현재가 간주 압력 상승 기간(Ut1, Ut2…) 내에 포함되는지 여부를 판별할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 부가 기간(Et1, Et2…)은, 미리 정해진 동일한 길이의 기간이다. 따라서, 예를 들어 연료 전지(2)의 발전 요구량의 변화 등에 따라 분사 기간(Ft1, Ft2)이 상이한 경우에도, 분사 기간(Ft1, Ft2) 각각에 동일한 부가 기간(Et1, Et2)이 부가된 기간을 간주 압력 상승 기간(Ut1, Ut2)으로서 사용할 수 있다. 또한, 연료 전지(2)의 발전 요구량에 따라서 연료 가스의 분사 기간은 변화하기 때문에, 이 분사 기간의 변화에 따라서 부가 기간의 길이를 변경해도 된다.
압력 저하 기간(Dt1, Dt2, DC3…)은, 배출 밸브(16)의 개방 밸브 기간 중이며, 간주 압력 상승 기간에 상당하지 않는 기간이다. 상술한 방법으로 ECU(20)가 현재가 간주 압력 상승 기간(Ut1, Ut2…) 내인지 여부를 판정함으로써, 현재가 압력 저하 기간인지 여부를 판별할 수 있다. 또한, 도 9의 흐름도를 사용해서 이하에서 설명하는 적산 연료 가스 소실량(Q1)의 산출 제어에 대해서는, 압력 저하 기간(Dt2)과 간주 압력 상승 기간(Ut2)에서의 연료 가스 소실량의 산출 방법을 대표로서 설명한다.
도 9에 도시한 바와 같이, ECU(20)는, 간주 압력 상승 기간 중인지 여부를 판정한다(스텝 S31). 부정 판정의 경우, 즉, 압력 저하 기간(Dt2) 중인 경우에는, ECU(20)는, 압력 센서(21)로부터의 검출값에 기초하여 압력 저하율(△P)을 취득한다(스텝 S32). ECU(20)는, 압력 저하 기간(Dt2) 내에서의 단위 시간당 압력 저하율(△P)을 취득하게 된다. 구체적으로는, ECU(20)는, 압력 저하 기간(Dt2) 중에서 압력 센서(21)에 의해 검출된 전회의 압력값으로부터 금회의 압력값을 감산한 값을 압력 저하율(△P)로서 산출한다. 이어서, 상술한 도 5의 맵에 기초하여 ECU(20)는, 단위 시간당 연료 가스 소실량을 산출한다(스텝 S33). 이와 같이 하여 산출한 단위 시간당 연료 가스 소실량을, 지금까지 적산된 적산 연료 가스 소실량에 가산하여, 적산 연료 가스 소실량(Q1)으로서 산출한다(스텝 S34). 압력 저하 기간(Dt2) 내로에서스텝 S31 내지 S34의 처리가 복수회 반복됨으로써, 압력 저하 기간(Dt2) 내에서의 연료 가스 소실량이 적산 연료 가스 소실량(Q1)에 반영된다. 이렇게 압력 저하 기간(Dt2)에서는, 간주 압력 상승 기간(Ut1, Ut2…)과 비교해서 압력이 크게 변동되지 않고 안정되어 있기 때문에, 압력 센서(21)에 기초하여 취득한 압력 저하율(△P)에 기초하여 연료 가스 소실량을 산출한다. 또한, 배수 중, 배기 중의 어느 경우에도 배출 밸브(16)의 개방 중이며 압력 저하 기간 내에서의 압력 저하율(△P)에 기초하여 연료 가스 소실량을 산출한다. 스텝 S31 내지 S34는 압력 저하 기간(Dt2)을 벗어난 후에도 계속해서 행하여진다.
