WO2013180080A1 - 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 - Google Patents

燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 Download PDF

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WO2013180080A1
WO2013180080A1 PCT/JP2013/064678 JP2013064678W WO2013180080A1 WO 2013180080 A1 WO2013180080 A1 WO 2013180080A1 JP 2013064678 W JP2013064678 W JP 2013064678W WO 2013180080 A1 WO2013180080 A1 WO 2013180080A1
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purge valve
cell system
anode
liquid water
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池添　圭吾
英高 西村
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日産自動車株式会社
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell system and a control method for the fuel cell system.
  • This fuel cell system is an anode gas non-circulation type fuel cell system that does not return unused anode gas discharged into the anode gas discharge passage to the anode gas supply passage, and includes a normally closed solenoid valve and a normally open solenoid valve. Open and close periodically.
  • An object of the present invention is to sufficiently discharge the liquid water in the anode gas flow path by increasing the opening area of the purge valve when the estimated liquid water quantity in the anode gas flow path is a predetermined amount or more. .
  • the fuel cell system supplies fuel gas to the anode and supplies oxidant gas to the fuel cell to the cathode to generate power.
  • a pressure regulating valve for controlling the pressure of the anode gas supplied to the fuel cell
  • an anode offgas passage for discharging impurities in the fuel cell together with the fuel gas
  • a first provided in the anode offgas passage When the amount of liquid water in the power generation region of the fuel cell is greater than or equal to a predetermined amount, only the first purge valve is controlled to open and close.
  • 1 purge valve and a purge valve control means for controlling to open the second purge valve.
  • FIG. 1A is a perspective view of a fuel cell.
  • 1B is a 1B-1B cross-sectional view of the fuel cell of FIG. 1A.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an anode gas non-circulating fuel cell system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining pulsation operation during steady operation in which the operation state of the fuel cell system is constant.
  • FIG. 4 is a flowchart of pulsation operation control.
  • FIG. 5 is a flowchart of the opening / closing control of the purge valve performed by the fuel cell system according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the magnitude of the load on the fuel cell stack and the amount of liquid water remaining in the anode gas flow path.
  • FIG. 1A is a perspective view of a fuel cell.
  • 1B is a 1B-1B cross-sectional view of the fuel cell of FIG. 1A.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an anode
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the temperature of the fuel cell stack and the amount of liquid water remaining in the anode gas flow path.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the impedance of the fuel cell stack and the amount of liquid water remaining in the anode gas flow path.
  • FIG. 9 is a time chart showing the time variation of the opening / closing of the purge valve 38, the opening / closing of the purge valve 40, the anode pressure, and the load on the fuel cell stack in the fuel cell system according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a time chart showing the time variation of the opening / closing of the purge valve 38, the opening / closing of the purge valve 40, the anode pressure, and the load on the fuel cell stack in the fuel cell system according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a time chart showing the time variation of the opening / closing of the purge valve 38, the opening / closing of the purge valve 40, the anode pressure, and the load on the fuel cell stack 2 in the fuel cell system according to the second embodiment.
  • FIG. 11 shows the opening and closing of the purge valve 38, the opening and closing of the purge valve 40, the anode pressure when the control is performed to increase the frequency of opening the purge valve 40 as the amount of liquid water increases in the fuel cell system in the second embodiment.
  • FIG. 6 is a time chart showing changes with time in the load on the fuel cell stack.
  • FIG. 12 is a time chart showing the opening and closing of the purge valve 38, the opening and closing of the purge valve 40, the anode pressure, and the time variation of the load on the fuel cell stack in the fuel cell system according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a time change of a voltage of a certain cell in the fuel cell system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 14 is a time chart showing the opening and closing of the purge valve 38, the opening and closing of the purge valve 40, the cathode gas flow rate, and the time variation of the load on the fuel cell stack in the fuel cell system according to the fifth embodiment.
  • an electrolyte membrane is sandwiched between an anode electrode (fuel electrode) and a cathode electrode (oxidant electrode), an anode gas containing hydrogen in the anode electrode (fuel gas), and a cathode gas containing oxygen in the cathode electrode (oxidant) Electricity is generated by supplying gas.
  • the electrode reaction that proceeds in both the anode electrode and the cathode electrode is as follows.
  • the fuel cell generates an electromotive force of about 1 volt by the electrode reaction of the formulas (1) and (2).
  • FIG. 1A and 1B are diagrams for explaining the configuration of the fuel cell system according to the first embodiment.
  • FIG. 1A is a perspective view of the fuel cell 10.
  • 1B is a 1B-1B cross-sectional view of the fuel cell of FIG. 1A.
  • the fuel cell 10 includes an anode separator 12 and a cathode separator 13 arranged on both front and back surfaces of a membrane electrode assembly (hereinafter referred to as “MEA”) 11.
  • MEA membrane electrode assembly
  • the MEA 11 includes an electrolyte membrane 111, an anode electrode 112, and a cathode electrode 113.
  • the MEA 11 has an anode electrode 112 on one surface of the electrolyte membrane 111 and a cathode electrode 113 on the other surface.
  • the electrolyte membrane 111 is a proton conductive ion exchange membrane formed of a fluorine-based resin.
  • the electrolyte membrane 111 exhibits good electrical conductivity in a wet state.
  • the anode electrode 112 includes a catalyst layer 112a and a gas diffusion layer 112b.
  • the catalyst layer 112a is in contact with the electrolyte membrane 111.
  • the catalyst layer 112a is formed of carbon black particles carrying platinum or platinum.
  • the gas diffusion layer 112b is provided outside the catalyst layer 112a (on the opposite side of the electrolyte membrane 111) and is in contact with the anode separator 12.
  • the gas diffusion layer 112b is formed of a member having sufficient gas diffusibility and conductivity, and is formed of, for example, a carbon cloth woven with yarns made of carbon fibers.
  • the cathode electrode 113 includes a catalyst layer 113a and a gas diffusion layer 113b.
  • the anode separator 12 is in contact with the gas diffusion layer 112b.
  • the anode separator 12 has a plurality of groove-like anode gas passages 121 for supplying anode gas to the anode electrode 112 on the side in contact with the gas diffusion layer 112b.
  • the cathode separator 13 is in contact with the gas diffusion layer 113b.
  • the cathode separator 13 has a plurality of groove-like cathode gas flow paths 131 for supplying cathode gas to the cathode electrode 113 on the side in contact with the gas diffusion layer 113b.
  • the anode gas flowing through the anode gas channel 121 and the cathode gas flowing through the cathode gas channel 131 flow in the same direction in parallel with each other. You may make it flow in the opposite direction in parallel with each other.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the anode gas non-circulating fuel cell system 1 according to the first embodiment.
  • the fuel cell system 1 includes a fuel cell stack 2, an anode gas supply device 3, and a controller 4.
  • the fuel cell stack 2 is formed by stacking a plurality of fuel cells 10, generates electric power by receiving supply of anode gas and cathode gas, and generates electric power necessary for driving a vehicle (for example, electric power necessary for driving a motor). ).
  • the cathode gas supply / discharge device for supplying and discharging the cathode gas to / from the fuel cell stack 2 and the cooling device for cooling the fuel cell stack 2 are not the main part of the present invention, and are not shown for the sake of easy understanding. did. In this embodiment, air is used as the cathode gas.
  • the anode gas supply device 3 includes a high-pressure tank 31, an anode gas supply passage 32, a pressure regulating valve 33, a pressure sensor 34, an anode gas discharge passage 35, a buffer tank 36, a purge passage 37, and a purge valve 38.
  • the purge passage 39 and the purge valve 40 are provided.
  • the high pressure tank 31 stores the anode gas supplied to the fuel cell stack 2 in a high pressure state.
  • the anode gas supply passage 32 is a passage for supplying the anode gas discharged from the high-pressure tank 31 to the fuel cell stack 2, and has one end connected to the high-pressure tank 31 and the other end of the fuel cell stack 2. Connected to the anode gas inlet hole 21.
  • the pressure regulating valve 33 is provided in the anode gas supply passage 32.
  • the pressure regulating valve 33 adjusts the anode gas discharged from the high-pressure tank 31 to a desired pressure and supplies it to the fuel cell stack 2.
  • the pressure regulating valve 33 is an electromagnetic valve whose opening degree can be adjusted continuously or stepwise, and the opening degree is controlled by the controller 4.
  • the controller 4 controls the opening degree of the pressure regulating valve 33 by controlling the amount of current supplied to the pressure regulating valve 33.
  • the pressure sensor 34 is provided in the anode gas supply passage 32 downstream of the pressure regulating valve 33.
