JP5939310B2 - 燃料電池システム及びその制御方法 - Google Patents
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Description
この発明は、燃料電池システム及びその制御方法に関する。
JP2010−114039Aには、燃料電池よりも上流の空気通路から分岐して燃料電池よりも下流の空気通路に合流するブリード通路を備え、空気コンプレッサーから供給された空気の一部をブリードするシステムが開示されている。このシステムでは、燃料電池に流れる空気を減量するときに、空気コンプレッサーの回転速度を下げる。しかしながら、空気コンプレッサーの回転速度は、急激には下がらないので、余剰の空気をブリード通路に逃がすことで、燃料電池の過乾燥を防止している。
ところで、燃料電池は、電解質膜が適度な湿潤状態に維持されて、反応ガス(カソードガスO2、アノードガスH2)が供給されて発電する。電解質膜の湿潤度が過大であるときには、積極的に乾燥させて湿潤度を下げたい。しかしながら、JP2010−114039Aでは、燃料電池の過乾燥の防止を目的にしており、すなわち乾燥させないようにするものである。また空気コンプレッサーの回転速度を調整しては、空気コンプレッサーの作動音が変動し、乗員が耳障りに感じて違和感を覚えることがある。
本発明は、このような問題点に着目してなされた。本発明の目的は、乗員に違和感を覚えさせることなく、燃料電池の湿潤度を下げることができる燃料電池システムを提供することである。
本発明による燃料電池システムのひとつの態様は、燃料電池と、空気供給機と、前記燃料電池に連設され、前記空気供給機から供給された空気が流れる空気通路と、前記燃料電池よりも上流の空気通路から分岐して燃料電池よりも下流の空気通路に合流し、前記空気供給機で供給された空気の一部が燃料電池を迂回するように流れるブリード通路と、前記ブリード通路に設けられ、ブリード通路を流れる空気量を調整するブリード弁と、を含む。そして、一定量の空気が供給されるように前記空気供給機を制御する空気供給機制御部と、前記燃料電池の湿潤度を下げる必要があるか否かを判定する湿潤低下判定部と、燃料電池の湿潤度を下げる必要があるときに、前記ブリード弁の開度を小さくするブリード量制御部と、をさらに含むことを特徴とする。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明による燃料電池システムの基本的な構成を示す図である。
図1は、本発明による燃料電池システムの基本的な構成を示す図である。
最初に図1を参照して、本発明による燃料電池システムの基本的な構成について説明する。
燃料電池スタック10は、電解質膜が適度な湿潤状態に維持されつつ反応ガス(カソードガスO2、アノードガスH2)が供給されて発電する。そのようにするために、燃料電池スタック10には、カソードライン20と、アノードライン30と、冷却水循環ライン40と、が接続される。なお燃料電池スタック10の発電電流は、電流センサー101で検出される。燃料電池スタック10の発電電圧は、電圧センサー102で検出される。
カソードライン20には、燃料電池スタック10に供給されるカソードガスO2が流れる。カソードライン20には、コンプレッサー21と、WRD(Water Recovery Device)22と、カソード調圧弁23と、が設けられる。またカソードライン20には、ブリードライン200が並設される。ブリードライン200は、コンプレッサー21よりも下流であってWRD22よりも上流から分岐して、カソード調圧弁23よりも下流に合流する。このような構成になっているので、コンプレッサー21で送風された空気の一部がブリードライン200に流れて、燃料電池スタック10を迂回する。ブリードライン200には、ブリード弁210が設けられる。
コンプレッサー21は、本実施形態では、たとえば遠心式のターボコンプレッサーである。コンプレッサー21は、燃料電池スタック10やWRD22よりも上流のカソードライン20に配置される。コンプレッサー21は、モーターMによって駆動される。コンプレッサー21は、カソードライン20を流れるカソードガスO2の流量を調整する。カソードガスO2の流量は、コンプレッサー21の回転速度によって調整される。
WRD22は、燃料電池スタック10に導入される空気を加湿する。WRD22は、加湿対象となるガスが流れる被加湿部と、加湿源となる水含有ガスが流れる加湿部と、を含む。被加湿部には、コンプレッサー21によって導入された空気が流れる。加湿部には、燃料電池スタック10を通流して水を含有しているガスが流れる。
