JP2010129353A - 燃料電池システムの起動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池スタックと、燃料電池スタックを冷却する冷却水が循環する冷却水通路と、冷却水の流量を制御する流量制御機構と、冷却水に熱量を与えてその冷却水を加熱する加熱機構と、加熱機構と並列に設けられ、冷却水の温度が低いときほど圧力損失が増加する圧力損失可変機構と、を備える燃料電池システムの起動制御装置であって、燃料電池スタックの内部で生成水が凍結するおそれのある低温起動時は、冷却水に与える熱量を増大させるとともに、冷却水の流量を通常時よりも減少させて、燃料電池スタックの温度を上昇させるスタック温度上昇手段S4,S5を備える。
【選択図】図4
Description
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)とによって挟み、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。
カソード電極 : 4H+ +4e- +O2 →2H2O …(2)
次に、図10を参照して本発明の第2実施形態について説明する。本発明の第2実施形態は、燃料電池スタック1の発電電力量に応じて冷却水循環ポンプ25の吐出流量を制御する点で第1実施形態と相違する。以下、その相違点について説明する。なお、以下に示す各実施形態では前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
次に、図11及び図12を参照して本発明の第3実施形態について説明する。本発明の第3実施形態は、冷却水ヒータ26にバッテリ4からの電力を供給する点で第1実施形態と相違する。以下、その相違点について説明する。
4 バッテリ(蓄電機構)
21 冷却水通路
25 冷却水循環ポンプ(流量制御機構)
26 冷却水ヒータ(加熱機構)
27 イオン交換フィルタ(圧力損失可変機構)
28 水温センサ(冷却水温検出手段)
S2 流入冷却水量算出手段
S4,S5,S7,S8,S202〜S204 スタック温度上昇手段
S101 目標発電電力算出手段
Claims (8)
- 燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックを冷却する冷却水が循環する冷却水通路と、
前記冷却水の流量を制御する流量制御機構と、
前記冷却水に熱量を与えてその冷却水を加熱する加熱機構と、
前記加熱機構と並列に設けられ、前記冷却水の温度が低いときほど圧力損失が増加する圧力損失可変機構と、
を備える燃料電池システムの起動制御装置であって、
低温起動時は、前記冷却水に与える熱量を増大させるとともに、前記冷却水の流量を通常時よりも減少させて、その燃料電池スタックの温度を上昇させるスタック温度上昇手段を備える
ことを特徴とする燃料電池システムの起動制御装置。 - 前記圧力損失可変機構の圧力損失は、所定温度以下のとき前記加熱機構の圧力損失より大きく、所定温度より大きいとき前記加熱機構の圧力損失より小さい
ことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システムの起動制御装置。 - 前記冷却水の温度に応じて前記燃料電池スタックに流入した流入冷却水量を算出する流入冷却水量算出手段を備え、
前記スタック温度上昇手段は、前記流入冷却水量が所定量を超えたときに、前記冷却水の流量を増加させる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池システムの起動制御装置。 - 前記所定量は、起動時に前記燃料電池スタックの内部に存在する冷却水量である
ことを特徴とする請求項3に記載の燃料電池システムの起動制御装置。 - 前記スタック温度上昇手段は、前記燃料電池スタックの発電電力の増加量が負になったときに、前記冷却水の流量を増加させる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池システムの起動制御装置。 - 前記燃料電池スタックから排出された前記冷却水の温度を検出する冷却水温検出手段を備え、
前記スタック温度上昇手段は、前記冷却水の流量を増加させた後に前記燃料電池スタックから排出された前記冷却水の温度が低下したときは、増加させていた前記冷却水の流量を、前記冷却水に与えられる熱量に基づいて算出される要求流量と、前記燃料電池スタックの発電電力に基づいて算出される要求流量と、のうちの大きい方の要求流量まで減少させる
ことを特徴とする請求項3から5のいずれか1つに記載の燃料電池システムの起動制御装置。 - 前記燃料電池スタックの発電電力を蓄える蓄電機構を備え、
前記スタック温度上昇手段は、前記冷却水の流量を前記燃料電池スタックの発電電力に基づいて算出される要求流量まで減少させるときは、前記燃料電池スタックの発電電力と前記蓄電機構に蓄えられた電力とを前記加熱機構へ供給して前記冷却水に与える熱量を増大させる
ことを特徴とする請求項6に記載の燃料電池システムの起動制御装置。 - 前記圧力損失可変機構は、イオン交換樹脂充填層の空間率を小さくして圧力損失を増加させた電気伝導物質除去フィルタである
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1つに記載の燃料電池システムの起動制御装置。
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