  • the pressure sensor 34 detects the pressure of the anode gas flowing through the anode gas supply passage 32 downstream of the pressure regulating valve 33.
  • the pressure of the anode gas detected by the pressure sensor 34 is the pressure of the entire anode system including the anode gas flow paths 121 and the buffer tanks 36 inside the fuel cell stack (hereinafter referred to as “anode pressure”). As a substitute.
  • the anode gas discharge passage 35 has one end connected to the anode gas outlet hole 22 of the fuel cell stack 2 and the other end connected to the upper portion of the buffer tank 36.
  • the anode gas discharge passage 35 has a mixed gas of excess anode gas that has not been used for the electrode reaction and an impure gas such as nitrogen or water vapor that has cross-leaked from the cathode side to the anode gas passage 121 (hereinafter referred to as “anode”). Off-gas ”) is discharged.
  • the buffer tank 36 temporarily stores the anode off gas flowing through the anode gas discharge passage 35. A part of the water vapor in the anode off gas is condensed in the buffer tank 36 to become liquid water and separated from the anode off gas.
  • One end of the purge passage 37 is connected to the lower part of the buffer tank 36.
  • the other end of the purge passage 37 is an open end.
  • the anode off gas and liquid water stored in the buffer tank 36 are discharged from the opening end to the outside air through the purge passage 37.
  • the purge valve 38 is provided in the purge passage 37.
  • the purge valve 38 is an electromagnetic valve whose opening degree can be adjusted continuously or stepwise, and the opening degree is controlled by the controller 4.
  • the opening of the purge valve 38 By adjusting the opening of the purge valve 38, the amount of anode off-gas discharged from the buffer tank 36 to the outside air via the purge passage 37 is adjusted, and the anode gas concentration in the buffer tank 36 is adjusted to be a certain level or less. To do. This is because if the concentration of the anode gas in the buffer tank 36 becomes too high, the amount of the anode gas discharged from the buffer tank 36 through the purge passage 37 to the outside air increases and is wasted.
  • the purge valve 38 may be an ON / OFF valve. At this time, the amount of anode off-gas discharged to the outside air is adjusted by changing the ON time and the OFF time.
  • a purge passage 39 is connected to the buffer tank 36 along with the purge passage 37.
  • a purge valve 40 is provided in the purge passage 39.
  • the purge valve 40 is an electromagnetic valve whose opening degree can be adjusted continuously or stepwise, and the opening degree is controlled by the controller 4.
  • the opening area of the purge valve 40 is larger than the opening area of the purge valve 38. The same opening area may be used for cost reduction.
  • the other end of the purge valve 40 is connected to the cathode gas supply passage 45 via a check valve 46.
  • the anode off-gas discharged through the purge valve 40 is returned to the cathode gas supply passage 45 so that the anode gas in the anode off-gas reacts with the cathode gas on the catalyst inside the fuel cell stack 2 and is consumed. be able to.
  • it can suppress that anode gas is discharged
  • the purge passage 39 is connected to the buffer tank 36 from the upper side (or side) in the direction of gravity, and has a structure in which liquid water in the buffer tank does not flow. This is a preferable configuration in order to prevent cathode flooding caused by returning liquid water to the cathode gas supply passage.
  • the purge passage 37 is connected to the lower side of the buffer tank so as to positively discharge water.
  • the purge passage 39 may be connected to the anode gas discharge passage 35 instead of the buffer tank 36. Also in this case, the connection location of the anode gas discharge passage 35 and the purge passage 39 is set to the upper side in the gravity direction of the anode gas discharge passage 35.
  • a check valve 46 is provided between the purge valve 40 and the cathode gas supply passage 45 to prevent gas from flowing from the cathode gas supply passage 45 toward the purge valve 40. That is, the check valve 46 has a function of flowing gas only from the buffer tank 36 to the cathode gas supply passage 45 through the purge valve 40. As a result, it is possible to prevent the anode gas concentration in the buffer tank 36 from being lowered due to the cathode gas flowing backward from the cathode gas supply passage 45 in the direction of the purge valve 40 and the cell voltage becoming unstable.
  • the controller 4 includes a microcomputer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface).
  • CPU central processing unit
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • I / O interface input / output interface
  • the controller 4 includes a current sensor 41 that detects the output current of the fuel cell stack 2 and a temperature of cooling water that cools the fuel cell stack 2 (hereinafter referred to as “cooling water temperature”). Signals for detecting the operating state of the fuel cell system 1, such as the temperature sensor 42 to detect and the accelerator stroke sensor 43 to detect the amount of depression of the accelerator pedal (hereinafter referred to as “accelerator operation amount”) are input.
  • the controller 4 periodically opens and closes the pressure regulating valve 33 based on these input signals, performs pulsation operation to periodically increase and decrease the anode pressure, and adjusts the opening degree of the purge valve 38 from the buffer tank 36.
  • the flow rate of the anode off gas to be discharged is adjusted, and the anode gas concentration in the buffer tank 36 is kept below a certain level.
  • the fuel cell stack 2 In the case of the anode gas non-circulation type fuel cell system 1, if the anode gas continues to be supplied from the high-pressure tank 31 to the fuel cell stack 2 while the pressure regulating valve 33 is kept open, the fuel cell stack 2 is not discharged. Since the anode off gas including the used anode gas is continuously discharged from the buffer tank 36 through the purge passage 37 to the outside air, it is wasted.
  • the pulsation operation is performed in which the pressure regulating valve 33 is periodically opened and closed to increase and decrease the anode pressure periodically.
  • the constant pressure control in particular, there is a possibility that a flow does not occur on the downstream side of the power generation region and impurities increase, resulting in power generation failure.
  • impurities accumulated in the downstream of the power generation region can be repeatedly pushed into the buffer tank 36, so that the power generation region can be protected from impurities generated when power generation is continued and stable. Power generation can be continued.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining pulsation operation during steady operation in which the operation state of the fuel cell system 1 is constant.
  • the controller 4 calculates the target output of the fuel cell stack 2 based on the operating state of the fuel cell system 1 (the load of the fuel cell stack), and sets the anode pressure according to the target output. Set the upper and lower limits. Then, the anode pressure is periodically increased or decreased between the upper limit value and the lower limit value of the set anode pressure.
  • the pressure regulating valve 33 is opened to an opening at which the anode pressure can be increased to at least the upper limit value.
  • the anode gas is supplied from the high-pressure tank 31 to the fuel cell stack 2 and discharged to the buffer tank 36.
  • the pressure regulating valve 33 When the anode pressure reaches the upper limit at time t2, the pressure regulating valve 33 is fully closed as shown in FIG. 3B, and the supply of anode gas from the high-pressure tank 31 to the fuel cell stack 2 is stopped. Then, since the anode gas left in the anode gas flow path 121 inside the fuel cell stack is consumed over time due to the electrode reaction of (1) described above, the anode pressure is reduced by the consumed amount of the anode gas.
  • the pressure in the buffer tank 36 temporarily becomes higher than the pressure in the anode gas flow path 121, so that the anode gas flow path 121 extends from the buffer tank 36.
  • the anode off-gas flows back into.
  • the anode gas left in the anode gas channel 121 and the anode gas in the anode off-gas that has flowed back to the anode gas channel 121 are consumed over time, and the anode pressure further decreases.
  • the pressure regulating valve 33 When the anode pressure reaches the lower limit at time t3, the pressure regulating valve 33 is opened in the same manner as at time t1. When the anode pressure reaches the upper limit again at time t4, the pressure regulating valve 33 is fully closed.
  • FIG. 4 is a flowchart of pulsation operation control. The process starting from step S10 is performed by the controller 4.
  • step S10 the target output of the fuel cell stack 2 is calculated based on the operating state of the fuel cell system 1.
  • step S20 an upper limit value and a lower limit value of the anode pressure during pulsation operation are set based on the target output of the fuel cell stack 2 calculated in step S10, and an anode pressure is set based on the set upper limit value and lower limit value. Determine the target value.
  • the upper limit value is the anode pressure target value
  • the lower limit value is the anode pressure target value.
  • step S30 the anode pressure is detected by the pressure sensor 34.
  • step S40 based on the difference between the anode pressure target value determined in step S20 (the upper limit pressure is set for boosting and the lower limit pressure is set for lowering) and the anode pressure detected in step S30.
  • the feedback control for controlling the opening and closing of the pressure regulating valve 33 is performed so that the anode pressure approaches the anode pressure target value.
  • the impurity concentration on the anode side can be managed (the control accuracy at the low purge flow rate is improved by increasing the resolution).