カソード調圧弁23は、燃料電池スタック10よりも下流のカソードライン20に設けられる。カソード調圧弁23は、カソードライン20を流れるカソードガスO2の圧力を調整する。カソードガスO2の圧力は、カソード調圧弁23の開度によって調整される。
カソードライン20を流れるカソードガスO2の流量は、コンプレッサー流量センサー201で検出される。このコンプレッサー流量センサー201は、コンプレッサー21よりも上流のカソードライン20に設けられる。なお、カソードライン20の開口端にカソードガスO2中の異物を取り除くフィルターを設けて、フィルターとコンプレッサー21との間にコンプレッサー流量センサー201を設けるようにしてもよい。
カソードライン20を流れるカソードガスO2の圧力は、カソード圧力センサー202で検出される。このカソード圧力センサー202は、コンプレッサー21よりも下流であってWRD22よりも上流に設けられる。さらに図1では、カソード圧力センサー202は、コンプレッサー流量センサー201の下流に位置する。
ブリード弁210は、ブリードライン200に設けられる。ブリード弁210は、ブリードライン200を流れるカソードガスO2の流量を調整する。カソードガスO2の流量は、ブリード弁210の開度によって調整される。ブリードライン200を流れるカソードガスO2の流量は、ブリード流量センサー203で検出される。
アノードライン30には、燃料電池スタック10に供給されるアノードガスH2が流れる。アノードライン30には、ボンベ31と、アノード調圧弁32と、パージ弁33と、が設けられる。
ボンベ31には、アノードガスH2が高圧状態で貯蔵されている。ボンベ31は、アノードライン30の最上流に設けられる。
アノード調圧弁32は、ボンベ31の下流に設けられる。アノード調圧弁32は、ボンベ31から新たにアノードライン30に供給するアノードガスH2の圧力を調整する。アノードガスH2の圧力は、アノード調圧弁32の開度によって調整される。
パージ弁33は、燃料電池スタック10の下流に設けられる。パージ弁33が開くと、アノードガスH2がパージされる。
アノードライン30を流れるアノードガスH2の圧力は、アノード圧力センサー301で検出される。このアノード圧力センサー301は、アノード調圧弁32よりも下流であって燃料電池スタック10よりも上流に設けられる。
冷却水循環ライン40には、燃料電池スタック10に供給される冷却水が流れる。冷却水循環ライン40には、ラジエーター41と、三方弁42と、ウォーターポンプ43と、が設けられる。また冷却水循環ライン40には、バイパスライン400が並設される。バイパスライン400は、ラジエーター41よりも上流から分岐し、ラジエーター41よりも下流に合流する。このためバイパスライン400を流れる冷却水は、ラジエーター41をバイパスする。
ラジエーター41は、冷却水を冷却する。ラジエーター41には、クーリングファン410が設けられている。
三方弁42は、バイパスライン400の合流部分に位置する。三方弁42は、開度に応じて、ラジエーター側のラインを流れる冷却水の流量と、バイパスラインを流れる冷却水の流量と、を調整する。これによって冷却水の温度が調整される。
ウォーターポンプ43は、三方弁42の下流に位置する。ウォーターポンプ43は、三方弁42を流れた冷却水を燃料電池スタック10に送る。
冷却水循環ライン40を流れる冷却水の温度は、水温センサー401で検出される。この水温センサー401は、バイパスライン400が分岐する部分よりも上流に設けられる。
コントローラーは、電流センサー101、電圧センサー102、コンプレッサー流量センサー201、カソード圧力センサー202、アノード圧力センサー301、水温センサー401の信号を入力する。そして、信号を出力して、コンプレッサー21、カソード調圧弁23、ブリード弁210、アノード調圧弁32、パージ弁33、三方弁42、ウォーターポンプ43の作動を制御する。
このような構成によって、燃料電池スタック10は、適温に維持されることで、電解質膜が適度な湿潤状態に維持されて、反応ガス(カソードガスO2、アノードガスH2)が供給されて発電する。燃料電池スタック10によって発電された電力は、DC/DCコンバーター11を介して走行モーター12、バッテリー13、負荷14に供給される。
