JP2001043880A - 燃料電池スタックの監視及びシステム制御 - Google Patents
燃料電池スタックの監視及びシステム制御Info
- Publication number
- JP2001043880A JP2001043880A JP2000205357A JP2000205357A JP2001043880A JP 2001043880 A JP2001043880 A JP 2001043880A JP 2000205357 A JP2000205357 A JP 2000205357A JP 2000205357 A JP2000205357 A JP 2000205357A JP 2001043880 A JP2001043880 A JP 2001043880A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- fuel cell
- expected voltage
- fuel
- expected
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04544—Voltage
- H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
- B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
- B60L58/34—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by heating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
- H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
- H01M16/006—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers of fuel cells with rechargeable batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04225—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04228—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during shut-down
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
- H01M8/04302—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
- H01M8/04303—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during shut-down
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
- H01M8/04365—Temperature; Ambient temperature of other components of a fuel cell or fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04544—Voltage
- H01M8/04567—Voltage of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04574—Current
- H01M8/04589—Current of fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04574—Current
- H01M8/04597—Current of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04664—Failure or abnormal function
- H01M8/04679—Failure or abnormal function of fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04955—Shut-off or shut-down of fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04992—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池性能の劣化傾向を検出して燃料電池
の劣化の可能性を減少させる。 【解決手段】 燃料電池システム内の燃料電池スタック
を監視する制御方法であって、該燃料電池スタックから
生じた実際の電圧及び実際の電流が監視される。燃料電
池の作動範囲に亘って電圧及び電流間の予め設定された
関係が設定される。実際に測定された電圧と、与えられ
た実際の測定電流に対する予想電圧の大きさの間の偏倚
値が計算され、所定の許容可能な偏倚値と比較される。
計算された偏倚値が所定の偏倚値を超えた場合、出力信
号が生成される。燃料電池に対する所定の電圧及び電流
の関係が、燃料電池の与えられた作動条件で成極曲線と
して表される。圧力、温度又は水素量などの異なる作動
条件に基づいて燃料電池スタックを監視するため、他の
成極曲線を生成し、これを使用してもよい。
の劣化の可能性を減少させる。 【解決手段】 燃料電池システム内の燃料電池スタック
を監視する制御方法であって、該燃料電池スタックから
生じた実際の電圧及び実際の電流が監視される。燃料電
池の作動範囲に亘って電圧及び電流間の予め設定された
関係が設定される。実際に測定された電圧と、与えられ
た実際の測定電流に対する予想電圧の大きさの間の偏倚
値が計算され、所定の許容可能な偏倚値と比較される。
計算された偏倚値が所定の偏倚値を超えた場合、出力信
号が生成される。燃料電池に対する所定の電圧及び電流
の関係が、燃料電池の与えられた作動条件で成極曲線と
して表される。圧力、温度又は水素量などの異なる作動
条件に基づいて燃料電池スタックを監視するため、他の
成極曲線を生成し、これを使用してもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池システム
に係り、より詳しくは、車両の推進力用の電力を生成す
るためＨ2の豊富なガスを消費する複数の電池を有する
システムに関する。
に係り、より詳しくは、車両の推進力用の電力を生成す
るためＨ2の豊富なガスを消費する複数の電池を有する
システムに関する。
【０００２】アメリカ合衆国政府は、米国エネルギー省
により授与された契約番号ＤＥ−ＡＣ０２−９０ＣＨ１
０４３５に従って本発明に関する権利を有する。
により授与された契約番号ＤＥ−ＡＣ０２−９０ＣＨ１
０４３５に従って本発明に関する権利を有する。
【０００３】本出願は、「メタノールテイルガス（Meth
anol Tailgas）燃焼器の制御方法」という標題でデビッ
ド・Ｊ・ハート−プレッドモア及びウィリアム・Ｈ・ペ
テットの名前で１９９９年７月２１日に出願された現在
係属中の米国特許出願シリアル番号０９／３５８，０８
０号（アトーニー整理番号Ｈ−２０２９７１））におい
て開示され、請求範囲に掲げられた必須事項を開示す
る。米国特許出願の全内容は、これらを参照することに
よって本明細書中に組み込まれる。
anol Tailgas）燃焼器の制御方法」という標題でデビッ
ド・Ｊ・ハート−プレッドモア及びウィリアム・Ｈ・ペ
テットの名前で１９９９年７月２１日に出願された現在
係属中の米国特許出願シリアル番号０９／３５８，０８
０号（アトーニー整理番号Ｈ−２０２９７１））におい
て開示され、請求範囲に掲げられた必須事項を開示す
る。米国特許出願の全内容は、これらを参照することに
よって本明細書中に組み込まれる。
【０００４】
【従来技術】燃料電池は、多数の応用分野で電力源とし
て使用されてきた。また、燃料電池は内燃機関に取って
代わるため電気自動車の電力設備で使用するためにも提
案されてきた。陽子交換膜（ＰＥＭ）型式の燃料電池で
は、水素が燃料電池のアノードに供給され、空気がカソ
ードに酸化剤として供給される。ＰＥＭ燃料電池は、薄
い陽子伝達性の固体ポリマー膜電解質からなる「膜電極
アセンブリ（ＭＥＡ）」を備え、固体ポリマー膜電解質
は、その一方の面にアノード、反対側の面にカソードを
有している。ＭＥＡは、（１）アノード及びカソード用
の電流コレクターとして役立ち、（２）各々のアノード
及びカソードの触媒の表面を通して燃料電池ガス状反応
物を分配するための適切なチャンネル、及び／又は、開
口を含む一対の導電性エレメントの間に挟まれている。
複数の個々の電池は、一般には、ＰＥＭ燃料電池スタッ
クを形成するため一緒に束ねられている。燃料電池とい
う用語は、典型的には、文脈に応じて単一電池及び複数
の電池（スタック）のいずれかに言及するため使用され
る。スタック内部の電池のグループは、クラスターと言
及される。
て使用されてきた。また、燃料電池は内燃機関に取って
代わるため電気自動車の電力設備で使用するためにも提
案されてきた。陽子交換膜（ＰＥＭ）型式の燃料電池で
は、水素が燃料電池のアノードに供給され、空気がカソ
ードに酸化剤として供給される。ＰＥＭ燃料電池は、薄
い陽子伝達性の固体ポリマー膜電解質からなる「膜電極
アセンブリ（ＭＥＡ）」を備え、固体ポリマー膜電解質
は、その一方の面にアノード、反対側の面にカソードを
有している。ＭＥＡは、（１）アノード及びカソード用
の電流コレクターとして役立ち、（２）各々のアノード
及びカソードの触媒の表面を通して燃料電池ガス状反応
物を分配するための適切なチャンネル、及び／又は、開
口を含む一対の導電性エレメントの間に挟まれている。
複数の個々の電池は、一般には、ＰＥＭ燃料電池スタッ
クを形成するため一緒に束ねられている。燃料電池とい
う用語は、典型的には、文脈に応じて単一電池及び複数
の電池（スタック）のいずれかに言及するため使用され
る。スタック内部の電池のグループは、クラスターと言
及される。
【０００５】ＰＥＭ燃料電池では、水素（Ｈ2）がアノ
ード反応物（即ち燃料）であり、酸素がカソード反応物
（即ち酸化剤）である。酸素は、純粋形態（Ｏ2）及び
空気（Ｏ2とＮ2の混合物）のいずれでもよい。固体ポリ
マー電解質は、典型的には例えばフッ化硫酸などのイオ
ン交換樹脂から作られる。アノード又はカソードは、典
型的には細かく分割された触媒粒子を含み、これらの粒
子は炭素粒子に担持され、陽子伝達性樹脂と混合される
ことが多い。触媒粒子は、典型的には、高価な貴金属粒
子である。触媒で被覆された電極を含むこれらの膜電極
アセンブリは、性能低下を防止するため、ある一定の制
御された状態を製造し要求するので比較的高価である。
ード反応物（即ち燃料）であり、酸素がカソード反応物
（即ち酸化剤）である。酸素は、純粋形態（Ｏ2）及び
空気（Ｏ2とＮ2の混合物）のいずれでもよい。固体ポリ
マー電解質は、典型的には例えばフッ化硫酸などのイオ
ン交換樹脂から作られる。アノード又はカソードは、典
型的には細かく分割された触媒粒子を含み、これらの粒
子は炭素粒子に担持され、陽子伝達性樹脂と混合される
ことが多い。触媒粒子は、典型的には、高価な貴金属粒
子である。触媒で被覆された電極を含むこれらの膜電極
アセンブリは、性能低下を防止するため、ある一定の制
御された状態を製造し要求するので比較的高価である。
【０００６】車両の応用に対しては、燃料電池用の水素
源として例えばアルコール（例えばメタノール又はエタ
ノール）或いは炭化水素（例えばガソリン）などの液体
燃料を使用するのが望ましい。車両用のそのような液体
燃料は、車内に蓄えるのが容易であり、液体燃料を供給
するための全国的なインフラストラクチャーが存在す
る。しかしながら、そのような燃料は、燃料電池を燃料
供給するためその水素含有成分を解放するように解離さ
れなければならない。解離反応は、改質器として知られ
ている化学燃料プロセッサ内部で混成状態で達成され
る。この改質器は、触媒隗を通して熱エネルギーを提供
し、主要には水素及び二酸化炭素からなる改質ガスを与
える。例えば、蒸気メタノール改質プロセスでは、理想
的には、メタノール及び（蒸気としての）水が次の反応
に従って水素及び二酸化炭素を生成するように反応され
る。
源として例えばアルコール（例えばメタノール又はエタ
ノール）或いは炭化水素（例えばガソリン）などの液体
燃料を使用するのが望ましい。車両用のそのような液体
燃料は、車内に蓄えるのが容易であり、液体燃料を供給
するための全国的なインフラストラクチャーが存在す
る。しかしながら、そのような燃料は、燃料電池を燃料
供給するためその水素含有成分を解放するように解離さ
れなければならない。解離反応は、改質器として知られ
ている化学燃料プロセッサ内部で混成状態で達成され
る。この改質器は、触媒隗を通して熱エネルギーを提供
し、主要には水素及び二酸化炭素からなる改質ガスを与
える。例えば、蒸気メタノール改質プロセスでは、理想
的には、メタノール及び（蒸気としての）水が次の反応
に従って水素及び二酸化炭素を生成するように反応され
る。
【０００７】ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ −＞ ＣＯ2＋３Ｈ2 この改質反応は、反応を起こすため外部熱を必要とする
吸熱反応である。
吸熱反応である。
【０００８】ＰＥＭ燃料電池によって消費するための水
素の豊富な改質物を生成するため炭化水素燃料を処理す
る燃料電池システムが周知されており、１９９７年１１
月にウィリアム・ペテットの名前で出願された現在係属
中の米国特許出願シリアル番号０８／９７５，４４２号
及び０８／９８０，０８７号、並びに、１９９８年１１
月５日に出願された米国特許シリアル番号０９／１８
７，１２５号で説明されている。これらの出願の各々は
本発明の譲受人に譲渡されている。典型的なＰＥＭ燃料
電池及びその膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）は、各々１９
９３年１２月２１日及び１９９４年５月３１日に登録さ
れた米国特許５，２７２，０１７号及び５，３１６，８
７１号で説明されている。それらの特許は本発明の譲受
人であるゼネラル・モーターズ・カムパニーに譲渡さ
れ、発明者がスワシラニアンらとされている。
素の豊富な改質物を生成するため炭化水素燃料を処理す
る燃料電池システムが周知されており、１９９７年１１
月にウィリアム・ペテットの名前で出願された現在係属
中の米国特許出願シリアル番号０８／９７５，４４２号
及び０８／９８０，０８７号、並びに、１９９８年１１
月５日に出願された米国特許シリアル番号０９／１８
７，１２５号で説明されている。これらの出願の各々は
本発明の譲受人に譲渡されている。典型的なＰＥＭ燃料
電池及びその膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）は、各々１９
９３年１２月２１日及び１９９４年５月３１日に登録さ
れた米国特許５，２７２，０１７号及び５，３１６，８
７１号で説明されている。それらの特許は本発明の譲受
人であるゼネラル・モーターズ・カムパニーに譲渡さ
れ、発明者がスワシラニアンらとされている。
【０００９】車両の動力プラントに対して、燃料電池内
部の反応は、電池の完全な状態、並びに、その高価なポ
リマー製及び貴金属触媒成分を保存するという条件の下
で実行されなければならない。アノード、カソード及び
電解質層は各々ポリマーから形成されるので、そのよう
なポリマーは、過度の高温などの厳しい作動条件に曝さ
れる場合、柔らかくなり、或いは性能が劣化し得ること
は明らかである。これは、スタック内で欠陥のある電池
が存在する場合に生じ得る。
部の反応は、電池の完全な状態、並びに、その高価なポ
リマー製及び貴金属触媒成分を保存するという条件の下
で実行されなければならない。アノード、カソード及び
電解質層は各々ポリマーから形成されるので、そのよう
なポリマーは、過度の高温などの厳しい作動条件に曝さ
れる場合、柔らかくなり、或いは性能が劣化し得ること
は明らかである。これは、スタック内で欠陥のある電池
が存在する場合に生じ得る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】スタック全体に亘る電
圧を監視し、これを与えられた負荷又は電流に対する公
称値としての予想電圧と比較することは、それが発生し
た後に問題を検出することである。かくして、実際の問
題というより、燃料電池性能の劣化傾向を検出して燃料
電池の劣化の可能性を減少させる方法及び制御を提供す
ることが望ましい。
圧を監視し、これを与えられた負荷又は電流に対する公
称値としての予想電圧と比較することは、それが発生し
た後に問題を検出することである。かくして、実際の問
題というより、燃料電池性能の劣化傾向を検出して燃料
電池の劣化の可能性を減少させる方法及び制御を提供す
ることが望ましい。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料電池のス
タックを有する燃料電池システムで使用可能な制御方法
である。該燃料電池スタックでは、該スタックに接続さ
れた外部負荷に電力を供給するため水素が酸化剤と反応
する。本発明の制御方法は、（ａ） 燃料電池スタック
から生成された実際の電圧及び実際の電流を監視し、
（ｂ） 電圧及び電流間の所定の関係に基づき前記実際
の電流の関数として予想電圧の大きさを決定し、（ｃ）
前記実際の電圧及び前記予想電圧の大きさの偏倚値を
計算し、（ｄ） 前記計算された偏倚値が所定の偏倚値
を超えた場合、信号を生成する、各工程を含む。
タックを有する燃料電池システムで使用可能な制御方法