  • the impurity gas is pushed into the buffer tank by pulsation, and water that cross leaks from the cathode side to the anode side can also be pushed into the buffer tank. .
  • flooding is a phenomenon in which condensed water closes the anode gas flow path. When flooding occurs, the anode gas does not reach the blocked flow path, which may cause the worst power generation failure.
  • the amount of liquid water in the anode gas flow path 121 of the fuel cell stack 2 is estimated, and when the estimated amount of liquid water exceeds a predetermined amount that causes flooding, the purge is performed.
  • the purge valve 40 having an opening area larger than that of the valve 38, the liquid water is sufficiently discharged.
  • FIG. 5 is a flowchart of purge valve opening / closing control performed by the fuel cell system according to the first embodiment. The process starting from step S100 is performed by the controller 4.
  • step S100 the amount of liquid water remaining in the anode gas flow path 121 of the fuel cell stack 2 (power generation region of the fuel cell stack 2) is estimated.
  • the amount of liquid water remaining in the anode gas channel 121 is estimated based on, for example, the magnitude of the load on the fuel cell stack 2.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the magnitude of the load on the fuel cell stack 2 and the amount of liquid water remaining in the anode gas flow path 121. As shown in FIG. 6, the amount of liquid water remaining in the anode gas channel 121 increases as the load increases.
  • the controller 4 detects the load on the fuel cell stack 2 (required output of the fuel cell stack 2), and estimates the amount of liquid water by referring to table data having a relationship as shown in FIG.
  • FIG. 6 further shows the relationship with the temperature of the fuel cell stack 2. Even when the load on the fuel cell stack 2 is the same, the amount of liquid water remaining in the anode gas passage 121 increases as the temperature of the fuel cell stack 2 decreases.
  • the amount of liquid water remaining in the anode gas channel 121 can also be estimated based on the temperature of the fuel cell stack 2.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the temperature of the fuel cell stack 2 and the amount of liquid water remaining in the anode gas flow path 121. As shown in FIG. 7, as the temperature of the fuel cell stack 2 increases, the amount of liquid water remaining in the anode gas channel 121 decreases. Since the temperature of the fuel cell stack 2 can be estimated on the basis of the temperature of the cooling water detected by the temperature sensor 42, the controller 4 is based on the temperature detected by the temperature sensor 42 as shown in FIG. The amount of liquid water is estimated by referring to table data having a special relationship. Note that the temperature of the fuel cell stack 2 may be directly detected instead of the temperature of the cooling water.
  • the amount of liquid water remaining in the anode gas channel 121 can also be estimated based on the impedance of the fuel cell stack 2.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the impedance of the fuel cell stack 2 and the amount of liquid water remaining in the anode gas flow path 121. As shown in FIG. 8, the higher the impedance of the fuel cell stack 2, the smaller the amount of liquid water remaining in the anode gas flow path 121.
  • the controller 4 detects the impedance of the fuel cell stack 2 by a known method, and estimates the amount of liquid water by referring to table data having a relationship as shown in FIG. 8 based on the detected impedance.
  • step S110 of FIG. 5 it is determined whether or not the amount of liquid water estimated in step S100 is a predetermined amount or more. If it is determined that the estimated amount of liquid water is greater than or equal to the predetermined amount, the process proceeds to step S120, and if it is determined that it is less than the predetermined amount, the process proceeds to step S130.
  • step S120 the purge valve 40 is opened.
  • step S130 the purge valve 40 is closed.
  • FIG. 9 is a time chart showing the time variation of the opening / closing of the purge valve 38, the opening / closing of the purge valve 40, the anode pressure, and the load on the fuel cell stack 2 in the fuel cell system according to the first embodiment.
  • the purge valve 38 is subjected to normal opening / closing control regardless of the amount of liquid water in the anode gas passage 121.
  • the anode pressure also increases in order to increase the output of the fuel cell stack 2. If it is determined that the load increases and the amount of liquid water remaining in the anode gas flow path 121 has become a predetermined amount or more, the purge valve 40 is opened. Thereby, since a large flow velocity can be generated in the anode gas flow path 121, the liquid water in the anode gas flow path 121 can be sufficiently discharged. Thereafter, when it is determined that the load on the fuel cell stack 2 is reduced and the amount of liquid water remaining in the anode gas passage 121 has become less than a predetermined amount, the purge valve 40 is closed.
  • the opening area can be changed in two stages, and the purge valve provided in the anode gas discharge passage for discharging impurities in the fuel cell together with the fuel gas to the outside is provided.
  • the amount of liquid water in the power generation region of the fuel cell is estimated, and the opening area of the purge valve when the estimated amount of liquid water is greater than or equal to a predetermined amount is larger than the area of the purge valve when the amount of liquid water is less than the predetermined amount To do.
  • the purge valve 38 is controlled to open and close regardless of whether or not the estimated liquid water amount is equal to or larger than a predetermined amount.
  • the purge valve 40 is opened. Control. Thereby, since a large flow velocity can be generated in the anode gas flow path 121, the liquid water in the anode gas flow path 121 can be sufficiently discharged.
  • the opening area of the purge valve 40 is larger than the opening area of the purge valve 38, a large amount of purging can be performed under the condition that the amount of liquid water is increased, so that the liquid water can be sufficiently discharged.
  • the purge valve 38 having the smaller opening area is controlled to open / close, so that the anode gas is not discharged excessively compared to the case where the purge valve 40 having the larger opening area is opened / closed. Can be prevented.
  • the amount of liquid water can be accurately estimated by estimating the amount of liquid water in the power generation region of the fuel cell based on the magnitude of the load on the fuel cell.
  • the amount of liquid water in the power generation region of the fuel cell can be estimated with high accuracy.
  • the amount of liquid water in the power generation region of the fuel cell can be estimated with high accuracy.
  • the anode gas in the anode off gas is fueled by returning the anode off gas to the cathode gas supply passage 45. It can be consumed by reacting with the cathode gas on the catalyst inside the battery. Thereby, it can suppress that anode gas is discharged
  • one end of the purge valve 40 is connected to a cathode gas supply passage 45 for supplying the cathode gas to the fuel cell, and the other end is connected to the anode gas discharge passage 35 or the buffer tank 36 and is purged at the connection location.
  • a pipe connecting the valve 40 and the anode gas discharge passage 35 or the buffer tank 36 is formed in the upper direction of the gravity direction. Thereby, the liquid water in the anode gas discharge passage 35 or the buffer tank 36 can be prevented from flowing into the cathode gas supply passage 45.
  • the fuel cell system according to the second embodiment is the same as the first embodiment in that the purge valve 40 is opened when the amount of liquid water remaining in the anode gas flow path 121 is equal to or larger than a predetermined amount.
  • the purge valve 40 is periodically opened and closed.
  • the purge valve 40 By periodically opening and closing the purge valve 40, compared with the case where the purge valve 40 is kept open, the large flow rate that is instantaneously generated when the purge valve 40 is opened causes the anode gas flow path 121 to be opened.
  • the amount of liquid water remaining in the water can be effectively discharged.
  • the purge time purge amount
  • FIG. 10 is a time chart showing the time variation of the opening / closing of the purge valve 38, the opening / closing of the purge valve 40, the anode pressure, and the load on the fuel cell stack 2 in the fuel cell system according to the second embodiment.
  • the purge valve 40 is opened, but is periodically opened and closed as shown in FIG.
  • the opening / closing cycle of the purge valve 40 may be set to an appropriate value by conducting an experiment or the like in advance based on the estimated value of the amount of liquid water remaining in the anode gas flow path 121.
  • the frequency of opening the purge valve 40 is increased and the time for opening the purge valve 40 is lengthened, so that the liquid water is discharged more effectively. can do.
  • FIG. 11 shows the opening and closing of the purge valve 38, the opening and closing of the purge valve 40, the anode pressure when the control is performed to increase the frequency of opening the purge valve 40 as the amount of liquid water increases in the fuel cell system in the second embodiment.
  • FIG. 6 is a time chart showing a change with time of a load on the fuel cell stack 2.
  • the opening time of the purge valve 40 is increased by shortening the opening / closing cycle of the purge valve 40 and increasing the frequency of opening.
  • the purge valve 40 is controlled to periodically open and close when the estimated amount of liquid water in the anode gas passage 121 is equal to or larger than a predetermined amount.
  • the amount of liquid water remaining in the anode gas channel 121 can be effectively discharged by the large flow rate that is instantaneously generated when the valve 40 is opened. Further, the purge time (purge amount) can be reduced as compared with the case where the purge valve 40 is left open.
