KR20090069342A - 연료전지 시스템 - Google Patents

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KR20090069342A
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야스히로 노노베
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Abstract

본 발명의 연료전지 시스템(10)은, 복수의 셀을 적층하여 이루어지는 연료전지 스택(20)과, 연료전지 스택(20)의 끝부에 배치되는 제 1 셀군의 셀 전압이 제 1 하한 전압 문턱값을 밑돌았을 때에 제 1 셀 전압 회복처리를 실행하고, 연료전지 스택(20)의 대략 중앙부에 배치되는 제 2 셀군의 셀 전압이 제 2 하한 전압 문턱값을 밑돌았을 때에 제 1 셀 전압 회복처리와는 다른 제 2 셀 전압 회복처리를 실행하는 컨트롤러(70)를 구비한다.

Description

연료전지 시스템 {FUEL CELL SYSTEM}
본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로, 특히, 연료전지 스택의 셀 전압 회복처리에 관한 것이다.
최근, 환경 문제에 대한 대책의 일환으로서, 저공해차의 개발이 진행되고 있고, 그 중의 하나로 연료전지 스택을 차량 탑재 전원으로 하는 연료전지 차량이 있다. 연료전지 스택은, 복수의 셀을 직렬로 적층하여 이루어지는 스택구조를 가지고 있고, 각 셀은, 전해질막의 한쪽 면에 애노드극을 배치하고, 다른쪽 면에 캐소드극을 배치하여 이루어지는 막-전극 접합체를 가진다. 막-전극 접합체에 연료가스 및 산화가스를 공급함으로써 전기화학반응이 생기고, 화학에너지가 전기에너지로 변환된다. 그 중에서도, 고체고분자막을 전해질로서 사용하는 고체고분자 전해질형 연료전지 스택은, 저비용으로 컴팩트화가 용이하고, 또한 높은 출력 밀도를 가지기 때문에, 차량 탑재 전력원으로서의 용도가 기대되고 있다.
연료전지 시스템을 운전할 때에는, 플러딩(flooding)에 의한 반응가스 공급부족이나 막-전극 접합체의 건조 등에 기인하는 발전 이상을 검출하고, 충분한 출력을 인출할 수 있도록 셀의 상태를 회복시킬 필요가 있다. 일본국 특개2004-165058호 공보에는, 셀 전압 저하를 감시하여, 셀 전압이 어느 일정한 하한 전압 문턱값을 밑돌면, 출력 제한을 하면서, 셀 전압 회복처리를 실행하는 기술이 제안되어 있다.
[특허문헌 1]
일본국 특개2004-165058호 공보
그러나, 복수의 셀을 적층하여 이루어지는 연료전지 스택에서는, 셀의 배치장소에 의하여, 전압 저하요인이 다르기 때문에, 모든 셀에 대하여 동일한 셀 전압 회복처리를 실행하면, 필요 이상으로 셀 전압 회복처리를 실행하거나, 또는 과도하게 출력 제한을 함으로써 운전 효율을 저하시킬 우려가 있다.
그래서, 본 발명은, 이러한 문제를 감안하여, 셀의 배치 장소에 따라, 셀 전압 회복처리를 적절하게 실행하는 것을 과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 관한 연료전지 시스템은, 복수의 셀을 적층하여 이루어지는 연료전지 스택과, 연료전지 스택의 끝부에 배치되는 제 1 셀군의 셀 전압이 제 1 하한 전압 문턱값을 밑돌았을 때에 제 1 셀 전압 회복처리를 실행하고, 연료전지 스택의 대략 중앙부에 배치되는 제 2 셀군의 셀 전압이 제 2 하한 전압 문턱값을 밑돌았을 때에 제 1 셀 전압 회복처리와는 다른 제 2 셀 전압 회복처리를 실행하는 셀 전압 제어장치를 구비한다.
셀 스택 끝부(애노드극측 끝부, 및 캐소드극측 끝부)에 배치되는 제 1 셀군 쪽이 셀 스택 대략 중앙부에 배치되는 제 2 셀군보다도, 셀 내, 셀 사이, 극 사이에서의 온도 차이가 생기기 쉽고, 플러딩 등에 기인하는 반응가스 공급부족에 의한 셀 전압 저하가 생기기 쉽다. 특히, 저온 시동시에서는, 연료가스 공급부족에 의한 셀의 손상을 회피할 필요성이 높기 때문에, 제 1 셀군의 셀 전압 관리를 엄중하게 행할 필요가 있다.
한편, 제 2 셀군에서는, 그러한 플러딩을 발생시키는 것은 드물고, 셀 전압 저하요인은, 주로, 전해질막의 건조에 의한 저항 증가에 의한 것이다. 전해질막의 건조가 셀에 주는 데미지는, 연료가스 공급부족이 셀에 주는 데미지보다도 작기 때문에, 제 2 셀군의 셀 전압 관리는, 제 1 셀군의 셀 전압 관리보다도 느슨하게 할 수 있다.
이상의 이유에서, 셀의 배치장소에 의하여 셀 전압 저하요인이 다르기 때문에, 셀 전압 저하를 야기한 셀의 배치장소가 셀 스택 끝부인 경우와, 셀 스택 대략 중앙부인 경우에, 셀 전압 회복처리를 다른 것으로 하는 것이 적절하다.