である。該燃料電池スタックでは、該スタックに接続さ
れた外部負荷に電力を供給するため水素が酸化剤と反応
する。本発明の制御方法は、（ａ） 燃料電池スタック
から生成された実際の電圧及び実際の電流を監視し、
（ｂ） 電圧及び電流間の所定の関係に基づき前記実際
の電流の関数として予想電圧の大きさを決定し、（ｃ）
前記実際の電圧及び前記予想電圧の大きさの偏倚値を
計算し、（ｄ） 前記計算された偏倚値が所定の偏倚値
を超えた場合、信号を生成する、各工程を含む。
【００１２】好ましくは、一定の又は異なる所定の偏倚
値が異なる負荷即ち電力出力に対して設定される。ま
た、異なる偏倚値が異なる燃料電池作動パラメータに対
して設定される。
値が異なる負荷即ち電力出力に対して設定される。ま
た、異なる偏倚値が異なる燃料電池作動パラメータに対
して設定される。
【００１３】与えられた燃料電池に対する電圧及び電流
間の所定関係は、電圧及び電流間の成極曲線として表さ
れる。
間の所定関係は、電圧及び電流間の成極曲線として表さ
れる。
【００１４】与えられた実際の電流に対する予想電圧と
測定電圧間の偏倚は、予想電圧及び又は実際の電流に対
する所定偏倚値と比較され、該所定偏倚値が正及び負方
向のいずれかで超えられたかが決定される。計算された
偏倚値が所定の偏倚値を超えた場合、警告又は救済処置
が取られる。
測定電圧間の偏倚は、予想電圧及び又は実際の電流に対
する所定偏倚値と比較され、該所定偏倚値が正及び負方
向のいずれかで超えられたかが決定される。計算された
偏倚値が所定の偏倚値を超えた場合、警告又は救済処置
が取られる。
【００１５】別の態様では、本制御方法は、所定の電圧
及び電流の関係に基づいて、実際の測定電圧の関数とし
て電流の予想値を決定する工程も実行する。
及び電流の関係に基づいて、実際の測定電圧の関数とし
て電流の予想値を決定する工程も実行する。
【００１６】本発明の監視制御方法は、燃料電池システ
ムが燃料電池への水素の流れ速度を直接監視しない場合
に独自の利点を提供する。本発明の制御方法は、所望の
電力を生成する上で十分な水素が存在しない場合に、燃
料電池が供給することができるよりも多くの電力が引き
出されようとする時点を検出するため燃料電池の作動を
監視する。本制御方法は、そのような条件の早期の警告
を提供することによって、燃料電池スタックの永久的な
劣化を防止するため修正措置が迅速に取られることを可
能にする。
ムが燃料電池への水素の流れ速度を直接監視しない場合
に独自の利点を提供する。本発明の制御方法は、所望の
電力を生成する上で十分な水素が存在しない場合に、燃
料電池が供給することができるよりも多くの電力が引き
出されようとする時点を検出するため燃料電池の作動を
監視する。本制御方法は、そのような条件の早期の警告
を提供することによって、燃料電池スタックの永久的な
劣化を防止するため修正措置が迅速に取られることを可
能にする。
【００１７】本制御方法は、現存する燃料電池コントロ
ーラで容易に実行することができる。更に、本制御方法
は、任意型式の燃料電池で使用可能である。
ーラで容易に実行することができる。更に、本制御方法
は、任意型式の燃料電池で使用可能である。
【００１８】本発明の様々な特徴、利点及び他の使用法
は、次の説明及び図面を参照することによって更に明ら
かとなろう。
は、次の説明及び図面を参照することによって更に明ら
かとなろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明は、その一態様において、
受容可能とみなされた性能からの有意な変動を検出する
ことによって燃料電池スタックの完全な状態を劣化から
保護するための方法及びシステム、並びに、修正作用を
適時に実行するための機会を提供する。燃料電池システ
ムは、水素の豊富な流れを燃料電池のスタックに供給す
る燃料プロセッサを有し、該スタックでは、水素は、外
部負荷に電力を提供するため、酸化剤、典型的には空気
と反応する。
受容可能とみなされた性能からの有意な変動を検出する
ことによって燃料電池スタックの完全な状態を劣化から
保護するための方法及びシステム、並びに、修正作用を
適時に実行するための機会を提供する。燃料電池システ
ムは、水素の豊富な流れを燃料電池のスタックに供給す
る燃料プロセッサを有し、該スタックでは、水素は、外
部負荷に電力を提供するため、酸化剤、典型的には空気
と反応する。
【００２０】本発明の方法では、燃料電池スタックの電
圧及び電流は、スタックの１又はそれ以上の確立された
作動特性に基づいて受容可能とみなされるものに関して
異常な性能を検出するために監視される。１つの態様で
は、燃料電池から出力された実際のあらゆる電力レベル
に対して、与えられた負荷においてその予期された電力
出力又はその範囲が存在する。より詳しくは、燃料電池
スタックは、与えられた電流における電圧、又は、逆に
与えられた電圧における電流に特徴付けることができ
る。これは、成極曲線（polarization curve）と呼ばれ
ている。成極曲線のファミリーは、燃料電池スタックの
作動条件の関数として決定可能である。これらの作動条
件は、スタック圧力、温度、水素の量、酸化剤（Ｏ2）
の量、Ｏ2を伴う空気中の窒素、ＣＯ（一酸化炭素）の
量、及び水素の豊富な燃料流れ中の他のより少ないガス
を含むが、これに限定されるものではない。簡単な観点
では、与えられた作動条件又は作動条件の範囲に対し
て、比較的公称値通りの成極曲線及びこの曲線からの受
容可能な変動、又は、そのような作動条件に対する禁止
帯を確立することが可能である。
圧及び電流は、スタックの１又はそれ以上の確立された
作動特性に基づいて受容可能とみなされるものに関して
異常な性能を検出するために監視される。１つの態様で
は、燃料電池から出力された実際のあらゆる電力レベル
に対して、与えられた負荷においてその予期された電力
出力又はその範囲が存在する。より詳しくは、燃料電池
スタックは、与えられた電流における電圧、又は、逆に
与えられた電圧における電流に特徴付けることができ
る。これは、成極曲線（polarization curve）と呼ばれ
ている。成極曲線のファミリーは、燃料電池スタックの
作動条件の関数として決定可能である。これらの作動条
件は、スタック圧力、温度、水素の量、酸化剤（Ｏ2）
の量、Ｏ2を伴う空気中の窒素、ＣＯ（一酸化炭素）の
量、及び水素の豊富な燃料流れ中の他のより少ないガス
を含むが、これに限定されるものではない。簡単な観点
では、与えられた作動条件又は作動条件の範囲に対し
て、比較的公称値通りの成極曲線及びこの曲線からの受
容可能な変動、又は、そのような作動条件に対する禁止
帯を確立することが可能である。
【００２１】電流（Ｉ）及び電圧（Ｖ）の間の関係は、
負荷の関数として燃料電池スタックに対して設定するこ
とができる。これは、典型的には、図３の成極曲線に例
示したように、逆比例の関係である。１つの態様では、
実際の電流と実際の電圧との間の関係が禁止帯即ち曲線
の回りの変動限界外側にある場合、診断、警告、停止、
又は減少された燃料電池の電力出力が生成される。
負荷の関数として燃料電池スタックに対して設定するこ
とができる。これは、典型的には、図３の成極曲線に例
示したように、逆比例の関係である。１つの態様では、
実際の電流と実際の電圧との間の関係が禁止帯即ち曲線
の回りの変動限界外側にある場合、診断、警告、停止、
又は減少された燃料電池の電力出力が生成される。
【００２２】別の態様では、ＶとＩとの間の関係は、多
数のスタック作動変数に基づいて曲線群のファミリーに
従って変動することが予想される。スタックの作動変数
が実際の予想された受容可能な性能に影響を与えるとこ
ろの範囲は、スタック及びそれが使用されるシステムの
設計特徴に関して変動する。特定のスタックが作動条件
の変数、例えば圧力（Ｐ）、温度（Ｔ）、供給ガスの流
れ及び濃度などに敏感である場合、多数の成極曲線が診
断の精度を向上させるため選択される。成極曲線という
用語は、本明細書中で利便性のため使用され、特定の燃
料電池スタックのファミリー即ち多重成極曲線を包含す
る。
数のスタック作動変数に基づいて曲線群のファミリーに
従って変動することが予想される。スタックの作動変数
が実際の予想された受容可能な性能に影響を与えるとこ
ろの範囲は、スタック及びそれが使用されるシステムの
設計特徴に関して変動する。特定のスタックが作動条件
の変数、例えば圧力（Ｐ）、温度（Ｔ）、供給ガスの流
れ及び濃度などに敏感である場合、多数の成極曲線が診
断の精度を向上させるため選択される。成極曲線という
用語は、本明細書中で利便性のため使用され、特定の燃
料電池スタックのファミリー即ち多重成極曲線を包含す
る。
【００２３】より詳しくは、燃料電池を内部で使用する
システムは、典型的に、幅広い範囲の作動条件にさらさ
れている。例えば、燃料プロセッサが生成した供給ガス
の温度及び圧力の高度の可変性は、多重成極曲線の必要
性を示している。作動中のスタック内部の熱力学的及び
電気化学的現象は、生成された電力レベルに影響を与え
る。従って、１つの態様では、本発明は、電圧と電流と
の間の関係を、例えばスタック温度及び圧力などの上記
した他の作動変数によって変更されるように設定するこ
とを意図している。次に、当該関数関係からの変動は、
監視されたＶ、Ｉ、Ｔ及びＰに基づいて計算される。別
の態様では、比較的簡単化された手段は、公称値通り
の、実質的に一定である温度、圧力及び他のスタック変
数に基づく電圧−電流関係の受容可能な変動レベルに基
づいている。実際のスタック電圧及び電流が監視され、
実際の電力及び予想された電力の間の変動が決定され
る。その結果、多数の可能なアプローチが、包含された
作動変数の複雑さ及び数に応じて、実際の電力を予想さ
れた受容可能な電力に比較するために使用可能となる。
システムは、典型的に、幅広い範囲の作動条件にさらさ
れている。例えば、燃料プロセッサが生成した供給ガス
の温度及び圧力の高度の可変性は、多重成極曲線の必要
性を示している。作動中のスタック内部の熱力学的及び
電気化学的現象は、生成された電力レベルに影響を与え
る。従って、１つの態様では、本発明は、電圧と電流と
の間の関係を、例えばスタック温度及び圧力などの上記
した他の作動変数によって変更されるように設定するこ
とを意図している。次に、当該関数関係からの変動は、
監視されたＶ、Ｉ、Ｔ及びＰに基づいて計算される。別
の態様では、比較的簡単化された手段は、公称値通り
の、実質的に一定である温度、圧力及び他のスタック変
数に基づく電圧−電流関係の受容可能な変動レベルに基
づいている。実際のスタック電圧及び電流が監視され、
実際の電力及び予想された電力の間の変動が決定され
る。その結果、多数の可能なアプローチが、包含された
作動変数の複雑さ及び数に応じて、実際の電力を予想さ
れた受容可能な電力に比較するために使用可能となる。
【００２４】このことは、図１に例示としてのみ示され
た燃料電池を参照して、更により良く理解されよう。従
って、本発明を更に説明する前に、燃料電池スタックの
作動の監視及び制御が内部で発生するシステムを理解す
ることが有用である。
た燃料電池を参照して、更により良く理解されよう。従
って、本発明を更に説明する前に、燃料電池スタックの
作動の監視及び制御が内部で発生するシステムを理解す
ることが有用である。
【００２５】図１は、燃料電池システムの一例を示して
いる。このシステムは、車両の推進のエネルギー源とし
て車両（図示せず）で使用することができる。本システ
ムでは、単位体積当たり比較的高い水素含有量を有する
改質ガスを生成するため、改質プロセス及び優先酸化プ
ロセスによって、例えば炭化水素が処理される。従っ
て、水素の豊富な、即ち比較的高い水素含有量という用
語は、構成要素の相対量を表すため、モル単位に交換可
能な量である体積単位に関するそのような含有量をい
う。
いる。このシステムは、車両の推進のエネルギー源とし
て車両（図示せず）で使用することができる。本システ
ムでは、単位体積当たり比較的高い水素含有量を有する
改質ガスを生成するため、改質プロセス及び優先酸化プ
ロセスによって、例えば炭化水素が処理される。従っ
て、水素の豊富な、即ち比較的高い水素含有量という用
語は、構成要素の相対量を表すため、モル単位に交換可
能な量である体積単位に関するそのような含有量をい
う。
【００２６】本発明は、メタノール（MeOH）から用意さ
れた改質物質によって燃料供給される燃料電池という文
脈で以下に説明される。しかしながら、本明細書で具体
化される原理は、使用される燃料即ち水素源によらず、
一般の燃料電池に等しく適用可能であることが理解され
るべきである。水素を生成するため使用される、例えば
エタノールやガソリンなど他の改質可能な炭化水素及び
水素含有燃料が存在する。
れた改質物質によって燃料供給される燃料電池という文
脈で以下に説明される。しかしながら、本明細書で具体
化される原理は、使用される燃料即ち水素源によらず、
一般の燃料電池に等しく適用可能であることが理解され
るべきである。水素を生成するため使用される、例えば
エタノールやガソリンなど他の改質可能な炭化水素及び
水素含有燃料が存在する。
【００２７】図１に示すように、燃料電池装置は、水素
の豊富な改質ガスの流れを形成するため、再循環ベッド
１０及び触媒ベッド１２上でメタノールの流れ６からの
メタノールと、水の流れ８からの水即ち水蒸気とを触媒
反応させるための燃料プロセッサ２を備えている。熱交
換器１４が触媒ベッド１２及び優先酸化（PROX）反応器
１６の間に介在されている。改質出力ガスの流れは、主
要にはＨ2及びＣＯ2からなるが、Ｎ2、ＣＯ及び水も含
んでいる。改質物の流れは、ＣＯレベルを受容可能なレ
ベル（即ち２０ＰＰＭ以下）にまで減少させるため、優
先酸化（ＰＲＯＸ）反応器１６を通過する。次に、Ｈ2
が豊富な改質物２０は、バルブ３１を通って燃料電池２
２のアノードチャンバーに供給される。同時に、酸化剤
の流れ２４からの酸素（例えば空気）は、燃料電池２２
のカソードチャンバーに供給される。改質物の流れ２０
からの水素と、酸化剤の流れ２４からの酸素とは、電流
を生成するため燃料電池２２内で反応する。
の豊富な改質ガスの流れを形成するため、再循環ベッド
１０及び触媒ベッド１２上でメタノールの流れ６からの
メタノールと、水の流れ８からの水即ち水蒸気とを触媒
反応させるための燃料プロセッサ２を備えている。熱交
換器１４が触媒ベッド１２及び優先酸化（PROX）反応器
１６の間に介在されている。改質出力ガスの流れは、主
要にはＨ2及びＣＯ2からなるが、Ｎ2、ＣＯ及び水も含
んでいる。改質物の流れは、ＣＯレベルを受容可能なレ
ベル（即ち２０ＰＰＭ以下）にまで減少させるため、優
先酸化（ＰＲＯＸ）反応器１６を通過する。次に、Ｈ2
が豊富な改質物２０は、バルブ３１を通って燃料電池２
２のアノードチャンバーに供給される。同時に、酸化剤
の流れ２４からの酸素（例えば空気）は、燃料電池２２
のカソードチャンバーに供給される。改質物の流れ２０
からの水素と、酸化剤の流れ２４からの酸素とは、電流
を生成するため燃料電池２２内で反応する。
【００２８】燃料電池２２のアノード側からの排出物即
ち流出物２６は、未反応の水素を含んでいる。燃料電池
２２のカソード側からの排出物即ち流出物２８は、未反
応の酸素を含んでいる。酸化剤の流れ２４のための空気
は、コンプレッサ３０によって提供され、通常の作動条
件の下でバルブ３２によって燃料電池２２に差し向けら
れる。しかしながら、その詳細が更に後述されるよう
に、始動中では、バルブ３２は、燃料プロセッサ２を加
熱するため使用される燃焼器３４の入口に空気を提供す
るため作動される。
ち流出物２６は、未反応の水素を含んでいる。燃料電池
２２のカソード側からの排出物即ち流出物２８は、未反
応の酸素を含んでいる。酸化剤の流れ２４のための空気
は、コンプレッサ３０によって提供され、通常の作動条
件の下でバルブ３２によって燃料電池２２に差し向けら
れる。しかしながら、その詳細が更に後述されるよう
に、始動中では、バルブ３２は、燃料プロセッサ２を加
熱するため使用される燃焼器３４の入口に空気を提供す
るため作動される。
【００２９】熱交換器１４からの熱は、燃料プロセッサ
２内で触媒ベッド１０及び１２を加熱し、始動中では優
先酸化反応器１６も加熱する。この点に関し、燃料プロ
セッサ２に供給されるＨ2Ｏ−ＭｅＯＨ混合物は、気化
され、好ましくは、燃料プロセッサ２内の再循環ベッド
１０、ベッド１２の熱交換器側、優先酸化反応器１６、
及び熱交換器１４を通って再循環／逆流されるのがよ
く、これによって当該混合物は、熱交換器１４からの熱
を燃料プロセッサ２のベッド１０及び１２、並びに、優
先酸化反応器１６に輸送するための熱輸送媒体としても
機能する。
２内で触媒ベッド１０及び１２を加熱し、始動中では優
先酸化反応器１６も加熱する。この点に関し、燃料プロ
セッサ２に供給されるＨ2Ｏ−ＭｅＯＨ混合物は、気化
され、好ましくは、燃料プロセッサ２内の再循環ベッド
１０、ベッド１２の熱交換器側、優先酸化反応器１６、
及び熱交換器１４を通って再循環／逆流されるのがよ
く、これによって当該混合物は、熱交換器１４からの熱
を燃料プロセッサ２のベッド１０及び１２、並びに、優
先酸化反応器１６に輸送するための熱輸送媒体としても
機能する。
【００３０】熱交換器１４それ自体は、触媒燃焼器２４
から出た排気ガス３６から加熱される。熱交換器１４か
ら出たガス３６は、まだ熱く、図示しない膨張器を通っ
て流れるようにしてもよく、これはコンプレッサ３０を
駆動し、又は、別の態様でも利用され得る。図１に示さ
れるように、本手段では、燃料プロセッサ２からの排気
ガスは、大気中に排出される前にレギュレータ３８、シ
ャットオフバルブ２４０及びマフラー２４２を通過す
る。
から出た排気ガス３６から加熱される。熱交換器１４か
ら出たガス３６は、まだ熱く、図示しない膨張器を通っ
て流れるようにしてもよく、これはコンプレッサ３０を
駆動し、又は、別の態様でも利用され得る。図１に示さ