  • the liquid water can be discharged more effectively by increasing the frequency with which the purge valve 40 is opened.
  • the purge valve 40 is opened a predetermined time after the load on the fuel cell stack 2 exceeds a predetermined value.
  • FIG. 12 is a time chart showing the time variation of the opening / closing of the purge valve 38, the opening / closing of the purge valve 40, the anode pressure, and the load on the fuel cell stack 2 in the fuel cell system according to the third embodiment.
  • the load increases and exceeds a predetermined value, but the purge valve 40 is opened at time t22 when a predetermined time has elapsed from time t21.
  • a value corresponding to the load is obtained by a prior experiment or the like.
  • the purge valve 40 having a large opening area is opened after a predetermined time after the load on the fuel cell exceeds a predetermined value.
  • the liquid water can be sufficiently discharged while suppressing wasteful discharge.
  • FIG. 13 is a diagram showing the time change of the voltage of a certain cell in the fuel cell system according to the fourth embodiment.
  • the purge valve 40 is opened at this timing.
  • the purge valve 40 is closed at this timing.
  • the 21st predetermined voltage and the 2nd predetermined voltage are set to appropriate values in advance by conducting experiments or the like.
  • the amount of liquid water in the anode gas flow path becomes equal to or higher than the predetermined amount. It is determined that the purge valve 40 has been reached, and the purge valve 40 is opened. Thereby, the liquid water in the anode gas channel 121 can be sufficiently discharged.
  • the purge valve 40 is closed. By closing, the purge time can be shortened.
  • the purge valve 40 is opened after the ignition switch (vehicle start switch) of the fuel cell vehicle is turned off.
  • the ignition switch vehicle start switch
  • liquid water can be prevented from staying in the fuel cell stack 2 when the fuel cell vehicle is stopped, and in particular, water clogging of the anode gas passage 121 at the time of starting below zero can be prevented.
  • FIG. 14 is a time chart showing the time variation of the opening / closing of the purge valve 38, the opening / closing of the purge valve 40, the cathode gas flow rate, and the load on the fuel cell stack 2 in the fuel cell system according to the fifth embodiment.
  • the opening / closing control of the purge valve 38 which has been normally controlled is not performed, but the purge valve 40 is opened. Further, the cathode gas is supplied to the fuel cell stack 2 for dilution and combustion of the anode gas while the purge valve 40 is opened after the ignition switch is turned off. Thereafter, at time t52, the purge valve 40 is closed and the supply of the cathode gas is also stopped.
  • the purge valve 40 is opened after the start switch of the vehicle equipped with the fuel cell system is turned off, the liquid is put into the fuel cell stack 2 while the vehicle is stopped. Water can be prevented from staying. Thereby, in particular, water clogging of the anode gas passage 121 at the time of starting below zero can be prevented.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above.
  • the control described in the first to fourth embodiments has been described with reference to an example in which the fuel cell system is mounted on a vehicle, but can be applied to various devices other than the vehicle.
  • the method for estimating the amount of liquid water in the anode gas flow path based on the magnitude of the load on the fuel cell stack 2, the temperature of the fuel cell stack 2, or the impedance of the fuel cell stack 2 has been described. You may make it estimate based on at least 2 of these. By estimating based on at least two factors, the amount of liquid water in the anode gas channel can be estimated more accurately.

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Abstract

　燃料電池システムは、燃料電池内の不純物を燃料ガスと共に外部に排出するアノードオフガス流路に第１のパージ弁３８および第２のパージ弁４０を備え、燃料電池の発電領域内の液水量が所定量未満の場合、第１のパージ弁３８のみを開閉するように制御し、液水量が所定量以上では、第１のパージ弁３８と第２のパージ弁４０を開くように制御する。

Description

燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
　本発明は、燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法に関する。
　従来、アノードガス供給通路に常閉ソレノイド弁を設け、アノードガス排出通路に上流から順に常開ソレノイド弁とリサイクルタンク（バッファタンク）とを設けた燃料電池システムが知られている（ＪＰ２００７－５１７３６９Ａ参照）。この燃料電池システムは、アノードガス排出通路に排出された未使用のアノードガスを、アノードガス供給通路に戻さないアノードガス非循環型の燃料電池システムであり、常閉ソレノイドバルブ及び常開ソレノイドバルブを周期的に開閉する。
　前述した従来の燃料電池システムでは、アノードガスの増圧時に、電極反応に使用されなかった余剰のアノードガスと、カソード側からクロスリークしてきた窒素、水蒸気や液水などを燃料電池の外部に排出するようにしている。しかしながら、この方法では、燃料電池内部の液水が十分に排出されない場合があり、カソードに溜まる液水の量が多くなると、燃料電池の発電効率が低下するという問題が生じる。