셀 전압 제어장치는, 제 1 셀 전압 회복처리로서, 제 1 셀군에 대한 연료가스 공급부족을 해소하기 위한 처리를 실행한다. 상기와 같이 제 1 셀군은, 플러딩에 의한 반응가스 공급부족이 생기기 쉬운 경향이 있다. 특히, 셀에 대한 연료가스 공급부족은, 산화가스 공급부족보다도, 셀에 중대한 데미지를 주는 것이 판명되어 있기 때문에, 셀 전압 저하를 검출하였으면, 먼저, 연료가스 공급부족을 해소하기 위한 처리(예를 들면, 연료가스 공급압의 승압, 연료가스 공급량의 증량 등)를 실행하여, 셀 전압 회복을 시도하는 것이 바람직하다.
셀 전압 제어장치는, 제 1 셀 전압 회복처리로서, 제 1 셀군에 대한 연료가스 공급부족을 해소하기 위한 처리를 실행하여도 제 1 셀군의 셀 전압이 제 1 하한 전압 문턱값 이상으로 복귀하지 않을 때에는, 제 1 셀군에 대한 산화가스 공급부족을 해소하기 위한 처리를 실행한다. 연료가스 공급부족을 해소하기 위한 처리를 실행하여도 또한, 제 1 셀군의 셀 전압이 회복되지 않은 것 같으면, 산화가스 공급부족을 원인의 하나로서 생각할 수 있다. 그래서, 이러한 경우에는, 산화가스 공급부족을 해소하기 위한 처리(예를 들면, 산화가스 공급량의 증량 등)를 실행하여, 셀 전압 회복을 시도하는 것이 바람직하다.
셀 전압 제어장치는, 제 2 셀 전압 회복처리로서, 제 2 셀군의 전해질막의 습윤량이 소정값 미만일 때에 제 2 셀군의 전해질막의 습윤량을 증가하기 위한 처리를 실행한다. 상기와 같이, 제 2 셀군에서의 셀 전압 저하요인으로서는, 플러딩에 의한 공급가스 부족보다도, 전해질막의 건조에 의한 프로톤 전도성 저하를 생각할 수 있다. 그래서, 제 2 셀군의 전해질막의 습윤량이 소정값 미만일 때(즉, 연료전지 스택의 교류 임피던스가 소정값 이상일 때)에, 제 2 셀군의 전해질막의 습윤량을 증가하기 위한 처리(예를 들면, 산화가스 공급압을 승압함으로써, 산화가스에 의한 수분의 배출량을 저감시킨다)를 실행하여, 셀 전압 회복을 시도하는 것이 바람직하다.
셀 전압 제어장치는, 제 2 셀 전압 회복처리로서, 제 2 셀군의 전해질막의 습윤량이 소정값 이상일 때에, 제 2 셀군에 대한 연료가스 공급부족을 해소하기 위한 처리를 실행한다. 제 2 셀군의 전해질막의 습윤량이 소정값 이상일 때에는, 제 2 셀군에서의 셀 전압 저하요인으로서, 일시적 또는 우발적인 현상에 기인하는 플러딩에 의한 반응가스 공급부족에 의한 것을 생각할 수 있다. 그래서, 제 2 셀 전압 회복처리로서, 제 2 셀군의 전해질막의 습윤량이 소정값 이상일 때(즉, 연료전지 스택의 교류 임피던스가 소정값 미만일 때)에, 제 2 셀군에 대한 연료가스 공급부족을 해소하기 위한 처리를 실행하여, 셀 전압 회복을 시도하는 것이 바람직하다.
도 1은, 본 실시형태에 관한 연료전지 시스템의 시스템 구성도,
도 2는, 연료전지 스택의 구조를 나타내는 모식도,
도 3은, 연료전지 스택의 셀 전압 분포를 나타내는 그래프,
도 4는, 셀 전압 관리 테이블의 설명도,
도 5는, 본 실시형태에 관한 셀 전압 회복처리를 나타내는 플로우 차트이다.
이하, 각 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.
도 1은 연료전지 차량의 차량 탑재 전원 시스템으로서 기능하는 연료전지 시스템(10)의 시스템 구성을 나타낸다.
연료전지 시스템(10)은, 반응가스(산화가스 및 연료가스)의 공급을 받아 발전하는 연료전지 스택(20)과, 연료가스로서의 수소가스를 연료전지 스택(20)에 공급하는 연료가스 배관계(30)와, 산화가스로서의 공기를 연료전지 스택(20)에 공급하는 산화가스 배관계(40)와, 전력의 충방전을 제어하는 전력계(60)와, 시스템 전체를 통괄 제어하는 컨트롤러(70)를 구비하고 있다.
연료전지 스택(20)은, 예를 들면, 다수의 셀을 직렬로 적층하여 이루어지는 고체고분자 전해질형 셀 스택이다. 셀은, 이온 교환막으로 이루어지는 전해질막의 한쪽 면에 캐소드극을 가지고, 다른쪽 면에 애노드극을 가지며, 또한 캐소드극 및 애노드극을 양쪽에서 끼워넣도록 한 쌍의 세퍼레이터를 가지고 있다. 한쪽의 세퍼레이터의 연료가스 유로에 연료가스가 공급되고, 다른쪽의 세퍼레이터의 산화가스 유로에 산화가스가 공급되어, 이 가스 공급에 의하여 연료전지 스택(20)은 발전한다.
연료전지 스택(20)에서는, 애노드극에서 반응식 (1)의 산화반응이 생기고, 캐소드극에서 반응식 (2)의 환원반응이 생긴다. 연료전지 스택(20) 전체로서는 반응식 (3)의 기전(起電)반응이 생긴다.