ところで、燃料電池スタック10は、湿潤状態が、過大(すなわち過湿潤)又は過少(すなわち過乾燥)では、発電効率が悪い。そのような状態を回避するために、コンプレッサー21の回転速度を調整しては、コンプレッサー21の作動音が変動し、乗員が耳障りに感じて違和感を覚えることがある。
そこで本実施形態では、コンプレッサー21の回転速度が変動しないようにしつつ燃料電池スタック10の湿潤状態を調整する。
以下では具体的な手法について説明する。
図2は、第1実施形態による燃料電池システムのコントローラーが実行する制御フローチャートである。なおコントローラーは、微小時間(たとえば10ミリ秒)ごとにこのフローチャートを繰り返し実行する。
ステップS11においてコントローラーは、一定量の空気が供給されるようにコンプレッサー21を制御する。
ステップS12においてコントローラーは、ブリード量が増量中であるか否かを判定する。コントローラーは、判定結果が肯であればステップS13へ処理を移行し、判定結果が否であればステップS15へ処理を移行する。
ステップS13においてコントローラーは、燃料電池スタック10を乾燥させる必要があるか否かを判定する。具体的には、たとえば、高周波インピーダンスが基準値よりも小さいときに燃料電池スタック10を乾燥させる必要があると判定する。インピーダンスは、電解質膜の湿潤度に相関している。電解質膜の湿潤度が大きいほど(すなわち電解質膜が湿潤しているほど)、インピーダンスが小さい。そこで高周波インピーダンスに基づいて、燃料電池スタック10を乾燥させる必要があるか否かを判定できる。なお基準値は、予め実験を通じて設定しておけばよい。また起動時(零下起動時やアイドルストップからの復帰運転時も含む)や暖機運転時には、反応ガス(カソードガスO2、アノードガスH2)が多めに供給されて水が生成されやすい。しかしながらこのような運転時には、燃料電池スタック10の温度が変動する。インピーダンスは、温度の影響を受けやすいので、温度が変動するときには、インピーダンスでは正確な判断ができないおそれがある。そこで、このような運転時には、基準時間が経過するまでは、燃料電池スタック10を乾燥させる必要があると判定してもよい。この場合の基準時間も、予め実験を通じて設定しておけばよい。このようにすることで、乾燥させるべきタイミングを正確に判定することができる。コントローラーは、判定結果が肯であればステップS14へ処理を移行し、判定結果が否であれば一旦処理を抜ける。
ステップS14においてコントローラーは、ブリード弁210の開度を小さくしてブリード量を減らす。なお具体的なブリード量の設定方法は、後述される。
ステップS15においてコントローラーは、燃料電池スタック10を湿潤させる必要があるか否かを判定する。具体的には、たとえば、高周波インピーダンスが基準値よりも大きいときに燃料電池スタック10を湿潤させる必要があると判定する。また起動時(零下起動時やアイドルストップからの復帰運転時も含む)や暖機運転時から基準時間よりも長い時間が経過したときには、燃料電池スタック10を湿潤させる必要があると判定してもよい。これらの基準値や基準時間は、予め実験を通じて設定しておけばよい。このようにすることで、湿潤させるべきタイミングを正確に判定することができる。コントローラーは、判定結果が肯であればステップS16へ処理を移行し、判定結果が否であれば一旦処理を抜ける。
ステップS16においてコントローラーは、ブリード弁210の開度を大きくしてブリード量を増やす。なお具体的なブリード量の設定方法は、後述される。
図3は、ブリード量を演算する機能をブロック図として表したものである。
なお以下のブロック図に示される各ブロックは、コントローラーの各機能を仮想ユニットとして示すものであり、各ブロックは物理的な存在を意味しない。
なお以下のブロック図に示される各ブロックは、コントローラーの各機能を仮想ユニットとして示すものであり、各ブロックは物理的な存在を意味しない。
ブロックB101は、発電要求及び乾燥湿潤要求に基づいて燃料電池スタック10へ供給する空気量を演算する。具体的には、たとえば図4に示すマップに発電要求及び乾燥湿潤要求を適用して求める。
ブロックB102は、ブロックB101で演算された空気量、サージ空気量、希釈要求空気量及びコンプレッサーの最低空気量の中から、最大値を出力する。
コンプレッサー21は、供給流量が過小になると、サージするおそれがある。サージ空気量とは、そのような事態を生じさせないようにするためのコンプレッサー21の最低流量である。またパージ弁33が開いて、アノードガスH2がパージされる。このパージされたアノードガスH2を十分に希釈するのに必要な空気量が希釈要求空気量である。さらにコンプレッサーの最低流量とは、コンプレッサー21(モーターM)の仕様などから定まる最低流量である。