　本発明は、アノードガス流路内の推定液水量が所定量以上の場合に、パージ弁の開口面積を大きくすることによって、アノードガス流路内の液水を十分に排出することを目的とする。
　一実施形態における燃料電池システムは、アノードに燃料ガスを供給すると共に、カソードに酸化剤ガスを燃料電池に供給して発電させる。この燃料電池システムにおいて、燃料電池に供給するアノードガスの圧力を制御する調圧弁と、燃料電池内の不純物を燃料ガスと共に外部に排出するアノードオフガス流路と、アノードオフガス流路に設けられる第１のパージ弁および第２のパージ弁と、燃料電池の発電領域内の液水量が所定量以上の場合、第１のパージ弁のみを開閉するように制御し、液水量が所定量以上では、第１のパージ弁と第２のパージ弁を開くように制御するパージ弁制御手段とを備える。
　本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面とともに以下に詳細に説明される。
図１Ａは、燃料電池の斜視図である。 図１Ｂは、図１Ａの燃料電池の１Ｂ－１Ｂ断面図である。 図２は、第１の実施形態におけるアノードガス非循環型の燃料電池システムの概略構成図である。 図３は、燃料電池システムの運転状態が一定の定常運転時における脈動運転について説明する図である。 図４は、脈動運転制御のフローチャートである。 図５は、第１の実施形態における燃料電池システムによって行われるパージ弁の開閉制御のフローチャートである。 図６は、燃料電池スタックに対する負荷の大きさと、アノードガス流路内に残留している液水量との関係を示す図である。 図７は、燃料電池スタックの温度と、アノードガス流路内に残留している液水量との関係を示す図である。 図８は、燃料電池スタックのインピーダンスと、アノードガス流路内に残留している液水量との関係を示す図である。 図９は、第１の実施形態における燃料電池システムにおいて、パージ弁３８の開閉、パージ弁４０の開閉、アノード圧、燃料電池スタックに対する負荷の時間変化をそれぞれ示すタイムチャートである。 図１０は、第２の実施形態における燃料電池システムにおいて、パージ弁３８の開閉、パージ弁４０の開閉、アノード圧、燃料電池スタック２に対する負荷の時間変化をそれぞれ示すタイムチャートである。 図１１は、第２の実施形態における燃料電池システムにおいて、液水量が多いほど、パージ弁４０を開く頻度を多くする制御を行った場合のパージ弁３８の開閉、パージ弁４０の開閉、アノード圧、燃料電池スタックに対する負荷の時間変化をそれぞれ示すタイムチャートである。 図１２は、第３の実施形態における燃料電池システムにおいて、パージ弁３８の開閉、パージ弁４０の開閉、アノード圧、燃料電池スタックに対する負荷の時間変化をそれぞれ示すタイムチャートである。 図１３は、第４の実施形態における燃料電池システムにおいて、あるセルの電圧の時間変化を示す図である。 図１４は、第５の実施形態における燃料電池システムにおいて、パージ弁３８の開閉、パージ弁４０の開閉、カソードガス流量、燃料電池スタックに対する負荷の時間変化をそれぞれ示すタイムチャートである。
　－第１の実施形態－
　燃料電池は電解質膜をアノード電極（燃料極）とカソード電極（酸化剤極）とで挟み、アノード電極に水素を含有するアノードガス（燃料ガス）、カソード電極に酸素を含有するカソードガス（酸化剤ガス）を供給することによって発電する。アノード電極及びカソード電極の両電極において進行する電極反応は以下の通りである。
　　　アノード電極　：　　２Ｈ2 →４Ｈ+ ＋４ｅ-                 　　…(１)
　　　カソード電極　：　　４Ｈ+ ＋４ｅ- ＋Ｏ2 →２Ｈ2Ｏ     …(２)
　式（１）及び式（２）の電極反応によって燃料電池は１ボルト程度の起電力を生じる。
　図１Ａおよび図１Ｂは、第１の実施形態における燃料電池システムの構成について説明するための図である。図１Ａは、燃料電池１０の斜視図である。図１Ｂは、図１Ａの燃料電池の１Ｂ－１Ｂ断面図である。
　燃料電池１０は、膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly；以下「ＭＥＡ」という）１１の表裏両面に、アノードセパレータ１２とカソードセパレータ１３とが配置されて構成される。
　ＭＥＡ１１は、電解質膜１１１と、アノード電極１１２と、カソード電極１１３と、を備える。ＭＥＡ１１は、電解質膜１１１の一方の面にアノード電極１１２を有し、他方の面にカソード電極１１３を有する。
　電解質膜１１１は、フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜である。電解質膜１１１は、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。
　アノード電極１１２は、触媒層１１２ａとガス拡散層１１２ｂとを備える。触媒層１１２ａは、電解質膜１１１と接する。触媒層１１２ａは、白金又は白金等が担持されたカーボンブラック粒子から形成される。ガス拡散層１１２ｂは、触媒層１１２ａの外側（電解質膜１１１の反対側）に設けられ、アノードセパレータ１２と接する。ガス拡散層１１２ｂは、充分なガス拡散性および導電性を有する部材によって形成され、例えば、炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロスで形成される。
　カソード電極１１３もアノード電極１１２と同様に、触媒層１１３ａとガス拡散層１１３ｂとを備える。
　アノードセパレータ１２は、ガス拡散層１１２ｂと接する。アノードセパレータ１２は、ガス拡散層１１２ｂと接する側に、アノード電極１１２にアノードガスを供給するための複数の溝状のアノードガス流路１２１を有する。
　カソードセパレータ１３は、ガス拡散層１１３ｂと接する。カソードセパレータ１３は、ガス拡散層１１３ｂと接する側に、カソード電極１１３にカソードガスを供給するための複数の溝状のカソードガス流路１３１を有する。
　アノードガス流路１２１を流れるアノードガスと、カソードガス流路１３１を流れるカソードガスとは、互いに平行に同一方向に流れる。互いに平行に逆方向に流れるようにしても良い。
　このような燃料電池１０を自動車用動力源として使用する場合には、要求される電力が大きいため、数百枚の燃料電池１０を積層した燃料電池スタックとして使用する。そして、燃料電池スタックにアノードガス及びカソードガスを供給する燃料電池システムを構成して、車両駆動用の電力を取り出す。
　図２は、第１の実施形態におけるアノードガス非循環型の燃料電池システム１の概略構成図である。
　燃料電池システム１は、燃料電池スタック２と、アノードガス供給装置３と、コントローラ４と、を備える。
　燃料電池スタック２は、複数枚の燃料電池１０を積層したものであり、アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電し、車両の駆動に必要な電力（例えばモータを駆動するために必要な電力）を発電する。
　燃料電池スタック２にカソードガスを供給・排出するカソードガス給排装置、及び燃料電池スタック２を冷却する冷却装置については、本発明の主要部ではないので、理解を容易にするために図示を省略した。本実施形態では、カソードガスとして空気を使用している。
　アノードガス供給装置３は、高圧タンク３１と、アノードガス供給通路３２と、調圧弁３３と、圧力センサ３４と、アノードガス排出通路３５と、バッファタンク３６と、パージ通路３７と、パージ弁３８と、パージ通路３９と、パージ弁４０とを備える。
　高圧タンク３１は、燃料電池スタック２に供給するアノードガスを高圧状態に保って貯蔵する。
　アノードガス供給通路３２は、高圧タンク３１から排出されたアノードガスを燃料電池スタック２に供給するための通路であって、一端部が高圧タンク３１に接続され、他端部が燃料電池スタック２のアノードガス入口孔２１に接続される。
　調圧弁３３は、アノードガス供給通路３２に設けられる。調圧弁３３は、高圧タンク３１から排出されたアノードガスを所望の圧力に調節して燃料電池スタック２に供給する。調圧弁３３は、連続的又は段階的に開度を調節することができる電磁弁であり、その開度はコントローラ４によって制御される。コントローラ４は、調圧弁３３に供給する電流の量を制御することによって、調圧弁３３の開度を制御する。
　圧力センサ３４は、調圧弁３３よりも下流のアノードガス供給通路３２に設けられる。圧力センサ３４は、調圧弁３３よりも下流のアノードガス供給通路３２を流れるアノードガスの圧力を検出する。本実施形態では、この圧力センサ３４で検出したアノードガスの圧力を、燃料電池スタック内部の各アノードガス流路１２１とバッファタンク３６とを含むアノード系全体の圧力（以下「アノード圧」という。）として代用する。
　アノードガス排出通路３５は、一端部が燃料電池スタック２のアノードガス出口孔２２に接続され、他端部がバッファタンク３６の上部に接続される。アノードガス排出通路３５には、電極反応に使用されなかった余剰のアノードガスと、カソード側からアノードガス流路１２１へとクロスリークしてきた窒素や水蒸気などの不純ガスとの混合ガス（以下「アノードオフガス」という。）が排出される。
　バッファタンク３６は、アノードガス排出通路３５を通って流れてきたアノードオフガスを一旦蓄える。アノードオフガス中の水蒸気の一部は、バッファタンク３６内で凝縮して液水となり、アノードオフガスから分離される。
　パージ通路３７は、一端部がバッファタンク３６の下部に接続される。パージ通路３７の他端部は、開口端となっている。バッファタンク３６に溜められたアノードオフガス及び液水は、パージ通路３７を通って開口端から外気へ排出される。
　パージ弁３８は、パージ通路３７に設けられる。パージ弁３８は、連続的又は段階的に開度を調節することができる電磁弁であり、その開度はコントローラ４によって制御される。パージ弁３８の開度を調節することで、バッファタンク３６からパージ通路３７を介して外気へ排出するアノードオフガスの量を調節し、バッファタンク３６内のアノードガス濃度が一定以下となるように調節する。これは、バッファタンク３６内のアノードガス濃度が高くなり過ぎると、バッファタンク３６からパージ通路３７を通って外気へ排出されるアノードガス量が多くなり、無駄となるからである。
　なお、パージ弁３８はＯＮ・ＯＦＦ弁であっても良い。このときは、ＯＮ時間とＯＦＦ時間を変更することで、外気へ排出するアノードオフガスの量を調整することになる。
