JP6939282B2 - Fuel cell system and start control method - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池システムおよび起動制御方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell system and a start control method.
改質装置及び触媒燃焼器等の起動時に適切な作動温度までの暖機を要する装置を備えた燃料電池システムにおいて、当該装置に暖機のための電気式ヒータ等の加熱装置が付属されたものがある。 A fuel cell system equipped with a device that requires warming up to an appropriate operating temperature when the reformer and catalyst combustor are started, and the device is equipped with a heating device such as an electric heater for warming up. There is.
例えば、特許文献1には、水素系燃料を改質して燃料電池システムで用いる水素を生成する改質装置の一例が提案されている。特許文献1の改質装置には触媒部を加熱する電気加熱式ヒータが設けられている。そして、改質装置は、起動時に電気加熱式ヒータによって加熱される。
For example,
上記電気加熱式ヒータは、改質装置を適切な暖機温度まで昇温させるために燃料電池システムの起動時に毎回作動させる。したがって、燃料電池システムを起動させる度に電気加熱式ヒータの作動による電力消費が発生する。結果として、燃料電池システムにおけるシステム効率が低下するという問題がある。 The electric heating type heater is operated every time the fuel cell system is started in order to raise the temperature of the reformer to an appropriate warm-up temperature. Therefore, every time the fuel cell system is started, power consumption is generated by the operation of the electric heating type heater. As a result, there is a problem that the system efficiency in the fuel cell system is lowered.
したがって、本発明は、加熱装置付き装置、特に触媒燃焼器を備えた燃料電池システムにおけるシステム効率の低下を抑制することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to suppress a decrease in system efficiency in a device with a heating device, particularly a fuel cell system equipped with a catalytic combustor.
本発明のある態様によれば、酸化剤ガスと燃料ガスで発電する燃料電池と、燃料電池を加熱するための触媒燃焼が実行される燃焼部、及び燃焼部を加熱する加熱装置を備えた触媒燃焼器と、燃料電池及び触媒燃焼器を収容する断熱容器と、触媒燃焼器へ燃料を供給する燃焼器燃料供給装置と、触媒燃焼器へ酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、を備えた燃料電池システムが提供される。さらに、この燃料電池システムは、断熱容器の容器内温度に基づいて、触媒燃焼器及び燃料電池の起動判断を含む起動制御を行う起動制御装置を備える。また、起動制御は、燃焼器燃料供給装置、酸化剤ガス供給装置、及び前記加熱装置の制御状態を定める複数の起動制御モードを含む。さらに、起動制御装置は、起動判断として、容器内温度に応じて複数の起動制御モードの中から一つのモードを選択する。 According to an aspect of the present invention, a catalyst including a fuel cell that generates power with an oxidizing agent gas and a fuel gas, a combustion unit that executes catalytic combustion for heating the fuel cell, and a heating device that heats the combustion unit. A combustor, a heat insulating container accommodating a fuel cell and a catalyst combustor, a combustor fuel supply device for supplying fuel to the catalyst combustor, and an oxidant gas supply device for supplying an oxidant gas to the catalyst combustor. A complete fuel cell system is provided. Further, this fuel cell system includes a start control device that performs start control including start determination of a catalyst combustor and a fuel cell based on the temperature inside the heat insulating container. In addition, the start control includes a plurality of start control modes that determine the control state of the combustor fuel supply device, the oxidant gas supply device, and the heating device. Further, the start control device selects one mode from a plurality of start control modes according to the temperature inside the container as a start determination.
さらに、本発明の他の態様によれば、酸化剤ガスと燃料ガスで発電する燃料電池と、燃料電池を加熱するための触媒燃焼が実行される燃焼部、及び燃焼部を加熱する加熱装置を備えた触媒燃焼器と、燃料電池及び触媒燃焼器を収容する断熱容器と、断熱容器の容器内温度に基づいて、触媒燃焼器及び前記燃料電池の起動判断を含む起動制御を行う起動制御装置と、触媒燃焼器へ燃料を供給する燃焼器燃料供給装置と、触媒燃焼器へ酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、を備えた燃料電池システムにおいて実行される起動制御方法が提供される。特に、起動制御は、燃焼器燃料供給装置、酸化剤ガス供給装置、及び加熱装置の制御状態を定める複数の起動制御モードを含む。そして、起動制御装置に、前記断熱容器の容器内温度に基づいて、前記触媒燃焼器及び前記燃料電池の起動判断を実行させ、起動判断として、容器内温度に応じて前記複数の起動制御モードの中から一つのモードを選択させる。 Further, according to another aspect of the present invention, a fuel cell that generates power with an oxidizing agent gas and a fuel gas, a combustion unit in which catalytic combustion for heating the fuel cell is executed, and a heating device that heats the combustion unit are provided. A provided catalyst combustor, a heat insulating container accommodating a fuel cell and a catalyst combustor, and a start control device that performs start control including a start determination of the catalyst combustor and the fuel cell based on the temperature inside the heat insulating container. Provided is a start-up control method performed in a fuel cell system comprising a combustor fuel supply device for supplying fuel to a catalytic combustor and an oxidant gas supply device for supplying oxidant gas to the catalytic combustor. .. In particular, the start-up control includes a plurality of start-up control modes that determine the control state of the combustor fuel supply device, the oxidant gas supply device, and the heating device. Then, the start control device is made to execute the start determination of the catalyst combustor and the fuel cell based on the temperature inside the container of the heat insulating container, and as the start determination, the plurality of start control modes are set according to the temperature inside the container. Have them select one mode from the list.
本発明によれば、触媒燃焼器を備えた燃料電池システムにおいて、システム効率の低下が抑制される。 According to the present invention, in a fuel cell system including a catalytic combustor, a decrease in system efficiency is suppressed.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態による燃料電池システム100の構成の概要を示す図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of the
燃料電池システム100は、例えば車両に搭載されるシステムである。図示のように、燃料電池システム100は、燃料電池スタック1と、燃料電池スタック1の発電に用いられる液体燃料を蓄える燃料タンク8と、を備えている。
The
燃料電池スタック1は燃料ガスと酸化剤ガスである空気の供給を受けて発電する。燃料電池スタック1は、複数の燃料電池又は燃料電池単位セルを積層して構成され、発電源である個々の燃料電池は、例えば固体酸化物型燃料電池(SOFC)である。燃料電池スタック1は、燃料電池のアノード極に燃料ガス(燃料ガス)を供給する燃料通路11と、アノード極から排出される発電反応後の燃料オフガスを流す燃料オフガス通路12(図2参照)と、を備える。
The
さらに、燃料電池のカソード極に酸化剤ガス(空気)を供給するスタック空気供給通路13aと、カソード極から排出される空気を含む排ガスを流すカソード排ガス通路13bと、を備える。スタック空気供給通路13a及びカソード排ガス通路13bは、燃料電池スタック1内部の図示しないカソード極通路を介して連通する。
Further, it includes a stack
すなわち、本実施形態では、スタック空気供給通路13a及びカソード排ガス通路13bが一体となって、燃料電池スタック1及び後述のヒータ付き触媒燃焼器40に酸化剤ガスとしての空気を供給する共通の空気供給経路としての空気通路13を構成する。
That is, in the present embodiment, the stack
燃料タンク8は、原燃料である液体燃料を貯蔵する。液体燃料は、例えば、水とエタノールからなる燃料である。なお、液体燃料は、含水エタノールに限られず、ガソリン又はメタノール等を含む液体燃料であってもよい。
The
燃料タンク8と燃料電池スタック1とは、燃料通路11を通じて接続されている。燃料通路11には、流れの方向に関して上流側から順に、蒸発器21、燃料熱交換器22、及び改質器23が設けられている。また、燃料通路11には、燃料電池スタック1に供給する燃料ガスを生成するべく、燃料タンク8から蒸発器21への液体燃料の供給量を調節する第1燃料噴射装置71が設けられている。
The
蒸発器21は、第1燃料噴射装置71から供給された液体燃料(含水エタノール)を加熱し、燃料ガスを生成する。蒸発器21は、ヒータ付き触媒燃焼器40から燃焼ガス通路17を通じて供給されるガスとの熱交換により、液体燃料を加熱する。
The evaporator 21 heats the liquid fuel (hydrous ethanol) supplied from the first
燃料熱交換器22は、ヒータ付き触媒燃焼器40での燃焼により生じた燃焼ガスの熱を受け、蒸発器21からの燃料ガスをさらに加熱する。改質器23は、改質用触媒を内蔵しており、燃料熱交換器22で加熱された燃料ガスを改質する。改質器23で改質された燃料ガスは、燃料電池スタック1に供給される。
The
また、燃料通路11には、蒸発器21の上流側において当該燃料通路11から分岐した燃焼器燃料供給路15が接続されている。そして、燃焼器燃料供給路15は、燃料通路11とヒータ付き触媒燃焼器40とを接続する。
Further, a combustor
さらに、燃焼器燃料供給路15には第2燃料噴射装置72が設けられている。第2燃料噴射装置72は、コントローラ51からの指令信号に応じて開閉し、ヒータ付き触媒燃焼器40に対する液体燃料の供給量を制御する。
Further, a second
一方、空気通路13のスタック空気供給通路13aには、空気熱交換器31が設けられている。空気熱交換器31は、ヒータ付き触媒燃焼器40から燃焼ガス通路17を通じて供給される燃焼ガスとの熱交換により、スタック空気供給通路13aを流れる空気を加熱する。
On the other hand, an
また、スタック空気供給通路13aにおける燃料電池スタック1に対して反対側の開放端付近にエアブロア61が設置されている。エアブロア61は、コントローラ51からの指令に応じて定められる目標出力に応じて、外気(空気)を空気通路13に吸入する。そして、吸入空気は、スタック空気供給通路13aを介して燃料電池スタック1に供給されるとともに、スタック空気供給通路13aに連通するカソード排ガス通路13bを介してヒータ付き触媒燃焼器40に供給される。
Further, an
さらに、燃料電池スタック1のアノード極出口及びカソード極出口に一端が接続されている燃料オフガス通路12及びカソード排ガス通路13bは、それぞれの他端がヒータ付き触媒燃焼器40に接続されている。
Further, the fuel off
ヒータ付き触媒燃焼器40は、主として、燃焼器燃料供給路15及びカソード排ガス通路13bを介してそれぞれ供給される液体燃料及び空気を触媒燃焼させることにより燃焼ガスを生成する。なお、必要に応じて、燃料オフガス通路12を介して供給される燃料オフガス中の燃料成分も上記触媒燃焼に用いることができる。ヒータ付き触媒燃焼器40の構成についてより詳細に説明する。
The catalyst combustor 40 with a heater mainly generates combustion gas by catalytically burning liquid fuel and air supplied through the combustor
図2は、ヒータ付き触媒燃焼器40の構成を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a