れるように、本手段では、燃料プロセッサ２からの排気
ガスは、大気中に排出される前にレギュレータ３８、シ
ャットオフバルブ２４０及びマフラー２４２を通過す
る。
【００３１】ＭｅＯＨ蒸気４０は、燃焼器３４の排気端
部４４に入れられた蒸発器４１から発散する。蒸発器４
１は、車両の燃料タンクから燃料計量装置４３によって
蒸発器４１に提供される例えば液体ＭｅＯＨ４６などの
最初の燃料流れを蒸発させるため、燃焼器３４の排気端
部から熱を抽出する熱交換器である。蒸発器４１から出
たＭｅＯＨ蒸気４０及びアノード流出物２６は、燃焼器
３４の各々入口端部４２及び排気端部４４の中間に位置
する燃焼器３４の触媒区分４８で反応される。酸素は、
コンプレッサ３０（即ち、バルブ３２を介して）、及
び、第２の空気流れ、例えばシステム作動条件に応じた
カソード流出物流れ２８などのいずれかから燃焼器３４
に提供される。バルブ５０は、燃焼器の排気物３６の大
気中への排出を、それが燃料プロセッサ２内で必要とさ
れなくなるときに可能にする。
部４４に入れられた蒸発器４１から発散する。蒸発器４
１は、車両の燃料タンクから燃料計量装置４３によって
蒸発器４１に提供される例えば液体ＭｅＯＨ４６などの
最初の燃料流れを蒸発させるため、燃焼器３４の排気端
部から熱を抽出する熱交換器である。蒸発器４１から出
たＭｅＯＨ蒸気４０及びアノード流出物２６は、燃焼器
３４の各々入口端部４２及び排気端部４４の中間に位置
する燃焼器３４の触媒区分４８で反応される。酸素は、
コンプレッサ３０（即ち、バルブ３２を介して）、及
び、第２の空気流れ、例えばシステム作動条件に応じた
カソード流出物流れ２８などのいずれかから燃焼器３４
に提供される。バルブ５０は、燃焼器の排気物３６の大
気中への排出を、それが燃料プロセッサ２内で必要とさ
れなくなるときに可能にする。
【００３２】燃焼器３４の構成に関する詳細は、１９９
７年１１月にウィリアム・ペテットの名前で出願され
た、現在係属中の米国特許出願シリアル番号０８／９７
５，４２２号及び０８／９８０，０８７号を参照するこ
とによって得ることができる。これらの全内容は、参照
することによって本明細書中に組み込まれる。
７年１１月にウィリアム・ペテットの名前で出願され
た、現在係属中の米国特許出願シリアル番号０８／９７
５，４２２号及び０８／９８０，０８７号を参照するこ
とによって得ることができる。これらの全内容は、参照
することによって本明細書中に組み込まれる。
【００３３】電気加熱エレメント５２が、燃焼器３４の
触媒ベッド４８の上流に提供され、燃焼器３４に流入す
る液体燃料４６を蒸発させ、燃焼器３４の始動中にベッ
ド４８を予備加熱するのみならずベッド４８に入るガス
を加熱するため役立つ。加熱エレメント５２は、触媒化
されても、触媒化されていなくてもよい。始動後には、
後述するように、電気ヒーター５２は、燃料が燃焼器３
４の排気端部４４から発散する排気ガスによって蒸発さ
れるので、もはや必要とはされない。好ましい電気ヒー
ター５２は、市販されている、触媒化されていない押し
出し成形された金属モノリス抵抗エレメントを含み、こ
のエレメントは、例えばＩＣエンジンの排気ガスを取り
扱うため使用される触媒コンバーターの触媒を着火する
ため使用される。
触媒ベッド４８の上流に提供され、燃焼器３４に流入す
る液体燃料４６を蒸発させ、燃焼器３４の始動中にベッ
ド４８を予備加熱するのみならずベッド４８に入るガス
を加熱するため役立つ。加熱エレメント５２は、触媒化
されても、触媒化されていなくてもよい。始動後には、
後述するように、電気ヒーター５２は、燃料が燃焼器３
４の排気端部４４から発散する排気ガスによって蒸発さ
れるので、もはや必要とはされない。好ましい電気ヒー
ター５２は、市販されている、触媒化されていない押し
出し成形された金属モノリス抵抗エレメントを含み、こ
のエレメントは、例えばＩＣエンジンの排気ガスを取り
扱うため使用される触媒コンバーターの触媒を着火する
ため使用される。
【００３４】燃焼器３４の排気端部４４は、燃焼器３４
に燃料供給するように液体燃料を蒸発させるために使用
される金属配管のコイルである蒸発器４１を囲むチャン
バーを備えている。より詳しくは、通常の後始動条件の
下では、空気又はカソード流出物２８は、コイルの入口
端部に導入され、従来の自動車型式の燃料インジェクタ
を介して当該入口端部に噴霧された液体燃料と混合され
得る。飛行中の霧状化された燃料は、複数巻きに巻かれ
た加熱コイルチューブを通過し、その中で蒸発し、カソ
ード流出物供給配管に配置された出口でチューブから出
る。この蒸発した最初の燃料流れは、燃料電池装置の遷
移及び定常状態の必要性に合致するため必要とされ得る
ような燃焼器３４の燃料として、第２の燃料流れ即ちア
ノード流出物２６を増補する。蒸発器のコイルは、最小
の燃焼器排気流れ速度で最大の流れ速度の燃料を蒸発さ
せるように寸法が定められ、その燃料作動範囲を通し
て、該コイル中のＭｅＯＨ及び空気の混合物の自動点火
温度を超える温度で作動するように設計されている。し
かしながら、蒸発器内の自動点火は、コイルを通って流
れる混合物の速度が、入口の流れの組成物に関して変動
する混合物の最悪の場合の炎速度を有意に越えるという
ことを保証することによって避けられる。
に燃料供給するように液体燃料を蒸発させるために使用
される金属配管のコイルである蒸発器４１を囲むチャン
バーを備えている。より詳しくは、通常の後始動条件の
下では、空気又はカソード流出物２８は、コイルの入口
端部に導入され、従来の自動車型式の燃料インジェクタ
を介して当該入口端部に噴霧された液体燃料と混合され
得る。飛行中の霧状化された燃料は、複数巻きに巻かれ
た加熱コイルチューブを通過し、その中で蒸発し、カソ
ード流出物供給配管に配置された出口でチューブから出
る。この蒸発した最初の燃料流れは、燃料電池装置の遷
移及び定常状態の必要性に合致するため必要とされ得る
ような燃焼器３４の燃料として、第２の燃料流れ即ちア
ノード流出物２６を増補する。蒸発器のコイルは、最小
の燃焼器排気流れ速度で最大の流れ速度の燃料を蒸発さ
せるように寸法が定められ、その燃料作動範囲を通し
て、該コイル中のＭｅＯＨ及び空気の混合物の自動点火
温度を超える温度で作動するように設計されている。し
かしながら、蒸発器内の自動点火は、コイルを通って流
れる混合物の速度が、入口の流れの組成物に関して変動
する混合物の最悪の場合の炎速度を有意に越えるという
ことを保証することによって避けられる。
【００３５】燃料プロセッサ２により要求される、燃焼
器３４により供給されるべき熱量は、燃料の導入量及び
ひいては燃料プロセッサ２内の所望の反応温度に依存す
る。燃料プロセッサ２の熱要求量を供給するため、燃焼
器３４は、全てのアノード排気物即ち流出物と、可能な
液体燃料とを利用する。エンタルピー方程式は、カソー
ド排気物の量即ち、燃焼器３４で要求された所望の温度
に合致させるため、及び、最終的には燃料プロセッサ３
４の要求を満足させるため燃焼器３４に供給されるべき
空気の量を決定するため使用される。燃焼器３４に提供
される酸素即ち空気は、燃料電池２２のカソードに供給
される全酸素のうち典型的にある割合を占めるカソード
流出排気物２８、及び、コンプレッサ出力空気の流れの
一方又はその両方を含んでいる。コンプレッサ出力空気
の流れは、当該装置が、コンプレッサ空気の流れが独占
的に用いられる始動モード、或いは、カソード流出物２
８及び／又はコンプレッサの空気を使用した動作モード
のいずれで作動するかに依存する。動作モードでは、任
意の全空気、酸素、或いは、カソード流出物２８により
合致されていない燃焼器３４で必要とされる希釈要求量
は、所望の温度で燃料プロセッサ２により要求される熱
量を供給するように燃焼器３４内の所望の反応温度に到
達するためエンタルピー方程式を平衡させる量がコンプ
レッサ３０により供給される。空気制御は、空気希釈バ
ルブ４７を介して実行される。この空気希釈バルブ４７
は、燃焼器３４に供給されるカソード排気物の抜き取り
量を制御するため可動のオリフィスを有するステッパー
モータで駆動するバルブである。
器３４により供給されるべき熱量は、燃料の導入量及び
ひいては燃料プロセッサ２内の所望の反応温度に依存す
る。燃料プロセッサ２の熱要求量を供給するため、燃焼
器３４は、全てのアノード排気物即ち流出物と、可能な
液体燃料とを利用する。エンタルピー方程式は、カソー
ド排気物の量即ち、燃焼器３４で要求された所望の温度
に合致させるため、及び、最終的には燃料プロセッサ３
４の要求を満足させるため燃焼器３４に供給されるべき
空気の量を決定するため使用される。燃焼器３４に提供
される酸素即ち空気は、燃料電池２２のカソードに供給
される全酸素のうち典型的にある割合を占めるカソード
流出排気物２８、及び、コンプレッサ出力空気の流れの
一方又はその両方を含んでいる。コンプレッサ出力空気
の流れは、当該装置が、コンプレッサ空気の流れが独占
的に用いられる始動モード、或いは、カソード流出物２
８及び／又はコンプレッサの空気を使用した動作モード
のいずれで作動するかに依存する。動作モードでは、任
意の全空気、酸素、或いは、カソード流出物２８により
合致されていない燃焼器３４で必要とされる希釈要求量
は、所望の温度で燃料プロセッサ２により要求される熱
量を供給するように燃焼器３４内の所望の反応温度に到
達するためエンタルピー方程式を平衡させる量がコンプ
レッサ３０により供給される。空気制御は、空気希釈バ
ルブ４７を介して実行される。この空気希釈バルブ４７
は、燃焼器３４に供給されるカソード排気物の抜き取り
量を制御するため可動のオリフィスを有するステッパー
モータで駆動するバルブである。
【００３６】燃料電池装置は、以下のように作動する。
燃料電池装置が低温で始動中である作動の開始時では、
（１）コンプレッサ３０がシステムに必要とされる空気
を提供するため外部電源（例えばバッテリー）から付勢
される電気モータによって駆動される。（２）空気が、
燃焼器３４並びに蒸発器４１の入力端部に導入される。
（３）液体燃料４６（例えばＭｅＯＨ）が燃料インジェ
クタを介して蒸発器４１の入口端部に注入され、空気が
その中を流れる状態で細かい液滴として霧状化される。
（４）空気及びＭｅＯＨの混合物が蒸発器４１から出
て、燃焼器３４に導入されたコンプレッサから出力され
た空気と混合し、次いで燃焼器３４の入力端部４２に導
入される。（５）混合物は、燃焼器３４の前部にある炎
捕獲器を通過する。（６）次に、混合物は、液滴を蒸発
させて当該混合物を加熱するため加熱器５２によって加
熱される。（７）次に、予備加熱された蒸発混合物は、
ライトオフ触媒ベッドと接触する前に、更なる緊密な混
合を達成するため混合媒体ベッドに流入する。（８）混
合媒体ベッドを出ると直ぐに、混合物は、それが主要な
触媒ベッド４８即ち燃料の事実上の完全な燃焼が行われ
る燃焼器３４の反応区分に入る前に、ライトオフ触媒ベ
ッド上で酸化され始める。（９）触媒ベッドから出た高
温排気ガスは、燃料プロセッサ２と連係する熱交換器１
４に輸送される。
燃料電池装置が低温で始動中である作動の開始時では、
（１）コンプレッサ３０がシステムに必要とされる空気
を提供するため外部電源（例えばバッテリー）から付勢
される電気モータによって駆動される。（２）空気が、
燃焼器３４並びに蒸発器４１の入力端部に導入される。
（３）液体燃料４６（例えばＭｅＯＨ）が燃料インジェ
クタを介して蒸発器４１の入口端部に注入され、空気が
その中を流れる状態で細かい液滴として霧状化される。
（４）空気及びＭｅＯＨの混合物が蒸発器４１から出
て、燃焼器３４に導入されたコンプレッサから出力され
た空気と混合し、次いで燃焼器３４の入力端部４２に導
入される。（５）混合物は、燃焼器３４の前部にある炎
捕獲器を通過する。（６）次に、混合物は、液滴を蒸発
させて当該混合物を加熱するため加熱器５２によって加
熱される。（７）次に、予備加熱された蒸発混合物は、
ライトオフ触媒ベッドと接触する前に、更なる緊密な混
合を達成するため混合媒体ベッドに流入する。（８）混
合媒体ベッドを出ると直ぐに、混合物は、それが主要な
触媒ベッド４８即ち燃料の事実上の完全な燃焼が行われ
る燃焼器３４の反応区分に入る前に、ライトオフ触媒ベ
ッド上で酸化され始める。（９）触媒ベッドから出た高
温排気ガスは、燃料プロセッサ２と連係する熱交換器１
４に輸送される。
【００３７】一旦、燃料プロセッサの温度が改質プロセ
スを実行し、それを維持するのに十分に上昇すると、次
の工程が実行される。即ち、（１）バルブ３２は、燃料
電池２２のカソード側に空気を向けるため付勢される。
（２）ＭｅＯＨ及び水が、改質反応を開始するため燃料
プロセッサ２に供給される。（３）燃料プロセッサ２か
ら出た改質物は燃料電池２２のアノード側に供給され
る。（４）燃料電池２２からのアノード流出物２６が燃
焼器３４に向けられる。（５）燃料電池２２からのカソ
ード流出物２８が燃焼器３４に向けられる。（６）空気
が蒸発器４１に導入される。（７）液体メタノールが蒸
発器３１に噴霧される。（８）メタノール−空気の混合
物は、ＭｅＯＨが蒸発するところの加熱された蒸発器コ
イルを通って循環する。（９）次に、カソード流出物２
８と一緒になった空気−ＭｅＯＨV混合物がアノード流
出物２６と混合される。（１０）当該混合物は燃焼器３
４の触媒ベッド上で燃焼される。
スを実行し、それを維持するのに十分に上昇すると、次
の工程が実行される。即ち、（１）バルブ３２は、燃料
電池２２のカソード側に空気を向けるため付勢される。
（２）ＭｅＯＨ及び水が、改質反応を開始するため燃料
プロセッサ２に供給される。（３）燃料プロセッサ２か
ら出た改質物は燃料電池２２のアノード側に供給され
る。（４）燃料電池２２からのアノード流出物２６が燃
焼器３４に向けられる。（５）燃料電池２２からのカソ
ード流出物２８が燃焼器３４に向けられる。（６）空気
が蒸発器４１に導入される。（７）液体メタノールが蒸
発器３１に噴霧される。（８）メタノール−空気の混合
物は、ＭｅＯＨが蒸発するところの加熱された蒸発器コ
イルを通って循環する。（９）次に、カソード流出物２
８と一緒になった空気−ＭｅＯＨV混合物がアノード流
出物２６と混合される。（１０）当該混合物は燃焼器３
４の触媒ベッド上で燃焼される。
【００３８】通常の（即ち後始動の）作動状態の間、蒸
発器４１のみがＭｅＯＨを蒸発させ、ＭｅＯＨ−空気混
合物を予備加熱するので、加熱器４２は、使用されな
い。ある一定の条件の下では、後述するように、燃焼器
３４は蒸発器４１からの追加のＭｅＯＨ燃料の必要無し
にアノード及びカソード流出物で単独に作動することが
できる。そのような条件下では、燃焼器３４へのＭｅＯ
Ｈの注入は中断される。他の条件、例えば電力要求が増
大するような条件下では、増補の燃料が燃焼器３４に提
供される。
発器４１のみがＭｅＯＨを蒸発させ、ＭｅＯＨ−空気混
合物を予備加熱するので、加熱器４２は、使用されな
い。ある一定の条件の下では、後述するように、燃焼器
３４は蒸発器４１からの追加のＭｅＯＨ燃料の必要無し
にアノード及びカソード流出物で単独に作動することが
できる。そのような条件下では、燃焼器３４へのＭｅＯ
Ｈの注入は中断される。他の条件、例えば電力要求が増
大するような条件下では、増補の燃料が燃焼器３４に提
供される。
【００３９】上述したように、燃焼器３４は、例えば、
メタノール−空気混合物、並びに、燃料電池２２のアノ
ードからのアノード流出物２６などの多種の燃料を受け
取る。燃料電池２２のカソードからの酸素希釈排出空気
及びコンプレッサ３０からの空気も燃焼器３４に供給さ
れる。
メタノール−空気混合物、並びに、燃料電池２２のアノ
ードからのアノード流出物２６などの多種の燃料を受け
取る。燃料電池２２のカソードからの酸素希釈排出空気
及びコンプレッサ３０からの空気も燃焼器３４に供給さ
れる。
【００４０】本実施形態の燃料電池によれば、図１に示
されたコントローラ１５０は、燃焼器３４の作動を制御
する。所望ならば、アノード排出物即ち流出物に、液体
燃料即ちメタノールを加えたものが燃焼器３４のエネル
ギーの要求を支持するようにしてもよい。エンタルピー
のバランスは、全ての燃料プロセッサの熱的要求と合致
させるため燃焼器３４に供給された、一定量の空気及び
／又はカソード排出物を温度制御することによって所望
の反応を維持する。
されたコントローラ１５０は、燃焼器３４の作動を制御
する。所望ならば、アノード排出物即ち流出物に、液体
燃料即ちメタノールを加えたものが燃焼器３４のエネル
ギーの要求を支持するようにしてもよい。エンタルピー
のバランスは、全ての燃料プロセッサの熱的要求と合致
させるため燃焼器３４に供給された、一定量の空気及び
／又はカソード排出物を温度制御することによって所望
の反応を維持する。
【００４１】装置の構成要素のエネルギー要求が電力
（power）という用語で本文中で表されたことに着目さ
れたい。これは便宜のためエネルギー率を表し、毎秒の
ＢＴＵというよりキロワットの単位で表されることが多
い。
（power）という用語で本文中で表されたことに着目さ
れたい。これは便宜のためエネルギー率を表し、毎秒の
ＢＴＵというよりキロワットの単位で表されることが多
い。
【００４２】コントローラ１５０は、任意の適切なマイ
クロプロセッサ、マイクロコントローラ、パーソナルコ
ンピュータなどからなり、これは制御プログラム及びメ
モリ中に格納されたデータを実行することが可能な中央
処理ユニットを有する。コントローラ１５０は、燃焼器
３４に特化した専用コントローラであってもよく、或い
は、主要な車両用電子制御モジュールに格納されたソフ
トウェアで実行されてもよい。更に、次の説明は様々な
モードの作動即ちシーケンスで燃焼器３４を制御するた
めの制御プログラムに基づくソフトウェアを述べている
が、燃焼器の制御は専用の電子回路によって部分的又は
全て実行されてもよいことが理解されよう。