ブロックB103は、ブロックB102から出力された空気量からブロックB101で演算された空気量を減算することで、ブリード空気量を求める。これによってコンプレッサー21が供給する空気量から、燃料電池スタック10に供給すべき空気量を減算することで、余剰のブリードすべき空気量が求まる。
図5は、第1実施形態による制御フローチャートが実行されたときの作動を説明するタイムチャートである。
時刻0では、ブリード量を増量中である(図5(B))。これによって燃料電池スタックへの流入量が減量され(図5(B))、燃料電池の湿潤度が上昇し、インピーダンスが下がる(図5(A))。この状態では、ステップS11→S12→S13が繰り返し処理される。
時刻t11で、インピーダンスが基準値を下回ったら(図5(A))、ステップS11→S12→S13→S14が処理される。これによってブリード量が減量される(図5(B))。次サイクル以降は、ステップS12→S15が処理される。これによって、燃料電池スタックへの流入量が増量され(図5(B))、燃料電池の湿潤度が下降し、インピーダンスが上がる(図5(A))。
時刻t12で、インピーダンスが基準値を上回ったら(図5(A))、ステップS11→S12→S15→S16が処理される。これによってブリード量が増量される(図5(B))。次サイクル以降は、ステップS11→S12→S13が処理される。これによって、燃料電池スタックへの流入量が減量され(図5(B))、燃料電池の湿潤度が上昇し、インピーダンスが下がる(図5(A))。
以上が繰り返される。
本実施形態によれば、燃料電池スタック10よりも上流のカソードライン20から分岐して燃料電池スタック10よりも下流のカソードライン20に合流するブリードライン200に空気流量を調整するブリード弁210が設けられる。そして一定量の空気が供給されるようにコンプレッサー21を制御しておき、燃料電池の湿潤度を下げる必要があるときに、ブリード弁210の開度を小さくする。このようにコンプレッサー21が供給する空気量を一定のまま、ブリード量を調整することで、燃料電池の湿潤状態を制御できる。すなわち、コンプレッサー21の消費電力を変化させることなく燃料電池に供給する空気流量を増減させることができる。コンプレッサー21の回転速度を上げることによっても燃料電池の湿潤度を低下させて乾燥させることもできるが、そのようにしてはコンプレッサー21が消費する電力が増えるので、燃費が悪化する。これに対して本実施形態によれば、コンプレッサー21の回転速度が一定なので、燃費を悪化させることなく乾燥状態にすることができる。またコンプレッサー21の回転速度が増減しないので、コンプレッサー21の作動音が変動しないため、乗員違和感を覚えさせることがない。したがって、本実施形態によれば、乗員に違和感を覚えさせることなく、燃料電池の湿潤度を下げることができる。
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態による燃料電池システムのコントローラーが実行する制御フローチャートである。なお以下では前述と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
図6は、第2実施形態による燃料電池システムのコントローラーが実行する制御フローチャートである。なお以下では前述と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
本実施形態では、ブリードを行っている運転中に(すなわちブリード弁の開度がゼロでない運転中に)、制御を実行する。具体的にはコントローラーは、ステップS21において、ブリードを行っている運転中であるか否かを判定し、判定結果が肯であればステップS12へ処理を移行し、判定結果が否であればステップS15へ処理を移行する。湿潤させる必要があるときは、現在ブリードしていなくても、ブリード量を増やすことができるので、このように処理する。
なおブリードを行っている運転シーンとは、希釈要求空気量が、燃料電池スタック10へ供給する空気量よりも多いシーン、サージを回避のためにコンプレッサー21が空気量を増量しているシーン、コンプレッサーの本体の要求によって最低流量が決まっていて、その最低流量が燃料電池スタック10へ供給する空気量よりも多いシーン、コンプレッサー21が空気量を意図的に増量しているシーンなどがある。