ヒータ付き触媒燃焼器40は例えば筒状体として構成されており、燃焼用触媒を担体に支持させてなる触媒部41と、触媒部41の上流側に配置されるとともに触媒部41を加熱する加熱装置としての電気式ヒータ部42を有している。
The catalyst combustor 40 with a heater is configured as, for example, a tubular body, and has a
ヒータ付き触媒燃焼器40の上流側には、燃焼器燃料供給路15と、燃料オフガス通路12と、カソード排ガス通路13bと、が接続されている。ヒータ付き触媒燃焼器40の上流側の燃焼器燃料供給路15には、電気式ヒータ部42に向けて液体燃料を噴射供給する第2燃料噴射装置72が配置されている。また、ヒータ付き触媒燃焼器40の下流側には燃焼ガス通路17が接続されている。
A combustor
したがって、ヒータ付き触媒燃焼器40は、第2燃料噴射装置72から噴射された燃料、カソード排ガス通路13bを介して燃料電池スタック1から送られてくる空気、及び必要に応じて燃料オフガス通路12を介して燃料電池スタック1から送られてくる燃料オフガスを受け入れる燃料噴射室として機能する。
Therefore, the
なお、第2燃料噴射装置72は、ヒータ付き触媒燃焼器40の端部中央に設けられているが、電気式ヒータ部42に向けて液体燃料を噴射することができる位置に設けられていればよい。
The second
触媒部41はヒータ付き触媒燃焼器40内に収容されており、触媒部41の上流側端面と電気式ヒータ部42の下流側端面とが接触するように並んで配置されている。触媒部41は、担体としてのハニカム構造体41Aの表面に触媒材料が担時された部材である。ハニカム構造体41Aは金属製の円筒状部材として構成されており、ハニカム構造体41Aに担持される触媒材料には白金(Pt)又はパラジウム(Pd)等が用いられる。
The
電気式ヒータ部42は、本体部としてのハニカム構造体42Aと、ハニカム構造体42Aの外周に設けられる電極部42Bとから構成されている。ハニカム構造体42Aは、金属製の円筒状部材として構成されており、ヒータ付き触媒燃焼器40内に固定されている。電極部42Bはヒータ付き触媒燃焼器40の内部から外側に露出するように設けられており、この電極部42Bに通電することでハニカム構造体42Aが加熱される。さらに、電気式ヒータ部42のハニカム構造体42Aにも、触媒部41のハニカム構造体41Aと同様に、白金(Pt)及びパラジウム(Pd)等の触媒材料が担持される。
The
また、本実施形態において、電極部42Bへの通電のオン・オフ、すなわち電気式ヒータ部42の作動状態と非作動状態の切り替えは、コントローラ51により制御される。
Further, in the present embodiment, on / off of energization of the
なお、本実施形態では、電気式ヒータ部42と触媒部41を別体として構成されているが、電気式ヒータ部42と触媒部41とが一体形成されてもよい。
In the present embodiment, the
上記構成を有するヒータ付き触媒燃焼器40は、第2燃料噴射装置72から噴射される液体燃料、カソード排ガス通路13bを介して供給される空気、及び必要に応じて燃料オフガス通路12から燃料オフガスを混合して触媒燃焼させることで、燃焼ガスを生成する。そして、燃焼ガスは、燃焼ガス通路17を介して蒸発器21及び空気熱交換器31に送られて、蒸発器21及びスタック空気供給通路13aを流れる空気を加熱する。
The catalyst combustor 40 with a heater having the above configuration supplies the liquid fuel injected from the second
すなわち、ヒータ付き触媒燃焼器40における触媒燃焼による生成熱によって、燃料電池スタック1及び蒸発器21を暖機する。なお、空気熱交換器31を通過した後の燃焼ガスは、必要に応じて他の補機類の暖機又は任意の冷却処理などを経て外気に放出される。
That is, the
さらに、本実施形態の燃料電池システム100では、燃料電池スタック1、蒸発器21、燃料熱交換器22、改質器23、及びヒータ付き触媒燃焼器40が断熱材料で構成された断熱容器Lに収容されている。
Further, in the
したがって、触媒燃焼で生成される熱の外部への放出が抑制されるので、当該生成熱に起因する断熱容器L内の空間を伝熱によっても、空気熱交換器31、蒸発器21、及び改質器23等の断熱容器Lの内部の構成部品を加熱することが可能である。
Therefore, since the release of the heat generated by the catalytic combustion to the outside is suppressed, the
また、燃料電池システム100は、起動制御装置としてのコントローラ51を有する。コントローラ51は、(CPU)等の各種演算・制御装置、ROM及びRAM等の各種記憶装置、並びに入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータからなる電子制御ユニットとして構成されている。
Further, the
そして、コントローラ51は、断熱容器L内又はその周辺に設けられる図示しない温度センサ又は温度推定装置等から取得した断熱容器Lの容器内温度Tvに基づいて、燃料電池システム100の起動時(以下、単に「システム起動時」とも記載する)等におけるヒータ付き触媒燃焼器40及び燃料電池スタック1の起動判断を含む起動制御を実行するようにプログラムされている。
Then, the
ここで、本実施形態における断熱容器L内に囲まれた空間は、外部との熱の流出入が遮断された略閉塞された空間である。したがって、断熱容器L内は比較的短時間で熱平衡状態となりやすいため、温度分布の偏りが少ない。これにより、断熱容器L内又は断熱容器L内の周辺の任意の場所の温度として検出又は推定される容器内温度Tvは、実質的に断熱容器L内における燃料電池スタック1の実温度及びヒータ付き触媒燃焼器40の実温度に近い値となる。したがって、本実施形態のコントローラ51は、この容器内温度Tvを燃料電池スタック1の実温度及びヒータ付き触媒燃焼器40の実温度に相当するパラメータとみなして起動制御を実行する。
Here, the space surrounded by the heat insulating container L in the present embodiment is a substantially closed space in which the inflow and outflow of heat from the outside is blocked. Therefore, since the inside of the heat insulating container L tends to be in a thermal equilibrium state in a relatively short time, the temperature distribution is less biased. As a result, the temperature Tv in the container detected or estimated as the temperature in the heat insulating container L or in the vicinity of the heat insulating container L is substantially the actual temperature of the
特に、コントローラ51は、燃料電池システム100の停止指令信号の受信などをトリガとして開始されるシステム起動時のシーケンス(起動制御)において、容器内温度Tvに基づいて、電気式ヒータ部42の作動状態、エアブロア61によるヒータ付き触媒燃焼器40への空気供給状態、及びヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料の供給状態を適宜制御する。以下では、コントローラ51による起動制御の詳細について説明する。
In particular, the
図3は、本実施形態による起動制御の流れを示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing the flow of activation control according to the present embodiment.
図示のように、ステップS100において、コントローラ51は、上述のように図示しない温度センサ等から容器内温度Tvを取得する。
As shown, in step S100, the
ステップS200において、コントローラ51は、取得した容器内温度Tvが予めメモリ等に記憶された所定の第1閾値温度Th1以上であるか否かを判定する。ここで、第1閾値温度Th1は、燃料電池スタック1が、当該燃料電池スタック1の暖機を実行することなく通常起動させることができる温度であると判断する観点から定められる基準温度である。
In step S200, the
既に説明したように、本実施形態では、容器内温度Tvがほぼ燃料電池スタック1の実温度に相当するとみなすことができるので、例えば第1閾値温度Th1を燃料電池スタック1の通常起動が可能となる温度(例えば500℃程度)に設定することで、容器内温度Tvと第1閾値温度Th1の大小関係に基づいて燃料電池スタック1の通常運転が可能であるかどうかを適切に判断することができる。
As described above, in the present embodiment, it can be considered that the temperature Tv in the container substantially corresponds to the actual temperature of the
そして、コントローラ51は、ステップS200において、容器内温度Tvが第1閾値温度Th1以上であると判定すると、ステップS300の処理を実行し、そうではない場合、すなわち容器内温度Tvが第1閾値温度Th1未満であると判定するとステップS400の処理を実行する。
Then, when the
具体的に、ステップS300において、コントローラ51は、燃料電池スタック1の通常起動モードを実行する。ここで、通常起動モードとは、燃料電池スタック1の通常運転時用に定められた所定のプロセスにしたがい、燃料電池スタック1に対して要求発電電力に応じた燃料ガス及び空気の供給を開始するモードである。
Specifically, in step S300, the
通常起動モードにおいて、コントローラ51は、電気式ヒータ部42を非作動状態(電極部42Bへの通電オフ)、ヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料の供給を停止状態(第2燃料噴射装置72を全閉)、及びエアブロア61の出力を通常運転時の制御ロジックに従って調節する。なお、このエアブロア61の出力調節は、燃料電池スタック1に対して発電のための空気供給を行う観点から行われるものであり、ヒータ付き触媒燃焼器40への空気供給を想定したものではない。
In the normal start mode, the
一方で、本実施形態の燃料電池システム100の構成においては、燃料電池スタック1とヒータ付き触媒燃焼器40が空気通路13を共通の空気供給系統としているため、燃料電池スタック1に発電のために供給した空気の一部が、発電で消費されず燃料電池スタック1内のカソード極通路及びカソード排ガス通路13bを通過してヒータ付き触媒燃焼器40に供給されることが想定される。しかしながら、本実施形態において、このように結果としてヒータ付き触媒燃焼器40に供給される空気は、ヒータ付き触媒燃焼器40の電気式ヒータ部42又は触媒部41における使用が想定されるものではない。
On the other hand, in the configuration of the
したがって、本実施形態の起動制御において、発電等のヒータ付き触媒燃焼器40の電気式ヒータ部42又は触媒部41における使用以外の目的で結果としてヒータ付き触媒燃焼器40に空気が供給される状態は、ヒータ付き触媒燃焼器40への空気は非供給状態であるものとする。
Therefore, in the start control of the present embodiment, as a result, air is supplied to the heater-equipped
上述のように、通常起動モードに移行する場合には、燃料電池スタック1の暖機を要しないので、システム起動時において電気式ヒータ部42を作動させることなく、さらにはヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料供給及び空気供給を実行することなく、燃料電池スタック1を起動させることができる。
As described above, since it is not necessary to warm up the
なお、この燃料電池スタック1の暖機を要しない通常起動モードへの移行は、例えば、前回の燃料電池システム100の停止時から比較的短い時間しか経過していない状態で燃料電池システム100を起動させる場合、すなわち燃料電池スタック1が比較的高い温度に維持された状態で燃料電池システム100を起動させるシーンで実行されることが想定される。
In the transition to the normal start mode that does not require warming up of the
一方、容器内温度Tvが第1閾値温度Th1未満と判定された場合におけるステップS400では、コントローラ51は、燃料電池スタック1を暖機する暖機モードを実行する。暖機モードは、第2燃料噴射装置72及びエアブロアを適宜制御してヒータ付き触媒燃焼器40へ液体燃料及び空気の供給することによって触媒部41触媒燃焼反応を生じさせ、得られた生成熱で燃料電池スタック1を加熱するモードである。
On the other hand, in step S400 when the temperature inside the container Tv is determined to be less than the first threshold temperature Th1, the
そして、コントローラ51は、この暖機モードを経て、容器内温度Tvが第1閾値温度Th1以上となったと判断すると、ステップS300における通常起動モードに移行する。すなわち、本実施形態の暖機モードでは、容器内温度Tvが第1閾値温度Th1に到達するまで燃料電池スタック1を加熱する。
Then, when the
以上説明した本実施形態の燃料電池システム100によれば、以下の作用効果を得ることができる。
According to the
本実施形態の燃料電池システム100は、酸化剤ガスとしての空気と燃料ガスで発電する燃料電池としての燃料電池スタック1と、燃料電池スタック1を加熱するための触媒燃焼が実行される燃焼部としての触媒部41と、触媒部41を加熱する加熱装置としての電気式ヒータ部42と、を備えた触媒燃焼器としてのヒータ付き触媒燃焼器40と、燃料電池スタック1、及びヒータ付き触媒燃焼器40を収容する断熱容器Lと、断熱容器Lの容器内温度Tvに基づいて、ヒータ付き触媒燃焼器40及び燃料電池スタック1の起動判断(ステップS200)を含む起動制御(図3ステップS100〜ステップS400)を実行する起動制御装置としてのコントローラ51と、を備える。
The
これにより、実質的に断熱容器L内における燃料電池スタック1の実温度及びヒータ付き触媒燃焼器40の実温度とみなすことのできる容器内温度Tvに基づいて、ヒータ付き触媒燃焼器40及び燃料電池スタック1の起動判断、特にヒータ付き触媒燃焼器40を起動させるか否か、及び燃料電池スタック1を起動させるか否かの判断を好適に実行することができる。
As a result, the
例えば、システム起動時において、容器内温度Tvが一定以上の大きさであれば、ヒータ付き触媒燃焼器40の電気式ヒータ部42を非作動状態且つヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料を非供給状態としたまま、燃料電池スタック1を通常起動させることができる。したがって、システム起動時における消費電力及び消費燃料を抑制することができ、結果としてシステム効率の向上に資することとなる。
For example, when the temperature inside the container Tv is greater than or equal to a certain level at the time of system startup, the
さらに、本実施形態の燃料電池システム100は、ヒータ付き触媒燃焼器40へ燃料を供給する燃焼器燃料供給装置としての第2燃料噴射装置72と、ヒータ付き触媒燃焼器40へ空気を供給する酸化剤ガス供給装置としてのエアブロア61と、をさらに備える。
Further, the