クロプロセッサ、マイクロコントローラ、パーソナルコ
ンピュータなどからなり、これは制御プログラム及びメ
モリ中に格納されたデータを実行することが可能な中央
処理ユニットを有する。コントローラ１５０は、燃焼器
３４に特化した専用コントローラであってもよく、或い
は、主要な車両用電子制御モジュールに格納されたソフ
トウェアで実行されてもよい。更に、次の説明は様々な
モードの作動即ちシーケンスで燃焼器３４を制御するた
めの制御プログラムに基づくソフトウェアを述べている
が、燃焼器の制御は専用の電子回路によって部分的又は
全て実行されてもよいことが理解されよう。
【００４３】コントローラ１５０は、５つの異なるモー
ド即ち作動シーケンスで燃焼器３４の作動を制御する。
個々のモードの作動は、（１）燃焼器の始動、（２）燃
料プロセッサのウォームアップ中の燃焼器の作動、
（３）燃料電池がオフラインの状態における燃料プロセ
ッサの始動中の燃焼器の作動、（４）燃料電池スタック
がオンラインの状態における燃料プロセッサ駆動モード
中における燃焼器の作動、（５）燃焼器の停止を含む。
ド即ち作動シーケンスで燃焼器３４の作動を制御する。
個々のモードの作動は、（１）燃焼器の始動、（２）燃
料プロセッサのウォームアップ中の燃焼器の作動、
（３）燃料電池がオフラインの状態における燃料プロセ
ッサの始動中の燃焼器の作動、（４）燃料電池スタック
がオンラインの状態における燃料プロセッサ駆動モード
中における燃焼器の作動、（５）燃焼器の停止を含む。
【００４４】上述した燃料電池装置の構成及び作動の全
モードにおける燃焼器３４の作動に関する更なる詳細事
項は、「メタノールテイルガスの燃焼器の制御方法」と
いう標題でデビッド・Ｊ・ハート−プレッドモア及びウ
ィリアム・Ｈ・ペテットの名前で１９９９年７月２１日
に出願された現在係属中の米国特許出願シリアル番号０
９／３５８，０８０号を参照することによって得ること
ができる。その全内容は、これらを参照することにより
本明細書に組み込まれる。
モードにおける燃焼器３４の作動に関する更なる詳細事
項は、「メタノールテイルガスの燃焼器の制御方法」と
いう標題でデビッド・Ｊ・ハート−プレッドモア及びウ
ィリアム・Ｈ・ペテットの名前で１９９９年７月２１日
に出願された現在係属中の米国特許出願シリアル番号０
９／３５８，０８０号を参照することによって得ること
ができる。その全内容は、これらを参照することにより
本明細書に組み込まれる。
【００４５】好ましい実施形態では、燃料電池システム
は、外部回路６０（図２を見よ）の一部分として燃料電
池２２を含む。ここで、外部回路６０の一部分は、バッ
テリー６２、電気モータ６４、及び駆動用電子機器６５
を含む。この駆動用電子機器６５は、燃料電池２２に接
続された直流から直流への変換器６１から電気エネルギ
ーを受け取り、それをモータ６４により生成された機械
的エネルギーに変換するように構成及び接続されてい
る。バッテリー６２は、燃料電池２２により供給された
電気エネルギーを受け取ってこれを蓄えるため及び該電
気エネルギーをモータ６４に提供するため構成及び接続
されている。モータ６４は、車両（図示せず）の車輪を
回転させるため駆動車軸６６に連結されている。電気化
学エンジン制御モジュール（ＥＥＣＭ）７０及びバッテ
リーパックモジュール（ＢＰＭ）７１は、例えばバッテ
リーパックモジュール７１によって生成されるスタック
の電圧及び電流を含む様々な作動パラメータを監視する
が、これに限定されるものではない。ＢＭＰ７１は、Ｂ
ＭＰ７１により監視される状態に基づいて車両コントロ
ーラ７４に出力信号（メッセージ）を送る。車両コント
ローラ７４は、従来の態様で、バッテリー６２の作動、
駆動電子機器６５及び電気モータ６４を制御する。
は、外部回路６０（図２を見よ）の一部分として燃料電
池２２を含む。ここで、外部回路６０の一部分は、バッ
テリー６２、電気モータ６４、及び駆動用電子機器６５
を含む。この駆動用電子機器６５は、燃料電池２２に接
続された直流から直流への変換器６１から電気エネルギ
ーを受け取り、それをモータ６４により生成された機械
的エネルギーに変換するように構成及び接続されてい
る。バッテリー６２は、燃料電池２２により供給された
電気エネルギーを受け取ってこれを蓄えるため及び該電
気エネルギーをモータ６４に提供するため構成及び接続
されている。モータ６４は、車両（図示せず）の車輪を
回転させるため駆動車軸６６に連結されている。電気化
学エンジン制御モジュール（ＥＥＣＭ）７０及びバッテ
リーパックモジュール（ＢＰＭ）７１は、例えばバッテ
リーパックモジュール７１によって生成されるスタック
の電圧及び電流を含む様々な作動パラメータを監視する
が、これに限定されるものではない。ＢＭＰ７１は、Ｂ
ＭＰ７１により監視される状態に基づいて車両コントロ
ーラ７４に出力信号（メッセージ）を送る。車両コント
ローラ７４は、従来の態様で、バッテリー６２の作動、
駆動電子機器６５及び電気モータ６４を制御する。
【００４６】「燃料電池」という用語は、しばしば個々
の電池に言及するため使用され、また、１００又はそれ
以上のオーダーに時としてなり得る直列接続された多数
の個々の燃料電池を含む燃料電池スタックに言及するた
めにも使用される。スタック内の各々の電池は、前述し
た膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）を含み、そのような膜電
極アセンブリは、電圧の逐次増加を提供する。スタック
内部の電池のグループは、クラスターと呼ばれる。
の電池に言及するため使用され、また、１００又はそれ
以上のオーダーに時としてなり得る直列接続された多数
の個々の燃料電池を含む燃料電池スタックに言及するた
めにも使用される。スタック内の各々の電池は、前述し
た膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）を含み、そのような膜電
極アセンブリは、電圧の逐次増加を提供する。スタック
内部の電池のグループは、クラスターと呼ばれる。
【００４７】好ましい実施形態では、本発明は、実際の
電力を、予想された電力、又は、燃料電池システムで作
動する燃料電池スタックに対して与えられた負荷で予想
される範囲にある電力と比較するための方法を提供す
る。好ましい実施形態では、燃料電池スタックの実際の
電圧及び電流が監視される。実際の電流の関数としての
予想電圧は、電圧及び電流間の所定の関係に基づいて決
定される。換言すれば、特定型式の燃料電池に対する電
圧及び電流間の所定の関係が決定され、実際の電流がこ
の関係に代入され、次に予想電圧値が決定される。次
に、実際の電圧と予想された電圧間の偏倚が計算され
る。このように計算された偏倚が所定の受容可能な偏倚
を超える場合、信号が生成され、修正作用が取られるか
又は指示される。この作用は、燃料電池システムの停
止、部分停止、又は電力出力の減少の機能等を備える。
電力を、予想された電力、又は、燃料電池システムで作
動する燃料電池スタックに対して与えられた負荷で予想
される範囲にある電力と比較するための方法を提供す
る。好ましい実施形態では、燃料電池スタックの実際の
電圧及び電流が監視される。実際の電流の関数としての
予想電圧は、電圧及び電流間の所定の関係に基づいて決
定される。換言すれば、特定型式の燃料電池に対する電
圧及び電流間の所定の関係が決定され、実際の電流がこ
の関係に代入され、次に予想電圧値が決定される。次
に、実際の電圧と予想された電圧間の偏倚が計算され
る。このように計算された偏倚が所定の受容可能な偏倚
を超える場合、信号が生成され、修正作用が取られるか
又は指示される。この作用は、燃料電池システムの停
止、部分停止、又は電力出力の減少の機能等を備える。
【００４８】本方法は、実際の電圧を、電圧及び電流の
関係に適用し、実際の電圧における予想された電流を得
るようにも適合可能である。
関係に適用し、実際の電圧における予想された電流を得
るようにも適合可能である。
【００４９】その最も簡単な手段において、当該偏倚
は、実際の電圧及び電流を監視し、当該実際の電圧及び
電流を、温度、圧力及び供給ガス流量の仮定された条件
を基礎として決定した電圧及び電流間の予測された受容
可能な関係と比較することに基づいて決定される。電圧
及び電流間の関係は、予想される電流の十分な範囲に亘
って確立される。電圧及び電流の関係により画定された
値から受容可能な偏倚が決定される。より複雑な手段で
は、圧力、温度、水素の豊富な流れの供給量及び酸化剤
の供給量など、性能に影響を与える他の燃料電池スタッ
ク作動パラメータも考慮され、複数の電圧及び電流関
係、即ち、様々に異なる圧力、温度、水素流量などに関
する成極曲線を生じさせる。
は、実際の電圧及び電流を監視し、当該実際の電圧及び
電流を、温度、圧力及び供給ガス流量の仮定された条件
を基礎として決定した電圧及び電流間の予測された受容
可能な関係と比較することに基づいて決定される。電圧
及び電流間の関係は、予想される電流の十分な範囲に亘
って確立される。電圧及び電流の関係により画定された
値から受容可能な偏倚が決定される。より複雑な手段で
は、圧力、温度、水素の豊富な流れの供給量及び酸化剤
の供給量など、性能に影響を与える他の燃料電池スタッ
ク作動パラメータも考慮され、複数の電圧及び電流関
係、即ち、様々に異なる圧力、温度、水素流量などに関
する成極曲線を生じさせる。
【００５０】成極曲線に対する正及び負の両方向の成極
曲線回りの偏倚即ち禁止帯は、幾つかの異なる方法で設
定することができる。先ず第１に、後述するように、当
該偏倚は、与えられた負荷電流における、実際の電圧と
予想された電圧との偏倚の１パーセント誤差として定義
される。一例として、３％の偏倚即ち限界も、この態様
で使用することができる。更に後述するように、低い方
か若しくは高い方いずれかの限界、即ち負方向か若しく
は正方向いずれかの限界が、成極曲線に対して設定する
ことができる。その代わりに、予想された電圧と実際の
電圧との間の誤差の絶対値を、偏倚の決定のため使用す
ることができる。
曲線回りの偏倚即ち禁止帯は、幾つかの異なる方法で設
定することができる。先ず第１に、後述するように、当
該偏倚は、与えられた負荷電流における、実際の電圧と
予想された電圧との偏倚の１パーセント誤差として定義
される。一例として、３％の偏倚即ち限界も、この態様
で使用することができる。更に後述するように、低い方
か若しくは高い方いずれかの限界、即ち負方向か若しく
は正方向いずれかの限界が、成極曲線に対して設定する
ことができる。その代わりに、予想された電圧と実際の
電圧との間の誤差の絶対値を、偏倚の決定のため使用す
ることができる。
【００５１】本発明の別の態様によれば、非線形禁止
帯、即ち特定の成極曲線に対する偏倚を提供することも
可能である。この態様では、例えば高電流レベルなど成
極曲線のある部分において、所定の偏倚を、図３で示さ
れた一定の偏倚よりも大きくしたり或いは小さくしたり
することができる。
帯、即ち特定の成極曲線に対する偏倚を提供することも
可能である。この態様では、例えば高電流レベルなど成
極曲線のある部分において、所定の偏倚を、図３で示さ
れた一定の偏倚よりも大きくしたり或いは小さくしたり
することができる。
【００５２】１つの好ましい実施形態では、本発明の方
法は、選択された燃料電池スタックの設計（図３を見
よ）に対して、成極曲線データ、即ち、電圧対電流の関
係を利用する。成極曲線は、象徴的な参照値として使用
され、これに関係付けて、始動から停止するまでの間の
作動中における実際の電圧及び電流を監視する。従っ
て、燃料電池システムが駆動している間、ＢＰＭ７１が
実際の燃料電池スタックの電流及び電圧を測定し、成極
曲線上で予想される電圧と実際の電圧とを比較する。こ
の成極曲線のデータは、２次元の電圧及び電流参照テー
ブルとしてメモリに蓄えられている。測定された実際の
電圧（図３及び図４）が、与えられた負荷即ち電流にお
ける成極曲線上の予想された電圧と予想された偏倚値７
５（これもメモリに蓄えられている）だけ異なる場合、
診断が警告され、矯正作動信号が送出される。
法は、選択された燃料電池スタックの設計（図３を見
よ）に対して、成極曲線データ、即ち、電圧対電流の関
係を利用する。成極曲線は、象徴的な参照値として使用
され、これに関係付けて、始動から停止するまでの間の
作動中における実際の電圧及び電流を監視する。従っ
て、燃料電池システムが駆動している間、ＢＰＭ７１が
実際の燃料電池スタックの電流及び電圧を測定し、成極
曲線上で予想される電圧と実際の電圧とを比較する。こ
の成極曲線のデータは、２次元の電圧及び電流参照テー
ブルとしてメモリに蓄えられている。測定された実際の
電圧（図３及び図４）が、与えられた負荷即ち電流にお
ける成極曲線上の予想された電圧と予想された偏倚値７
５（これもメモリに蓄えられている）だけ異なる場合、
診断が警告され、矯正作動信号が送出される。
【００５３】本発明の制御方法の１つの特有の手段が図
４に示されている。この図では、実際の電流がＢＰＭ７
１即ちＥＥＣＭ７０に入力され、これは、メモリの成極
曲線参照テーブルにアクセスして実際の電流レベルにお
ける予想電圧を出力する。予想された電圧Ｖｐは、測定
電圧Ｖｍの大きさを持つ負値としてステップ１４２で加
算される。ＶｐとＶｍとの差は、ステップ１４４におい
て、成極曲線の参照テーブル１４０から出力された予想
電圧Ｖｐの大きさで割られる。
４に示されている。この図では、実際の電流がＢＰＭ７
１即ちＥＥＣＭ７０に入力され、これは、メモリの成極
曲線参照テーブルにアクセスして実際の電流レベルにお
ける予想電圧を出力する。予想された電圧Ｖｐは、測定
電圧Ｖｍの大きさを持つ負値としてステップ１４２で加
算される。ＶｐとＶｍとの差は、ステップ１４４におい
て、成極曲線の参照テーブル１４０から出力された予想
電圧Ｖｐの大きさで割られる。
【００５４】割り算の結果は、測定電圧Ｖｍと、実際に
測定された電流のレベルにおける予想電圧Ｖｐとの間の
誤差のパーセンテージを表す値である。
測定された電流のレベルにおける予想電圧Ｖｐとの間の
誤差のパーセンテージを表す値である。
【００５５】ＢＰＭ７１及び又はＥＥＣＭ７０は、進歩
的方法を実行する手段を提供し、上記した方法を実行す
るため入力データを受け取り、該入力データを予め選択
された値と比較する上で必要なハードウェア及びソフト
ウェアを含む。ＶｐがＶｍより大きい場合、誤差のパー
センテージは負値であり、ステップ１４６において、上
記例から−３％程度である、実際の負の低側限界パーセ
ンテージと比較される。
的方法を実行する手段を提供し、上記した方法を実行す
るため入力データを受け取り、該入力データを予め選択
された値と比較する上で必要なハードウェア及びソフト
ウェアを含む。ＶｐがＶｍより大きい場合、誤差のパー
センテージは負値であり、ステップ１４６において、上
記例から−３％程度である、実際の負の低側限界パーセ
ンテージと比較される。
【００５６】同様に、ステップ１４４から得られた誤差
のパーセンテージは、ステップ１４８において、正のパ
ーセンテージ値として表された高側限界と比較される。
この誤差のパーセンテージが高側限界を越えたときのみ
（ＶｍがＶｐより大きくなった場合）、「パフォーマン
スハイフラグ」とラベル化された出力が生成される。
のパーセンテージは、ステップ１４８において、正のパ
ーセンテージ値として表された高側限界と比較される。
この誤差のパーセンテージが高側限界を越えたときのみ
（ＶｍがＶｐより大きくなった場合）、「パフォーマン
スハイフラグ」とラベル化された出力が生成される。
【００５７】図５によって示された通り、ＥＥＣＭ７０
及びＢＰＭ７１により実行される制御プログラムを手段
として提供する別の構成では、燃料電池スタックの電圧
及び電流がＢＰＭ７１によって監視される（ステップ１
００及び１０２）。実際の電流値は、メモリに蓄えられ
た設計上の成極曲線をアクセスするため、ＢＰＭ７１に
よって使用される。ここで、予想電圧が実際の電流Ｉの
関数Ｖｐ（Ｉ）として決定される（ステップ１０４）。
次に、予想電圧（Ｖｐ）が実際に監視された電圧（Ｖ
ｍ）と比較される（ステップ１０６）。次に、ＶｐとＶ
ｍとの差は、上記偏倚を決定するため計算される。１つ
の任意の代替例では、実際に監視される電圧（Ｖｍ）は
正値を割り当てられ、予想電圧は負値を割り当てられ
る。当該偏倚が負の場合、低側限界を示す信号が生成さ
れる（ステップ１０８）。当該偏倚が正の場合、高側限
界を示す信号が生成される（ステップ１１０）。
及びＢＰＭ７１により実行される制御プログラムを手段
として提供する別の構成では、燃料電池スタックの電圧
及び電流がＢＰＭ７１によって監視される（ステップ１
００及び１０２）。実際の電流値は、メモリに蓄えられ
た設計上の成極曲線をアクセスするため、ＢＰＭ７１に
よって使用される。ここで、予想電圧が実際の電流Ｉの
関数Ｖｐ（Ｉ）として決定される（ステップ１０４）。
次に、予想電圧（Ｖｐ）が実際に監視された電圧（Ｖ
ｍ）と比較される（ステップ１０６）。次に、ＶｐとＶ
ｍとの差は、上記偏倚を決定するため計算される。１つ
の任意の代替例では、実際に監視される電圧（Ｖｍ）は
正値を割り当てられ、予想電圧は負値を割り当てられ
る。当該偏倚が負の場合、低側限界を示す信号が生成さ
れる（ステップ１０８）。当該偏倚が正の場合、高側限
界を示す信号が生成される（ステップ１１０）。
【００５８】燃料電池スタック２２は、それが停止モー
ドにあるか否か（ステップ１１２）、及び、それがウォ
ーム即ち通常の作動温度範囲内にあるか否か（ステップ
１１４）を決定するため監視される。停止モードが要求
されない場合（ステップ１１６）、電圧の（低側）偏倚
が、受容可能な偏倚の限界レベルを超える場合（ステッ
プ１０８）、及び、当該スタックがウォームである場合
（ステップ１１４）、これらの条件の全てはアンド（ス
テップ１１８）され、低側偏倚による停止診断を指示す