H2 → 2H+ + 2e-
(1/2) O2 + 2H+ + 2e- + H2O
H2 + (1/2) O2 + H2O
셀 모니터(80)는, 연료전지 스택(20)을 구성하는 복수의 셀의 각각의 전압을 검출하기 위한 셀 전압 검출장치이다.
연료가스 배관계(30)는, 연료가스 공급원(31)과, 연료가스 공급원(31)으로부 터 연료전지 스택(20)의 애노드극에 공급되는 연료가스(수소가스)가 흐르는 연료가스 공급유로(35)와, 연료전지 스택(20)으로부터 배출되는 연료오프가스(수소오프가스)를 연료가스 공급유로(35)에 환류시키기 위한 순환유로(36)와, 순환유로(36) 내의 연료오프가스를 연료가스 공급유로(35)에 압송하는 순환펌프(37)와, 순환유로(36)에 분기 접속되는 배기유로(39)를 가지고 있다.
연료가스 공급원(31)은, 예를 들면, 고압 수소 탱크나 수소 흡장 합금 등으로 구성되고, 예를 들면, 35MPa 또는 70MPa의 수소가스를 저류한다. 차단밸브(32)를 열면, 연료가스 공급원(31)으로부터 연료가스 공급유로(35)에 수소가스가 유출된다. 수소가스는, 레귤레이터(33)나 인젝터(34)에 의하여, 예를 들면, 200kPa 정도까지 감압되어, 연료전지 스택(20)에 공급된다.
또한, 연료가스 공급원(31)은, 탄화수소계의 연료로부터 수소가 농후한 개질(改質)가스를 생성하는 개질기와, 이 개질기에서 생성한 개질가스를 고압상태로 하여 축압하는 고압가스 탱크로 구성하여도 된다.
인젝터(34)는, 밸브체를 전자 구동력으로 직접적으로 소정의 구동주기로 구동하여 밸브자리로부터 이격시킴으로써 가스 유량이나 가스압을 조정하는 것이 가능한 전자구동식의 개폐 밸브이다. 인젝터(34)는, 연료가스 등의 기체연료를 분사하는 분사구멍을 가지는 밸브자리를 구비함과 동시에, 그 기체연료를 분사구멍까지 공급 안내하는 노즐바디와, 이 노즐바디에 대하여 축선방향(기체 흐름방향)으로 이동 가능하게 수용 유지되어 분사구멍을 개폐하는 밸브체를 구비하고 있다.
순환유로(36)에는, 배기밸브(38)를 거쳐, 배기유로(39)가 접속되어 있다. 배 기밸브(38)는, 컨트롤러(70)로부터의 지령에 의하여 작동함으로써, 순환유로(36) 내의 불순물을 포함하는 연료오프가스와 수분을 외부로 배출한다. 배기밸브(38)의 밸브 개방에 의하여, 순환유로(36) 내의 수소오프가스 중의 불순물의 농도가 내려 가고, 순환 공급되는 연료오프가스 중의 수소농도가 올라간다.
희석기(50)에는, 배기밸브(38) 및 배기유로(39)를 거쳐 배출되는 연료오프가스와, 배기유로(45)를 흐르는 산화오프가스가 유입하여, 연료오프가스를 희석한다. 희석화된 연료오프가스의 배출음은, 머플러(소음기)(51)에 의하여 소음되고, 테일파이프(52)를 흘러 차 밖으로 배기된다.
산화가스 배관계(40)는, 연료전지 스택(20)의 캐소드극에 공급되는 산화가스가 흐르는 산화가스 공급유로(44)와, 연료전지 스택(20)으로부터 배출되는 산화오프가스가 흐르는 배기유로(45)를 가지고 있다. 산화가스 공급유로(44)에는, 필터(41)를 거쳐 산화가스를 도입하는 컴프레서(42)와, 컴프레서(42)에 의하여 압송되는 산화가스를 가습하는 가습기(43)가 설치되어 있다. 배기유로(45)에는, 산화가스 공급압을 조정하기 위한 배압조정밸브(46)와 가습기(43)가 설치되어 있다.
가습기(43)는, 다수개의 중공사막(hollow string film)으로 이루어지는 중공사막 다발을 수용하고 있다. 중공사막의 내부에는, 전지반응에 의하여 생긴 수분을 다량으로 함유하는 고습윤의 산화오프가스[웨트(wet) 가스]가 흐르는 한편으로, 중공사막의 외부에는, 대기로부터 도입된 저습윤의 산화가스[드라이(dry) 가스]가 흐른다. 산화가스와 산화오프가스와의 사이에서 중공사막을 사이에 두고 수분 교환이 행하여짐으로써, 산화가스를 가습할 수 있다.
전력계(60)는, DC/DC 컨버터(61), 배터리(62), 트랙션 인버터(63) 및 트랙션 모터(64)를 구비하고 있다. DC/DC 컨버터(61)는, 직류의 전압변환기이고, 배터리(62)로부터의 직류전압을 승압하여 트랙션 인버터(63)로 출력하는 기능과, 연료전지 스택(20) 또는 트랙션 모터(64)로부터의 직류전압을 강압하여 배터리(62)에 충전하는 기능을 가진다. DC/DC 컨버터(61)의 이들 기능에 의하여, 배터리(62)의 충방전이 제어된다. 또, DC/DC 컨버터(61)에 의한 전압변환제어에 의하여, 연료전지 스택(20)의 운전 포인트(출력전압, 출력전류)가 제어된다.