이어서, 스텝 S31의 처리에서 간주 압력 상승 기간(Ut2)이라고 판정되면, ECU(20)는, 간주 압력 상승 기간(Ut2) 중에서의 압력의 간주 저하율을 취득한다(스텝 S35). 간주 저하율에 대해서는 후술한다. ECU(20)는, 이 간주 저하율에 기초하여 간주 압력 상승 기간(Ut2) 중에서의 단위 시간당 연료 가스 소실량을, 지금까지 적산된 적산 연료 가스 소실량에 가산하여, 적산 연료 가스 소실량(Q1)으로서 산출한다(스텝 S34). 간주 압력 상승 기간(Ut2) 내에서 스텝 S35, S32 내지 S34의 처리가 반복됨으로써, 간주 압력 상승 기간(Ut2) 내에서의 연료 가스 소실량이 적산 연료 가스 소실량(Q1)에 반영된다.
간주 저하율은, 압력 저하 기간(Dt2) 내에서의 압력 저하율(△P)과 동일하다고 간주한 값이다. 즉, 간주 압력 상승 기간(Ut2)에서의 연료 가스 소실량은, 간주 압력 상승 기간(Ut2)에서의 실제의 압력값이나 그 변화율에는 기초하지 않고, 간주 저하율에 기초하여 산출된다. 도 8에는, 이해를 용이하게 하기 위해서, 간주 압력 상승 기간(Ut2) 내에서, 간주 저하율로 저하되는 간주 압력 선분(PC)을 기재하고 있다. 간주 압력 상승 기간(Ut2)에서는, 압력이 상승하고 있는 기간이기 때문에, 압력 저하율에 기초하여 연료 가스 소실량을 산출할 수 없다. 따라서, 간주 저하율에 기초하여 간주 압력 상승 기간(Ut2)에서의 연료 가스 소실량을 산출함으로써, 고정밀도로 연료 가스의 소실량을 산출할 수 있다. 또한, 간주 압력 상승 기간(Ut2)에서의 단위 시간당 연료 가스 소실량은, 도 5의 맵에서의 압력 저하율(△P)을 간주 저하율로 치환한 맵에 의해 산출하는데, 예를 들어 간주 저하율을 사용한 계산식에 의해 단위 시간당 연료 가스 소실량을 산출해도 된다. 또한, 배수 중, 배기 중의 어느 경우에도 배출 밸브(16)의 개방 중이며 간주 압력 상승 기간 중에서는 간주 저하율에 기초하여 연료 가스 소실량을 산출한다.
ECU(20)는, 간주 압력 상승 기간(Ut2)의 직전의 압력 저하 기간(Dt2) 내의 압력 저하율(△P)을, 간주 압력 상승 기간(Ut2)에서의 간주 저하율로서 사용한다. 직전의 압력 저하 기간(Dt2) 내에서의 압력 저하율(△P)을 사용해서 압력 저하 기간(Dt2) 직후의 간주 압력 상승 기간(Ut2)의 연료 가스 소실량을 산출함으로써, 적산 연료 가스 소실량(Q1)을 보다 고정밀도로 산출할 수 있다.
여기서, 도 8에서는 이해를 용이하게 하기 위해서 압력 저하 기간(Dt2) 내에서의 압력 저하율(△P)이 일정한 경우를 나타내고 있지만, 실제로는 압력 저하 기간(Dt2) 내에서도 압력 저하율(△P)은 변동된다. 따라서, ECU(20)는, 압력 저하 기간(Dt2) 내에서 취득된 복수의 압력 저하율(△P)의 평균값을, 간주 압력 상승 기간(Ut2)에서의 간주 저하율로서 사용한다. 이에 의해, 간주 압력 상승 기간(Ut2)에서의 연료 가스 소실량을 고정밀도로 산출할 수 있다.