る。しかしながら、そのような低側限界による停止診断
信号は、停止フラグ１２４が立てられる前にステップ１
２２で時間遅延機能１２０の作用を受ける。この時間遅
延は、ノイズ即ち逸脱信号を選別する機会を提供する。
同様に、電圧の（高側）偏倚が受容可能な限界レベルを
越え（ステップ１１０）、スタックがウォームであり
（ステップ１１４）、及び、既に停止モードでない場合
（ステップ１１２）、これらの条件はアンド（ステップ
１２６）され、高側限界による停止診断を指示する。し
かしながら、この高側偏倚による停止診断信号も、停止
フラグ１３２が立てられる前にステップ１３０で時間遅
延機能１２８の作用を受ける。
ドにあるか否か（ステップ１１２）、及び、それがウォ
ーム即ち通常の作動温度範囲内にあるか否か（ステップ
１１４）を決定するため監視される。停止モードが要求
されない場合（ステップ１１６）、電圧の（低側）偏倚
が、受容可能な偏倚の限界レベルを超える場合（ステッ
プ１０８）、及び、当該スタックがウォームである場合
（ステップ１１４）、これらの条件の全てはアンド（ス
テップ１１８）され、低側偏倚による停止診断を指示す
る。しかしながら、そのような低側限界による停止診断
信号は、停止フラグ１２４が立てられる前にステップ１
２２で時間遅延機能１２０の作用を受ける。この時間遅
延は、ノイズ即ち逸脱信号を選別する機会を提供する。
同様に、電圧の（高側）偏倚が受容可能な限界レベルを
越え（ステップ１１０）、スタックがウォームであり
（ステップ１１４）、及び、既に停止モードでない場合
（ステップ１１２）、これらの条件はアンド（ステップ
１２６）され、高側限界による停止診断を指示する。し
かしながら、この高側偏倚による停止診断信号も、停止
フラグ１３２が立てられる前にステップ１３０で時間遅
延機能１２８の作用を受ける。
【００５９】スタックウォーム温度条件の入力（１１
４）が、システムが始動モードである場合にシステム停
止の診断を防止するために使用されることに着目された
い。この停止モード入力（１１２）は、システムが既に
停止モードである場合にシステム停止の診断を防止する
ために使用される。かくして、本発明の論理は、駆動モ
ードの間に低出力及び高出力のパワー条件を監視するよ
うに適合可能である。予想されたよりもより少ない電力
をスタックから得る条件は、予想されたよりもより多く
の電力をスタックから得る条件よりも一般的であること
が予想される。最も簡単な手段は、曲線全体に沿って固
定された状態で与えられた偏倚（デルタ）付きの参照テ
ーブルの成極曲線データを備えることである。別の選択
は、曲線に沿って変化する偏倚パーセンテージ、即ち、
曲線の上方及び下方に対して異なる変化を持つことであ
る。
４）が、システムが始動モードである場合にシステム停
止の診断を防止するために使用されることに着目された
い。この停止モード入力（１１２）は、システムが既に
停止モードである場合にシステム停止の診断を防止する
ために使用される。かくして、本発明の論理は、駆動モ
ードの間に低出力及び高出力のパワー条件を監視するよ
うに適合可能である。予想されたよりもより少ない電力
をスタックから得る条件は、予想されたよりもより多く
の電力をスタックから得る条件よりも一般的であること
が予想される。最も簡単な手段は、曲線全体に沿って固
定された状態で与えられた偏倚（デルタ）付きの参照テ
ーブルの成極曲線データを備えることである。別の選択
は、曲線に沿って変化する偏倚パーセンテージ、即ち、
曲線の上方及び下方に対して異なる変化を持つことであ
る。
【００６０】上記に与えられた例では、修正作用がシス
テム停止であった。他のアクション即ち応答は、警告、
計器、燃料電池から出力された電力の減少等を含んで実
行される。異なる停止若しくは同じ停止、或いは、他の
救済処置を、低側又は高側停止に対して実行することが
できる。
テム停止であった。他のアクション即ち応答は、警告、
計器、燃料電池から出力された電力の減少等を含んで実
行される。異なる停止若しくは同じ停止、或いは、他の
救済処置を、低側又は高側停止に対して実行することが
できる。
【００６１】図４及びこれに関連した上記説明は、本発
明の制御方法を実行する方法の一例として解釈されるべ
きであることが理解されよう。他の方法は、以下のこと
を示唆している。
明の制御方法を実行する方法の一例として解釈されるべ
きであることが理解されよう。他の方法は、以下のこと
を示唆している。
【００６２】予想電圧の負及び正のパーセンテージとし
て表された低側限界及び高側限界は、成極曲線全体又は
予想された電圧及び電流の全範囲に亘って、一定値とす
ることができる。偏倚即ちデルタは、燃料電池が現在作
動しているところの成極曲線の特定の位置に依存して変
化する量で与えることもできることが理解されよう。
て表された低側限界及び高側限界は、成極曲線全体又は
予想された電圧及び電流の全範囲に亘って、一定値とす
ることができる。偏倚即ちデルタは、燃料電池が現在作
動しているところの成極曲線の特定の位置に依存して変
化する量で与えることもできることが理解されよう。
【００６３】本発明の制御システムは、燃料電池システ
ムが燃料電池への水素の流れ速度を直接監視しない場
合、即ち、燃料電池の上流に水素センサーが直接存在し
ない場合に特に重要である。燃料電池システムでは、シ
ステムに要求される負荷を改質ガスが燃料電池に供給さ
れる速度と合致させることが重要である。電力を生成す
る上で十分な水素が存在しないが故に供給することがで
きるよりも燃料電池からより多くの電力を引き出そうと
する場合、燃料電池スタックを永久的に劣化させかねな
い。劣化は、膜、ポリマー構成要素の破壊を含み得る。
従って、与えられた負荷ポイントに対して予想された電
力と実際の電力量とが有意に異なる状態を検出するため
本発明の検出システムを強化することは有効である。
ムが燃料電池への水素の流れ速度を直接監視しない場
合、即ち、燃料電池の上流に水素センサーが直接存在し
ない場合に特に重要である。燃料電池システムでは、シ
ステムに要求される負荷を改質ガスが燃料電池に供給さ
れる速度と合致させることが重要である。電力を生成す
る上で十分な水素が存在しないが故に供給することがで
きるよりも燃料電池からより多くの電力を引き出そうと
する場合、燃料電池スタックを永久的に劣化させかねな
い。劣化は、膜、ポリマー構成要素の破壊を含み得る。
従って、与えられた負荷ポイントに対して予想された電
力と実際の電力量とが有意に異なる状態を検出するため
本発明の検出システムを強化することは有効である。
【００６４】本発明のシステムが無い場合、典型的に、
負荷ポイントから独立に全燃料電池のスタック又はクラ
スター電圧の絶対レベルが信頼される。このアプローチ
は、燃料電池に問題が存在することを決定する上で役立
つ。しかしながら、実用に供するためには、診断のため
のトリップポイントが、不必要な診断及び修正作用を回
避するため比較的低電圧即ち最悪の場合のレベルに設定
されなければならない。これは、カットオフされる低電
圧より高い電圧で問題が発生する可能性があり、車両推
進システムが負荷を駆動し続け、これによって電圧が下
降し続けるので、望ましくない。それから電池の劣化が
結果として発生し、永久的な反転極性をも招きかねな
い。この状況では、電池は抵抗として作用し、加熱し始
める。電池が加熱し続けるとき、それに隣接する電池に
悪影響を及ぼし、加熱効果が衰えない場合、更に劣化す
る可能性がある。これとは対照的に、本発明は、与えら
れた負荷ポイントで実際の電力を予想された電力と比較
するので、診断のトリップポイントは、負荷の関数とし
て効率的に変動可能である。
負荷ポイントから独立に全燃料電池のスタック又はクラ
スター電圧の絶対レベルが信頼される。このアプローチ
は、燃料電池に問題が存在することを決定する上で役立
つ。しかしながら、実用に供するためには、診断のため
のトリップポイントが、不必要な診断及び修正作用を回
避するため比較的低電圧即ち最悪の場合のレベルに設定
されなければならない。これは、カットオフされる低電
圧より高い電圧で問題が発生する可能性があり、車両推
進システムが負荷を駆動し続け、これによって電圧が下
降し続けるので、望ましくない。それから電池の劣化が
結果として発生し、永久的な反転極性をも招きかねな
い。この状況では、電池は抵抗として作用し、加熱し始
める。電池が加熱し続けるとき、それに隣接する電池に
悪影響を及ぼし、加熱効果が衰えない場合、更に劣化す
る可能性がある。これとは対照的に、本発明は、与えら
れた負荷ポイントで実際の電力を予想された電力と比較
するので、診断のトリップポイントは、負荷の関数とし
て効率的に変動可能である。
【００６５】本発明は、高電圧及び低電圧の状況を指定
する現存する代替手段を超える多数の利点を提供する。
１つの現存する代替手段では、例えば、低電圧状態の開
始時に、燃料電池スタックに送る水素の量を有意に増加
させ、これによって、低電圧過渡電流が流れる間にラム
ダ（lambda）と言及される余剰水素の量を増加させるこ
とが１つの与えられた戦略である。これは、より高電位
のアノードでラムダを使用することがより多くの水素を
消費させ、燃料電池システムをより非効率にし、燃料プ
ロセッサをより大きくする必要性を高め、システムのコ
スト及びサイズを増加させるので、望ましくはない。別
の選択は、負荷の過渡電流の間の低電圧の読み取り値を
無視することである。この選択は、燃料電池スタックへ
の電位が非常に大きくなり過ぎるので望ましくない。第
３の選択は、上記したように、負荷とは独立に全スタッ
クに亘る電圧を監視し、これを車両負荷コントローラに
フィードバッグすることである。この選択は、燃料電池
スタックの電圧のみでは、与えられた負荷ポイントにお
ける電流との関係が考えられない限り、問題を正確に検
出することができないので、望ましくない。
する現存する代替手段を超える多数の利点を提供する。
１つの現存する代替手段では、例えば、低電圧状態の開
始時に、燃料電池スタックに送る水素の量を有意に増加
させ、これによって、低電圧過渡電流が流れる間にラム
ダ（lambda）と言及される余剰水素の量を増加させるこ
とが１つの与えられた戦略である。これは、より高電位
のアノードでラムダを使用することがより多くの水素を
消費させ、燃料電池システムをより非効率にし、燃料プ
ロセッサをより大きくする必要性を高め、システムのコ
スト及びサイズを増加させるので、望ましくはない。別
の選択は、負荷の過渡電流の間の低電圧の読み取り値を
無視することである。この選択は、燃料電池スタックへ
の電位が非常に大きくなり過ぎるので望ましくない。第
３の選択は、上記したように、負荷とは独立に全スタッ
クに亘る電圧を監視し、これを車両負荷コントローラに
フィードバッグすることである。この選択は、燃料電池
スタックの電圧のみでは、与えられた負荷ポイントにお
ける電流との関係が考えられない限り、問題を正確に検
出することができないので、望ましくない。
【００６６】本発明の方法は、現存する選択を超えて好
ましい。本発明によって、スタックの特性、負荷の関数
として予想された電力に対する実際の電力、及びスタッ
クにより生成される電力に影響を与える例えば温度及び
圧力などの作動条件に基づいて、燃料電池の診断方法が
開発されたからである。この後者の特徴は、特別に有用
である。実験室で公称７０℃ないし８０℃のスタック作
動温度は、季節変動の条件下で相当変動すると予想され
るからである。
ましい。本発明によって、スタックの特性、負荷の関数
として予想された電力に対する実際の電力、及びスタッ
クにより生成される電力に影響を与える例えば温度及び
圧力などの作動条件に基づいて、燃料電池の診断方法が
開発されたからである。この後者の特徴は、特別に有用
である。実験室で公称７０℃ないし８０℃のスタック作
動温度は、季節変動の条件下で相当変動すると予想され
るからである。
【図１】本発明の燃料電池スタック監視制御方法を利用
することができる燃料電池装置を表した機能ブロック流
れ図である。
することができる燃料電池装置を表した機能ブロック流
れ図である。
【図２】使用形態への応用の模式態様で接続された、図
１に示された燃料電池装置の機能ブロック流れ図であ
る。
１に示された燃料電池装置の機能ブロック流れ図であ
る。
【図３】燃料電池スタックの成極曲線を例示的に表すグ
ラフである。
ラフである。
【図４】本発明に係る燃料電池スタック監視制御の手段
を表す機能ブロック流れ図である。
を表す機能ブロック流れ図である。
【図５】本発明に係る燃料電池スタック監視制御の手段
を表す機能ブロック流れ図である。
を表す機能ブロック流れ図である。
２ 燃料プロセッサ ２２ 燃料電池スタック ３４ 燃焼器 ７５ 偏倚値 １００ スタック電圧 １０２ スタック電流 １０６ 偏倚演算ステップ １０８ 低側限界の比較ステップ １１０ 高側限界の比較ステップ １０４、１４０ 成極曲線の参照テーブル １２４ 低側限界の停止診断フラグ １３２ 高側限界の停止診断フラグ １４２ 加算（偏倚演算）ステップ １４４ 除算ステップ １４６ 低側限界の比較ステップ １４８ 高側限界の比較ステップ １５０ コントローラ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10 (72)発明者 ティエン・エム・ドーン アメリカ合衆国メリーランド州21045，コ ロンビア，オープン・メドウ・ウェイ 8695 (72)発明者 ブルース・ジェイ・クリンガーマン アメリカ合衆国ニューヨーク州14522，パ ルミラ，ルート・21・ノース 1855
Claims (9)
- 【請求項１】 外部負荷に電力を供給するため酸化剤と
反応する水素の豊富な流れを燃料電池のスタックに供給
する燃料プロセッサを有する燃料電池システムを作動す
るための方法であって、（ａ） 燃料電池スタックから
生成された実際の電圧及び実際の電流を監視し、（ｂ）
電圧及び電流間の所定の関係に基づき前記実際の電流
の関数として予想電圧の大きさを決定し、（ｃ） 前記
実際の電圧及び前記予想電圧の大きさの偏倚値を計算
し、（ｄ） 前記計算された偏倚値が所定の偏倚値を超
えた場合、信号を生成する、各工程を含む、方法。 - 【請求項２】 前記工程（ｄ）の前に、異なる負荷に対
して異なる前記所定の偏倚値を設定する、請求項１に記
載の方法。 - 【請求項３】 前記工程（ｄ）の前に、異なる燃料電池
スタック作動パラメータに対して異なる前記所定の偏倚
値を設定する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記異なる燃料電池スタックの作動パラ
メータは、圧力、温度、前記水素の豊富な流れの供給量
及び前記酸化剤の供給量を含む、請求項３に記載の方
法。 - 【請求項５】 電圧及び電流間の前記所定の関係は、成
極曲線として表され、該成極曲線に沿って異なる所定の
偏倚値が設定される、請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 前記所定の偏倚値が超えられたとき前記
外部負荷への電力の供給を停止する工程を更に含む、請
求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 前記予想電圧の大きさのパーセンテージ
として前記所定の偏差値を設定する工程を更に含む、請
求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 正の偏倚値を前記予想電圧のパーセンテ
ージとして設定し、該予想電圧の大きさと該パーセンテ
ージ分の予想電圧との和が該予想電圧の大きさより大き
くなるようにし、 負の偏倚値を前記予想電圧のパーセンテージとして設定
し、該予想電圧の大きさと該パーセンテージ分の予想電
圧との和が該予想電圧の大きさより小さくなるようにし
た、各工程を更に含む、請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 前記予想電圧の大きさが正の偏倚値及び
負の偏倚値を超えることに基づいて、各々別個の出力信
号を生成する工程を更に含む、請求項８に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US34512599A | 1999-07-06 | 1999-07-06 | |
| US09/345125 | 1999-07-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001043880A true JP2001043880A (ja) | 2001-02-16 |
| JP3739635B2 JP3739635B2 (ja) | 2006-01-25 |
Family
ID=23353636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000205357A Expired - Fee Related JP3739635B2 (ja) | 1999-07-06 | 2000-07-06 | 燃料電池スタックの監視及びシステム制御 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6692851B2 (ja) |
| EP (1) | EP1069636B1 (ja) |
| JP (1) | JP3739635B2 (ja) |
| CA (1) | CA2309025A1 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004134361A (ja) * | 2002-06-11 | 2004-04-30 | General Electric Co <Ge> | 燃料電池システムの故障を検出する方法及び装置 |