そして、上記起動制御は、コントローラ51は、第2燃料噴射装置72、エアブロア61、及び電気式ヒータ部42の制御状態を定める複数の起動制御モード(ステップS300とステップS400)を含む。さらに、コントローラ51は、上記起動判断として、容器内温度Tvに応じて複数の起動制御モードの中から一つのモードを選択する(ステップS200〜ステップS400)。
The start control includes a plurality of start control modes (step S300 and step S400) in which the
これにより、起動制御において、容器内温度Tvに応じて電気式ヒータ部42を作動させるか否か、ヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料及び空気の供給を実行するか否かを判断するための具体的な制御態様が提供されることとなる。
Thereby, in the start control, in order to determine whether or not to operate the
特に、本実施形態の燃料電池システム100では、上記複数の起動制御モードは、電気式ヒータ部42を非作動状態、及びヒータ付き触媒燃焼器40への燃料及び空気を非供給状態として燃料電池スタック1を起動する第1起動制御モードとしての通常起動モード(ステップS300)を含む。特に、コントローラ51は、容器内温度Tvが第1閾値温度Th1以上のときに、この通常起動モードを選択する(ステップS200及びステップS300)。
In particular, in the
すなわち、容器内温度Tvが第1閾値温度Th1以上のときには、ヒータ付き触媒燃焼器40を用いた燃料電池スタック1の暖機を実行することなく、燃料電池スタック1を起動させることとなる。これにより、通常起動モードが選択される場合には、電気式ヒータ部42への電力供給及びヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料の供給のいずれも実行することなく、燃料電池スタック1を起動することができる。
That is, when the temperature Tv in the container is equal to or higher than the first threshold temperature Th1, the
したがって、システム起動時における不要な電力消費及び燃料消費をより確実に抑制して、燃料電池システム100のエネルギー効率をより高めることができる。
Therefore, unnecessary power consumption and fuel consumption at the time of system startup can be more reliably suppressed, and the energy efficiency of the
特に、前回の燃料電池システム100の停止時から比較的短い時間しか経過していない状態で燃料電池システム100を起動させる場合などにおいては、断熱容器L内の燃料電池スタック1が比較的高い温度に維持された状態のままであることが想定される。本実施形態では、このようなシーンにおいて、第1起動制御モードが選択されて消費電力及び燃料消費の抑制が実現されることとなる。
In particular, when the
さらに、本実施形態では、燃料電池システム100における上述の起動制御方法が提供される。
Further, in the present embodiment, the above-mentioned start control method in the
より詳細には、酸化剤ガスとしての空気と燃料ガスで発電する燃料電池としての燃料電池スタック1と、燃料電池スタック1を加熱するための触媒燃焼が実行される燃焼部としての触媒部41と、触媒部41を加熱する加熱装置としての電気式ヒータ部42と、を備えた触媒燃焼器としてのヒータ付き触媒燃焼器40と、燃料電池スタック1、及びヒータ付き触媒燃焼器40を収容する断熱容器Lと、を備えた燃料電池システム100において実行される起動制御方法が提供される。
More specifically, a
そして、この起動制御方法では、断熱容器L内の容器内温度Tvに基づいて、ヒータ付き触媒燃焼器40及び燃料電池スタック1起動判断(ステップS200)を含む起動制御(図3ステップS100〜ステップS400)を実行する。
Then, in this start control method, start control including start determination (step S200) of the
これにより、実質的に断熱容器L内における燃料電池スタック1の実温度及びヒータ付き触媒燃焼器40の実温度とみなすことのできる容器内温度Tvに基づいて、ヒータ付き触媒燃焼器40及び燃料電池スタック1の起動判断、特にヒータ付き触媒燃焼器40を起動させるか否か、及び燃料電池スタック1を起動させるか否かの判断を適切に実行することができる。
As a result, the
(第2実施形態)
以下、第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。特に、本実施形態の燃料電池システム100におけるハードウェア構成は、図1で説明した第1実施形態における構成と同様である。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described. The same elements as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In particular, the hardware configuration of the
本実施形態では、図3のステップS400における暖機モードのより詳細な処理が提供される。すなわち、本実施形態における起動制御では、図3のステップS100〜ステップS300の処理について第1実施形態と共通する一方で、ステップS400においてさらなる処理を含む。 In this embodiment, more detailed processing of the warm-up mode in step S400 of FIG. 3 is provided. That is, in the activation control in the present embodiment, the processes of steps S100 to S300 in FIG. 3 are common to those in the first embodiment, while further processes are included in step S400.
したがって、以下では、ステップS400を中心に説明する。 Therefore, in the following, step S400 will be mainly described.
図4は、本実施形態による暖機モードの流れを示すフローチャートである。なお、図4に示す処理は、図3のステップS400で説明した暖機モードにおいて実行されるので、
容器内温度Tvが、燃料電池スタック1の暖機の要否判断に用いた第1閾値温度Th1を下回っていることが前提となる。
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the warm-up mode according to the present embodiment. Since the process shown in FIG. 4 is executed in the warm-up mode described in step S400 of FIG. 3,
It is premised that the temperature Tv in the container is lower than the first threshold temperature Th1 used for determining the necessity of warming up the
図示のように、コントローラ51は、暖機モードを開始すると、ステップS410において、図示しない温度センサ等により検出される容器内温度Tvを取得する。
As shown in the figure, when the warm-up mode is started, the
ステップS420において、コントローラ51は、取得した容器内温度Tvが予めメモリ等に記憶された所定の第2閾値温度Th2以上であるか否かを判定する。ここで、第2閾値温度Th2は、ヒータ付き触媒燃焼器40における触媒部41の温度が、当該触媒部41において触媒燃焼反応を発生し得ると判断できる程度に容器内温度Tvが達しているかという観点から定められる。
In step S420, the
そして、本実施形態の起動制御では、容器内温度Tvは、ヒータ付き触媒燃焼器40における触媒部41の温度にほぼ相当するとみなす。したがって、例えば第2閾値温度Th2を触媒部41における触媒燃焼が可能となる温度(例えば200℃程度)に設定すれば、容器内温度Tvと第2閾値温度Th2の大小関係に基づいて触媒部41における触媒燃焼が可能であるかどうかを適切に判定することができる。
Then, in the start control of the present embodiment, the temperature Tv in the container is considered to be substantially equivalent to the temperature of the
そして、コントローラ51は、ステップS420において、容器内温度Tvが第2閾値温度Th2以上であると判定すると、ステップS430の処理を実行し、そうではない場合、すなわち容器内温度Tvが第2閾値温度Th2未満であると判定するとステップS440の処理を実行する。
Then, when the
具体的に、ステップS430において、コントローラ51は、基本暖機モードを実行する。ここで、基本暖機モードとは、燃料電池スタック1を暖機すべくヒータ付き触媒燃焼器40の触媒部41で触媒燃焼反応を発生させるように、ヒータ付き触媒燃焼器40に液体燃料及び空気を供給するモードである。
Specifically, in step S430, the
すなわち、この基本暖機モードにおいて、コントローラ51は、電気式ヒータ部42を非作動状態、ヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料を供給状態、及びエアブロア61の出力をヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料供給量に合わせて触媒燃焼に好適な流量に制御する(すなわち、ヒータ付き触媒燃焼器40への空気を供給状態とする)。これにより、ヒータ付き触媒燃焼器40による触媒燃焼が行われ、当該触媒燃焼による生成熱によって燃料電池スタック1が加熱されて昇温する。
That is, in this basic warm-up mode, the
なお、コントローラ51は、ステップS430の処理の後、図3で説明したステップS200以降の処理を実行する。すなわち、コントローラ51は、容器内温度Tvが、燃料電池スタック1の通常起動が可能と判断する第1閾値温度Th1に到達するまで基本暖機モードを継続する。
The
一方、容器内温度Tvが第2閾値温度Th2未満と判定された場合におけるステップS440では、コントローラ51は、ヒータ付き触媒燃焼器40を暖機する燃焼器準備モードを実行する。ここで、燃焼器準備モードでは、適宜、電気式ヒータ部42を作動状態としつつ、容器内温度Tvが第2閾値温度Th2に到達するまでヒータ付き触媒燃焼器40を加熱する。
On the other hand, in step S440 when the temperature Tv in the container is determined to be less than the second threshold temperature Th2, the
そして、コントローラ51は、この燃焼器準備モードを経て、容器内温度Tvが第2閾値温度Th2以上となったと判断すると、ステップS430における基本暖機モードに移行する。
Then, when the
以上説明した本実施形態の燃料電池システム100によれば、以下の作用効果を得ることができる。
According to the
本実施形態の燃料電池システム100において、複数の起動制御モードは、電気式ヒータ部42を非作動状態、ヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料及び空気を供給状態とする第2起動制御モードとしての基本暖機モードをさらに含む。特に、コントローラ51は、容器内温度Tvが第1閾値温度Th1未満で且つ第2閾値温度Th2以上のときに、この基本暖機モードを選択する(ステップS420及びステップS430)。
In the
すなわち、容器内温度Tvが第1閾値温度Th1未満で第2閾値温度Th2以上のときには、電気式ヒータ部42を作動させることなくヒータ付き触媒燃焼器40に液体燃料及び空気を供給して触媒燃焼を実行することができる。これにより、基本暖機モードが実行される場合には、電気式ヒータ部42への電力供給を実行することなく、ヒータ付き触媒燃焼器40による燃料電池スタック1の暖機を実行し、燃料電池スタック1を起動することができる。
That is, when the temperature Tv in the container is less than the first threshold temperature Th1 and higher than the second threshold temperature Th2, liquid fuel and air are supplied to the
したがって、燃料電池システム100の起動時において、容器内温度Tvに基づいて燃料電池スタック1の暖機は必要であるものの、電気式ヒータ部42によるヒータ付き触媒燃焼器40の加熱を要しないと判断できる場合には、電気式ヒータ部42における消費電力を抑制することができる。結果として、燃料電池システム100のエネルギー効率をより高めることができる。
Therefore, at the time of starting the
特に、前回の燃料電池システム100の停止時からやや時間は経過した後に燃料電池システム100を起動させる場合などにおいては、燃料電池スタック1が好適な動作温度は下回っていて暖機は必要ではあるものの、ヒータ付き触媒燃焼器40の触媒部41において触媒反応が可能な程度には断熱容器L内の温度が維持されている場合が想定される。本実施形態では、このようなシーンにおいて、第2起動制御モードが選択されることとなり、電気式ヒータ部42の消費電力を抑制することができる。
In particular, when the
(第3実施形態)
以下、第3実施形態について説明する。なお、第1実施形態又は第2実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。特に、本実施形態の燃料電池システム100におけるハードウェア構成は、図1で説明した第1実施形態における構成と同様である。
(Third Embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described. The same elements as those in the first embodiment or the second embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In particular, the hardware configuration of the
本実施形態では、図4のステップS440における燃焼器準備モードのより詳細な処理が提供される。すなわち、本実施形態における起動制御は、図3のステップS100〜ステップS400の処理について第1実施形態と共通し、図4のステップS410〜ステップS440の処理について第2実施形態と共通する一方で、ステップS440においてさらなる処理を含む。 In this embodiment, more detailed processing of the combustor preparation mode in step S440 of FIG. 4 is provided. That is, the activation control in this embodiment is common to the first embodiment for the processes of steps S100 to S400 of FIG. 3, and is common to the second embodiment for the processes of steps S410 to S440 of FIG. Further processing is included in step S440.
したがって、以下では、ステップS440の処理を中心に説明する。 Therefore, in the following, the process of step S440 will be mainly described.