이상과 같은 연료 가스 소실량의 산출은, 배출 밸브(16)의 개방 밸브 기간 중에서의 압력 저하 기간(Dt1), 간주 압력 상승 기간(Ut1), 압력 저하 기간(Dt2), 간주 압력 상승 기간(Ut2…)의 순서대로 행하여지고, 산출된 연료 가스 소실량이 순차 적산되어, 최종적인 적산 연료 가스 소실량(Q1)이 산출된다. 이렇게 간주 압력 상승 기간(Ut1, Ut2…)에서도, 간주 저하율에 기초하여 연료 가스 소실량을 고정밀도로 산출할 수 있다. 이 때문에, 적산 연료 가스 소실량(Q1)에 대해서도 보다 고정밀도로 산출할 수 있고, 배기량의 추정 정밀도의 저하가 억제되어 있다.
또한, 배출 밸브(16)가 개방되고 나서 첫회의 간주 압력 상승 기간(Ut1)에서의 간주 저하율에 대해서는, 배출 밸브(16)가 개방된 시점 t1의 전후를 포함하는 압력 저하 기간(Dt1) 중에서의 압력 저하율을 사용한다.
또한, 예를 들어 배출 밸브(16)가 개방된 시점 t1이 간주 압력 상승 기간에 포함되어 있는 경우에는, 배출 밸브(16)가 개방되기 전의 압력 저하 기간에서의 압력 저하율을 간주 저하율로서 사용한다. 이 경우, 배출 밸브(16)가 개방된 시점 t1로부터 간주 압력 상승 기간이 종료될 때까지의 사이의 기간에서, 간주 저하율에 기초하여 연료 가스 소실량을 산출한다.
또한, 본 실시예에서는, 압력 센서(21)로부터의 출력값에 기초하여 실제의 압력 상승 기간을 직접 검출하는 것이 아니라, 인젝터(10)에 의한 연료 가스의 분사 기간과 연료 가스의 분사 정지 후로부터의 부가 기간과의 합계 기간을 간주 압력 상승 기간으로서 사용하고 있다. 실제의 압력 상승 기간은 짧기 때문에, 압력 센서(21)로부터의 출력값에 오차가 발생할 우려가 있기 때문이다. 단, 본 발명은, 간주 압력 상승 기간 대신에, 압력 센서(21)에 기초하여 검출된 실제로 압력이 상승하고 있는 압력 상승 기간을 사용하는 것을 배제하는 것이 아니다. 예를 들어 압력 센서(21)에 의해 검출된 압력값의 극소값 및 극대값에 기초하여 실제의 압력 상승 기간을 검출하고, 그 이외의 기간을 압력 저하 기간으로서 검출해도 된다. 또한, 압력 센서(21)에 기초하여 검출된 실제의 압력 상승 기간에 소정의 부가 기간을 추가한 기간을 간주 압력 상승 기간으로서 사용해도 된다. 또한, 연료 가스의 분사 기간을 간주 압력 상승 기간으로 해도 된다.
상기 실시예에서는, 압력 저하 기간 내에서 취득된 복수의 압력 저하율(△P)의 평균값을, 간주 저하율로 한다. 따라서, 압력 저하 기간 내에서 2회 이상의 압력 저하율(△P)을 취득하는 것이 바람직하다.
상기 실시예에서는, 간주 압력 상승 기간의 직전의 압력 저하 기간 내에서 취득된 복수의 압력 저하율(△P)의 평균값을, 간주 저하율로서 사용하는데, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 간주 압력 상승 기간의 직전의 압력 저하 기간 내에서의 임의의 기간에서의 압력 저하율을, 간주 저하율로서 사용해도 된다. 또한, 직전의 압력 저하 기간보다도 이전의 압력 저하 기간 내에서의 임의의 기간에서의 압력 저하율을, 간주 저하율로서 사용해도 된다.