| JP2004207115A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2005524216A (ja) * | 2002-04-30 | 2005-08-11 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | 燃料電池スタックのλ検出 |
| JP2006032168A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2015165453A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-17 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 燃料電池の異常検知装置及びその方法並びに燃料電池システム |
| CN111224135A (zh) * | 2018-11-26 | 2020-06-02 | 奥迪股份公司 | 用于运行燃料电池***的方法以及燃料电池车辆 |
| CN112290051A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-29 | 摩氢科技有限公司 | 一种甲醇水燃料重整制氢*** |
Families Citing this family (85)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1069636B1 (en) * | 1999-07-06 | 2016-03-23 | GM Global Technology Operations LLC | Fuel cell stack monitoring and system control |
| US8980492B2 (en) * | 1999-11-24 | 2015-03-17 | Encite Llc | Method and apparatus for controlling an array of power generators |
| US8518594B2 (en) | 1999-11-24 | 2013-08-27 | Encite, Llc | Power cell and power chip architecture |
| US6312846B1 (en) * | 1999-11-24 | 2001-11-06 | Integrated Fuel Cell Technologies, Inc. | Fuel cell and power chip technology |
| US8834700B2 (en) * | 1999-11-24 | 2014-09-16 | Encite, Llc | Method and apparatus for electro-chemical reaction |
| US6835481B2 (en) | 2000-03-29 | 2004-12-28 | Idatech, Llc | Fuel cell system with load management |
| KR20020024525A (ko) | 2000-09-25 | 2002-03-30 | 요트 루나우 | 연료 셀 배터리를 동작시키는 방법 |
| US6816797B2 (en) * | 2000-09-29 | 2004-11-09 | Hydrogenics Corporation | System and method for measuring fuel cell voltage and high frequency resistance |
| KR20040014401A (ko) * | 2001-07-26 | 2004-02-14 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 연료전지시스템 |
| JP4434525B2 (ja) * | 2001-07-27 | 2010-03-17 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池の異常検出方法 |
| US6798221B2 (en) | 2001-10-22 | 2004-09-28 | Ballard Power Systems Inc. | Method, apparatus and article to test fuel cells |
| US20030211376A1 (en) | 2002-03-26 | 2003-11-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell, method of manufacturing the same and inspection method therefor |
| DE10213792A1 (de) * | 2002-03-27 | 2003-10-23 | Bosch Gmbh Robert | Reformierungseinrichtung für eine Brennstoffstelle |
| CN1310365C (zh) | 2002-05-15 | 2007-04-11 | 松下电器产业株式会社 | 燃料电池发电装置和燃料电池发电方法 |
| DE10223117B4 (de) * | 2002-05-24 | 2014-04-30 | Nucellsys Gmbh | Verfahren und Anordnung zur Steuerung der Energieversorgung eines elektrischen Antriebs mit einem hybriden Energieversorgungssystem in einem Fahrzeug |
| JPWO2003107466A1 (ja) * | 2002-06-17 | 2005-10-20 | 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション | 液体燃料形燃料電池とその運転を監視する運転監視方法および運転監視装置 |
| US7422812B2 (en) * | 2002-06-24 | 2008-09-09 | Delphi Technologies, Inc. | Solid-oxide fuel cell system having a thermally-regulated cathode air heat exchanger |
| AU2003248806A1 (en) * | 2002-07-01 | 2004-01-19 | The Regents Of The University Of California | Mems-based fuel cells with integrated catalytic fuel processor and method thereof |
| US6712603B2 (en) * | 2002-08-07 | 2004-03-30 | General Motors Corporation | Multiple port catalytic combustion device and method of operating same |
| US20050198900A1 (en) * | 2002-08-28 | 2005-09-15 | Nashburn Richard F. | Method and apparatus for fuel/air preparation for a hydrocarbon reformer |
| EP1570538B1 (en) * | 2002-12-03 | 2016-10-12 | Hydrogenics Corporation | Method and apparatus for monitoring fuel cell voltages |
| DE10258865B4 (de) * | 2002-12-17 | 2019-12-12 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffzellenanlage mit einer Startvorrichtung |
| JP4151405B2 (ja) * | 2002-12-25 | 2008-09-17 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池の発電量制御装置 |
| DE112004000227T5 (de) * | 2003-02-04 | 2006-01-19 | Hydrogenics Corp., Mississauga | System und Verfahren zum Messen eines inneren Widerstands elektrochemischer Vorrichtungen |
| JP3891136B2 (ja) * | 2003-03-27 | 2007-03-14 | 日産自動車株式会社 | 車両用燃料電池システムの制御装置 |
| EP1487044A3 (en) * | 2003-04-17 | 2006-07-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for detecting possible structural deficiencies of a polymer electrolyte fuel cell |
| US7147072B2 (en) * | 2003-04-24 | 2006-12-12 | Delphi Technologies, Inc. | Method and apparatus for providing hybrid power in vehicle |
| CA2467263A1 (en) * | 2003-05-14 | 2004-11-14 | Hydrogenics Corporation | Method, system and apparatus for testing electrochemical cells |
| DE10332518A1 (de) * | 2003-07-17 | 2005-02-03 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zum Steuern einer Brennstoffzellenanlage und Brennstoffzellenanlage |
| EP3133686B1 (en) * | 2003-07-25 | 2018-03-14 | Nissan Motor Co., Ltd. | Method for controlling fuel cell system and fuel cell system |
| US20050112426A1 (en) * | 2003-08-26 | 2005-05-26 | Hydrogenics Corporation | Fuel cell regulation using updating table storage |
| DE10342146A1 (de) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zur Überwachung einer Brennstoffzelleneinheit |
| US7305865B2 (en) * | 2004-01-30 | 2007-12-11 | Delphi Technologies, Inc. | Hydrocarbon reformer performance sensing system |
| US20050260463A1 (en) | 2004-05-21 | 2005-11-24 | Chapman Ivan D | Fluid flow pulsing for increased stability in PEM fuel cell |
| WO2006021068A1 (en) * | 2004-08-26 | 2006-03-02 | Hydrogenics Corporation | Fuel cell regulation using updating table storage |
| JP4918714B2 (ja) * | 2004-09-16 | 2012-04-18 | セイコーインスツル株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2008165983A (ja) * | 2005-02-28 | 2008-07-17 | Toyota Motor Corp | 燃料電池状態モニタ装置及び方法 |
| JP4603427B2 (ja) * | 2005-06-17 | 2010-12-22 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| FR2897985A1 (fr) * | 2006-02-27 | 2007-08-31 | Renault Sas | Systeme et procede de commande d'un module de puissance a pile a combustible. |
| US9819037B2 (en) | 2006-03-02 | 2017-11-14 | Encite Llc | Method and apparatus for cleaning catalyst of a power cell |
| JP5160414B2 (ja) * | 2006-05-09 | 2013-03-13 | アクアフェアリー株式会社 | 充電装置 |
| US7411363B2 (en) * | 2006-06-26 | 2008-08-12 | Lam Dat D | Conservation of electrical energy and electro-magnetic power in motor, generator, and product components |
| US20080052018A1 (en) * | 2006-08-01 | 2008-02-28 | Angstrom Power Inc. | Power source tester |
| US7682719B2 (en) * | 2006-09-22 | 2010-03-23 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Method for adaptive prediction of stack voltage in automotive fuel cell systems |
| US7807311B2 (en) * | 2006-10-16 | 2010-10-05 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Apparatus for hydrogen-air mixing in a fuel cell assembly and method |
| US7919209B2 (en) * | 2007-02-19 | 2011-04-05 | GM Global Technology Operations LLC | System stability and performance improvement with anode heat exchanger plumbing and re-circulation rate |
| US7813869B2 (en) * | 2007-03-30 | 2010-10-12 | Caterpillar Inc | Prediction based engine control system and method |
| US8026020B2 (en) | 2007-05-08 | 2011-09-27 | Relion, Inc. | Proton exchange membrane fuel cell stack and fuel cell stack module |
| WO2008150524A2 (en) * | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Bloom Energy Corporation | Structure for high temperature fuel cell system start up and shutdown |
| US9293778B2 (en) | 2007-06-11 | 2016-03-22 | Emergent Power Inc. | Proton exchange membrane fuel cell |
| KR101695033B1 (ko) * | 2007-08-20 | 2017-01-10 | 마이에프씨 에이비 | 피드백 센서를 구비한 연료 셀 어셈블리 |
| US8003274B2 (en) * | 2007-10-25 | 2011-08-23 | Relion, Inc. | Direct liquid fuel cell |
| JP4827023B2 (ja) * | 2007-12-27 | 2011-11-30 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| US8192879B2 (en) * | 2008-02-06 | 2012-06-05 | GM Global Technology Operations LLC | Method for maximum net power calculation for fuel cell system based on online polarization curve estimation |
| US8088525B2 (en) * | 2008-02-06 | 2012-01-03 | GM Global Technology Operations LLC | Online low performing cell (LPC) prediction and detection of fuel cell system |