배터리(62)는, 전력의 축전 및 방전이 가능한 축전장치이고, 브레이크 회생시의 회생 에너지 저장원, 연료전지 차량의 가속 또는 감속에 따르는 부하변동시의 에너지 버퍼로서 기능한다. 배터리(62)로서는, 예를 들면, 니켈·카드뮴 축전지, 니켈·수소 축전지, 리튬 2차 전지 등의 2차 전지가 적합하다.
트랙션 인버터(63)는, 직류전류를 3상 교류로 변환하여, 트랙션 모터(64)에 공급한다. 트랙션 모터(64)는, 예를 들면, 3상 교류모터이고, 연료전지 차량의 동력원을 구성한다.
컨트롤러(70)는, CPU, ROM, RAM 및 입출력 인터페이스를 구비하는 컴퓨터 시스템이고, 연료전지 시스템(10)의 각 부를 제어한다. 예를 들면, 컨트롤러(70)는, 이그니션 스위치(도시 생략)로부터 출력되는 기동신호를 수신하면, 연료전지 시스템(10)의 운전을 개시하고, 액셀러레이터 센서(도시 생략)로부터 출력되는 액셀러레이터 개방도 신호나, 차속센서(도시 생략)로부터 출력되는 차속 신호 등을 기초로, 시스템 전체의 요구전력을 구한다. 시스템 전체의 요구전력은, 차량 주행전력 과 보조기계전력의 합계값이다. 보조기계전력에는, 예를 들면, 차량 탑재 보조기계류(가습기, 에어컴프레서, 수소펌프 및 냉각수 순환펌프 등)에서 소비되는 전력, 차량 주행에 필요한 장치[변속기, 차륜제어장치, 조타장치 및 현가장치(懸架裝置) 등]에서 소비되는 전력, 탑승자 공간 내에 설치되는 장치(공기조절장치, 조명기구 및 오디오 등)에서 소비되는 전력 등이 포함된다.
그리고, 컨트롤러(70)는, 연료전지 스택(20)과 배터리(62)의 출력전력의 배분을 결정하고, 연료전지 스택(20)의 발전량이 목표전력에 일치하도록, 컴프레서(42)의 회전수나 인젝터(34)의 밸브 개방도를 조정하여, 연료전지 스택(20)에 대한 반응가스 공급량을 조정함과 동시에, DC/DC 컨버터(61)를 제어하여 연료전지 스택(20)의 출력전압을 조정함으로써 연료전지 스택(20)의 운전 포인트(출력전압, 출력전류)를 제어한다. 또한, 컨트롤러(70)는, 액셀러레이터 개방도에 따른 목표 차속이 얻어지도록 예를 들면, 스위칭지령으로서, U상, V상 및 W상의 각 교류전압 지령값을 트랙션 인버터(63)로 출력하고, 트랙션 모터(64)의 출력 토오크 및 회전수를 제어한다.
컨트롤러(70)는, 셀 모니터(80)가 검출하는 각 셀의 셀 전압을 기초로, 연료전지 스택(20)의 발전 이상의 유무를 감시하고, 발전 이상이 생겼다고 판정되면, 셀 전압 회복처리를 실행하거나, 또는 출력 제한을 한다. 셀 전압 회복처리의 상세에 대해서는 뒤에서 설명한다.
도 2는 연료전지 스택(20)의 구조를 나타내는 모식도이다.
상기 도면에 나타내는 바와 같이, N개(N은 2 이상의 정수로 한다)의 셀(21) 을 적층하여 이루어지는 셀 스택의 양쪽 끝에는, 전력 인출용의 한 쌍의 터미널 플레이트(22A, 22B)가 배치되어 있다. 터미널 플레이트(22A)는 애노드극이고, 터미널 플레이트(22B)는 캐소드극이다. 터미널 플레이트(22A, 22B)의 바깥쪽은 절연 플레이트(23A, 23B)를 거쳐 한 쌍의 엔드 플레이트(24A, 24B)에 의하여 끼워 유지하여 고정되어 있다. 각각의 셀(21)에는, 셀 번호가 할당되어 있고, 터미널 플레이트(22A)에서 터미널 플레이트(22B)를 향하여 셀 번호가 증가하고 있다. 예를 들면, 터미널 플레이트(22A)에 가장 가까운 셀(21)의 셀 번호는 1이고, 터미널 플레이트(22B)에 가장 가까운 셀(21)의 셀 번호는 N이다.
도 3은 연료전지 스택(20)의 셀 전압 분포를 나타내는 그래프이다.
상기 도면에서, 가로축은 셀 번호를 나타내고, 세로축은 셀 전압을 나타내고 있다. 연료전지 스택(20)에서는, 외기(外氣)에 접하는 엔드 플레이트(24A, 24B)로부터 열이 빼앗김으로써, 셀 스택 끝부(애노드극측 끝부 및 캐소드극측 끝부)에 배치되는 셀군(이하, 설명의 편의상, A군이라 한다)쪽이 셀 스택 대략 중앙부에 배치되는 셀군(이하, 설명의 편의상, B군이라 한다)보다도, 셀 내, 셀 사이, 극 사이에서의 온도차가 생기기 쉽다. 이 때문에, A군에서는, 셀 스택 끝부에 근접할수록, 셀 전압이 저하하는 경향을 볼 수 있다. 이것은, 셀 내의 온도가 낮은 부분에서 수분이 응축하고, 그곳을 기점으로 하여 플러딩이 발생하여, 셀 전압 저하를 야기하기 쉽기 때문이다. 특히, 전지 운전을 정지하고 나서 장시간 방치된 연료전지 스택(20) 내부에서는, 캐소드극에서 전해질막을 거쳐 애노드극으로 수분이 이동하기 때문에, 저온 시동시에서는, 플러딩에 의한 연료가스 공급부족이 생길 우려가 있 다. 연료가스 공급부족에서의 발전은, 셀(21)에 데미지를 주는 것이 판명되어 있기 때문에, A군에서는, 엄밀한 셀 전압 관리가 필요하게 된다.