상기 실시예에서는, 압력 센서(21)로부터의 검출값에 기초하여 공급 유로(4) 내의 압력 저하율(△P)을 취득하고, 압력 저하율(△P)로부터 적산 연료 가스 소실량(Q1)을 산출했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, ECU(20)는, 순환 유로(8) 내의 압력을 검출하는 압력 센서(22)로부터의 검출값에 기초하여 순환 유로(8) 내의 압력 저하율을 취득하고, 순환 유로(8) 내의 압력 저하율로부터 적산 연료 가스 소실량(Q1)을 산출해도 된다. 인젝터(10)에 의한 연료 가스의 분사에 의해, 공급 유로(4) 및 연료 전지(2)를 통해서 순환 유로(8) 내의 압력이 상승과 저하를 반복하고, 또한 배출 밸브(16)가 개방됨으로써 순환 유로(8) 내의 압력도 저하되기 때문이다. 이 경우, 압력 센서(22)는, 순환 유로(8) 내의 압력을 검출하는 압력 검출부의 일례이다. 또한, 압력 센서(22)는, 기액 분리기(12)보다도 상류측의 순환 유로(8)에 설치되어 있어도 되고, 기액 분리기(12)보다도 하류측의 순환 유로(8)에 설치되어 있어도 된다.
이어서, 시스템의 변형예에 대해서 설명한다. 도 10은, 제1 변형예에 관한 시스템(1a)의 개략 구성도이다. 또한, 상술한 시스템(1)과 동일한 구성에 대해서는 동일한 번호를 부여함으로써 중복되는 설명을 생략한다. 시스템(1a)에서는, 기액 분리기(12) 내의 압력을 검출하는 압력 센서(24)가 설치되어 있다. 압력 센서(24)는, 기액 분리기(12) 내의 저류수를 뒤집어 쓰지 않도록 높은 위치에 설치되어 있다. 시스템(1a)에서는, ECU(20)는, 압력 센서(24)로부터의 검출값에 기초하여 기액 분리기(12) 내의 압력 저하율을 취득하고, 기액 분리기(12) 내의 압력 저하율로부터 적산 연료 가스 소실량(Q1)을 산출한다. 인젝터(10)에 의한 연료 가스의 분사에 의해, 공급 유로(4), 연료 전지(2) 및 순환 유로(8)를 통해서 기액 분리기(12) 내의 압력도 상승과 저하를 반복하고, 또한 배출 밸브(16)가 개방됨으로써 기액 분리기(12) 내의 압력도 저하되기 때문이다. 이 경우, 압력 센서(24)는, 기액 분리기(12) 내의 압력을 검출하는 압력 검출부의 일례이다.
도 11은, 제2 변형예에 관한 시스템(1b)의 개략 구성도이다. 시스템(1b)은, 시스템(1, 1a)과 달리 애노드 비순환형이며, 순환 유로(8) 및 순환 펌프(9)는 설치되어 있지 않아, 연료 전지(2)로부터 배출된 연료 가스가 다시 공급 유로(4) 및 연료 전지(2)로 되돌려지지 않는다. 또한, 시스템(1b)은, 연료 전지(2)로부터 배출된 연료 가스를 기액 분리기(12)에 공급하는 제1 배출 유로(14a)와, 기액 분리기(12)에 접속되어 기액 분리기(12) 내의 저류수 및 연료 가스를 외부로 배출하는 제2 배출 유로(14b)를 구비하고 있다. 배출 밸브(16)는, 제2 배출 유로(14b)에 배치되어 있다. 따라서, 연료 전지(2)로부터 배출된 연료 가스는, 배출 밸브(16)가 개방됨으로써 외부에 배출된다. 압력 센서(22)는, 제1 배출 유로(14a)에 설치되어 제1 배출 유로(14a) 내의 압력을 검출한다. 압력 센서(23)는, 제2 배출 유로(14b)에 설치되고, 배출 밸브(16)보다도 하류측에서의 제2 배출 유로(14b) 내의 압력을 검출한다.