| US7880429B2 (en) * | 2008-05-13 | 2011-02-01 | GM Global Technology Operations LLC | Power management method using feedback current bias for simultaneously controlling low cells and overall stack voltage |
| US8072224B2 (en) * | 2008-08-04 | 2011-12-06 | Toyoto Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Methods for predicting the future performance of fuel cell stacks and individual fuel cells |
| US8660808B2 (en) * | 2008-12-02 | 2014-02-25 | Broadcom Corporation | Method for accurate battery run time estimation utilizing load-condition voltage |
| DE102008044271B4 (de) * | 2008-12-02 | 2023-07-06 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Funktionsüberprüfung einer elektrischen Heizeinrichtung |
| US8420271B2 (en) * | 2009-07-14 | 2013-04-16 | GM Global Technology Operations LLC | Method to improve reliability of a fuel cell system using low performance cell detection at low power operation |
| US20110153104A1 (en) * | 2009-12-22 | 2011-06-23 | General Electric Company | Appliance with energy consumption reporting and method |
| ES2537613T3 (es) * | 2011-06-01 | 2015-06-10 | Belenos Clean Power Holding Ag | Procedimiento de gestión del funcionamiento de un sistema híbrido |
| US8920995B2 (en) | 2013-03-15 | 2014-12-30 | GM Global Technology Operations LLC | Systems and methods for predicting polarization curves in a fuel cell system |
| KR101620172B1 (ko) * | 2014-07-03 | 2016-05-13 | 현대자동차주식회사 | 차량의 냉시동 방법 |
| US20170005350A1 (en) | 2015-07-02 | 2017-01-05 | Greenlight lnnovation Corporation | Systems and methods for acquisition, parameterization, and validation of fuel cell polarization data |
| DE102015225353A1 (de) * | 2015-12-16 | 2017-06-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zum Bestimmen eines Degradationszustandes einer Brennstoffzellenanordnung, Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenanordnung, Steuereinheit, Betriebsvorrichtung und Computerprogrammerzeugnis |
| DE102015225354A1 (de) * | 2015-12-16 | 2017-06-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zum Bestimmen eines Degradationszustandes einer Brennstoffzellenanordnung, Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenanordnung, Steuereinheit, Betriebsvorrichtung und Computerprogrammerzeugnis |
| US10871519B2 (en) | 2017-11-07 | 2020-12-22 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Fuel cell stack prediction utilizing IHOS |
| US10522854B2 (en) | 2017-12-04 | 2019-12-31 | Cummins Enterprise Inc. | Digital twin based management system and method and digital twin based fuel cell management system and method |
| US10714767B2 (en) | 2017-12-07 | 2020-07-14 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Fuel cell air system safe operating region |
| US10971748B2 (en) | 2017-12-08 | 2021-04-06 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Implementation of feedforward and feedback control in state mediator |
| US10590942B2 (en) | 2017-12-08 | 2020-03-17 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Interpolation of homotopic operating states |
| US11482719B2 (en) | 2017-12-08 | 2022-10-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Equation based state estimate for air system controller |
| US10665875B2 (en) | 2017-12-08 | 2020-05-26 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Path control concept |
| CN108321415A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-24 | 吉林大学 | 融合通讯信息的燃料电池状态监测与预警***及方法 |
| US10985391B2 (en) | 2018-03-06 | 2021-04-20 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Real time iterative solution using recursive calculation |
| US10547070B2 (en) | 2018-03-09 | 2020-01-28 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | STL actuation-path planning |
| CN110045695A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-07-23 | 石化盈科信息技术有限责任公司 | 一种基于方差分析的工艺参数在线预警方法 |
| DE102020208502A1 (de) | 2020-07-07 | 2022-01-13 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems |
| EP4095957A1 (en) | 2021-05-27 | 2022-11-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for detecting a possible anomaly in the operation of a fuel cell as a power source of a mobile or stationary system |
| CN113659174B (zh) * | 2021-06-28 | 2023-04-14 | 安徽明天新能源科技有限公司 | 一种膜电极制造过程能力指数的评估方法 |
| US20230282851A1 (en) * | 2022-03-01 | 2023-09-07 | Carrier Corporation | Pre-trip sequence for a fuel cell for a trailer refrigeration unit |
| US11757116B1 (en) | 2022-06-10 | 2023-09-12 | Hydrogenics Corporations | Dynamic adjustment of current or power draw for fuel cell applications with enhanced transient capabilities |
| CN114784337B (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-20 | 深圳市氢蓝时代动力科技有限公司 | 燃料电池发电机氢气路的测试***、发电机及方法 |
| CN114966434B (zh) * | 2022-07-29 | 2022-10-28 | 力高(山东)新能源技术股份有限公司 | 一种判断电芯电压偏离的方法 |
Family Cites Families (46)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4128700A (en) | 1977-11-26 | 1978-12-05 | United Technologies Corp. | Fuel cell power plant and method for operating the same |
| US4293315A (en) | 1979-03-16 | 1981-10-06 | United Technologies Corporation | Reaction apparatus for producing a hydrogen containing gas |
| JPH0715653B2 (ja) | 1983-07-29 | 1995-02-22 | 株式会社東芝 | 燃料電池出力制御装置 |
| JPS6032254A (ja) | 1983-08-01 | 1985-02-19 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 燃料及び酸化剤供給制御方法 |
| US4659634A (en) | 1984-12-18 | 1987-04-21 | Struthers Ralph C | Methanol hydrogen fuel cell system |
| US4555454A (en) | 1985-04-17 | 1985-11-26 | Gould, Inc. | Reinforced consumable electrode, electrochemical cell and method |
| US4670359A (en) | 1985-06-10 | 1987-06-02 | Engelhard Corporation | Fuel cell integrated with steam reformer |
| US4642272A (en) | 1985-12-23 | 1987-02-10 | International Fuel Cells Corporation | Integrated fuel cell and fuel conversion apparatus |
| US4650727A (en) | 1986-01-28 | 1987-03-17 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Fuel processor for fuel cell power system |
| US4816353A (en) | 1986-05-14 | 1989-03-28 | International Fuel Cells Corporation | Integrated fuel cell and fuel conversion apparatus |
| US4678723A (en) | 1986-11-03 | 1987-07-07 | International Fuel Cells Corporation | High pressure low heat rate phosphoric acid fuel cell stack |
| US4904548A (en) | 1987-08-03 | 1990-02-27 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method for controlling a fuel cell |
| WO1989006866A1 (en) * | 1988-01-14 | 1989-07-27 | Fuji Electric Co., Ltd. | Fuel cell generating apparatus and method of controlling the same |
| JPH02168569A (ja) | 1988-08-22 | 1990-06-28 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池発電システム |
| JP2621424B2 (ja) | 1988-10-04 | 1997-06-18 | 富士電機株式会社 | 燃料電池の運転制御装置 |
| US4994331A (en) | 1989-08-28 | 1991-02-19 | International Fuel Cells Corporation | Fuel cell evaporative cooling using fuel as a carrier gas |
| JPH0458463A (ja) | 1990-06-25 | 1992-02-25 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池発電システムの出力制御装置 |
| JPH04121971A (ja) | 1990-09-11 | 1992-04-22 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池発電装置の保護停止方法 |
| US5271916A (en) | 1991-07-08 | 1993-12-21 | General Motors Corporation | Device for staged carbon monoxide oxidation |
| JP2989353B2 (ja) | 1991-11-29 | 1999-12-13 | 三洋電機株式会社 | ハイブリッド燃料電池システム |
| DE69213917T2 (de) | 1991-12-24 | 1997-02-27 | Toshiba Kawasaki Kk | Kraftwerk mit Brennstoffzellen |
| US5272017A (en) | 1992-04-03 | 1993-12-21 | General Motors Corporation | Membrane-electrode assemblies for electrochemical cells |
| US5367415A (en) * | 1993-02-10 | 1994-11-22 | Storage Technology Corporation | Automatic magnetic tape cartridge separator for tape drive systems |
| US5372617A (en) | 1993-05-28 | 1994-12-13 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Hydrogen generation by hydrolysis of hydrides for undersea vehicle fuel cell energy systems |
