JP2014078364A - 燃料電池システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池システム100は、燃料電池11と、燃料電池の出力電圧を調整する電圧調整部22と、燃料電池に供給する反応ガスの流量を調整する流量調整部21と、制御部20とを備える。制御部20は、出力電圧と流量と燃料電池から出力される電流の変化量とに基づいて、燃料電池の性能の低下の要因を判断し、判断された要因に応じて、出力電圧および流量を制御して性能の低下を回復させる。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の一実施形態としての燃料電池システムの構成を示す概略図である。燃料電池システム100は、例えば、電気自動車に搭載され、運転者からの要求に応じて、車両の動力源となる電力を出力する。
図3は、制御部20によって実行される性能回復処理のフローチャートである。この性能回復処理は、燃料電池10の性能の低下の要因を判別し、判別された要因に応じた方法で性能を回復させる処理である。この性能回復処理は、燃料電池システム100の運転積算時間が10時間を超え、その後に、燃料電池システム100が始動される度に実行される。このようなタイミングで性能回復処理を実行する理由については後述する。
・変形例1:
上記実施形態の性能回復処理(図3)では、可逆劣化の有無を判断したのちに、電解質膜が乾燥しているか否かを判断しているが、電解質膜が乾燥しているか否かを判断したのちに、可逆劣化の有無を判断してもよい。つまり、図3のステップS10〜S20の処理とステップS22〜S32の処理とを入れ替えても良い。また、図3のステップS34〜44の処理は、燃料電池システム100の始動時に限らず、燃料電池システム100の運転中に定期的に行ってもよい。
上記実施形態では、カソードガスの流量を調整することで、燃料電池の性能低下の要因の判別や、回復処理(図3のステップS16,S28,S40)を行っている。これに対して、アノードガスの流量も調整して、燃料電池10の性能低下の要因の判別や、回復処理を行っても良い。
2,3…電極
5…膜電極接合体
10…燃料電池
11…セル
20…制御部
21…流量調整部
22…電圧調整部
30…カソードガス供給系
31…カソードガス配管
32…エアコンプレッサ
33…エアフロメータ
34…開閉弁
40…カソードガス排出系
41…カソード排ガス配管
43…調圧弁
50…アノードガス供給系
51…アノードガス配管
52…水素タンク
53…開閉弁
54…レギュレータ
55…水素供給装置
56…圧力計測部
60…アノードガス排出系
61…アノード排ガス配管
66…開閉弁
67…圧力計測部
81…二次電池
90…電流センサ
100…燃料電池システム
200…モータ
DCL…直流配線
Claims (13)
- 燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池の出力電圧を調整する電圧調整部と、
前記燃料電池に供給する反応ガスの流量を調整する流量調整部と、
前記出力電圧と前記流量と前記燃料電池から出力される電流の変化量とに基づいて、前記燃料電池の性能の低下の要因を判断し、前記判断された要因に応じて、前記出力電圧および前記流量を制御して前記性能の低下を回復させる制御部と、
を備える燃料電池システム。 - 請求項1に記載の燃料電池システムであって、
前記電圧調整部は、前記出力電圧を、第1の電圧および前記第1の電圧よりも高い電圧である第2の電圧の少なくともいずれか一方に調整可能であり、
前記流量調整部は、前記流量を、第1の流量および前記第1の流量よりも多い流量である第2の流量の少なくともいずれか一方に調整可能である、燃料電池システム。 - 請求項2に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記第1の電圧に前記出力電圧が調整され、前記第2の流量に前記流量が調整された場合において、前記電流の変化量が予め定められた値よりも大きい場合に、前記要因として、少なくとも前記燃料電池の触媒への不純物の吸着が含まれる、と判断する、燃料電池システム。 - 請求項3に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記要因として少なくとも前記燃料電池の触媒への不純物の吸着が含まれると判断された場合に、予め定められた第1の時間、前記第1の電圧および前記第2の流量によって前記燃料電池を運転させることにより前記不純物の除去を行う、燃料電池システム。 - 請求項4に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記要因として少なくとも前記燃料電池の触媒への不純物の吸着が含まれないと判断された場合に、前記第1の時間よりも短い時間で、前記第1の電圧および前記第2の流量による前記燃料電池の運転を停止させる、燃料電池システム。 - 請求項2から請求項5までのいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記第2の電圧に前記出力電圧が調整され、前記第1の流量に前記流量が調整された場合において、前記電流の変化量が予め定められた値よりも大きい場合に、前記要因として少なくとも前記燃料電池の電解質膜の乾燥が含まれると判断する、燃料電池システム。 - 請求項6に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記要因として少なくとも前記燃料電池の電解質膜の乾燥が含まれると判断された場合に、予め定められた第2の時間、前記第2の電圧および前記第1の流量によって前記燃料電池を運転させることで、前記電解質膜の水分量を増加させる、燃料電池システム。 - 請求項7に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記要因として少なくとも前記燃料電池の電解質膜の乾燥が含まれないと判断された場合に、前記第2の時間よりも短い時間で、前記第2の電圧および前記第1の流量による前記燃料電池の運転を停止させる、燃料電池システム。 - 請求項2から請求項8までのいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記第2の電圧に前記出力電圧が調整され、前記第2の流量に前記流量が調整された場合において、前記電流の変化量が予め定められた値よりも大きい場合に、前記要因として少なくとも前記燃料電池内における水つまりの発生が含まれると判断する、燃料電池システム。 - 請求項9に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記要因として少なくとも前記燃料電池内における水つまりの発生が含まれると判断された場合に、予め定められた第3の時間、前記第2の電圧および前記第2の流量によって前記燃料電池を運転させることで、前記燃料電池内の水を排出させる、燃料電池システム。 - 請求項10に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記要因として少なくとも前記燃料電池内における水つまりの発生が含まれないと判断された場合に、前記第3の時間よりも短い時間で、前記第2の電圧および前記第2の流量による前記燃料電池の運転を停止させる、燃料電池システム。 - 請求項1から請求項11までのいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、前記燃料電池システムの運転積算時間が一定時間を超える度に、前記燃料電池の性能の低下の要因を判断する、燃料電池システム。 - 燃料電池システムが燃料電池の性能の低下を回復させる方法であって、
前記燃料電池システムが、
前記燃料電池の出力電圧を調整する工程と、
前記燃料電池に供給する反応ガスの流量を調整する工程と、
前記出力電圧と前記流量と前記燃料電池から出力される電流の変化量とに基づいて、前記燃料電池の性能低下の要因を判断し、前記判断された要因に応じて、前記出力電圧および前記流量を制御して前記性能の低下を回復させる工程と、
を備える方法。
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