시스템(1b)도, 시스템(1, 1a)과 마찬가지로, 적산 연료 가스 소실량(Q1)으로부터 적산 연료 가스 소비량(Q2)을 감산해서 얻어지는 배기량(Q)를 추정된 배기량으로서 산출할 수 있다. 또한, ECU(20)는, 압력 센서(21)로부터의 검출값에 기초하여 공급 유로(4) 내의 압력 저하율(△P)을 취득하여, 압력 저하율(△P)로부터 적산 연료 가스 소실량(Q1)을 산출해도 되고, 압력 센서(22)로부터의 검출값에 기초하여 제1 배출 유로(14a) 내의 압력 저하율을 취득하여, 적산 연료 가스 소실량(Q1)을 산출해도 된다. 또한, ECU(20)는, 기액 분리기(12) 내의 압력을 검출하는 압력 센서(24)로부터의 검출값에 기초하여 기액 분리기(12) 내의 압력 저하율을 취득하고, 적산 연료 가스 소실량(Q1)을 산출해도 된다. 압력 센서(21, 22, 24)는, 각각 공급 유로(4) 내, 제1 배출 유로(14a) 내 및 기액 분리기(12) 중 어느 하나의 압력을 검출하는 압력 검출부의 일례이다.
이상 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서, 다양한 변형·변경이 가능하다.
상기 실시예에서는, 연료 가스 소실량과 연소 가스 소비량과의 산출을, 배출 밸브(16)가 개방된 시점부터 개시했지만, 이것에 한정되지 않는다. 배출 밸브(16)의 개방 후에 양자의 산출을 개시해도 되고, 배출 밸브(16)가 개방되기 직전부터 개시해도 된다. 또한, 연료 가스 소실량과 연소 가스 소비량의 산출을 개시한 타이밍이 동시인 것이 바람직하다.
1 : 연료 전지 시스템 2 : 연료 전지
3 : 탱크 4 : 공급 유로
8 : 순환 유로 10 : 인젝터(연료 분사부)
12 : 기액 분리기 16 : 배출 밸브
20 : ECU(제어부) 21 : 압력 센서

Claims (6)

  1. 연료 전지와,
    상기 연료 전지에의 연료 가스를 분사하는 연료 분사부와,
    상기 연료 분사부에 의해 분사된 상기 연료 가스를 상기 연료 전지에 흐르게 하는 공급 유로와,
    상기 연료 전지로부터 배출된 상기 연료 가스를 상기 공급 유로에 흐르게 하는 순환 유로와,
    상기 순환 유로 상에 배치되어 상기 연료 가스로부터 수분을 분리하여 저류하는 기액 분리기와,
    상기 기액 분리기에 접속되어 상기 기액 분리기 내의 저류수 및 상기 연료 가스를 외부로 배출하는 배출 유로와,
    상기 배출 유로에 설치된 배출 밸브와,
    상기 공급 유로 내의 압력을 검출하는 압력 검출부와,
    상기 배출 밸브의 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 소실량과, 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 전지의 발전에 의한 상기 연료 가스의 소비량에 기초하여, 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 배기량을 추정하는 제어부를 구비하고,
    상기 연료 분사부에 의한 상기 연료 가스의 단속적인 분사에 의해, 상기 압력이 상승하고 있는 압력 상승 기간과 상기 압력이 저하되고 있는 압력 저하 기간이 존재하고,
    상기 제어부는, 상기 개방 밸브 기간 중에서의 상기 압력 저하 기간 내에서의 상기 압력의 저하율과, 상기 압력 저하 기간 내에서의 상기 압력의 저하율과 동일한 저하율로 저하되고 있다고 간주한 상기 개방 밸브 기간 내의 상기 압력 상승 기간에서의 상기 압력의 간주 저하율에 기초해서 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 소실량을 산출하는, 연료 전지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 압력 상승 기간의 직전의 상기 압력 저하 기간에서의 상기 압력의 저하율을, 상기 압력 상승 기간에서의 상기 압력의 간주 저하율로 하는, 연료 전지 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 압력 저하 기간 내에서 취득된 복수의 상기 압력의 저하율의 평균값을, 상기 압력의 간주 저하율로 하는, 연료 전지 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 추정한 상기 연료 가스의 배기량이 목표 배기량 이상으로 된 경우에 상기 배출 밸브를 폐쇄하는, 연료 전지 시스템.