図5Aは、本実施形態による燃焼器準備モードの流れを示すフローチャートである。なお、図5Aに示す処理は、図4のステップS440で説明した燃焼器準備モードにおいて実行されるので、容器内温度Tvが、触媒部41における触媒燃焼が可能と判断する基準である第2閾値温度Th2を下回っていることが前提となる。
FIG. 5A is a flowchart showing the flow of the combustor preparation mode according to the present embodiment. Since the process shown in FIG. 5A is executed in the combustor preparation mode described in step S440 of FIG. 4, the temperature Tv in the container is the second threshold value which is a criterion for determining that the
図示のように、ステップS450において、コントローラ51は、図示しない温度センサ等により検出される容器内温度Tvを取得する。
As shown in the figure, in step S450, the
ステップS460において、コントローラ51は、取得した容器内温度Tvが予めメモリ等に記憶された所定の第3閾値温度Th3以上であるか否かを判定する。ここで、第3閾値温度Th3は、ヒータ付き触媒燃焼器40における電気式ヒータ部42の温度が、当該電気式ヒータ部42において液体燃料を気化させる観点から適切な温度であると判断できる程度に容器内温度Tvが達しているかという観点から定められる。
In step S460, the
例えば液体燃料が含水エタノールの場合、実質的に気化可能温度は50℃以上であり、特に150℃以上の温度でより効率的に気化が進行する。一方で、200℃を越える温度の場合、特に電気式ヒータ部42における液体燃料の接触面の温度が200℃を越える場合には、いわゆるライデンフロスト効果の影響で液体燃料の気化効率が低下し、気化時間が長くなる。
For example, when the liquid fuel is hydrous ethanol, the vaporizable temperature is substantially 50 ° C. or higher, and vaporization proceeds more efficiently particularly at a temperature of 150 ° C. or higher. On the other hand, when the temperature exceeds 200 ° C., especially when the temperature of the contact surface of the liquid fuel in the
したがって、液体燃料の効率的な気化が可能であるかどうかを適切に判断する観点から、第3閾値温度Th3は、電気式ヒータ部42における気化効率が高くなり始める150℃から、液体燃料のライデンフロスト温度より小さい200℃の間に設定する。これにより、容器内温度Tvと第3閾値温度Th3の大小関係に基づいて電気式ヒータ部42において液体燃料を効率的に気化可能であるかどうかを適切に判定することができる。
Therefore, from the viewpoint of appropriately determining whether or not the liquid fuel can be efficiently vaporized, the third threshold temperature Th3 is the liquid fuel Leiden from 150 ° C. at which the vaporization efficiency in the
そして、コントローラ51は、ステップS460において、容器内温度Tvが第3閾値温度Th3以上であると判定すると、ステップS470の処理を実行し、そうではない場合、すなわち容器内温度Tvが第3閾値温度Th3未満であると判定するとステップS480の処理を実行する。
Then, when the
具体的に、ステップS470において、コントローラ51は、触媒部暖機モードを実行する。ここで、触媒部暖機モードとは、ヒータ付き触媒燃焼器40内の触媒部41を暖機すべく、電気式ヒータ部42を作動させるとともに、エアブロア61を制御してヒータ付き触媒燃焼器40への空気供給を行う。
Specifically, in step S470, the
この触媒部暖機モードでは電気的熱源となる電気式ヒータ部42は、触媒部41よりも温度が高くなる。したがって、触媒部41自体は触媒燃焼が可能となる温度に達していなくとも、電気式ヒータ部42は触媒燃焼が可能となる温度に達しているケースが想定される。したがって、この場合を想定して電気式ヒータ部42において触媒燃焼反応を生じさせるべく、ヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料の供給を実行する。
In this catalyst section warm-up mode, the temperature of the
すなわち、この触媒部暖機モードにおいて、コントローラ51は、電気式ヒータ部42を作動状態、ヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料を供給状態、及びエアブロア61の出力を電気式ヒータ部42の出力及び液体燃料の供給量に合わせて好適な流量に制御する(ヒータ付き触媒燃焼器40への空気を供給状態とする)。
That is, in this catalyst section warm-up mode, the
これにより、ヒータ付き触媒燃焼器40内に供給された空気は、上流側の電気式ヒータ部42によって電気的に生成される熱、及び電気式ヒータ部42で生じる触媒燃焼反応による生成熱により加熱されて下流側の触媒部41(図2参照)を暖機することとなる。
As a result, the air supplied into the
特に、触媒部暖機モードでは、容器内温度Tvが第3閾値温度Th3以上であるため電気式ヒータ部42が液体燃料の気化に好適な温度状態であるところ、供給された液体燃料は電気式ヒータ部42において気化される。そして、気化された燃料は供給された空気と混合され、当該電気式ヒータ部42のハニカム構造体42Aに担持された触媒材料の作用で触媒燃焼反応が生じる。したがって、電気式ヒータ部42の電気的な加熱と触媒燃焼反応が、ヒータ付き触媒燃焼器40の効率的な昇温を促進する観点から相補的に作用することとなる。
In particular, in the catalyst section warm-up mode, the temperature inside the container Tv is the third threshold temperature Th3 or higher, so that the
なお、コントローラ51は、ステップS470の処理の後、図4で説明したステップS420以降の処理を実行する。すなわち、コントローラ51は、容器内温度Tvが、触媒部41における触媒燃焼が可能となる第2閾値温度Th2に到達するまで触媒部暖機モードを継続する。
The
一方、容器内温度Tvが第3閾値温度Th3未満と判定された場合におけるステップS440では、コントローラ51は、電気式ヒータ部42を暖機するヒータ暖機モードを実行する。ここで、ヒータ暖機モードでは、電気式ヒータ部42を作動状態としつつ、ヒータ付き触媒燃焼器40を加熱する。
On the other hand, in step S440 when the temperature Tv in the container is determined to be less than the third threshold temperature Th3, the
そして、コントローラ51は、このヒータ暖機モードを経て、容器内温度Tvが第3閾値温度Th3以上となったと判断すると、ステップS470における触媒部暖機モードに移行する。
Then, when the
以上説明した本実施形態の燃料電池システム100によれば、以下の作用効果を得ることができる。
According to the
本実施形態の燃料電池システム100において、複数の起動制御モードは、電気式ヒータ部42を作動状態、ヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料及び空気を供給状態とする第3起動制御モードとしての触媒部暖機モードをさらに含む。そして、コントローラ51は、容器内温度Tvが第2閾値温度Th2未満で第3閾値温度Th3以上のときに、この触媒部暖機モードを選択する(ステップS460及びステップS470)。
In the
すなわち、容器内温度Tvが第2閾値温度Th2未満で第3閾値温度Th3以上のときに触媒部暖機モードが選択されることで、電気式ヒータ部42の作動により電気的に生成される熱と、液体燃料として供給されて電気式ヒータ部42で気化される燃料及び空気の触媒燃焼反応による生成熱によって、ヒータ付き触媒燃焼器40を暖機することができる。
That is, when the temperature Tv in the container is less than the second threshold temperature Th2 and the third threshold temperature Th3 or more, the catalyst section warm-up mode is selected, and the heat generated electrically by the operation of the
したがって、システム起動時において、容器内温度Tvに基づいてヒータ付き触媒燃焼器40の暖機は必要であるものの、電気式ヒータ部42における液体燃料の効率的な気化が可能と判断できる場合には、電気式ヒータ部42の作動により電気的に生成される熱と当該電気式ヒータ部42における触媒燃焼反応による生成熱の双方を利用して、ヒータ付き触媒燃焼器40(触媒部41)の暖機を効率的に実行することができる。結果として、電気式ヒータ部42の高出力の作動又は長時間の作動を抑制することができるので、消費電力のさらなる低減を図ることができる。
Therefore, when it is necessary to warm up the
特に、本実施形態では、電気式ヒータ部42において液体燃料が好適に気化されつつ、当該電気式ヒータ部42自体に担持されている触媒材料の作用で気化燃料と空気の触媒燃焼反応が生じる。すなわち、電気式ヒータ部42の電気的な加熱と触媒燃焼反応が、ヒータ付き触媒燃焼器40の効率的な昇温を促進する観点から相補的に作用することとなる。したがって、単に、電気式ヒータ部42を作動させることで生じる熱のみでヒータ付き触媒燃焼器40を加熱する場合と比較してより効率的にヒータ付き触媒燃焼器40の暖機を実行することができる。結果として、電気式ヒータ部42の消費電力の抑制及びヒータ付き触媒燃焼器40における燃料消費量の抑制の双方を実現し、システム効率を向上させることができる。
In particular, in the present embodiment, while the liquid fuel is suitably vaporized in the
なお、本実施形態に係る起動制御モードが適用されるシーンとしては、例えば、前回の燃料電池システム100の停止時からある程度の時間が経過した場合であって、電気式ヒータ部42が液体燃料を気化させるために好適な温度程度に維持されている場合が想定される。本実施形態では、このようなシーンにおいて、触媒部暖機モードが選択されることとなるので、電気式ヒータ部42の消費電力のより一層の低減に寄与することができる。
In addition, as a scene to which the start control mode according to this embodiment is applied, for example, when a certain amount of time has passed since the previous stop of the
(変形例)
以下、第3実施形態の変形例について説明する。なお、既に説明した第3実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本変形例に係る燃料電池システム100では、第3実施形態の燃焼器準備モードの他の態様、特にステップS470の処理が変更された態様が提供される。
(Modification example)
Hereinafter, a modified example of the third embodiment will be described. The same elements as those in the third embodiment described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The
図5Bは、本実施形態による燃焼器準備モードの流れを示すフローチャートである。なお、図5Bに示すステップS450、ステップS460、及びステップS480の処理は、図5Aで説明したステップS450、ステップS460、及びステップS480の処理と同様であるので、その説明を省略する。 FIG. 5B is a flowchart showing the flow of the combustor preparation mode according to the present embodiment. Since the processing of step S450, step S460, and step S480 shown in FIG. 5B is the same as the processing of step S450, step S460, and step S480 described with reference to FIG. 5A, the description thereof will be omitted.
本実施形態では、特に、触媒部暖機モードとして、図5BのステップS470に代えて、ステップS471、ステップS472、及びステップS473の処理が実行される。 In this embodiment, in particular, as the catalyst section warm-up mode, the processes of step S471, step S472, and step S473 are executed instead of step S470 of FIG. 5B.