한편, B군에서는, 상기와 같은 플러딩을 발생시키는 것은 드물고, 셀 전압 저하요인은, 주로, 전해질막의 건조에 의한 저항 증가(프로톤 전도성 저하)에 의한 것이다. B군에서는, 셀 내, 셀 사이, 극 사이의 온도가 적기 때문에, 어느 셀도 동일한 정도의 셀 전압을 가지고 있다. 전해질막의 건조가 셀(21)에 주는 데미지는, 연료가스 공급부족이 셀(21)에 주는 데미지보다도 작기 때문에, B군의 셀 전압 관리는, A군의 셀 전압 관리보다도 느슨하게 할 수 있다. 구체적으로는, B군의 하한 전압 문턱값(Vth2)은, A군의 하한 전압 문턱값(Vth1)보다도 저전압으로 설정할 수 있다. 또, B군 하한 전압 허용시간 문턱값(T2)은, A군의 하한 전압 허용시간 문턱값(T1)보다도 장시간으로 설정할 수 있다. 여기서, 하한 전압 문턱값이란, 발전 이상에 의하여 셀(21)이 받는 데미지의 관점에서, 셀 전압의 저하를 허용할 수 있는 최저 전압을 말하고, 하한 전압 허용시간 문턱값이란, 발전 이상에 의하여 셀(21)이 받는 데미지의 관점에서, 셀 전압이 하한 전압 문턱값을 밑돈 상태를 허용할 수 있는 최장 시간을 말한다.
도 4는 셀 전압 관리 테이블(90)을 나타낸다.
셀 전압 관리 테이블(90)은, A군 및 B군 각각의 하한 전압 문턱값 및 하한 전압 허용시간 문턱값을 저장하는 것이다. 컨트롤러(70)는, 셀 전압 관리 테이블(90)을 유지하고 있고, 셀 모니터(80)로부터 출력되는 셀 전압을 기초로 셀 전압을 관리하는 셀 전압 제어장치로서 기능한다. 구체적으로는, 컨트롤러(70)는, A군 및 B군 각각의 셀 전압이 하한 전압 문턱값을 밑돌고 있는지의 여부, 셀 전압이 하한 전압 문턱값을 밑돌고 있는 경우에는, 그 시간이 하한 전압 허용시간 문턱값을 넘었는지의 여부를 체크한다. 그리고 셀 전압이 하한 전압 문턱값을 밑돌고 있는 시간이 하한 전압 허용시간 문턱값을 넘은 경우에는, 셀 전압 회복처리를 실행하거나, 또는 출력전류 제한처리를 실행하기도 한다.
이와 같이, B군의 하한 전압 문턱값(Vth2)을, A군의 하한 전압 문턱값(Vth1)보다도 저전압으로 설정하여 셀 전압 관리를 행함으로써, B군에 대하여, 필요 이상으로 셀 전압 회복처리를 실행하거나, 또는 과도하게 출력 제한을 함에 의한 운전 효율 저하를 회피할 수 있다.
또, B군의 하한 전압 허용시간 문턱값(T2)을, A군의 하한 전압 허용시간 문턱값(T1)보다도 장시간으로 설정하여 셀 전압 관리를 행함으로써, B군에 대하여, 필요 이상으로 셀 전압 회복처리를 실행하거나, 또는 과도하게 출력 제한을 함에 의한 운전 효율 저하를 회피할 수 있다.
도 5는 본 실시형태에 관한 셀 전압 회복처리를 나타내는 플로우 차트이다.
컨트롤러(70)는, 셀 전압이 하한 전압 문턱값을 밑돈 셀을 검출하면(단계 501), 그 셀이 A군에 속하는지 또는 B군에 속하는지를 판정한다(단계 502).
셀 전압이 하한 전압 문턱값을 밑돈 셀이 A군에 속하는 것이면, 컨트롤러(70)는, 연료전지 스택(20)으로 공급되는 연료가스 공급량을 상승시키는 처리를 행한다(단계 503). 상기와 같이, 엔드 플레이트(24A, 24B)측에 근접하고 있는 A군에서는, 셀 내, 셀 사이, 극 사이에서의 온도차가 생기기 쉽고, 플러딩 등에 기인 하는 반응가스 공급부족에 의한 셀 전압 저하가 생기기 쉽다. 특히, 저온 시동시에서는, 연료가스 공급부족에 의한 셀(21)의 손상을 회피할 필요성이 높기 때문에, A군에 대한 연료가스 공급부족을 해소하기 위한 처리로서, 인젝터(34)를 제어함으로써, 연료전지 스택(20)으로 공급되는 연료가스 공급압을 승압하거나, 또는 순환펌프(37)의 회전수를 제어함으로써, 연료전지 스택(20)으로 유입하는 연료가스 유량을 증량하는 등의 처리를 실행하여, 셀 전압 회복을 시도하는 것이 바람직하다.
그리고, 컨트롤러(70)는, 셀 전압이 하한 전압 문턱값 이상으로 회복하였는지의 여부를 판정한다(단계 504). 셀 전압이 하한 전압 문턱값 이상으로 회복하였으면(단계 504 ; YES), 컨트롤러(70)는, 그대로 발전을 계속한다(단계 508).