  5. 연료 전지와,
    상기 연료 전지에의 연료 가스를 분사하는 연료 분사부와,
    상기 연료 분사부에 의해 분사된 상기 연료 가스를 상기 연료 전지에 흐르게 하는 공급 유로와,
    상기 연료 전지로부터 배출된 상기 연료 가스를 상기 공급 유로에 흐르게 하는 순환 유로와,
    상기 순환 유로 상에 배치되어 상기 연료 가스로부터 수분을 분리해서 저류하는 기액 분리기와,
    상기 기액 분리기에 접속되어 상기 기액 분리기 내의 저류수 및 상기 연료 가스를 외부로 배출하는 배출 유로와,
    상기 배출 유로에 설치된 배출 밸브와,
    상기 순환 유로 내 및 상기 기액 분리기 내 중 어느 하나의 압력을 검출하는 압력 검출부와,
    상기 배출 밸브의 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 소실량과, 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 전지의 발전에 의한 상기 연료 가스의 소비량에 기초하여, 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 배기량을 추정하는 제어부를 구비하고,
    상기 연료 분사부에 의한 상기 연료 가스의 단속적인 분사에 의해, 상기 압력이 상승하고 있는 압력 상승 기간과 상기 압력이 저하되고 있는 압력 저하 기간이 존재하고,
    상기 제어부는, 상기 개방 밸브 기간 중에서의 상기 압력 저하 기간 내에서의 상기 압력의 저하율과, 상기 압력 저하 기간 내에서의 상기 압력의 저하율과 동일한 저하율로 저하되고 있다고 간주한 상기 개방 밸브 기간 내의 상기 압력 상승 기간에서의 상기 압력의 간주 저하율에 기초해서 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 소실량을 산출하는, 연료 전지 시스템.
  6. 연료 전지와,
    상기 연료 전지에의 연료 가스를 분사하는 연료 분사부와,
    상기 연료 분사부에 의해 분사된 상기 연료 가스를 상기 연료 전지에 흐르게 하는 공급 유로와,
    상기 연료 전지로부터 배출된 상기 연료 가스로부터 수분을 분리해서 저류하는 기액 분리기와,
    상기 연료 전지로부터 배출된 상기 연료 가스를 상기 기액 분리기에 공급하는 제1 배출 유로와,
    상기 기액 분리기에 접속되어 상기 기액 분리기 내의 저류수 및 상기 연료 가스를 외부로 배출하는 제2 배출 유로와,
    상기 제2 배출 유로에 설치된 배출 밸브와,
    상기 공급 유로 내, 상기 제1 배출 유로 내 및 상기 기액 분리기 내 중 어느 하나의 압력을 검출하는 압력 검출부와,
    상기 배출 밸브의 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 소실량과, 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 전지의 발전에 의한 상기 연료 가스의 소비량에 기초하여, 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 배기량을 추정하는 제어부를 구비하고,
    상기 연료 전지로부터 배출된 상기 연료 가스를 상기 공급 유로로 되돌리지 않는 애노드 비순환형의 연료 전지 시스템이며,
    상기 연료 분사부에 의한 상기 연료 가스의 단속적인 분사에 의해, 상기 압력이 상승하고 있는 압력 상승 기간과 상기 압력이 저하되고 있는 압력 저하 기간이 존재하고,
    상기 제어부는, 상기 개방 밸브 기간 중에서의 상기 압력 저하 기간 내에서의 상기 압력의 저하율과, 상기 압력 저하 기간 내에서의 상기 압력의 저하율과 동일한 저하율로 저하되고 있다고 간주한 상기 개방 밸브 기간 내의 상기 압력 상승 기간에서의 상기 압력의 간주 저하율에 기초해서 상기 개방 밸브 기간에서의 상기 연료 가스의 소실량을 산출하는, 연료 전지 시스템.
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