本実施形態によれば、このようなシーンで制御を実行するので、使用されずに排出される空気を有効利用できるのである。
(第3実施形態)
図7は、第3実施形態による燃料電池システムのコントローラーが実行する制御フローチャートである。
図7は、第3実施形態による燃料電池システムのコントローラーが実行する制御フローチャートである。
燃料電池スタック10の湿潤度を下げるべく(乾燥させるべく)、ブリード量を減らして、燃料電池スタックへの流入量を増量しても、カソード圧が高くなると、その効果も低減してしまう。すなわちカソード圧が高くなることは、むしろ湿潤度が高くなるように作用する空である。そこで本実施形態では、カソード圧の上昇を防止すべくカソード調圧弁23の開度を大きくする。そしてカソード調圧弁23が全開になっても、さらに燃料電池スタックへの流入量が増量されるときには、ブリード弁210の開度を固定してブリード量を固定するようにした。具体的には以下のように制御する。なお第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付して重複する説明を適宜省略する。
ステップS31においてコントローラーは、カソード圧が基準圧を越えるか否かを判定する。この基準圧は、たとえば、コンプレッサー21がサージすることを防止するために要求される圧力や、電解質膜の表裏面における反応ガス(カソードガスO2、アノードガスH2)の許容差圧を維持するために要求される圧力である。この基準圧は、予め実験を通じて設定しておけばよい。コントローラーは、判定結果が肯であればステップS33へ処理を移行し、判定結果が否であればステップS14へ処理を移行する。
ステップS32においてコントローラーは、カソード調圧弁23の開度を大きくする。
ステップS33においてコントローラーは、ブリード弁210の開度を固定する。
ステップS34においてコントローラーは、カソード調圧弁23の開度を小さくする。
図8は、第3実施形態による制御フローチャートが実行されたときの作動を説明するタイムチャートである。
時刻0では、燃料電池スタック10の湿潤度を下げるべく(乾燥させるべく)、ブリード量を減らして、燃料電池スタックへの流入量を増量している(図8(A))。この状態では、ステップS11→S12→S13→S31→S14→S32が繰り返し処理される。この結果、カソード調圧弁23の開度が大きくされて(図8(C))、カソード圧が一定に維持される(図8(B))。
時刻t31で、カソード調圧弁23が全開になる(図8(C))。それでも、燃料電池スタック10の湿潤度を下げる(乾燥させる)という要求があれば、ステップS11→S12→S13→S31→S14→S32が繰り返し処理される。この結果、ブリード量がさらに減らされて、燃料電池スタックへの流入量が増量される(図8(A))。なおカソード調圧弁23は全開であるので、時刻t31以降は、開度が一定である(図8(C))。
時刻t32で、カソード圧が基準圧を越える(図8(B))。そこでステップS11→S12→S13→S31→S33が処理される。これによって、ブリード量が固定されることとなる(図8(B))。
本実施形態によれば、基準圧の設定法によって、コンプレッサー21がサージすることが防止され、または電解質膜の表裏面における反応ガス(カソードガスO2、アノードガスH2)の許容差圧が維持される。またカソード圧がむやみに上昇してしまうことによってコンプレッサー21の消費電力の浪費を防ぐことができる。
(第4実施形態)
図9は、第4実施形態による制御が実行されたときの作動を説明するタイムチャートである。
図9は、第4実施形態による制御が実行されたときの作動を説明するタイムチャートである。
燃料電池スタック10の湿潤度を下げるべく(乾燥させるべく)、ブリード量を減らして、燃料電池スタックへの流入量を増量する。しかしながら、コンプレッサー21の空気供給量がそもそも低いこともある。そこで、このようなときには、コンプレッサー21の空気供給量を増やす。そして燃料電池スタックへの流入量を増量させる必要がなくなったら、ブリード弁210の開度を大きくするのに優先して、まずコンプレッサー21の空気供給量を減らすようにした。このようにすることで、コンプレッサー21の消費電力の浪費を防ぐことができる。具体的には以下のように作動するように燃料電池システムを制御する。
時刻0を過ぎた後、ブリード量を減らして(図9(B))、燃料電池スタックへの流入量を増量している(図9(A))。
そして燃料電池スタックへの流入量が増えたために、時刻t41で、ブリード弁210が全閉されてブリード量がゼロになり(図9(B))、不足分を補うために、コンプレッサー21の空気供給量が増やされる(図9(A))。