셀 전압이 하한 전압 문턱값 이상으로 회복하지 않으면(단계 504 ; NO), 컨트롤러(70)는, 연료전지 스택(20)으로 공급되는 산화가스 공급량을 상승시키는 처리를 행한다(단계 505). A군에 대한 연료가스 공급부족을 해소하기 위한 처리를 실행하여도 또한, 셀 전압이 하한 전압 문턱값 이상으로 회복하지 않는 경우에는, 산화가스 공급부족을 원인의 하나로서 생각할 수 있다. A군에 대한 산화가스 공급부족을 해소하기 위한 처리로서, 예를 들면, 컴프레서(42)의 회전수를 제어하고, 연료전지 스택(20)으로 유입하는 산화가스 공급량을 증량하는 등의 처리를 실행하여, 셀 전압 회복을 시도하는 것이 바람직하다.
그리고, 컨트롤러(70)는, 셀 전압이 하한 전압 문턱값 이상으로 회복하였는지의 여부를 판정한다(단계 506). 셀 전압이 하한 전압 문턱값 이상으로 회복하였으면(단계 506 ; YES), 컨트롤러(70)는, 그대로 발전을 계속한다(단계 508).
셀 전압이 하한 전압 문턱값 이상으로 회복하지 않으면(단계 506 ; NO), 컨트롤러(70)는, 셀 전압이 하한 전압 문턱값 이상이 되도록, 연료전지 스택(20)으로부터 인출되는 출력전류를 제한하고(단계 507), 다시, 단계 503의 처리로 되돌아간다.
또한, 연료전지 스택(20)의 출력을 제한함으로써, 연료전지 스택(20)의 출력이 시스템 요구전력에 만족하지 않는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 부족전력을 배터리(62)로부터 보충하는 것으로 한다.
한편, 셀 전압이 하한 전압 문턱값을 밑돈 셀이 B군에 속하는 것이면, 컨트롤러(70)는, 연료전지 스택(20)의 교류 임피던스(Z)가 소정값(Z0)을 넘었는지의 여부를 체크한다(단계 509). B군에서의 셀 전압 저하요인으로서는, 플러딩에 의한 반응가스 공급부족은 생각하기 어렵고, 주로, 전해질막의 건조에 의한 저항 증가에 의한 것으로 생각된다. 교류 임피던스(Z)는, 전해질막의 습윤상태와 상관관계를 가지고 있기 때문에, 교류 임피던스(Z)를 계측함으로써, 전해질막의 습윤상태를 검출할 수 있다.
DC/DC 컨버터(61)는, 연료전지 스택(20)의 교류 임피던스를 계측할 목적으로, 연료전지 스택(20)에 교류신호를 인가하는 교류신호 인가장치로서 기능할 수도 있다. 셀 모니터(80)는, 연료전지 스택(20)에 교류신호가 인가되었을 때의 각 셀의 응답전압을 계측한다. 컨트롤러(70)는, DC/DC 컨버터(61)를 제어하여, 연료전지 스택(20)에 인가되는 교류신호의 주파수를 변화시키면서, 각 셀의 응답전압의 변화를 셀 모니터(80)에 의하여 검출하고, 연료전지 스택(20)의 교류 임피던스(Z)를 산출한다.
또한, 연료전지 스택(20)에 교류신호를 인가하였을 때의 연료전지 스택(20)의 응답전압을 E, 응답전류를 I, 교류 임피던스를 Z라 하면, 이하의 관계식이 성립하는 것이 알려져 있다.
E = E0 e x p j (ω t + Φ)
I = I0 e x p j ω t
Z = E/I = (E0/I0) e x p j Φ = R + j χ
여기서, E0는 응답전압의 진폭을 나타내고, I0는 응답전류의 진폭을 나타낸다. ω는 각주파수를 나타내고, Φ는 초기 위상을 나타낸다. R은 저항성분(실수부분)을 나타내고, χ는 리액턴스 성분(허수부분)을 나타낸다. j는 허수단위를 나타내고, t는 시간을 나타낸다.
교류 임피던스(Z)가 소정값(Z0)을 넘었으면(단계 509 ; YES), B군의 셀은 건조 경향이기 때문에, 컨트롤러(70)는, 예를 들면, 배압 조정밸브(46)를 제어함으로써, 연료전지 스택(20)으로 공급되는 산화가스 공급압을 승압하고(단계 510), 산화가스에 의한 수분의 배출량을 저감하여, 연료전지 스택(20) 내에 수분이 축적되기 쉽게 한다.
그리고, 컨트롤러(70)는, 셀 전압이 하한 전압 문턱값 이상으로 회복하였는 지의 여부를 판정한다(단계 511). 셀 전압이 하한 전압 문턱값 이상으로 회복하였으면(단계 511 ; YES), 컨트롤러(70)는, 그대로 발전을 계속한다(단계 513).
셀 전압이 하한 전압 문턱값 이상으로 회복하지 않으면(단계 511 ; NO), 컨트롤러(70)는, 셀 전압이 하한 전압 문턱값 이상이 되도록, 연료전지 스택(20)으로부터 인출하는 출력전류를 제한하고(단계 512), 단계 503의 처리로 진행한다.