　本実施形態における燃料電池システムでは、バッファタンク３６に、パージ通路３７とともに、パージ通路３９が接続されている。パージ通路３９には、パージ弁４０が設けられている。パージ弁４０は、連続的又は段階的に開度を調節することができる電磁弁であり、その開度はコントローラ４によって制御される。特に、本実施形態では、パージ弁４０の開口面積は、パージ弁３８の開口面積よりも大きいものとする。コスト低減のため同一開口面積としても良い。
　パージ弁４０の他端は、逆止弁４６を介して、カソードガス供給通路４５に接続されている。すなわち、パージ弁４０を介して排出されるアノードオフガスは、カソードガス供給通路４５に戻されることによって、アノードオフガス中のアノードガスを燃料電池スタック２内部の触媒上でカソードガスと反応させて消費させることができる。これにより、アノードオフガスを外気へ排出する構成と比べて、アノードガスが外気へと排出されるのを抑制することができる。
　さらに，パージ通路３９は、重力方向上側（もしくは横側）からバッファタンク３６に接続されており、バッファタンク内の液水が流れ込まない構造になっている。これは、液水をカソードガス供給通路に戻すことによるカソードフラッディングを防止するために、好ましい構成である。逆に、パージ通路３７はバッファタンクの下側に接続されており、積極的に水を排出する構成とする。
　なお、パージ通路３９をバッファタンク３６ではなく、アノードガス排出通路３５と接続する構成としてもよい。この場合にも、アノードガス排出通路３５とパージ通路３９との接続場所を、アノードガス排出通路３５の重力方向上側とする。
　また、パージ弁４０と、カソードガス供給通路４５との間には、カソードガス供給通路４５からパージ弁４０の方向へのガスの流入を防ぐための逆止弁４６が設けられている。すなわち、逆止弁４６は、バッファタンク３６からパージ弁４０を介してカソードガス供給通路４５の方向にのみ、ガスを流す機能を有している。これにより、カソードガスがカソードガス供給通路４５からパージ弁４０の方向に逆流することによってバッファタンク３６内のアノードガス濃度が低下して、セル電圧が不安定になることを防ぐことができる。
　コントローラ４は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
　コントローラ４には、前述した圧力センサ３４の他にも、燃料電池スタック２の出力電流を検出する電流センサ４１や燃料電池スタック２を冷却する冷却水の温度（以下「冷却水温」という。）を検出する温度センサ４２、アクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル操作量」という。）を検出するアクセルストロークセンサ４３などの、燃料電池システム１の運転状態を検出するための信号が入力される。
　コントローラ４は、これらの入力信号に基づいて調圧弁３３を周期的に開閉し、アノード圧を周期的に増減圧させる脈動運転を行うとともに、パージ弁３８の開度を調節してバッファタンク３６から排出するアノードオフガスの流量を調節し、バッファタンク３６内のアノードガス濃度を一定以下に保つ。
　アノードガス非循環型の燃料電池システム１の場合、調圧弁３３を開いたままにして高圧タンク３１から燃料電池スタック２にアノードガスを供給し続けてしまうと、燃料電池スタック２から排出された未使用のアノードガスを含むアノードオフガスが、バッファタンク３６からパージ通路３７を介して外気へ排出され続けてしまうので無駄となる。
　そこで、本実施形態では、調圧弁３３を周期的に開閉し、アノード圧を周期的に増減圧させる脈動運転を行うのである。一定圧力制御では特に発電領域下流側に流動が起こせず不純物が増加して、発電不良に陥る可能性がある。しかしながら、脈動運転を行うことで、発電領域下流に溜まった不純物をバッファタンク３６に繰り返し押し込むことができるので、発電を継続している際に生じる不純物から発電領域を守ることができ、安定して発電を継続することができる。
　図３は、燃料電池システム１の運転状態が一定の定常運転時における脈動運転について説明する図である。
　図３（Ａ）に示すように、コントローラ４は、燃料電池システム１の運転状態（燃料電池スタックの負荷）に基づいて燃料電池スタック２の目標出力を算出し、目標出力に応じたアノード圧の上限値及び下限値を設定する。そして、設定したアノード圧の上限値及び下限値の間でアノード圧を周期的に増減圧させる。
　具体的には、時刻ｔ１でアノード圧が下限値に達したら、図３（Ｂ）に示すように、少なくともアノード圧を上限値まで増圧させることができる開度まで調圧弁３３を開く。この状態のとき、アノードガスは、高圧タンク３１から燃料電池スタック２に供給され、バッファタンク３６へと排出される。
　時刻ｔ２でアノード圧が上限値に達したら、図３（Ｂ）に示すように調圧弁３３を全閉とし、高圧タンク３１から燃料電池スタック２へのアノードガスの供給を停止する。そうすると、上述した（１）の電極反応によって、燃料電池スタック内部のアノードガス流路１２１に残されたアノードガスが時間の経過とともに消費されるので、アノードガスの消費分だけアノード圧が低下する。
　また、アノードガス流路１２１に残されたアノードガスが消費されると、一時的にバッファタンク３６の圧力がアノードガス流路１２１の圧力よりも高くなるので、バッファタンク３６からアノードガス流路１２１へとアノードオフガスが逆流する。その結果、アノードガス流路１２１に残されたアノードガスと、アノードガス流路１２１に逆流したアノードオフガス中のアノードガスが時間の経過とともに消費され、さらにアノード圧が低下する。
　時刻ｔ３でアノード圧が下限値に達したら、時刻ｔ１のときと同様に調圧弁３３が開かれる。そして、時刻ｔ４で再びアノード圧が上限値に達したら、調圧弁３３を全閉とする。
　図４は、脈動運転制御のフローチャートである。ステップＳ１０から始まる処理は、コントローラ４によって行われる。
　ステップＳ１０では、燃料電池システム１の運転状態に基づいて、燃料電池スタック２の目標出力を算出する。
　ステップＳ２０では、ステップＳ１０で算出した燃料電池スタック２の目標出力に基づいて、脈動運転時のアノード圧の上限値及び下限値を設定するとともに、設定した上限値及び下限値に基づいて、アノード圧目標値を決定する。アノード圧の増圧時には、上限値がアノード圧目標値となり、降圧時には、下限値がアノード圧目標値となる。
　ステップＳ３０では、圧力センサ３４によってアノード圧を検出する。
　ステップＳ４０では、ステップＳ２０で決定したアノード圧目標値（昇圧の場合は上限圧が設定され、降圧の場合は下限圧が設定される）と、ステップＳ３０で検出したアノード圧との差に基づいて、アノード圧がアノード圧目標値に近づくように、調圧弁３３の開閉を制御するフィードバック制御を行う。
　ところで、不純物ガスを排出するのに適した開口面積のパージ弁を選択した場合、アノード側の不純物濃度の管理を行えるが（分解能があがることで低パージ流量時の制御精度が良くなる）、次のような課題が生じる可能性がある。アノードガスの圧力を周期的に増減させるアノードガス非循環型の燃料電池システムでは、脈動により不純物ガスをバッファタンクへ押し込むと共に、カソード側からアノード側にクロスリークする水もバッファタンクに押し込むことができる。
　通常、発電中に発生する水が少ない場合、その大部分は水蒸気となるので、脈動により水蒸気をバッファタンクに押し込むことができる。しかしながら、発電中に発生する水が多くなり、アノード側にクロスリークする水分の量が増えてくると、一部は凝縮し、液体となってしまう。凝縮水の量が少ないうちは良いが、その量が増えるとフラッディングと呼ばれる現象が発生することになる。フラッディングとは凝縮水がアノードガス流路を閉塞させる現象である。フラッディングが生じると、閉塞された流路にアノードガスが行きわたらず、最悪発電不良となる可能性がある。
　フラッディングを解消するために、脈動を大きくすることも考えられるが、それではＭＥＡの耐久性を損ねる可能性がある。
　そこで、水を排出させるためにパージ弁を全開にすることで、アノードオフガスの排出を多くしてアノード流路内の流動を上げることが考えられる。しかしながら、不純物ガスを排出するのに適したパージ弁の開口面積では、フラッディングが生じた場合の凝縮水を排出するのに必要な流動は稼げない可能性がある。
　従って、本実施形態における燃料電池システムでは、燃料電池スタック２のアノードガス流路１２１内の液水の量を推定し、推定した液水の量がフラッディングを生じるような所定量以上になると、パージ弁３８よりも開口面積が大きいパージ弁４０を開くことによって、液水を十分に排出させる。
　図５は、第１の実施形態における燃料電池システムによって行われるパージ弁の開閉制御のフローチャートである。ステップＳ１００から始まる処理は、コントローラ４によって行われる。
　ステップＳ１００では、燃料電池スタック２のアノードガス流路１２１（燃料電池スタック２の発電領域）内に残留している液水量を推定する。アノードガス流路１２１内に残留している液水量は、例えば、燃料電池スタック２に対する負荷の大きさに基づいて推定する。
　図６は、燃料電池スタック２に対する負荷の大きさと、アノードガス流路１２１内に残留している液水量との関係を示す図である。図６に示すように、負荷が大きくなるほど、アノードガス流路１２１内に残留している液水量は多くなる。コントローラ４は、燃料電池スタック２に対する負荷（燃料電池スタック２の要求出力）を検出し、図６に示すような関係を有するテーブルデータを参照することにより、液水量を推定する。
　図６ではさらに、燃料電池スタック２の温度との関係も示している。燃料電池スタック２に対する負荷が同じ大きさでも、燃料電池スタック２の温度が低くなるほど、アノードガス流路１２１内に残留している液水量は多くなる。
　アノードガス流路１２１内に残留している液水量を燃料電池スタック２の温度に基づいて推定することもできる。図７は、燃料電池スタック２の温度と、アノードガス流路１２１内に残留している液水量との関係を示す図である。図７に示すように、燃料電池スタック２の温度が高くなるほど、アノードガス流路１２１内に残留している液水量は少なくなる。燃料電池スタック２の温度は、温度センサ４２で検出される冷却水の温度に基づいて推定することができるので、コントローラ４は、温度センサ４２で検出された温度に基づいて、図７に示すような関係を有するテーブルデータを参照することにより、液水量を推定する。なお、冷却水の温度ではなく、燃料電池スタック２の温度を直接検出するようにしてもよい。