具体的に、コントローラ51は、ステップS460の判断において容器内温度Tvが第3閾値温度Th3以上であると判定すると、ステップS471の判断を実行する。
Specifically, when the
ステップS471において、容器内温度Tvが予めメモリ等に記憶された所定の第4閾値温度Th4以上であるか否かを判定する。ここで、第4閾値温度Th4は、ヒータ付き触媒燃焼器40における電気式ヒータ部42の温度が、当該電気式ヒータ部42において触媒燃焼が発生する温度に到達していると判断できる程度に容器内温度Tvが達しているかという観点から定められる。
In step S471, it is determined whether or not the temperature Tv in the container is equal to or higher than the predetermined fourth threshold temperature Th4 stored in the memory or the like in advance. Here, the fourth threshold temperature Th4 is a container to such an extent that it can be determined that the temperature of the
したがって、第4閾値温度Th4は、電気式ヒータ部42において液体燃料を気化させる観点から定められる第3閾値温度Th3よりも大きな値である一方で、触媒部41における触媒燃焼が可能と判断する基準である第2閾値温度Th2よりは小さい値に設定される。
Therefore, the fourth threshold temperature Th4 is a value larger than the third threshold temperature Th3 determined from the viewpoint of vaporizing the liquid fuel in the
すなわち、本変形例において、容器内温度Tvが第4閾値温度Th4未満であれば、電気式ヒータ部42における液体燃料の気化を適切に実行することはできる一方で、電気式ヒータ部42において触媒燃焼反応が好適に生じるまではヒータ付き触媒燃焼器40の暖機が進行していないと判断できる。
That is, in this modification, if the temperature Tv in the container is less than the fourth threshold temperature Th4, the vaporization of the liquid fuel in the
また、容器内温度Tvが第4閾値温度Th4以上であれば、電気式ヒータ部42における液体燃料の気化を適切に実行可能で且つ電気式ヒータ部42において触媒燃焼反応が好適に生じる程度にヒータ付き触媒燃焼器40の暖機が進行している判断できる。
Further, when the temperature Tv in the container is the fourth threshold temperature Th4 or more, the heater can appropriately vaporize the liquid fuel in the
したがって、コントローラ51は、ステップS471において、容器内温度Tvが第4閾値温度Th4以上であると判定すると、ステップS472の触媒部第2暖機モードを実行する。ステップS472の触媒部第2暖機モードにおいて、コントローラ51は、電気式ヒータ部42を非作動状態、ヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料を供給状態、及びエアブロア61の出力を液体燃料の供給量に合わせて好適な流量に制御する(ヒータ付き触媒燃焼器40への空気を供給状態とする)。
Therefore, when the
この触媒部第2暖機モードを実行するシーンにおいては、上述のように電気式ヒータ部42における液体燃料の気化及び触媒燃焼反応が好適に実行され得る温度環境にあるので、電気式ヒータ部42を作動させることなくヒータ付き触媒燃焼器40に液体燃料及び空気を供給すれば、ヒータ付き触媒燃焼器40の暖機を進行させることができる。
In the scene where the second warm-up mode of the catalyst unit is executed, since the temperature environment is such that the vaporization of the liquid fuel and the catalyst combustion reaction in the
なお、コントローラ51は、ステップS472の処理の後、図4で説明したステップS420以降の処理を実行する。すなわち、コントローラ51は、容器内温度Tvが、触媒部41における触媒燃焼が可能となる第2閾値温度Th2に到達するまで触媒部第2暖機モードを継続する。
After the process of step S472, the
一方、コントローラ51は、ステップS471において、容器内温度Tvが第4閾値温度Th4未満であると判定すると、ステップS473の触媒部第1暖機モードを実行する。
On the other hand, when the
ステップS473において、コントローラ51は、電気式ヒータ部42を作動状態、ヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料を供給状態、及びエアブロア61の出力を電気式ヒータ部42の出力及び液体燃料の供給量に合わせて好適な流量に制御するヒータ付き触媒燃焼器40への空気を供給状態とする)。
In step S473, the
これにより、第2実施形態で説明した触媒部暖機モードの場合と同様に、ヒータ付き触媒燃焼器40内に供給された空気は、上流側の電気式ヒータ部42で電気的に生成する熱、及び電気式ヒータ部42で生じる触媒燃焼反応による生成熱により加熱されて下流側の触媒部41が昇温することとなる
As a result, as in the case of the catalyst section warm-up mode described in the second embodiment, the air supplied into the
そして、コントローラ51は、この触媒部第1暖機モードを経て、容器内温度Tvが第4閾値温度Th4以上となったと判断すると、ステップS472における触媒部第2暖機モードに移行する。
Then, when the
以上説明した本変形例の燃料電池システム100によれば、以下の作用効果を得ることができる。
According to the
本変形例の燃料電池システム100において、触媒部暖機モード(ステップS471〜ステップS473)は、電気式ヒータ部42を作動状態、ヒータ付き触媒燃焼器40へ液体燃料及び空気を供給状態とする触媒部第1暖機モード(ステップS473)と、電気式ヒータ部42を非作動状態、ヒータ付き触媒燃焼器40へ液体燃料及び空気を供給状態とする触媒部第2暖機モード(ステップS472)と、を含む。
In the
そして、コントローラ51は、容器内温度Tvが第3閾値温度Th3以上で且つ第4閾値温度Th4未満である場合に、触媒部第1暖機モードを選択し(ステップS460のYes且つステップS471のNo)、容器内温度Tvが第4閾値温度Th4以上で且つ第2閾値温度Th2ある場合には、触媒部第2暖機モードを選択する(ステップS460のYes且つステップS471のYes)。
Then, when the temperature Tv in the container is equal to or higher than the third threshold temperature Th3 and lower than the fourth threshold temperature Th4, the
すなわち、容器内温度Tvが第2閾値温度Th2未満で第3閾値温度Th3以上のときの触媒部暖機モードにおいて、容器内温度Tvと第4閾値温度Th4の大小関係に応じて、電気式ヒータ部42の作動を要するか否かをより好適に判断し、電気式ヒータ部42を作動させなくとも良いシーンにおいては、電気式ヒータ部42を非作動状態とするので、燃料電池システム100における消費電力のより一層の低減に寄与することができる。
That is, in the catalyst section warm-up mode when the temperature Tv in the container is less than the second threshold temperature Th2 and is equal to or higher than the third threshold temperature Th3, the electric heater is used according to the magnitude relationship between the temperature Tv in the container and the fourth threshold temperature Th4. In a scene where it is not necessary to operate the
より詳細には、本変形例の第4閾値温度Th4は、電気式ヒータ部42における液体燃料の気化は適切に実行できるが電気式ヒータ部42において触媒燃焼反応が適切に実行できない場合と、電気式ヒータ部42における液体燃料の気化及び触媒燃焼反応がともに適切に実行できる場合と、の判断を行うための指標として用いられる。
More specifically, in the fourth threshold temperature Th4 of this modification, the vaporization of the liquid fuel in the
したがって、容器内温度Tvが第4閾値温度Th4未満であれば、電気式ヒータ部42を作動させて少なくとも電気式ヒータ部42における触媒燃焼反応が適切に実行できる程度まで速やかに暖機を行うとともに、容器内温度Tvが第4閾値温度Th4以上であれば、電気式ヒータ部42を非作動状態としても当該電気式ヒータ部42における触媒燃焼による生成熱でヒータ付き触媒燃焼器40の暖機を進行させることができる。
Therefore, if the temperature Tv in the container is less than the fourth threshold temperature Th4, the
すなわち、触媒部暖機モードにおいて、容器内温度Tvに応じてより適切に電気式ヒータ部42の作動及び液体燃料の供給が制御されることとなるので、電気式ヒータ部42の消費電力及びヒータ付き触媒燃焼器40における燃料消費量のさらなる低減を図ることができ、よりシステム効率を向上させることができる。
That is, in the catalyst section warm-up mode, the operation of the
(第4実施形態)
以下、第4実施形態について説明する。なお、上記各実施形態又は変形例と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。特に、本実施形態の燃料電池システム100におけるハードウェア構成は、図1で説明した第1実施形態における構成と同様である。
(Fourth Embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described. The same elements as those of the above-described embodiments or modifications are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In particular, the hardware configuration of the
本実施形態では、図5AのステップS480におけるヒータ暖機モードのより詳細な処理が提供される。すなわち、本実施形態における起動制御は、図3のステップS100〜ステップS400の処理について第1実施形態と共通し、図4のステップS410〜ステップS440の処理について第2実施形態と共通し、図5AのステップS450〜ステップS470の処理について第3実施形態と共通する。 In this embodiment, more detailed processing of the heater warm-up mode in step S480 of FIG. 5A is provided. That is, the activation control in this embodiment is common to the first embodiment for the processes of steps S100 to S400 of FIG. 3, and is common to the second embodiment for the processes of steps S410 to S440 of FIG. 4, and FIG. 5A. The processing of steps S450 to S470 of the above is common to the third embodiment.
したがって、以下では、ステップS480の処理を中心に説明する。 Therefore, in the following, the process of step S480 will be mainly described.
図5Bは、本実施形態によるヒータ暖機モードの流れを示すフローチャートである。なお、図5Bに示す処理は、図5AのステップS480で説明したヒータ暖機モードにおいて実行されるので、容器内温度Tvが、電気式ヒータ部42において液体燃料の気化が適切に行われると判断する基準である第3閾値温度Th3を下回っていることが前提である。
FIG. 5B is a flowchart showing the flow of the heater warm-up mode according to the present embodiment. Since the process shown in FIG. 5B is executed in the heater warm-up mode described in step S480 of FIG. 5A, it is determined that the temperature Tv in the container appropriately vaporizes the liquid fuel in the
図示のように、ステップS481において、コントローラ51は、エアブロア61を制御してヒータ付き触媒燃焼器40への空気供給を行う。なお、この時のヒータ付き触媒燃焼器40に供給する空気流量は、例えば、後述の電気式ヒータ部42の作動により生成する熱を触媒部41に適切に伝達する観点、及び電気式ヒータ部42の過剰な温度上昇を抑制する観点から適宜設定される。
As shown in the figure, in step S481, the
ステップS482において、コントローラ51は、電気式ヒータ部42を作動させる。なお、電気式ヒータ部42の出力は、ヒータ付き触媒燃焼器40に供給される空気の保有熱量を考慮しつつ、電気式ヒータ部42の過剰な温度上昇を抑制しつつ触媒部41への適切な伝熱を実現する観点から適宜設定することができる。
In step S482, the
すなわち、本実施形態では、ヒータ付き触媒燃焼器40における液体燃料の気化を適切に実行することができない程度に容器内温度Tvが低い場合には、電気式ヒータ部42を作動させてヒータ付き触媒燃焼器40の暖機を実行することとなる。したがって、コントローラ51は、ヒータ暖機モードにおいてはヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料を非供給状態とする。
That is, in the present embodiment, when the temperature Tv in the container is so low that the vaporization of the liquid fuel in the
図7Aは、本実施形態において、容器内温度Tvに応じて実行される各起動制御モードをまとめて表である。すなわち、図7Aは、容器内温度Tvに応じて電気式ヒータ部42の作動状態、ヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料の供給状態、及びヒータ付き触媒燃焼器40への空気の供給状態の対応を示している。
FIG. 7A is a table summarizing each activation control mode executed according to the temperature Tv in the container in the present embodiment. That is, FIG. 7A shows the operating state of the
図7Aから理解されるように、本実施形態の燃料電池システム100の起動制御は、電力消費量の増大要因となり得る電気式ヒータ部42の作動を可能な限り抑制しつつも、ヒータ付き触媒燃焼器40内における効率的な触媒燃焼を実現して燃料電池スタック1等の効率的な暖機を実現する観点から実行される。
As can be understood from FIG. 7A, the start control of the
以上説明した本実施形態の燃料電池システム100によれば、以下の作用効果を得ることができる。
According to the
本実施形態の燃料電池システム100において、複数の起動制御モードは、電気式ヒータ部42を作動状態、ヒータ付き触媒燃焼器40への燃料を非供給状態、及びヒータ付き触媒燃焼器40への空気を供給状態とする第4起動制御モードとしてのヒータ暖機モード(ステップS480)をさらに含む。特に、コントローラ51は、容器内温度Tvが第3閾値温度Th3未満のときに、このヒータ暖機モードを選択する(図5AのステップS460のNo及びステップS480)。
In the
すなわち、本実施形態の燃料電池システム100では、容器内温度Tvが第3閾値温度Th3のとき、より詳細にはヒータ付き触媒燃焼器40における液体燃料の気化を適切に実行することができない程度に容器内温度Tvが低いときにヒータ暖機モードを選択する。
That is, in the
これにより、電気式ヒータ部42を作動させてヒータ付き触媒燃焼器40を暖機するべきシーンを適切に判断して、ヒータ暖機モードを実行することができる。したがって、電気式ヒータ部42の作動が要求されるシーンにおいてはこれを適切に判断して電気式ヒータ部42を作動させ、ヒータ付き触媒燃焼器40の速やかな暖機に寄与することができる。また、このヒータ暖機モードでは、ヒータ付き触媒燃焼器40への液体燃料の供給を行わないので、電気式ヒータ部42の温度が液体燃料の気化を適切に実行できない程度に低い場合に液体燃料が供給されることによる燃料消費を抑制することができる。結果として、ヒータ付き触媒燃焼器40の暖機を含む燃料電池システム100の暖機を効率的に実行することができるので、消費電力及び燃料消費量のさらなる低減を図ることができる。
As a result, the heater warm-up mode can be executed by appropriately determining the scene in which the
また、本実施形態に係る起動制御モードが適用されるシーンとしては、例えば、前回の燃料電池システム100の停止時からかなり時間が経過した場合であって、電気式ヒータ部42の温度が液体燃料の気化を適切に実行できない程度に低下した場合が想定される。本実施形態では、このようなシーンにおいて、ヒータ暖機モードが選択されることとなるので、ヒータ付き触媒燃焼器40の速やか且つ無駄な燃料消費を要しない暖機が可能となる。
Further, as a scene to which the start control mode according to the present embodiment is applied, for example, when a considerable time has passed since the previous stop of the
なお、上記ステップS481とステップS482の処理を実行する順番は、本実施形態で説明した順番に限られない。すなわち、ステップS482の処理を実行した後にステップS481の処理を実行しても良い。また、ステップS481とステップS482の処理を略同時に実行しても良い。 The order in which the processes of steps S481 and S482 are executed is not limited to the order described in this embodiment. That is, the process of step S481 may be executed after the process of step S482 is executed. Further, the processes of step S481 and step S482 may be executed substantially at the same time.