교류 임피던스(Z)가 소정값(Z0)을 넘지 않았으면(단계 509 ; NO), B군의 셀은 적절하게 습윤하고 있기 때문에, 셀 전압 저하요인으로서, 전해질막의 건조에 의한 프로톤 전도성 저하는 생각하기는 어렵고, 일시적 또는 우발적인 현상에 기인하는 플러딩에 의한 반응가스 공급부족에 의한 것을 생각할 수 있다. 그래서, 컨트롤러(70)는, 단계 503으로 진행하여, 반응가스 공급부족을 해소하기 위한 처리를 실행함으로써, 셀 전압 회복을 시도한다.
본 실시형태에 의하면, 셀 전압 저하를 야기한 셀의 배치장소에 따라, 적절한 셀 전압 회복처리를 실행할 수 있는데다, 연료전지 스택(20)의 출력제한(전류 제한)을 최소한으로 억제할 수 있기 때문에, 운전 효율의 향상을 기대할 수 있다. 또, 도 3에 나타내는 셀 전압 분포는, 저온 시동시에 한정되지 않고, 전지 운전 중에도 볼 수 있는 것이므로, 본 실시형태에 관한 셀 전압 관리는, 저온 시동시에 한정되지 않고, 전지 운전 중에도 유효하다.
발명의 실시형태를 통하여 설명된 실시예나 응용예는, 용도에 따라 적절하게 조합시키고, 또는 변경 또는 개량을 가하여 사용할 수 있고, 본 발명은 상기한 실 시형태의 기재의 기재에 한정되는 것은 아니다. 그러한 조합 또는 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있음이 특허청구의 범위로부터 명백할 것이다.
예를 들면, 상기의 실시형태에서는, 연료전지 스택(20)의 애노드극측 끝부에 배치되는 셀군, 및 캐소드극측 끝부에 배치되는 셀군을 모두 A군으로 하고, 연료전지 스택(20)의 대략 중앙부에 배치되는 셀군을 B군으로 하였으나, 예를 들면, 연료전지 스택(20)의 애노드극측 끝부에 배치되는 셀군을 A군, 연료전지 스택(20)의 대략 중앙부에 배치되는 셀군을 B군, 캐소드극측 끝부에 배치되는 셀군을 C군으로 하고, A군, B군 및 C군의 각각 대하여, 다른 셀 전압 회복처리를 실행하여도 된다. 특히, 전지 운전 중에 있어서는, 캐소드극측 끝부에 수분이 고이기 쉬운 경향이 있기 때문에, 연료전지 스택(20)을 A군, B군 및 C군의 각각으로 분할함으로써, 더욱 세밀한 셀 전압 관리를 실현할 수 있다.
이 경우, C군에 속하는 셀이 셀 전압 저하를 야기하였을 때의 셀 전압 회복처리로서는, 먼저, 산화가스 공급부족을 해소하기 위한 처리를 실행하고, 그런데도 여전히, 셀 전압이 회복하지 않을 것 같으면, 연료가스 공급부족을 해소하기 위한 처리를 실행하고, 그런데도 역시, 셀 전압이 회복하지 않을 것 같으면, 연료전지 스택(20)으로부터 인출하는 출력전류를 제한하는 방법을 생각할 수 있다.
C군에 속하는 셀이 셀 전압 저하를 야기하였을 때의 셀 전압 회복처리의 다른 예로서는, 먼저, 연료가스 공급부족을 해소하기 위한 처리를 실행하고, 그런데도 여전히, 셀 전압이 회복하지 않을 것 같으면, 산화가스 공급부족을 해소하기 위 한 처리를 실행하고, 그런데도 역시, 셀 전압이 회복하지 않을 것 같으면, 연료전지 스택(20)으로부터 인출하는 출력전류를 제한하는 방법을 생각할 수 있다.
또한, 연료전지 스택(20)을 A군, B군 및 C군으로 나눈 경우에 있어서, A군 및 B군에 속하는 셀이 셀 전압 저하를 발생시켰을 때의 셀 전압 회복처리는, 연료전지 스택(20)을 A군 및 B군으로 나눈 경우에 있어서, A군 및 B군에 속하는 셀이 셀 전압 저하를 야기하였을 때의 셀 전압 회복처리와 동일하다.
또 상기의 실시형태에서는, 연료전지 시스템(10)을 차량 탑재 전원 시스템으로서 사용하는 이용 형태를 예시하였으나, 연료전지 시스템(10)의 이용형태는 이 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 연료전지 시스템(10)을 연료전지 차량 이외의 이동체(로봇, 선박, 항공기 등)의 전력원으로서 탑재하여도 된다. 또, 본 실시형태에 관한 연료전지 시스템(10)을 주택이나 빌딩 등의 발전설비(정치용 발전 시스템)로서 사용하여도 된다.
본 발명에 의하면, 셀 전압 저하를 야기한 셀의 배치장소에 따라 적절한 셀 전압 회복처리를 실행할 수 있기 때문에, 연료전지 스택의 운전 효율을 높일 수 있다.

