JP5858137B2 - 燃料電池システム及び燃料電池システムの制御方法 - Google Patents
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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)とで挟み、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。
アノード電極 : 2H2 →4H+ +4e- …(1)
カソード電極 : 4H+ +4e- +O2 →2H2O …(2)
第2の実施形態における燃料電池システムでは、アノード圧の昇圧時における目標アノード圧に対する実際のアノード圧の応答遅れに基づいて、待機電流を流すタイミングを判定する閾値を変更する。
第3の実施形態における燃料電池システムでは、アノード圧の昇圧時の目標アノード圧に対する実際のアノード圧の応答遅れに基づいて、待機電流の大きさを変更する。
第1の実施形態における燃料電池システムでは、アノード圧の目標値を上限値と下限値とで交互に繰り返す脈動制御時に、アノード圧の目標値が上限値から下限値になると、待機電流を零とし、圧力センサ34によって検出されたアノード圧と、アノード圧の目標値との差圧が所定値以下になると、待機電流を流すようにした。第4の実施形態における燃料電池システムでは、待機電流が零で、圧力センサ34によって検出されたアノード圧と、アノード圧の目標値との差圧が所定値以下になる前に、燃料電池スタック2の出力増加指令が生じると、待機電流を流す。
Claims (10)
- アノードガスおよびカソードガスを燃料電池に供給して負荷に応じて発電する燃料電池システムであって、
周期的に増減する燃料電池内の目標アノードガス圧力を設定する目標アノードガス圧力設定手段と、
燃料電池内のアノードガス圧力を検出するアノードガス圧力検出手段と、
前記検出されたアノードガス圧力および前記目標アノードガス圧力に基づいて燃料電池内のアノードガス圧力を調圧する調圧弁を制御するアノードガス圧力制御手段とを備え、
前記アノードガス圧力制御手段は、前記調圧弁に流れる電流を制御することで調圧弁の開度を制御すると共に、前記目標アノードガス圧力を増加させる所定期間前から調圧弁に待機電流を流す待機電流制御手段を備え、
前記待機電流制御手段は、周期的に増減するアノードガス圧力の増減幅が概ね一定となる前記燃料電池の出力が所定出力以下であって、前記アノードガス圧力と、周期的に増減する目標アノードガス圧力の下限値との差圧が所定値以下になると、前記調圧弁に待機電流を流す、
燃料電池システム。 - アノードガスおよびカソードガスを燃料電池に供給して負荷に応じて発電する燃料電池システムであって、
周期的に増減する燃料電池内の目標アノードガス圧力を設定する目標アノードガス圧力設定手段と、
燃料電池内のアノードガス圧力を検出するアノードガス圧力検出手段と、
前記検出されたアノードガス圧力および前記目標アノードガス圧力に基づいて燃料電池内のアノードガス圧力を調圧する調圧弁を制御するアノードガス圧力制御手段とを備え、
前記アノードガス圧力制御手段は、前記調圧弁に流れる電流を制御することで調圧弁の開度を制御すると共に、前記目標アノードガス圧力を増加させる所定期間前から調圧弁に待機電流を流す待機電流制御手段を備え、
前記待機電流制御手段は、周期的に増減するアノードガス圧力の増減幅が概ね一定となる前記燃料電池の出力が所定出力以下であって、周期的に増減する目標アノードガス圧力の下限値に対する前記アノードガス圧力の割合が所定の割合以下になると、前記調圧弁に待機電流を流す、
燃料電池システム。 - 請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記目標アノードガス圧力の上限値と前記アノードガス圧力との偏差に基づいて、前記所定値を補正する補正手段をさらに備える、
燃料電池システム。 - 請求項2に記載の燃料電池システムにおいて、
前記目標アノードガス圧力の上限値と前記アノードガス圧力との偏差に基づいて、前記所定の割合を補正する補正手段をさらに備える、
燃料電池システム。 - 請求項1または請求項2に記載の燃料電池システムにおいて、
前記目標アノードガス圧力の上限値と前記アノードガス圧力との偏差に基づいて、前記調圧弁に流す待機電流の大きさを補正する補正手段をさらに備える、
燃料電池システム。 - 請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記補正手段は、前記燃料電池の出力が所定出力以下の場合に、前記補正を行う、
燃料電池システム。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記待機電流制御手段は、前記目標アノードガス圧力が、周期的に増減する目標アノードガス圧力の下限値になると、前記調圧弁に流す待機電流を零とする、
燃料電池システム。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記待機電流制御手段は、前記目標アノードガス圧力を増加させる所定期間前であっても、前記燃料電池の出力増加指令があると、前記調圧弁に待機電流を流す、
燃料電池システム。 - アノードガスおよびカソードガスを燃料電池に供給して負荷に応じて発電する燃料電池システムの制御方法であって、
周期的に増減する燃料電池内の目標アノードガス圧力を設定する工程と、
燃料電池内のアノードガス圧力を検出する工程と、
前記検出されたアノードガス圧力および前記目標アノードガス圧力に基づいて燃料電池内のアノードガス圧力を調圧する調圧弁を制御する工程とを備え、
前記調圧弁を制御する工程では、前記調圧弁に流れる電流を制御することで調圧弁の開度を制御すると共に、周期的に増減するアノードガス圧力の増減幅が概ね一定となる前記燃料電池の出力が所定出力以下であり、前記目標アノードガス圧力を増加させる所定期間前であって、前記アノードガス圧力と、周期的に増減する目標アノードガス圧力の下限値との差圧が所定値以下になると、前記調圧弁に待機電流を流す燃料電池システムの制御方法。 - アノードガスおよびカソードガスを燃料電池に供給して負荷に応じて発電する燃料電池システムの制御方法であって、
周期的に増減する燃料電池内の目標アノードガス圧力を設定する工程と、
燃料電池内のアノードガス圧力を検出する工程と、
前記検出されたアノードガス圧力および前記目標アノードガス圧力に基づいて燃料電池内のアノードガス圧力を調圧する調圧弁を制御する工程と、
前記調圧弁を制御する工程では、前記調圧弁に流れる電流を制御することで調圧弁の開度を制御すると共に、周期的に増減するアノードガス圧力の増減幅が概ね一定となる前記燃料電池の出力が所定出力以下であり、前記目標アノードガス圧力を増加させる所定期間前であって、周期的に増減する目標アノードガス圧力の下限値に対する前記アノードガス圧力の割合が所定の割合以下になると、前記調圧弁に待機電流を流す燃料電池システムの制御方法。
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