空気量を減らす必要が出てきたら、まずコンプレッサー21の空気供給量が減らされる(図9(A))。
時刻t42でコンプレッサー21の空気供給量が定常状態に戻り(図9(A))、その後は再び、ブリード弁210の開度を制御することで、ブリード量を調整して(図9(B))、燃料電池スタックへの流入量を調整する(図9(A))。
本実施形態によれば、このように作動させるので、コンプレッサー21の消費電力の浪費を防ぐことができる。
(第5実施形態)
図10は、第5実施形態による制御機能をブロック図として表したものである。
図10は、第5実施形態による制御機能をブロック図として表したものである。
上述の各実施形態では、燃料電池スタックの湿潤状態を変更したいときに、ブリード弁210の開度を制御することで、ブリード量を調整して、燃料電池スタックへの流入量を調整した。
しかしながら、さらに迅速に燃料電池スタックの湿潤度を変更したいことがある。
たとえば燃料電池スタックの湿潤度を迅速に下げて乾燥させたいことがある。このようなときには、コンプレッサー21による空気供給量を増やし、カソード調圧弁23を開いてカソード圧を下げ、冷却水温度を上げれば、迅速に燃料電池スタックの湿潤度を下げることができる。そこで本実施形態では、このようにするための具体的な制御内容を説明する。
ブロックB201は、現在の湿潤度から目標湿潤度を減算する。現在の湿潤度に対して乾燥させる度合が大きいほど、大きな偏差が出力される。
ブロックB202は、ブロックB201から出力された偏差を、予め設定されたマップに適用して、コンプレッサー21の流量増量分を演算する。
ブロックB203は、ブロックB202から出力された流量増量分を、コンプレッサー21の目標供給量に加算して、コンプレッサー21の目標供給量を補正する。そして、その目標供給量が実現されるように、コンプレッサー21が制御される。
ブロックB204は、ブロックB201から出力された偏差を、予め設定されたマップに適用して、カソード圧の減少分を演算する。
ブロックB205は、ブロックB204から出力された圧力減少分を、目標カソード圧に加算して、目標カソード圧を補正する。そして、その目標カソード圧が実現されるように、カソード調圧弁23が制御される。
ブロックB206は、ブロックB201から出力された偏差を、予め設定されたマップに適用して、冷却水の温度上昇分を演算する。
ブロックB207は、ブロックB206から出力された温度上昇分を、目標冷却水温に加算して、目標冷却水温を補正する。そして、その目標冷却水温が実現されるように、クーリングファン410や三方弁42が制御される。
本実施形態によれば、このようにすることで、燃料電池スタックの湿潤度を迅速に変更することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
たとえば、上記説明においては、ブリードライン200を流れるカソードガスO2の流量は、ブリード流量センサー203で検出された。しかしながらこれには限られない。たとえば、ブリードライン200がカソードライン20から分岐する場所の上流に流量センサーを設けるとともに、下流にも流量センサーを設ける。そして、2つの流量センサーの検出量の差を、ブリードライン200に流れるカソードガスO2の流量としてもよい。
なお上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
本願は、2012年12月28日に日本国特許庁に出願された特願2012−287516に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (13)
- 燃料電池と、
空気供給機と、
前記燃料電池に連設され、前記空気供給機から供給された空気が流れる空気通路と、
前記燃料電池よりも上流の空気通路から分岐して燃料電池よりも下流の空気通路に合流し、前記空気供給機で供給された空気の一部が燃料電池を迂回するように流れるブリード通路と、
前記ブリード通路に設けられ、ブリード通路を流れる空気量を調整するブリード弁と、
一定量の空気が供給されるように前記空気供給機を制御する空気供給機制御部と、
前記燃料電池の湿潤度を下げる必要があるか否かを判定する湿潤低下判定部と、
燃料電池の湿潤度を下げる必要があるときに、前記ブリード弁の開度を小さくするブリード量制御部と、
を含む燃料電池システム。 - 請求項1に記載の燃料電池システムであって、
