JP5077836B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
W=Wx−Wy+Wz
図2に示すように、先ず、燃料電池システム1は燃料電池2の通常運転を実行している(ステップS1)。ここで、通常運転では、電力損失を抑えて高い発電効率が得られるように、エアストイキ比を1.0以上(理論値)に設定した状態で燃料電池2が運転(発電)される。エアストイキ比とは酸素余剰率をいい、水素と過不足なく反応するのに必要な酸素に対して供給される酸素がどれだけ余剰であるかを示す。
次に、第2の制御例について、図3を参照して説明する。第1の制御例との相違点は、ステップS14及びS15を追加したことである。なお、ステップS11〜13及び16〜18は、図2のステップS1〜6と同じであるので、ここでは説明を省略する。
次に、第3の制御例について、図4を参照して説明する。第1の制御例との相違点は、乾燥状態での運転による背反を状況に即して解消しようとするものである。そのため、第3の制御例では、第1の制御例に加えて、要求出力の判断(ステップS25)及び湿潤制御(ステップS26)が追加される。なお、ステップS21〜24及び27〜28は、図2のステップS1〜6と同じであるので、ここでは説明を省略する。
次に、第4の制御例について、図5を参照して説明する。第3の制御例との相違点は、要求出力の判断に代えて(ステップS25)、車速の判断(ステップS35)をすることで、乾燥状態での運転による背反を状況に即して解消しようとしたことである。なお、ステップS31〜34及び36〜38は、図4のステップS21〜24、及び26〜28と同じであるので、ここでは説明を省略する。
次に、第5の制御例について、図6ないし図9を参照して説明する。本制御例は、燃料電池2のインピーダンスを高めに維持する運転、すなわち乾燥状態にて運転する具体的な制御に関するものである。第5の制御例は、例えば図2のステップS4で行われる。
第二ライン210では、先ず、含水量推定マップ205を用いてインピーダンス測定値ZAから推定含水量X1が求められる。
次に、第6の制御例について、図10を参照して説明する。本制御例は、何らかの原因で、燃料電池2のインピーダンスを測定できない場合に、燃料電池2を乾燥状態にて運転する具体的な制御に関するものである。第6の制御例は、第5の制御例の代わりに行われる例外処理であり、例えば図2のステップS4で行われる。なお、燃料電池2のインピーダンスを測定できない場合とは、電力系6にインピーダンス計測のための正弦波信号を重畳することができないときなどである。
次に、第7の制御例について、図11ないし図13を参照して説明する。本制御例は、第5の制御例とは逆に、燃料電池2のインピーダンスを低めに維持する運転、すなわち湿潤状態にて運転する具体的な制御に関するものである。第7の制御例は、例えば、図4のステップS26及び図5のステップS36で行われるものである。
次に、第8の制御例について、図14及び図15を参照して説明する。本制御例は、燃料電池2のインピーダンスを測定できない場合に、燃料電池2を乾燥状態にて運転するのを禁止する制御に関するものである。第8の制御例は、上記した第5及び第6の制御例の代わりに行われる例外処理である。
Claims (7)
- 燃料電池と、当該燃料電池の運転を制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムにおいて、
前記制御装置は、システム停止指令の前に、前記燃料電池の運転中のインピーダンスを測定し、その測定したインピーダンスの大きさから当該燃料電池の通常運転を継続させるかあるいは当該燃料電池内が前記通常運転よりも乾燥気味となる乾燥運転を実行するかを決定し、前記システム停止指令の前に、当該乾燥運転を実行することに決定してその運転を行っているときに前記燃料電池の要求出力が当該乾燥運転では満たすことができなくなった場合には、前記燃料電池を前記乾燥運転から湿潤状態での運転に切り替える、燃料電池システム。 - 燃料電池と、当該燃料電池の運転を制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムにおいて、
前記制御装置は、システム停止指令の前に、前記燃料電池の運転中のインピーダンスを測定し、その測定したインピーダンスの大きさから当該燃料電池の通常運転を継続させるかあるいは当該燃料電池内が前記通常運転よりも乾燥気味となる乾燥運転を実行するかを決定し、前記システム停止指令の前に、当該乾燥運転を実行することに決定してその運転を行っているときに当該燃料電池システムを搭載した移動体が当該燃料電池システムによって移動しているときの移動速度が比較的高速の所定値以上となった場合には、前記燃料電池を前記乾燥運転から湿潤状態での運転に切り替える、燃料電池システム。 - 前記燃料電池に酸化ガスを供給する供給機を更に備え、
前記制御装置は、前記インピーダンスを測定する測定部を備えており、
前記制御装置は、測定されたインピーダンスから、乾燥状態のための前記燃料電池における水収支の目標値を決定し、この目標値から、前記燃料電池への酸化ガスの目標供給量を決定すると共に、
前記測定されたインピーダンスから前記燃料電池の現在の含水量を推定し、この推定された含水量から前記酸化ガスの目標供給量を補正し、その補正された供給量となるように前記供給機を制御する、請求項1又は2に記載の燃料電池システム。 - 前記制御装置は、前記インピーダンスを測定する測定部と、前記燃料電池における水収支を計算する計算部と、を備えており、
前記制御装置は、前記測定部が前記インピーダンスを測定できないときに、前記計算部により計算された水収支と、前記測定部が最も直近に測定できたインピーダンスから推定した前記燃料電池の含水量とを用いて前記燃料電池の現在の含水量を推定する、請求項1又は2に記載の燃料電池システム。 - 前記制御装置は、前記インピーダンスを測定できないとき、前記燃料電池の乾燥運転を禁止する、請求項1又は2に記載の燃料電池システム。
- 前記インピーダンスの測定間隔を計測するタイマーを更に備え、
前記制御装置は、前記タイマーが計測した測定間隔の時間が、インピーダンスを正常に測定可能な時間間隔として設定される閾値を越えるとき、前記燃料電池の乾燥運転を禁止する、請求項5に記載の燃料電池システム。 - 前記制御装置は、前記インピーダンスを測定できないとき、前記燃料電池を前記乾燥運転から前記通常運転に切り替える、請求項5又は6に記載の燃料電池システム。
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