　アノードガス流路１２１内に残留している液水量を燃料電池スタック２のインピーダンスに基づいて推定することもできる。図８は、燃料電池スタック２のインピーダンスと、アノードガス流路１２１内に残留している液水量との関係を示す図である。図８に示すように、燃料電池スタック２のインピーダンスが高くなるほど、アノードガス流路１２１内に残留している液水量は少なくなる。コントローラ４は、既知の方法によって燃料電池スタック２のインピーダンスを検出し、検出したインピーダンスに基づいて、図８に示すような関係を有するテーブルデータを参照することにより、液水量を推定する。
　図５のステップＳ１１０では、ステップＳ１００で推定した液水量が所定量以上であるか否かを判定する。推定した液水量が所定量以上であると判定するとステップＳ１２０に進み、所定量未満であると判定すると、ステップＳ１３０に進む。
　ステップＳ１２０では、パージ弁４０を開く。
　一方、ステップＳ１３０では、パージ弁４０を閉じる。
　図９は、第１の実施形態における燃料電池システムにおいて、パージ弁３８の開閉、パージ弁４０の開閉、アノード圧、燃料電池スタック２に対する負荷の時間変化をそれぞれ示すタイムチャートである。パージ弁３８は、アノードガス流路１２１内の液水量とは関係なく、通常の開閉制御が行われる。
　燃料電池スタック２に対する負荷が大きくなると、燃料電池スタック２の出力を大きくするために、アノード圧も上昇する。負荷が大きくなり、アノードガス流路１２１内に残留している液水量が所定量以上になったと判定すると、パージ弁４０を開く。これにより、アノードガス流路１２１内に大流速を発生させることができるので、アノードガス流路１２１内の液水を十分に排出することができる。その後、燃料電池スタック２に対する負荷が小さくなり、アノードガス流路１２１内に残留している液水量が所定量未満になったと判定すると、パージ弁４０を閉じる。
　以上、第１の実施形態における燃料電池システムによれば、開口面積を２段階で変更可能に構成され、燃料電池内の不純物を燃料ガスと共に外部に排出するアノードガス排出通路に設けられるパージ弁を備え、燃料電池の発電領域内の液水量を推定し、推定した液水量が所定量以上の場合におけるパージ弁の開口面積を、液水量が所定量未満の場合におけるパージ弁の開口面積よりも大きくする。特に、推定した液水量が所定量以上であるか否かに関わらず、パージ弁３８を開閉するように制御し、推定した液水量が所定量以上の場合には、パージ弁４０を開くように制御する。これにより、アノードガス流路１２１内に大流速を発生させることができるので、アノードガス流路１２１内の液水を十分に排出することができる。
　特に、パージ弁４０の開口面積は、パージ弁３８の開口面積よりも大きいので、液水量が多くなった状況下で大量パージを行うことができるので、十分に液水を排出することができる。また、液水量が多くない状況下では、開口面積が小さい方のパージ弁３８の開閉制御を行うので、開口面積が大きいパージ弁４０を開閉する場合と比べて、アノードガスが排出され過ぎるのを防ぐことができる。
　また、燃料電池に対する負荷の大きさに基づいて、燃料電池の発電領域内の液水量を推定することにより、精度良く液水量を推定することができる。
　また、燃料電池の温度に基づいて、燃料電池の発電領域内の液水量を推定することにより、精度良く液水量を推定することができる。
　また、燃料電池のインピーダンスに基づいて、燃料電池の発電領域内の液水量を推定することにより、精度良く液水量を推定することができる。
　さらに、パージ弁４０の一端は、カソードガスを燃料電池に供給するカソードガス供給通路４５に接続されているので、アノードオフガスをカソードガス供給通路４５に戻すことによって、アノードオフガス中のアノードガスを燃料電池内部の触媒上でカソードガスと反応させて消費させることができる。これにより、アノードオフガスを外気へ排出する構成と比べて、アノードガスが外気へと排出されるのを抑制することができる。
　また、パージ弁４０の一端は、カソードガスを燃料電池に供給するカソードガス供給通路４５に接続され、他端は、アノードガス排出通路３５もしくはバッファタンク３６に接続されると共に、当該接続場所においてパージ弁４０とアノードガス排出通路３５もしくはバッファタンク３６を結ぶ配管は、重力方向上側方向に形成されている。これにより、アノードガス排出通路３５またはバッファタンク３６内の液水がカソードガス供給通路４５に流れ込むのを防ぐことができる。
　－第２の実施形態－
　第２の実施形態における燃料電池システムは、アノードガス流路１２１内に残留している液水量が所定量以上の場合にパージ弁４０を開く点では、第１の実施形態と同じであるが、パージ弁４０を周期的に開閉する点が異なる。パージ弁４０を周期的に開閉することにより、パージ弁４０を開いたままの状態にする場合と比べて、パージ弁４０を開いた時に瞬間的に発生する大流速によって、アノードガス流路１２１内に残留している液水量を効果的に排出させることができる。また、パージ弁４０を開いたままの状態にする場合と比べて、パージ時間（パージ量）を少なくすることができる。
　図１０は、第２の実施形態における燃料電池システムにおいて、パージ弁３８の開閉、パージ弁４０の開閉、アノード圧、燃料電池スタック２に対する負荷の時間変化をそれぞれ示すタイムチャートである。
　燃料電池スタック２に対する負荷が大きくなると、燃料電池スタック２の出力を大きくするために、アノード圧も上昇する。負荷が大きくなり、アノードガス流路１２１内に残留している液水量が所定量以上になったと判定すると、パージ弁４０を開くが、図１０に示すように、周期的に開閉する。
　なお、パージ弁４０の開閉周期は、アノードガス流路１２１内に残留している液水量の推定値に基づいて、事前に実験等を行うことにより、適切な値を設定しておけばよい。
　ここで、アノードガス流路１２１内に残留している液水量が多いほど、パージ弁４０を開く頻度を多くして、パージ弁４０を開く時間を長くすれば、より効果的に液水を排出することができる。
　図１１は、第２の実施形態における燃料電池システムにおいて、液水量が多いほど、パージ弁４０を開く頻度を多くする制御を行った場合のパージ弁３８の開閉、パージ弁４０の開閉、アノード圧、燃料電池スタック２に対する負荷の時間変化をそれぞれ示すタイムチャートである。期間Ｔ１２に比べて液水量が多い（負荷が大きい）期間Ｔ１１では、パージ弁４０の開閉周期を短くして、開く頻度を多くすることにより、パージ弁４０を開く時間を長くしている。これにより、液水量の多さに応じて、パージ弁４０を開く時間を調節して、より効果的に液水を排出することができる。
　以上、第２の実施形態における燃料電池システムによれば、推定したアノードガス流路１２１内の液水量が所定量以上の場合に、パージ弁４０が周期的に開閉するように制御するので、パージ弁４０を開いた時に瞬間的に発生する大流速によって、アノードガス流路１２１内に残留している液水量を効果的に排出させることができる。また、パージ弁４０を開いたままの状態にする場合と比べて、パージ時間（パージ量）を少なくすることができる。
　また、推定したアノードガス流路内の液水量が多いほど、パージ弁４０が開く頻度を多くすることにより、より効果的に液水を排出させることができる。
　－第３の実施形態－
　燃料電池スタック２に対する負荷が大きくなってもしばらくの間は、液水は電解質膜やガス拡散層に残留し、アノードガス流路１２１には出てこないので、負荷が大きくなってもしばらくの間は、パージ弁４０を開く必要性は低い。第３の実施形態における燃料電池システムでは、燃料電池スタック２に対する負荷が所定値を超えてから所定時間後に、パージ弁４０を開く。
　図１２は、第３の実施形態における燃料電池システムにおいて、パージ弁３８の開閉、パージ弁４０の開閉、アノード圧、燃料電池スタック２に対する負荷の時間変化をそれぞれ示すタイムチャートである。時刻ｔ２１において、負荷が大きくなって所定値を超えるが、時刻ｔ２１から所定時間を経過した時刻ｔ２２において、パージ弁４０を開いている。
　なお、所定時間は、負荷に応じた値を事前の実験などにより求めておく。
　以上、第３の実施形態における燃料電池システムによれば、燃料電池に対する負荷が所定値を超えてから所定時間後に、開口面積の大きいパージ弁４０を開くので、パージ時間を短くして、アノードガスの無駄な排出を抑制しつつ、十分に液水を排出させることができる。
　－第４の実施形態－
　燃料電池スタック２の内部に液水が溜まり、フラッディングが発生すると、燃料電池スタック２を構成する複数の燃料電池１０（以下、セル１０と呼ぶ）のうち、電圧が低下するセルが発生する。第４の実施形態における燃料電池システムでは、燃料電池スタック２を構成する複数のセル１０のうち、セル電圧が第１の所定電圧以下まで低下したセルが発生した場合に、アノードガス流路１２１内に残留している液水量が所定量以上になったと判定して、パージ弁４０を開く。また、セル電圧が第１の所定電圧以下になった後、第２の所定電圧（第１の所定電圧＜第２の所定電圧）以上になると、パージ弁４０を閉じる。
　図１３は、第４の実施形態における燃料電池システムにおいて、あるセルの電圧の時間変化を示す図である。時刻ｔ３１において、セル電圧が第１の所定電圧以下まで低下しているので、このタイミングでパージ弁４０を開く。その後、時刻ｔ３２において、セル電圧が第２の所定電圧以上になるので、このタイミングでパージ弁４０を閉じる。
　なお、第２１の所定電圧および第２の所定電圧は、実験等を行うことにより、予め適切な値を設定しておく。
　以上、第４の実施形態における燃料電池システムによれば、複数のセルのうちのいずれかのセルの電圧が第１の所定電圧以下になると、アノードガス流路内の液水量が所定量以上になったと判定して、パージ弁４０を開く。これにより、アノードガス流路１２１内の液水を十分に排出することができる。
　また、第１の所定電圧以下となったセルの電圧が第１の所定電圧より高い第２の所定電圧以上になると、パージ弁４０を閉じるので、パージが不要と考えられるタイミングでパージ弁４０を閉じることにより、パージ時間を短くすることができる。
　－第５の実施形態－
　第５の実施形態における燃料電池システムでは、燃料電池システム１を搭載した燃料電池車において、燃料電池車のイグニッションスイッチ（車両起動スイッチ）のオフ後にパージ弁４０を開く。これにより、燃料電池車の停止時に、燃料電池スタック２内に液水が在留するのを防いで、特に、零下起動時におけるアノードガス流路１２１の水つまりを防止することができる。
　図１４は、第５の実施形態における燃料電池システムにおいて、パージ弁３８の開閉、パージ弁４０の開閉、カソードガス流量、燃料電池スタック２に対する負荷の時間変化をそれぞれ示すタイムチャートである。
