JP2005158647A - 燃料電池の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 アノード極2に水素、カソード極3に酸化ガスを供給して発電する燃料電池1と、該アノード極2に水素を供給するアノードガス供給手段4と、前記燃料電池1の発電電力を用いてコンプレッサ10を駆動して、前記カソード極3に加圧された酸化ガスを供給するカソードガス供給手段10とを有する燃料電池の制御装置である。燃料電池1のカソード圧力の目標値を設定する目標圧力設定手段(S04)と、前記目標値を大気圧に応じて補正する補正手段(S06)と、前記燃料電池1のカソード圧力が該補正された目標値になるように制御する制御手段(S08)を有する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、周囲の環境に応じた効率的な発電を行うことができる燃料電池の制御装置を提供することを目的とする。
この発明によれば、前記コンプレッサの消費電力の変動する要因となる大気圧に応じて、前記目標値を補正することができるので、大気圧が変動したときでも、前記コンプレッサの消費電力を抑えつつ、外部出力の低下を防ぐことができる。
この発明によれば、前記大気圧が低下するときに前記目標値を低下させるので、前記大気圧が低下傾向にないときと同等の駆動力を前記コンプレッサに要求して前記コンプレッサの消費電力が増加することを防止することができ、外部出力の低下を防ぐことができる。
この発明によれば、前記コンプレッサの消費電力の変動する要因となる吸気温に応じて、前記目標値を補正することができるので、吸気温が変動したときでも、前記コンプレッサの消費電力を抑えつつ、外部出力の低下を防ぐことができる。
この発明によれば、前記吸気温が上昇するときに前記目標値を低下させるので、前記吸気温が上昇しないときと同等の駆動力を前記コンプレッサに要求して前記コンプレッサの消費電力が増加することを防止することができ、外部出力の低下を防ぐことができる。
請求項2に係る発明によれば、大気圧が低下する場合でも、効率的な発電を行うことができる。
請求項4に係る発明によれば、吸気温が上昇する場合でも、効率的な発電を行うことができる。
燃料電池(FC)1は、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノード極2とカソード極3とで両側から挟持し更にセパレータで挟持したセルを複数積層して構成されている(図1には簡略化のため単セルのみを示している)。アノード極2に燃料ガスとして水素ガスを供給し、カソード極3に酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給すると、アノード極2で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソード極3まで移動し、カソード極3で酸素と電気化学反応を起こして発電し、水が生成される。
一方、高圧の水素タンク(H2)を有するアノードガス供給システム4から供給される水素ガスは、水素ガス供給流路(燃料供給流路)6の途中に設けられたレギュレータ5によって所定圧力に減圧されて燃料電池1のアノード極2に供給される。燃料電池1に供給された水素ガスは発電に供された後、燃料電池1から水素オフガスとして水素オフガス循環流路(循環流路)7に排出される。
また、前記レギュレータ5には、コンプレッサ10の下流側の空気供給流路11から分岐した分岐流路18がオリフィス19を介して接続され、分岐流路18から入力されるパイロット圧力に応じてレギュレータ5が作動するようになっている。
ステップS08で、前記補正係数に応じて目標圧力を補正する。この補正は、ステップS04で設定した目標圧力に補正係数を乗じることにより行う。
ステップS10で、空気圧力センサ24によりカソード極3の入口圧力(実圧力)を検出する。そして、ステップS12で、ステップS08で補正した目標圧力に前記実圧力が一致するように、背圧弁13の開度をフィードバック制御して、このフローチャートの処理を終了する。
このように、カソード極3の空気流量をコンプレッサ10の回転数で制御する一方で、カソード極3の空気圧力を背圧弁13で独立に制御することで、それぞれの量を精度よく制御することができる点で好ましい。なお、空気流量と空気圧力の制御にコンプレッサ10と背圧弁13を併用してもよい。
このように、本実施の形態においては、吸気温が変動したときでも、前記コンプレッサ10の消費電力を抑えつつ、外部出力の低下を防ぐことができるため、周囲の温度環境が変動した場合であっても、効率的な発電を行うことができる。
2 アノード極
3 カソード極
4 アノードガス供給システム
10 コンプレッサ
14 制御部(ECU)
22 大気圧センサ
23 流量センサ
24 圧力センサ
32 吸気温センサ
Claims (4)
- アノード極に水素、カソード極に酸化ガスを供給して発電する燃料電池と、
該アノード極に水素を供給するアノードガス供給手段と、
前記燃料電池の発電電力を用いてコンプレッサを駆動して、前記カソード極に加圧された酸化ガスを供給するカソードガス供給手段とを有する燃料電池の制御装置において、
前記燃料電池のカソード圧力の目標値を設定する目標圧力設定手段と、
前記目標値を大気圧に応じて補正する補正手段と、
前記燃料電池のカソード圧力が該補正された目標値になるように制御する制御手段を有することを特徴とする燃料電池の制御装置。 - 前記補正手段は、検出された大気圧が低下するときには、前記目標値を低下させることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池の制御装置。
- アノード極に水素、カソード極に酸化ガスを供給して発電する燃料電池と、
該アノード極に水素を供給するアノードガス供給手段と、
前記燃料電池の発電電力を用いてコンプレッサを駆動して、前記カソード極に加圧された酸化ガスを供給するカソードガス供給手段とを有する燃料電池の制御装置において、
前記燃料電池のカソード圧力の目標値を設定する目標圧力設定手段と、
前記目標値を吸気温に応じて補正する補正手段と、
前記燃料電池のカソード圧力が該補正された目標値になるように制御する制御手段を有することを特徴とする燃料電池の制御装置。 - 前記補正手段は、検出された吸気温が上昇するときには、前記目標値を低下させることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池の制御装置。
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