また、本実施形態において図5Aで説明したステップS450〜ステップS470の処理に代えて、図5Bで説明したステップS450、ステップS460、ステップS471、ステップS472、及びステップS473の処理を適用するようにしても良い。この場合において容器内温度Tvに応じて実行される各起動制御モードをまとめて表を図7Bに示す。 Further, in the present embodiment, the processes of step S450, step S460, step S471, step S472, and step S473 described in FIG. 5B are applied instead of the processes of steps S450 to S470 described in FIG. 5A. Is also good. In this case, a table showing each activation control mode executed according to the container temperature Tv is shown in FIG. 7B.
(第5実施形態)
以下、第5実施形態について説明する。なお、上記各実施形態又は変形例と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。特に、本実施形態では、容器内温度Tvを取得するために、燃料電池システム100に温度センサ110を設ける例を説明する。
(Fifth Embodiment)
Hereinafter, the fifth embodiment will be described. The same elements as those of the above-described embodiments or modifications are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In particular, in the present embodiment, an example in which the
図8Aは、第5実施形態による燃料電池システム100の構成の概要を示す図である。図示のように、本実施形態では、図1で説明した燃料電池システム100の構成に加えて、断熱容器L内における空気通路13のカソード排ガス通路13bに温度センサ110が設けられている。温度センサ110は、空気通路13を流れる空気の温度を検出し、コントローラ51に送信する。すなわち、温度センサ110は、ヒータ付き触媒燃焼器40に空気を供給する経路としても機能するカソード排ガス通路13bに設けられる。
FIG. 8A is a diagram showing an outline of the configuration of the
そして、コントローラ51は、温度センサ110から受信した温度検出値を、容器内温度Tvとみなして、第1実施形態〜第4実施形態で説明した各起動制御、及び第3実施形態の変形例として説明した起動制御の内の何れかを実行する。
Then, the
以上説明した本実施形態の燃料電池システム100によれば、以下の作用効果を得ることができる。
According to the
本実施形態の燃料電池システム100において、断熱容器Lの内部に、容器内温度Tvを取得する容器内温度検出装置としての温度センサ110が設けられる。
In the
これにより、断熱容器Lの内部の温度を直接的に計測して得られる容器内温度Tvを、コントローラ51による起動制御に用いることができるので、当該起動制御の精度をより向上させることができる。
As a result, the temperature Tv inside the container obtained by directly measuring the temperature inside the heat insulating container L can be used for the start control by the
また、本実施形態の燃料電池システム100では、ヒータ付き触媒燃焼器40及び燃料電池スタック1への共通の空気の供給経路を構成する酸化剤ガス路としての空気通路13を有する。空気通路13は、燃料電池スタック1へ空気を供給する燃料電池酸化剤供給経路としてのスタック空気供給通路13aと、スタック空気供給通路13aに連通して燃料電池スタック1からの排ガス(カソード排ガス)を流すとともにヒータ付き触媒燃焼器40に空気を供給する燃焼器酸化剤供給経路としてのカソード排ガス通路13bと、を含む。そして、温度センサ110は、空気通路13に設けられる。
Further, the
これにより、本実施形態に係る起動制御において、ヒータ付き触媒燃焼器40及び燃料電池スタック1からの排ガスを流しつつヒータ付き触媒燃焼器40への空気供給経路としても機能するカソード排ガス通路13b内のガス温度を温度センサ110で検出することができる。
As a result, in the start control according to the present embodiment, in the cathode
したがって、上記構成によれば、断熱容器L内において少なくとも燃料電池スタック1からヒータ付き触媒燃焼器40までに亘る一定範囲を流れて局所的な熱分布の偏りの影響を好適に排除されたガス温度検出値が、容器内温度Tvとして取得されるので、上記起動制御をより高精度に実行することができる。また、カソード排ガス通路13b内のガス温度検出値である容器内温度Tvには、制御対象であるヒータ付き触媒燃焼器40及び燃料電池スタック1の双方の温度の影響がより強く反映されるので、上記起動制御をより好適に実行することができる。
Therefore, according to the above configuration, the gas temperature that flows in the heat insulating container L at least in a certain range from the
なお、本実施形態の構成を有する燃料電池システム100において、図3で説明した起動制御にしたがい、暖機モードが選択されずに通常起動モードが選択された場合(ステップS200のYes及びステップS300参照)においても、燃料電池スタック1における発電のために供給される空気が空気通路13を流れる。
In the
したがって、温度センサ110によってこの空気の温度を検出することができる。すなわち、本実施形態に係る起動制御における容器内温度Tvを取得するべく用いる温度センサ110は、燃料電池スタック1の通常運転時の制御に用いるパラメータとしての温度の検出にも用いることができる。これにより、本実施形態の構成であれば、複数の温度センサを設置することなく低コストに、燃料電池スタック1の通常運転時の制御及び本実施形態の起動制御の双方に必要な温度情報を与えることができる。
Therefore, the temperature of this air can be detected by the
また、本実施形態では、温度センサ110は、燃料電池スタック1の下流に設けられている。これにより、温度センサ110に検出される温度は、燃料電池スタック1を通過したガスの温度となるので、制御対象である燃料電池スタック1の実際の温度がより強く反映されることとなる。したがって、本実施形態の燃料電池システム100では、この温度センサ110の温度検出値を容器内温度Tvとして燃料電池スタック1に対する暖機が必要か否かの判断(図3のステップS200)が実行されることとなるので、当該判断の精度をより向上させることができる。
Further, in the present embodiment, the
なお、温度センサ110の温度検出値に燃料電池スタック1の実際の温度がより強く反映される観点から、カソード排ガス通路13bにおいて燃料電池スタック1に比較的近い位置に温度センサ110を設けることが好ましい。
From the viewpoint that the actual temperature of the
(変形例1)
次に、第5実施形態の変形例1について説明する。なお、既に説明した第5実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Modification example 1)
Next, a
図8Bは、本変形例1による燃料電池システム100の構成の概要を示す図である。図示のように、本変形例1の燃料電池システム100には、図8Aで説明した温度センサ110に代えて、燃焼ガス通路17における断熱容器Lの周辺の外部領域に温度センサ120が設けられている。
FIG. 8B is a diagram showing an outline of the configuration of the
そして、コントローラ51は、温度センサ120から受信した温度検出値を、容器内温度Tvとみなして、第1実施形態〜第4実施形態で説明した各起動制御、及び第3実施形態の変形例として説明した起動制御の内の何れかを実行する。
Then, the
以上説明した本変形例1の燃料電池システム100によれば、以下の作用効果を得ることができる。
According to the
本実施形態の燃料電池システム100において、断熱容器Lの周辺外部領域に、容器内温度Tvを取得する容器内温度検出装置としての温度センサ120が設けられる。
In the
これにより、断熱容器Lの内部にセンサを設けることなく、容器内温度Tvを取得することができる。すなわち、容器内温度Tvを取得するための温度センサ120の後付けが容易になる。さらに、温度センサ120は、断熱容器Lの周辺(近傍)に設けられるため、断熱容器Lの実際の内部の温度に対する誤差も最小限に抑えることができる。
As a result, the temperature Tv inside the container can be acquired without providing a sensor inside the heat insulating container L. That is, the
また、本実施形態の燃料電池システム100では、ヒータ付き触媒燃焼器40には、該ヒータ付き触媒燃焼器40で生成される燃焼ガスを排出するとともに、断熱容器Lの外部に伸長する燃焼ガス通路17が接続されている。そして、温度センサ120は、燃焼ガス通路17における断熱容器Lの外部領域に設けられる。
Further, in the
これにより、温度センサ120が、ヒータ付き触媒燃焼器40で生成される燃焼ガスの保有熱量の影響が比較的強く反映される燃焼ガス通路17に配置されることとなる。したがって、温度センサ120が断熱容器Lの外部にあっても、コントローラ51による起動制御における容器内温度Tvに応じたヒータ付き触媒燃焼器40の各起動モードの判断(図4のステップS420及び図5AのステップS460等)を好適な精度で実行することができる。
As a result, the
(変形例2)
次に、第5実施形態の変形例2について説明する。なお、既に説明した第5実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Modification 2)
Next, a
図8Cは、本変形例2による燃料電池システム100の構成の概要を示す図である。図示のように、本変形例2の燃料電池システム100には、図8Aで説明した温度センサ110に代えて、燃料電池スタック1に温度センサ130が設置されている。
FIG. 8C is a diagram showing an outline of the configuration of the
そして、コントローラ51は、温度センサ130から受信した温度検出値を、容器内温度Tvとみなして、第1実施形態〜第4実施形態で説明した各起動制御、及び第3実施形態の変形例として説明した起動制御の内の何れかを実行する。
Then, the
以上説明した本変形例2の燃料電池システム100によれば、以下の作用効果を得ることができる。
According to the
本実施形態の燃料電池システム100において、容器内温度検出装置としての温度センサ130は、燃料電池スタック1に設置される。
In the
これにより、燃料電池スタック1の温度を直接的に計測して得られる容器内温度Tvを、コントローラ51による起動制御に用いることができるので、当該起動制御における燃料電池スタック1の暖機処理の精度をより向上させることができる。
As a result, the temperature Tv in the container obtained by directly measuring the temperature of the
より具体的には、燃料電池スタック1に設置された温度センサ130の温度検出値は、燃料電池システム100の起動時における暖機対象としての燃料電池スタック1の温度がよりダイレクトに反映されることとなる。したがって、本実施形態の燃料電池システム100では、この温度センサ130の温度検出値を容器内温度Tvとして燃料電池スタック1に対する暖機が必要か否かの判断(図3のステップS200)が実行されることとなるので、当該判断の精度をより向上させることができる。
More specifically, the temperature detection value of the
(変形例3)
次に、第5実施形態の変形例2について説明する。なお、既に説明した第5実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Modification example 3)
Next, a
図8Dは、本変形例3による燃料電池システム100の構成の概要を示す図である。図示のように、本変形例2の燃料電池システム100には、図8Dで説明した温度センサ110に代えて、ヒータ付き触媒燃焼器40に温度センサ140が設置されている。
FIG. 8D is a diagram showing an outline of the configuration of the
そして、コントローラ51は、温度センサ140から受信した温度検出値を、容器内温度Tvとみなして、第1実施形態〜第4実施形態で説明した各起動制御、及び第3実施形態の変形例として説明した起動制御の内の何れかを実行する。
Then, the
以上説明した本変形例3の燃料電池システム100によれば、以下の作用効果を得ることができる。
According to the
本実施形態の燃料電池システム100において、容器内温度検出装置としての温度センサ140は、ヒータ付き触媒燃焼器40に設置される。
In the
これにより、ヒータ付き触媒燃焼器40の温度を直接的に計測して得られる容器内温度Tvを、コントローラ51による起動制御に用いることができるので、当該起動制御におけるヒータ付き触媒燃焼器40の暖機処理の精度をより向上させることができる。
As a result, the temperature Tv in the container obtained by directly measuring the temperature of the
より具体的には、ヒータ付き触媒燃焼器40に設置された温度センサ140の温度検出値は、燃料電池システム100の起動時においてヒータ付き触媒燃焼器40の温度がよりダイレクトに反映されることとなる。したがって、本実施形態の燃料電池システム100では、この温度センサ140の温度検出値を容器内温度Tvとすることで、ヒータ付き触媒燃焼器40の各起動モードの判断(図4のステップS420及び図5AのステップS460等)をより高精度に実行することができる。
More specifically, the temperature detection value of the
なお、上記第5実施形態及び各変形例1〜3で説明した各温度センサ110、120、130、140の設置位置は、一例に過ぎず、断熱容器Lの内部又は周辺の外部領域であれば、他の場所に配置しても良い。特に、断熱容器Lの内部は、外部との熱の流出入が遮断された略閉塞された空間であるため、当該空間内は比較的熱平衡状態となりやすい。このため、空間内の温度分布の偏りが少ない。
The installation positions of the
したがって、断熱容器Lの内部又は周辺の外部領域に温度センサを設けて温度を検出することで、上記起動制御の制御対象である燃料電池スタック1及びヒータ付き触媒燃焼器40の実際の温度の影響が好適に反映された容器内温度Tvを取得することができる。