前記ブリード弁の現在の開度がゼロであるか否かを判定する開度判定部をさらに含み、
前記ブリード量制御部は、燃料電池の湿潤度を下げる必要があって、ブリード弁の現在の開度がゼロで無いときに、前記ブリード弁の開度を小さくする、
燃料電池システム。 - 請求項1又は請求項2に記載の燃料電池システムであって、
前記湿潤低下判定部は、高周波インピーダンスが所定値よりも小さいとき、起動後であって所定時間が経過していないとき、暖機運転後であって所定時間が経過していないとき、アイドルストップからの復帰後であって所定時間が経過していないとき、運転停止しているときの少なくともいずれかひとつの条件が成立しているときに、燃料電池の湿潤度を下げる必要があると判定する、
燃料電池システム。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池の湿潤度を上げる必要があるか否かを判定する湿潤上昇判定部をさらに含み、
前記ブリード量制御部は、燃料電池の湿潤度を上げる必要があるときに、前記ブリード弁の開度を大きくする、
燃料電池システム。 - 請求項4に記載の燃料電池システムにおいて、
前記湿潤上昇判定部は、高周波インピーダンスが所定値よりも大きいとき、起動後であって所定時間が経過したとき、暖機運転後であって所定時間が経過したとき、アイドルストップからの復帰後であって所定時間が経過したときの少なくともいずれかひとつの条件が成立しているときに、燃料電池の湿潤度を上げる必要があると判定する、
燃料電池システム。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池よりも下流の空気通路に設けられ、空気の圧力を調整する調圧弁と、
前記ブリード量制御部がブリード弁の開度を小さくするのに応じて、前記調圧弁の開度を大きくする調圧弁制御部と、
をさらに含む燃料電池システム。 - 請求項6に記載の燃料電池システムであって、
前記ブリード量制御部は、前記調圧弁制御部が前記調圧弁の開度を大きくしても、空気の圧力が所定圧を越えるときには、前記ブリード弁の開度を固定する、
燃料電池システム。 - 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の燃料電池システムであって、
前記空気供給機制御部は、前記ブリード弁を通過する空気量が所定値よりも小さいときに、空気が増量されるように前記空気供給機を制御する、
燃料電池システム。 - 請求項8に記載の燃料電池システムであって、
前記空気供給機制御部は、空気が増量されており、燃料電池の湿潤度を上げる必要があるときには、空気が減量されるように前記空気供給機を制御する、
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、
前記ブリード量制御部は、前記空気供給機が供給する空気量が所定量よりも小さくなったときには、ブリード弁の開度を大きくする、
燃料電池システム。 - 請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載の燃料電池システムであって、
前記空気供給機制御部は、燃料電池の湿潤度を下げる必要があるときに、空気が増量されるように前記空気供給機を制御する、
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1項に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池の湿潤度を下げる必要があるときに、燃料電池の冷却水の温度を上昇させる水温調整部をさらに含む、
燃料電池システム。 - 燃料電池と、空気供給機と、前記燃料電池に連設され、前記空気供給機から供給された空気が流れる空気通路と、前記燃料電池よりも上流の空気通路から分岐して燃料電池よりも下流の空気通路に合流し、前記空気供給機で供給された空気の一部が燃料電池を迂回するように流れるブリード通路と、前記ブリード通路に設けられ、ブリード通路を流れる空気量を調整するブリード弁と、を備える燃料電池システムの制御方法であって、
一定量の空気が供給されるように前記空気供給機を制御する空気供給機制御工程と、
前記燃料電池の湿潤度を下げる必要があるか否かを判定する湿潤低下判定工程と、
燃料電池の湿潤度を下げる必要があるときに、前記ブリード弁の開度を小さくするブリード量制御工程と、
を含む燃料電池システムの制御方法。
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