　時刻ｔ５１において、イグニッションスイッチがオフされることにより、通常の開閉制御が行われていたパージ弁３８の開閉制御は行われなくなるが、パージ弁４０は開かれる。また、イグニッションスイッチのオフ後でパージ弁４０が開かれている間のアノードガスの希釈・燃焼のために、燃料電池スタック２にカソードガスを供給している。その後、時刻ｔ５２において、パージ弁４０を閉じるとともに、カソードガスの供給も停止している。
　以上、第５の実施形態における燃料電池システムによれば、燃料電池システムを搭載した車両の起動スイッチがオフされた後に、パージ弁４０を開くので、車両の停車中に燃料電池スタック２内に液水が在留するのを防ぐことができる。これにより、特に、零下起動時におけるアノードガス流路１２１の水つまりを防止することができる。
　本発明は、上述した各実施の形態に限定されることはない。例えば、第１～第４の実施形態で説明した制御は、燃料電池システムを車両に搭載した例を挙げて説明したが、車両以外の様々なものに適用することもできる。
　アノードガス流路内の液水量を、燃料電池スタック２に対する負荷の大きさ、燃料電池スタック２の温度、または、燃料電池スタック２のインピーダンスに基づいて推定する方法を説明したが、これら３つの要素のうちの少なくとも２つに基づいて推定するようにしてもよい。少なくとも２つの要素に基づいて推定することにより、アノードガス流路内の液水量をより精度良く推定することができる。
　なお、各実施形態で説明した制御は、適宜組み合わせることができる。
　本願は、２０１２年５月２９日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－１２１７６４に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (11)

  1. 　燃料電池のアノードに燃料ガスを供給すると共に、カソードに酸化剤ガスを供給して発電させる燃料電池システムであって、
    　前記燃料電池に供給する燃料ガスの圧力を制御する調圧弁と、
    　前記燃料電池内の不純物を燃料ガスと共に外部に排出するアノードオフガス流路と、
    　前記アノードオフガス流路に設けられる第１のパージ弁および第２のパージ弁と、
    　前記燃料電池の発電領域内の液水量が所定量以上の場合、前記第１のパージ弁のみを開閉するように制御し、前記液水量が所定量以上では、前記第１のパージ弁と前記第２のパージ弁を開くように制御するパージ弁制御手段と、
    を備える燃料電池システム。
  2. 　請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
    　前記第２のパージ弁の開口面積は、前記第１のパージ弁の開口面積よりも大きい、
    燃料電池システム。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
    　前記パージ弁制御手段は、前記液水量が所定量以上の場合に、前記第２のパージ弁が周期的に開閉するように制御する、
    燃料電池システム。
  4. 　請求項３に記載の燃料電池システムにおいて、
    　前記パージ弁制御手段は、前記液水量が多いほど、前記第２のパージ弁が開く頻度を多くする、
    燃料電池システム。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
    　前記燃料電池に対する負荷の大きさに基づいて、前記燃料電池の発電領域内の液水量を推定する液水量推定手段をさらに備える、
    燃料電池システム。
  6. 　請求項５に記載の燃料電池システムにおいて、
    　前記パージ弁制御手段は、前記燃料電池に対する負荷が所定値を超えてから所定時間後に、前記第２のパージ弁を開く、
    燃料電池システム。
  7. 　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
    　前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、
    　前記燃料電池の温度に基づいて、前記燃料電池の発電領域内の液水量を推定する液水量推定手段と、
    をさらに備える燃料電池システム。
  8. 　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
    　前記燃料電池のインピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、
    　前記燃料電池のインピーダンスに基づいて、前記燃料電池の発電領域内の液水量を推定する液水量推定手段と、
    をさらに備える燃料電池システム。
  9. 　請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
    　前記第２のパージ弁の一端は、酸化剤ガスを燃料電池に供給する酸化剤ガス供給通路に接続されている、
    燃料電池システム。
  10. 　請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
    　前記第２のパージ弁の一端は、酸化剤ガスを燃料電池に供給する酸化剤ガス供給通路に接続され、他端は、前記アノードオフガス流路もしくはバッファタンクに接続されると共に、当該接続場所において前記第２のパージ弁と前記アノードオフガス流路もしくは前記バッファタンクを結ぶ配管は、重力方向上側に形成されている、
    燃料電池システム。
  11. 　燃料電池のアノードに燃料ガスを供給すると共に、カソードに酸化剤ガスを供給して発電させる燃料電池システムであって、
    　前記燃料電池に供給する燃料ガスの圧力を制御する調圧弁と、
    　前記燃料電池内の不純物を燃料ガスと共に外部に排出するアノードオフガス流路と、
    　前記アノードオフガス流路に設けられる第１のパージ弁および第２のパージ弁と、
    を備える燃料電池システムの制御方法において、
    　前記燃料電池の発電領域内の液水量が所定量以上の場合、前記第１のパージ弁のみを開閉するように制御し、前記液水量が所定量以上では、前記第１のパージ弁と前記第２のパージ弁を開くように制御する、
    燃料電池システムの制御方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110289436A (zh) * 2018-03-19 2019-09-27 丰田自动车株式会社 燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法
CN113013445A (zh) * 2019-12-19 2021-06-22 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及其吹扫方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6996336B2 (ja) * 2018-02-21 2022-02-04 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及びその制御方法
JP7180509B2 (ja) 2019-04-03 2022-11-30 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両
JP7247727B2 (ja) * 2019-04-16 2023-03-29 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両および燃料電池車両の制御方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0286070A (ja) * 1988-06-14 1990-03-27 Fuji Electric Co Ltd 液体電解質型燃料電池の電解液濃度管理システム
JP2003173807A (ja) * 2001-12-05 2003-06-20 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムの制御装置
JP2009151999A (ja) * 2007-12-19 2009-07-09 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2010272439A (ja) * 2009-05-25 2010-12-02 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2011048948A (ja) * 2009-08-25 2011-03-10 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0286070A (ja) * 1988-06-14 1990-03-27 Fuji Electric Co Ltd 液体電解質型燃料電池の電解液濃度管理システム
JP2003173807A (ja) * 2001-12-05 2003-06-20 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムの制御装置
JP2009151999A (ja) * 2007-12-19 2009-07-09 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2010272439A (ja) * 2009-05-25 2010-12-02 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2011048948A (ja) * 2009-08-25 2011-03-10 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110289436A (zh) * 2018-03-19 2019-09-27 丰田自动车株式会社 燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法
CN113013445A (zh) * 2019-12-19 2021-06-22 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及其吹扫方法
CN113013445B (zh) * 2019-12-19 2023-10-31 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及其吹扫方法

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