Therefore, by providing a temperature sensor in the inside or the outer region around the heat insulating container L to detect the temperature, the influence of the actual temperature of the
具体的に、上記第5実施形態及び各変形例1〜3で説明した各温度センサ110、120、130、140以外にも、図8Eに示すように、燃料電池スタック1の上流のスタック空気供給通路13aに温度センサ150を設けるようにしても良い。
Specifically, in addition to the
さらに、図8A〜図8Eにおいて、それぞれ、一つの温度センサ110、120、130、140、150を設ける例を説明したが、これら各温度センサ110、120、130、140、150を任意の組み合わせで2つ以上配置するようにしても良い。その場合、例えば、2つ以上のセンサの温度検出値の平均値、中央値、最小値、又は最大値等の統計量を容器内温度Tvとみなすことができる。
Further, in FIGS. 8A to 8E, an example in which one
一方で、図8A〜図8Eに示した燃料電池システム100では、上述のように、断熱容器Lの内部又は周辺の外部領域における温度分布の偏りが少ないため、図8A〜図8Eに示すような各温度センサ110、120、130、140、150の何れか一つだけ設けることがより好ましい。
On the other hand, in the
すなわち、燃料電池システム100において温度センサ110、120、130、140、150の内の複数のセンサを設けた場合でも、上述温度分布の偏りが少ないことに起因して当該複数のセンサで検出される温度検出値のバラツキも比較的少なくなる。したがって、燃料電池システム100に温度センサ110、120、130、140、150のいずれか一つのセンサを設けて当該センサによる温度検出値を容器内温度Tvとすることで、コントローラ51による起動制御の精度を十分に維持しつつも、センサ設置数を少なくすることによる低コスト化にも寄与することができる。
That is, even when a plurality of
(第6実施形態)
以下、第6実施形態について説明する。なお、上記各実施形態又は変形例と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Sixth Embodiment)
Hereinafter, the sixth embodiment will be described. The same elements as those of the above-described embodiments or modifications are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
本実施形態では、コントローラ51は、燃料電池システム100の停止時(以下、単に「システム停止時」とも記載する)から次のシステム起動時において、断熱容器Lから外部への放熱に起因する容器内温度Tvの変化を推定し、当該変化が加味された容器内温度Tvをシステム起動時に開始される起動制御に用いる。
In the present embodiment, the
図9は、第6実施形態による燃料電池システム100の構成の概要を示す図である。図示のように、本実施形態では、図8Aで説明した燃料電池システム100の構成に加えて、燃料通路11における断熱容器Lの外部領域に温度センサ200が設けられている。
FIG. 9 is a diagram showing an outline of the configuration of the
より詳細には、本実施形態の燃料電池システム100の温度センサ200は、燃料通路11における燃料タンク8の下流であり、蒸発器21の上流位置に設けられている。温度センサ200は、燃料タンク8からの液体燃料の温度を検出してコントローラ51に送信する。
More specifically, the
ここで、燃料タンク8は、当該燃料タンク8内において液体燃料が気化してしまうことを抑制する観点などから、断熱容器Lの外部、特に外気に近い温度に維持される低温領域に配置される。したがって、燃料タンク8の下流で蒸発器21の上流位置に設置される温度センサ200が検出する液体燃料の温度は、ほぼ外気温度に相当する値となる。
Here, the
したがって、コントローラ51は、温度センサ200から受信した温度検出値を、外気温度Toutとみなして取得する。
Therefore, the
また、コントローラ51は、該コントローラ51の内部又は外部に構成され、燃料電池システム100の停止中であっても経過時間をカウントし得る所定のタイマ300により経過時間情報を取得する。特に、本実施形態のコントローラ51は、タイマ300によりシステム停止時から次のシステム起動時までの経過時間であるシステム停止時間Δtを取得する。
Further, the
そして、コントローラ51は、システム停止時における温度センサ200で検出される温度検出値(以下では、「停止時外気温度Tout(t)」とも称する)、温度センサ110で検出される温度検出値(すなわち、容器内温度Tv)、及びシステム停止時間Δtに基づいて、次のシステム起動時の容器内温度Tvを推定する。以下では、この容器内温度Tvの推定の詳細を説明する。
Then, the
図10は、容器内温度Tvの推定の流れを説明するフローチャートである。なお、以下では、説明の明確化のため、システム停止時における容器内温度Tvを「停止時容器内温度Tv(t)」と称し、次のシステム起動時における容器内温度Tvを「起動時容器内温度Tv(t+Δt)」と称する。 FIG. 10 is a flowchart illustrating a flow of estimating the temperature Tv in the container. In the following, for the sake of clarification of the explanation, the temperature Tv in the container when the system is stopped is referred to as "the temperature Tv in the container when stopped", and the temperature Tv in the container when the next system is started is referred to as "the container at startup". Internal temperature Tv (t + Δt) ”.
先ず、コントローラ51は、燃料電池システム100の停止指令を検出すると、ステップS500及びステップS510の処理を実行する。
First, when the
ステップS500において、コントローラ51は、温度センサ200及び温度センサ110からそれぞれ、停止時外気温度Tout(t)及び停止時容器内温度Tv(t)を取得する。
In step S500, the
ステップS510において、コントローラ51は、取得した停止時外気温度Tout(t)及び停止時容器内温度Tv(t)に基づいて、システム停止時以降の容器内温度Tvの時間変化量である推定単位時間温度減少量δTvを演算する。
In step S510, the
具体的に、コントローラ51は、先ず、停止時容器内温度Tv(t)と停止時外気温度Tout(t)の差に基づいて、断熱容器Lの内部と外部の間の温度勾配を演算する。そして、コントローラ51は、予め定められた断熱容器Lの断熱性能(断熱係数)、及び演算した温度勾配に基づいて、所定のマップから容器内温度Tvの単位時間あたりの減少量である推定単位時間温度減少量δTvを演算する。
Specifically, the
すなわち、システム停止時以降は、基本的に、断熱容器Lの内部における燃料電池スタック1及びヒータ付き触媒燃焼器40等の作動が停止しているため、これらの作動に伴う発熱は生じない。したがって、本実施形態のように、停止時容器内温度Tv(t)を把握した上で、システム停止時の断熱容器Lの内外の温度勾配、及び断熱容器Lの断熱性能を考慮することで、推定単位時間温度減少量δTvを評価することができる。
That is, since the operation of the
次に、コントローラ51は、システム停止時以降に、燃料電池システム100の起動指令を検出すると、ステップS520及びステップS530の処理を実行する。
Next, when the
ステップS520において、コントローラ51は、タイマ300からシステム停止時間Δtを取得する。
In step S520, the
そして、ステップS530において、コントローラ51は、取得したシステム停止時間Δt、停止時容器内温度Tv(t)、及びステップS510で演算した推定単位時間温度減少量δTvに基づいて、起動時容器内温度Tv(t+Δt)を演算する。
Then, in step S530, the
具体的にコントローラ51は、停止時容器内温度Tv(t)から、推定単位時間温度減少量δTvにシステム停止時間Δtを乗じた値を減じることで起動時容器内温度Tv(t+Δt)を演算する。すなわち、コントローラ51は、Tv(t+Δt)=Tv(t)−δTv×Δtの式で表される演算を行う。
Specifically, the
そして、コントローラ51は、演算した起動時容器内温度Tv(t+Δt)を、容器内温度Tvとみなして、第1実施形態〜第4実施形態で説明した各起動制御、及び第3実施形態の変形例として説明した起動制御の内の何れかを実行する。
Then, the
以上説明した本実施形態の燃料電池システム100によれば、以下の作用効果を得ることができる。
According to the
本実施形態の燃料電池システム100におけるコントローラ51は、さらに、容器内温度Tvを推定する容器内温度推定装置として機能する。
The
これにより、必要に応じて、温度センサ110による検出値及びコントローラ51による推定値の少なくとも何れか一方を容器内温度Tvとして採用することができるので、当該容器内温度Tvをパラメータとする起動制御の安定性がより向上する。
As a result, at least one of the value detected by the
特に、コントローラ51は、燃料電池システム停止時(システム停止時)における外気温度Toutである停止時外気温度Tout(t)、及びシステム停止時における容器内温度Tvである停止時容器内温度Tv(t)を取得する(ステップS500)。そして、コントローラ51は、停止時外気温度Tout(t)、及び停止時容器内温度Tv(t)に基づいて、システム停止時以降の容器内温度Tvの時間変化量である推定単位時間温度減少量δTvを推定する(ステップS510)。さらに、コントローラ51は、次の燃料電池システム起動時(システム起動時)において、システム停止時からシステム起動時までの経過時間であるシステム停止時間Δtを取得する(ステップS520)。そして、コントローラ51は、停止時外気温度Tout(t)、停止時容器内温度Tv(t)、推定単位時間温度減少量δTv、及びシステム停止時間Δtに基づいて、システム起動時における容器内温度としての起動時容器内温度Tv(t+Δt)を推定する(ステップS530)。
In particular, the
これにより、この推定した起動時容器内温度Tv(t+Δt)を、第1実施形態等で説明した起動制御において容器内温度Tvとして用いることができる。特に、起動時容器内温度Tv(t+Δt)の演算に用いる停止時外気温度Tout(t)、停止時容器内温度Tv(t)、推定単位時間温度減少量δTv、及びシステム停止時間Δtは、システム起動時において起動制御を実行するシーンで温度検出等を行うことなく演算できるパラメータである。したがって、システム起動時における起動制御の開始時に温度検出等を行うことによる制御の応答遅れが抑制される。結果として、システム起動時における速やかな起動制御の実行に寄与することとなる。 As a result, the estimated start-up container temperature Tv (t + Δt) can be used as the start-up temperature Tv in the start-up control described in the first embodiment and the like. In particular, the stopped outside air temperature Tout (t), the stopped container temperature Tv (t), the estimated unit time temperature decrease amount δTv, and the system stop time Δt, which are used to calculate the start-up container temperature Tv (t + Δt), are the systems. It is a parameter that can be calculated without performing temperature detection or the like in the scene where the start control is executed at the time of start. Therefore, the response delay of the control due to the temperature detection or the like at the start of the start control at the start of the system is suppressed. As a result, it contributes to the prompt execution of startup control at the time of system startup.
また、本実施形態では、コントローラ51は、停止時外気温度Tout(t)として、断熱容器Lの外部領域に配される燃料通路11に設けられる温度センサ200の検出値を取得する。
Further, in the present embodiment, the
すなわち、略外気温度と同等の温度に維持される断熱容器Lの外部領域の燃料通路11内の燃料温度を外気温度とみなすことと、高精度な停止時外気温度Tout(t)を取得することができる。特に、断熱容器Lの外部の燃料通路11には、液体燃料を適切な温度に調節する観点から、既存のシステムにおいても燃料温度検出センサが配されている場合がある。したがって、このような場合においては、この既存の燃料温度検出センサを上述の温度センサ200として機能させることで、新たなセンサを追加することにコストアップを抑制しつつ、本実施形態に係る構成を実現することができる。
That is, the fuel temperature in the
なお、燃料通路11における燃料タンク8と蒸発器21の間に温度センサ200を設け、温度センサ200による検出値を外気温度Toutとみなして容器内温度Tvの推定を実行している。しかしながら、これに限られず、燃料貯留部としての燃料タンク8に設けた温度センサ200の検出値、燃料電池システム100の外部に任意に設置される外気温センサの検出値、及び所定の外気温度推定装置による外気温度の推定値等を、本実施形態における容器内温度Tvの推定に用いても良い。
A
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。上記実施形態に対し、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内で様々な変更及び修正が可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the above-described embodiment shows only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above-described embodiment. Not the purpose. Various changes and modifications can be made to the above embodiment within the scope of the matters described in the claims.