Claims (5)

  1. 복수의 셀을 적층하여 이루어지는 연료전지 스택과,
    상기 연료전지 스택의 끝부에 배치되는 제 1 셀군(群)의 셀 전압이 제 1 하한 전압 문턱값을 밑돌았을 때에 제 1 셀 전압 회복처리를 실행하고, 상기 연료전지 스택의 대략 중앙부에 배치되는 제 2 셀군의 셀 전압이 제 2 하한 전압 문턱값을 밑돌았을 때에 상기 제 1 셀 전압 회복처리와는 다른 제 2 셀 전압 회복처리를 실행하는 셀 전압 제어장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 셀 전압 제어장치는, 상기 제 1 셀 전압 회복처리로서, 상기 제 1 셀군에 대한 연료가스 공급부족을 해소하기 위한 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 셀 전압 제어장치는, 상기 제 1 셀 전압 회복처리로서, 상기 제 1 셀군에 대한 연료가스 공급부족을 해소하기 위한 처리를 실행하여도 상기 제 1 셀군의 셀 전압이 상기 제 1 하한 전압 문턱값 이상으로 복귀하지 않을 때에는, 상기 제 1 셀군에 대한 산화가스 공급부족을 해소하기 위한 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 셀 전압 제어장치는, 상기 제 2 셀 전압 회복처리로서, 상기 제 2 셀군의 전해질막의 습윤량이 소정값 미만일 때에, 상기 제 2 셀군의 전해질막의 습윤량을 증가하기 위한 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 셀 전압 제어장치는, 상기 제 2 셀 전압 회복처리로서, 상기 제 2 셀군의 전해질막의 습윤량이 소정값 이상일 때에, 상기 제 2 셀군에 대한 연료가스 공급부족을 해소하기 위한 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101558524A (zh) 2007-05-29 2009-10-14 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
JP2011249171A (ja) * 2010-05-27 2011-12-08 Toyota Motor Corp 燃料電池システム、燃料電池システムの制御方法、および、燃料電池スタックの劣化判定方法
CN102751518B (zh) 2011-04-20 2014-11-05 本田技研工业株式会社 燃料电池系统以其控制方法
JP5857454B2 (ja) * 2011-06-07 2016-02-10 株式会社日本自動車部品総合研究所 燃料電池システム
US9178233B2 (en) * 2011-06-07 2015-11-03 GM Global Technology Operations LLC Smart in-vehicle reactive recovery strategy
JP5783028B2 (ja) * 2011-12-15 2015-09-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池スタックの検査方法および検査装置
JP6089420B2 (ja) * 2012-03-15 2017-03-08 日産自動車株式会社 燃料電池システム
US10714776B2 (en) * 2014-08-08 2020-07-14 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system and control method for fuel cell system
FR3030900A1 (fr) * 2014-12-19 2016-06-24 Michelin & Cie Systeme de mesure de l'hygrometrie d'une membrane echangeuse d'ions dans une pile a combustible
US9947950B2 (en) * 2015-09-29 2018-04-17 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for initiating voltage recovery in a fuel cell system
KR101866072B1 (ko) * 2016-10-18 2018-06-08 현대자동차주식회사 연료전지 스택의 상태 진단 장치 및 그 방법
JP6766782B2 (ja) * 2017-08-28 2020-10-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP7159721B2 (ja) * 2018-09-11 2022-10-25 トヨタ自動車株式会社 建物
CN109256573B (zh) * 2018-10-24 2023-05-26 天津中德应用技术大学 用于质子交换膜氢燃料电池堆的空气流量调节方法及装置
AT522026B1 (de) * 2018-12-20 2021-07-15 Avl List Gmbh Betriebsvorrichtung, Brennstoffzellensystem, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems
JP7208118B2 (ja) * 2019-08-09 2023-01-18 株式会社豊田自動織機 燃料電池システム制御方法
JP2021128922A (ja) * 2020-02-17 2021-09-02 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 燃料電池装置の制御方法
JP2022142978A (ja) 2021-03-17 2022-10-03 本田技研工業株式会社 電力供給システム、電力供給システムの制御方法、およびプログラム

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2018639A1 (en) * 1990-06-08 1991-12-08 James D. Blair Method and apparatus for comparing fuel cell voltage
KR0171207B1 (ko) * 1994-11-11 1999-03-30 와다 아키히로 고분자 전해질형 연료 전지와 그 운전 제어 방법
DE19945668B4 (de) * 1999-09-23 2004-10-07 Siemens Ag Verfahren zum Starten einer PEM-Brennstoffzellenanlage sowie PEM-Brennstoffzellenanlage zur Durchführung des Verfahrens
US6602625B1 (en) * 2000-06-13 2003-08-05 Hydrogenics Corporation Fuel cell with dual end plate humidifiers
JP2002184438A (ja) * 2000-12-18 2002-06-28 Toyota Motor Corp ガス加湿機能を有する燃料電池システム
KR100523150B1 (ko) * 2001-04-03 2005-10-19 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 고분자 전해질형 연료전지 및 그 운전방법
JP2004165058A (ja) 2002-11-14 2004-06-10 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムの制御装置
EP1623478A2 (en) * 2003-05-15 2006-02-08 Nissan Motor Company, Limited Prevention of flooding of fuel cell stack
DE10332520A1 (de) 2003-07-17 2005-02-03 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Überwachung einer Brennstoffzelleneinheit
JP2005285692A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2005322570A (ja) * 2004-05-11 2005-11-17 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP4726186B2 (ja) * 2004-11-25 2011-07-20 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP5011733B2 (ja) * 2006-01-23 2012-08-29 日産自動車株式会社 燃料電池システム及び燃料電池の加湿状態判定方法
JP2007335220A (ja) * 2006-06-15 2007-12-27 Toyota Motor Corp 燃料電池の膜状態判断装置、燃料電池の発電制御装置、燃料電池の膜状態判断方法及び燃料電池の発電制御方法
JP5168828B2 (ja) * 2006-06-27 2013-03-27 日産自動車株式会社 燃料電池システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200072054A (ko) * 2018-12-12 2020-06-22 현대자동차주식회사 연료전지의 발전전력 제어시스템 및 제어방법

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