| US5429886A (en) | 1993-08-30 | 1995-07-04 | Struthers; Ralph C. | Hydrocarbon (hydrogen)/air aerogel catalyzed carbon electrode fuel cell system |
| JPH07142079A (ja) | 1993-11-22 | 1995-06-02 | Hitachi Ltd | 燃料電池発電システムの運転方法、および、これを用いた燃料電池用インバータ装置、燃料電池発電システム |
| JP3687991B2 (ja) | 1994-02-24 | 2005-08-24 | 株式会社エクォス・リサーチ | ハイブリッド電源装置 |
| US5484577A (en) | 1994-05-27 | 1996-01-16 | Ballard Power System Inc. | Catalytic hydrocarbon reformer with enhanced internal heat transfer mechanism |
| US5518828A (en) | 1994-07-21 | 1996-05-21 | Bechtel Group, Inc. | Thermal integration of an air-cooled fuel cell stack |
| US5518705A (en) | 1994-08-22 | 1996-05-21 | Ballard Power Systems Inc. | Method and apparatus for the two-stage selective oxidation of carbon monoxide in a hydrogen-containing gas mixture |
| US5484666A (en) | 1994-09-20 | 1996-01-16 | Ballard Power Systems Inc. | Electrochemical fuel cell stack with compression mechanism extending through interior manifold headers |
| JPH08138709A (ja) | 1994-11-14 | 1996-05-31 | Toshiba Corp | 燃料電池発電装置 |
| US5554453A (en) | 1995-01-04 | 1996-09-10 | Energy Research Corporation | Carbonate fuel cell system with thermally integrated gasification |
| DE19503749C1 (de) | 1995-02-04 | 1996-04-18 | Daimler Benz Ag | Fahrzeug mit einem brennstoffzellen- oder batteriegespeisten Energieversorgungsnetz |
| EP0741428A1 (en) | 1995-05-04 | 1996-11-06 | FINMECCANICA S.p.A. AZIENDA ANSALDO | A supply system for fuel cells of the S.P.E. (SOLID POLYMER ELECTROLYTE) type for hybrid vehicles). |
| JPH0955219A (ja) | 1995-08-14 | 1997-02-25 | Toshiba Corp | 燃料電池発電装置およびその運転方法 |
| US5702838A (en) | 1995-08-18 | 1997-12-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell device equipped with catalyst material for removing carbon monoxide and method for removing carbon monoxide |
| US5763113A (en) * | 1996-08-26 | 1998-06-09 | General Motors Corporation | PEM fuel cell monitoring system |
| US5637415A (en) | 1996-08-30 | 1997-06-10 | General Motors Corporation | Controlled CO preferential oxidation |
| US5789091C1 (en) | 1996-11-19 | 2001-02-27 | Ballard Power Systems | Electrochemical fuel cell stack with compression bands |
| US5945229A (en) * | 1997-02-28 | 1999-08-31 | General Motors Corporation | Pattern recognition monitoring of PEM fuel cell |
| US6007930A (en) | 1998-05-06 | 1999-12-28 | Ford Global Technologies, Inc. | Method for initiating a fuel cell |
| JPH11339831A (ja) * | 1998-05-31 | 1999-12-10 | Aisin Seiki Co Ltd | 車両搭載用燃料電池システム |
| EP0982788A3 (en) * | 1998-08-21 | 2001-10-31 | General Motors Corporation | Method and apparatus for safeguarding fuel cells against reverse polarization damage |
| JP2000357526A (ja) * | 1999-06-15 | 2000-12-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 燃料電池発電装置およびそのセルスタックの劣化診断方法 |
| EP1069636B1 (en) * | 1999-07-06 | 2016-03-23 | GM Global Technology Operations LLC | Fuel cell stack monitoring and system control |
-
2000
- 2000-05-23 EP EP00111123.6A patent/EP1069636B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-23 CA CA002309025A patent/CA2309025A1/en not_active Abandoned
- 2000-07-06 JP JP2000205357A patent/JP3739635B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-12-06 US US10/011,097 patent/US6692851B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2004
- 2004-01-07 US US10/752,603 patent/US6847188B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005524216A (ja) * | 2002-04-30 | 2005-08-11 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | 燃料電池スタックのλ検出 |
| JP2004134361A (ja) * | 2002-06-11 | 2004-04-30 | General Electric Co <Ge> | 燃料電池システムの故障を検出する方法及び装置 |
| JP2004207115A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP4497812B2 (ja) * | 2002-12-26 | 2010-07-07 | 三洋電機株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2006032168A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2015165453A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-17 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 燃料電池の異常検知装置及びその方法並びに燃料電池システム |
| CN111224135A (zh) * | 2018-11-26 | 2020-06-02 | 奥迪股份公司 | 用于运行燃料电池***的方法以及燃料电池车辆 |
| CN111224135B (zh) * | 2018-11-26 | 2023-04-25 | 奥迪股份公司 | 用于运行燃料电池***的方法以及燃料电池车辆 |
| CN112290051A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-29 | 摩氢科技有限公司 | 一种甲醇水燃料重整制氢*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20040151955A1 (en) | 2004-08-05 |
| JP3739635B2 (ja) | 2006-01-25 |
| US6692851B2 (en) | 2004-02-17 |
| US6847188B2 (en) | 2005-01-25 |
| EP1069636A2 (en) | 2001-01-17 |
| EP1069636A3 (en) | 2002-07-31 |
| EP1069636B1 (en) | 2016-03-23 |
| CA2309025A1 (en) | 2001-01-06 |
| US20020051899A1 (en) | 2002-05-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3739635B2 (ja) | 燃料電池スタックの監視及びシステム制御 | |
| JP3527691B2 (ja) | 高速及び標準停止コマンドを識別するための燃料電池システムの論理 | |
| US6528191B1 (en) | Apparatus for monitoring a hydrogen containing gas stream | |
| US6406806B1 (en) | Fuel cell voltage monitoring and system control | |
| US6413662B1 (en) | Fuel cell system shutdown with anode pressure control | |
| US6413661B1 (en) | Method for operating a combustor in a fuel cell system | |
| US6451465B1 (en) | Method for operating a combustor in a fuel cell system | |
| JP2001023658A (ja) | 燃料処理装置の温度監視および制御方法 | |
| US6602624B1 (en) | Control apparatus and method for efficiently heating a fuel processor in a fuel cell system | |
| US6376112B1 (en) | Controlled shutdown of a fuel cell | |
| US6416893B1 (en) | Method and apparatus for controlling combustor temperature during transient load changes | |
| JP3429478B2 (ja) | 燃料電池電圧を柔軟に監視するための方法 | |
| US6607855B2 (en) | Control system for fuel cell | |
| US7666537B2 (en) | Fuel cell system for preventing hydrogen permeable metal layer degradation | |
| EP1128456A2 (en) | Method and apparatus for preventing cell reversal in a fuel cell stack | |
| Keskula et al. | Fuel cell stack monitoring and system control |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040421 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040617 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051004 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051102 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091111 Year of fee payment: 4 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091111 Year of fee payment: 4 |
|
| S303 | Written request for registration of pledge or change of pledge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316303 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091111 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091111 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091111 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101111 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101111 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111111 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111111 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111111 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111111 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111111 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121111 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121111 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121111 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121111 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121111 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121111 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121111 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121111 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121111 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131111 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131111 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131111 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131111 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131111 Year of fee payment: 8 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |