JP6172115B2 - 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
まず、図1を参照しつつ、第1実施形態の燃料電池システム1について説明する。図1は第1実施形態の燃料電池システム1の概略構成を示す説明図である。燃料電池システム1は、車両、船舶、飛行機、ロボットなどの各種移動体に搭載できるほか、定置型電源にも適用可能である。ここでは、自動車に搭載した燃料電池システム1を例に説明する。燃料電池システム1は、固体高分子形の燃料電池2を含む。燃料電池2は、カソード電極、アノード電極、これらの間に配置された電解質膜を有する単セルを複数積層して形成されるとともに、内部にカソード流路3aとアノード流路3bとが形成された燃料電池スタック3を含む。電解質膜は、例えば、プロトン導電性の固体高分子電解質膜である。なお、図1において単セルの図示は省略されている。また、燃料電池スタック3内には、燃料電池スタック3を冷却する冷媒が流通する冷媒流路3cが設けられている。燃料電池スタック3には、アノード電極に水素ガス、すなわち、アノードガスが供給されると共に、カソード電極に酸素を含む空気、すなわち、カソードガスが供給される。そして、アノード電極における触媒反応により発生した水素イオンが、電解質膜を透過し、カソード電極まで移動して、酸素と電気化学反応を起こすことにより発電する。燃料電池スタック3には、発電した電気の電圧値を測定する電圧計Vと電流値を測定する電流計Aが接続されている。そして、冷媒流路3cを流通する冷媒は、燃料電池スタック3を冷却する。ただし、燃料電池2の低温起動時には、冷媒により、燃料電池スタック3の温度を上昇させる。
つぎに、図3を参照しつつ、第2実施形態について説明する。第2実施形態の燃料電池システム101は、第1実施形態の燃料電池システム1との間に以下に説明する相違点を有する。第2実施形態の燃料電池システム101は、第1実施形態の燃料電池システム1と、循環流路81の分岐点を異にしている。また、これに伴い、循環制御弁V3の開度設定と、循環制御弁V3を開弁したときのコンプレッサK1の稼働量の設定が異なっている。なお、図2に示したフローチャート自体は、第2実施形態でも共通して使用している。
2 燃料電池
3 燃料電池スタック
3a カソード流路
3b アノード流路
3c 冷媒流路
4 カソードガス供給流路
5 インタークーラ
6 カソードオフガス排出流路
8 循環流路
17 冷媒循環流路
17a 第1引込流路
17b 第2引込流路
K1 コンプレッサ
V1 調圧弁
V2 背圧弁
V3 循環制御弁
Claims (2)
- 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媒が循環する冷媒循環経路と、
前記燃料電池スタックの入口に接続されて、前記燃料電池スタックにカソードガスを供給するコンプレッサが配置されたカソードガス供給流路と、
前記カソードガス供給流路において、前記コンプレッサの出口と前記燃料電池スタックの入口との間に配置され、前記冷媒循環経路と接続されて、前記冷媒によって前記コンプレッサから排出されたカソードガスを冷却するインタークーラと、
前記カソードガス供給流路において、前記インタークーラと前記燃料電池スタックの入口との間に配置された調圧弁と、
前記コンプレッサと前記インタークーラとの間で前記カソードガス供給流路から分岐するとともに、前記コンプレッサの上流側に接続される循環経路と、
前記循環経路に配置された開度調整可能な循環制御弁と、を備え、
前記燃料電池スタックの昇温が要求されたときに、前記調圧弁は、前記インタークーラを含む前記コンプレッサの出口から前記調圧弁までの前記カソードガス供給流路内の圧力を、前記燃料電池スタック内に形成されたカソード流路を含む前記調圧弁よりも下流側の圧力と別個に上昇させ、前記循環制御弁は、前記コンプレッサを含む前記カソードガス供給流路及び前記循環経路に前記カソードガスを循環させる燃料電池システム。 - 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媒が循環する冷媒循環経路と、前記燃料電池スタックの入口に接続されて、前記燃料電池スタックにカソードガスを供給するコンプレッサが配置されたカソードガス供給流路と、前記カソードガス供給流路において、前記コンプレッサの出口と前記燃料電池スタックの入口との間に配置され、前記冷媒循環経路と接続されて、前記冷媒によって前記コンプレッサから排出されたカソードガスを冷却するインタークーラと、前記カソードガス供給流路において、前記インタークーラと前記燃料電池スタックの入口との間に配置された調圧弁と、前記コンプレッサと前記インタークーラとの間で前記カソードガス供給流路から分岐するとともに、前記コンプレッサの上流側に接続される循環経路と、前記循環経路に配置された開度調整可能な循環制御弁と、を備える燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池スタックの昇温が要求されたときに、前記調圧弁によって、前記インタークーラを含む前記コンプレッサの出口から前記調圧弁までの前記カソードガス供給流路内の圧力を、前記燃料電池スタック内に形成されたカソード流路を含む前記調圧弁よりも下流側の圧力と別個に上昇させるとともに、前記循環制御弁によって、前記コンプレッサを含む前記カソードガス供給流路及び前記循環経路に前記カソードガスを循環させる燃料電池システムの制御方法。
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