例えば、上記各実施形態及び各変形例で説明した燃料電池システム100では、ヒータ付き触媒燃焼器40が、燃料電池スタック1の下流の燃料オフガス通路12及びカソード排ガス通路13bに接続された構成をとっている。しかしながら、これに限られず、ヒータ付き触媒燃焼器40を、空気通路13における燃料電池スタック1の上流、又は燃料通路11における燃料電池スタック1の上流などに設けても良い。すなわち、ヒータ付き触媒燃焼器40は、当該ヒータ付き触媒燃焼器40による触媒燃焼で生成される熱を、断熱容器L内の管路を流れる空気、燃料ガス、又は断熱容器L内の空間内気体を媒体として燃料電池スタック1に供給することができるならば、適宜、任意の場所に設置することができる。さらに、燃料電池システム100内に複数個のヒータ付き触媒燃焼器40を設けるようにしても良い。
For example, in the
さらに、上記各実施形態及び各変形例では、一つの断熱容器L内に燃料電池スタック1及びヒータ付き触媒燃焼器40を収容した構成の燃料電池システム100について説明した。しかしながら、例えば、一つの断熱容器Lに代えて、燃料電池スタック1を収容する断熱容器L1とヒータ付き触媒燃焼器40を収容する断熱容器L2を構成しても良い。特に、この場合、上記各実施形態及び各変形例で説明した燃料電池システム100の起動制御で用いられる容器内温度Tvとしては、断熱容器L1内の温度検出値、断熱容器L2内の温度検出値、又はこれら両温度検出値の平均値若しくは中央値としても良い。
Further, in each of the above-described embodiments and modifications, the
さらに、この場合、図3のステップS200における燃料電池スタック1を暖機させるかどうかの判断のように、特に燃料電池スタック1の実際の温度が反映されることが好ましい判断処理においては断熱容器L1内の温度検出値を容器内温度Tvとする一方で、図4のステップS420におけるヒータ付き触媒燃焼器40の触媒部41の暖機を実行するかどうかの判断のように、特にヒータ付き触媒燃焼器40の実際の温度が反映されることが好ましい判断処理においては断熱容器L2内の温度検出値を容器内温度Tvとするようにしても良い。すなわち、コントローラ51が、上記各実施形態及び各変形例による起動制御における判断処理に応じて、断熱容器L1内の温度検出値及び断熱容器L2内の温度検出値のより適切な方を容器内温度Tvに設定するようにしても良い。
Further, in this case, as in the determination of whether to warm up the
また、上記各実施形態及び各変形例は、当業者が想定し得る範囲で適宜、組み合わせが可能である。 Further, each of the above-described embodiments and modifications can be appropriately combined within a range that can be assumed by those skilled in the art.
1 燃料電池スタック
8 燃料タンク
13 空気通路
15 燃焼器燃料供給路
17 燃焼ガス通路
21 蒸発器
22 燃料熱交換器
23 改質器
31 空気熱交換器
40 ヒータ付き触媒燃焼器
41 触媒部
42 電気式ヒータ部
51 コントローラ
61 エアブロア
72 第2燃料噴射装置
100 燃料電池システム
110 温度センサ
120 温度センサ
130 温度センサ
140 温度センサ
150 温度センサ
200 温度センサ
300 タイマ
L 断熱容器
1
Claims (14)
前記燃料電池を加熱するための触媒燃焼が実行される燃焼部、前記燃焼部を加熱する加熱装置を備えた触媒燃焼器と、
前記燃料電池、及び前記触媒燃焼器を収容する断熱容器と、
前記断熱容器の容器内温度に基づいて、前記触媒燃焼器及び前記燃料電池の起動判断を含む起動制御を行う起動制御装置と、
前記触媒燃焼器へ燃料を供給する燃焼器燃料供給装置と、
前記触媒燃焼器へ酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、を備え、
前記起動制御は、前記燃焼器燃料供給装置、前記酸化剤ガス供給装置、及び前記加熱装置の制御状態を定める複数の起動制御モードを含み、
前記起動制御装置は、前記起動判断として、前記容器内温度に応じて前記複数の起動制御モードの中から一つのモードを選択する、
燃料電池システム。 Fuel cells that generate electricity from oxidant gas and fuel gas,
A combustion unit in which catalytic combustion for heating the fuel cell is executed, a catalytic combustor provided with a heating device for heating the combustion unit, and
A heat insulating container accommodating the fuel cell and the catalyst combustor,
A start control device that performs start control including start determination of the catalyst combustor and the fuel cell based on the temperature inside the heat insulating container.
A combustor fuel supply device that supplies fuel to the catalyst combustor,
An oxidant gas supply device for supplying the oxidant gas to the catalyst combustor is provided .
The start control includes a plurality of start control modes that determine a control state of the combustor fuel supply device, the oxidant gas supply device, and the heating device.
The activation control device selects one mode from the plurality of activation control modes according to the temperature inside the container as the activation determination.
Fuel cell system.
前記複数の起動制御モードは、前記加熱装置を非作動状態、及び前記触媒燃焼器への燃料及び酸化剤ガスを非供給状態として前記燃料電池を起動する第1起動制御モードを含み、
前記起動制御装置は、前記容器内温度が第1閾値温度以上のときに、前記第1起動制御モードを選択する、
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1.
The plurality of start control modes include a first start control mode in which the fuel cell is started with the heating device in an inactive state and the fuel and the oxidant gas to the catalyst combustor in a non-supply state.
The activation control device selects the first activation control mode when the temperature inside the container is equal to or higher than the first threshold temperature.
Fuel cell system.
前記複数の起動制御モードは、前記加熱装置を非作動状態、及び前記触媒燃焼器への燃料及び酸化剤ガスを供給状態とする第2起動制御モードをさらに含み、
前記起動制御装置は、前記容器内温度が前記第1閾値温度未満で且つ所定の第2閾値温度以上のときに、前記第2起動制御モードを選択する、
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2.
The plurality of start-up control modes further include a second start-up control mode in which the heating device is inactive and the fuel and oxidant gas are supplied to the catalyst combustor.
The activation control device selects the second activation control mode when the temperature inside the container is lower than the first threshold temperature and equal to or higher than the predetermined second threshold temperature.
Fuel cell system.
前記複数の起動制御モードは、前記加熱装置を作動状態、前記触媒燃焼器への燃料及び酸化剤ガスを供給状態とするか、又は前記加熱装置を非作動状態、前記触媒燃焼器への燃料及び酸化剤ガスを供給状態とする第3起動制御モードをさらに含み、
前記起動制御装置は、前記容器内温度が前記第2閾値温度未満で且つ所定の第3閾値温度以上のときに、前記第3起動制御モードを選択する、
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 3.
The plurality of start control modes either put the heating device in an operating state and supply fuel and an oxidant gas to the catalyst combustor, or put the heating device in an inactive state, fuel and fuel to the catalyst combustor. It further includes a third activation control mode in which the oxidant gas is supplied.
The activation control device selects the third activation control mode when the temperature inside the container is lower than the second threshold temperature and equal to or higher than the predetermined third threshold temperature.
Fuel cell system.
前記第3起動制御モードは、
前記加熱装置を作動状態、前記触媒燃焼器への燃料及び酸化剤ガスを供給状態とする触媒部第1暖機モードと、
前記加熱装置を非作動状態、前記触媒燃焼器への燃料及び酸化剤ガスを供給状態とする触媒部第2暖機モードと、
を含み、
前記起動制御装置は、
前記容器内温度が前記第3閾値温度以上で且つ所定の第4閾値温度未満である場合に、前記触媒部第1暖機モードを選択し、
前記容器内温度が前記第4閾値温度以上で且つ前記第2閾値温度未満である場合に、前記触媒部第2暖機モードを選択する、
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 4.
The third activation control mode is
A catalyst unit first warm-up mode in which the heating device is in an operating state and fuel and an oxidant gas are supplied to the catalyst combustor.
The second warm-up mode of the catalyst section in which the heating device is inactive and the fuel and oxidant gas are supplied to the catalyst combustor.
Including
The start control device is
When the temperature inside the container is equal to or higher than the third threshold temperature and lower than the predetermined fourth threshold temperature, the catalyst unit first warm-up mode is selected.
When the temperature inside the container is equal to or higher than the fourth threshold temperature and lower than the second threshold temperature, the catalyst unit second warm-up mode is selected.
Fuel cell system.
前記複数の起動制御モードは、前記加熱装置を作動状態、前記触媒燃焼器への燃料を非供給状態、及び前記触媒燃焼器への酸化剤ガスを非供給状態とする第4起動制御モードをさらに含み、
前記起動制御装置は、前記容器内温度が前記第3閾値温度未満のときに、前記第4起動制御モードを選択する、
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 5.
The plurality of start control modes further include a fourth start control mode in which the heating device is in an operating state, fuel to the catalyst combustor is not supplied, and oxidant gas to the catalyst combustor is not supplied. Including
The activation control device selects the fourth activation control mode when the temperature inside the container is less than the third threshold temperature.
Fuel cell system.
前記燃料電池を加熱するための触媒燃焼が実行される燃焼部、前記燃焼部を加熱する加熱装置を備えた触媒燃焼器と、
前記燃料電池、及び前記触媒燃焼器を収容する断熱容器と、
前記断熱容器の容器内温度に基づいて、前記触媒燃焼器及び前記燃料電池の起動判断を含む起動制御を行う起動制御装置と、を備え、
前記断熱容器の内部又は周辺外部領域に、前記容器内温度を検出する容器内温度検出装置が設けられるか、又は
前記容器内温度を推定する容器内温度推定装置をさらに有する、
燃料電池システム。 Fuel cells that generate electricity from oxidant gas and fuel gas,
A combustion unit in which catalytic combustion for heating the fuel cell is executed, a catalytic combustor provided with a heating device for heating the combustion unit, and
A heat insulating container accommodating the fuel cell and the catalyst combustor,
A start control device that performs start control including start determination of the catalyst combustor and the fuel cell based on the temperature inside the heat insulating container is provided .
An in-container temperature detecting device for detecting the in-container temperature is provided in or in the peripheral outer region of the adiabatic container, or
Further comprising a container temperature estimation device for estimating the container temperature.
Fuel cell system.
前記触媒燃焼器及び前記燃料電池への共通の酸化剤ガス供給経路を構成する酸化剤ガス路をさらに有し、
前記酸化剤ガス供給経路は、前記燃料電池へ酸化剤ガスを供給する燃料電池酸化剤供給経路と、前記燃料電池酸化剤供給経路に連通して前記燃料電池からの排ガスを流すとともに前記触媒燃焼器に酸化剤ガスを供給する燃焼器酸化剤供給経路と、を含み、
前記容器内温度検出装置は、前記燃焼器酸化剤供給経路に設けられた、
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 7.
Further having an oxidant gas path constituting a common oxidant gas supply path to the catalyst combustor and the fuel cell.
The oxidant gas supply path communicates with the fuel cell oxidant supply path for supplying the oxidant gas to the fuel cell and the fuel cell oxidant supply path for flowing exhaust gas from the fuel cell and the catalyst combustor. Includes a burner oxidant supply path, which supplies oxidant gas to the
The container temperature detector is provided in the combustor oxidant supply path.
Fuel cell system.
前記触媒燃焼器には、該触媒燃焼器で生成される燃焼ガスを排出するとともに、前記断熱容器の外部に伸長する燃焼ガス通路が接続され、
前記容器内温度検出装置は、前記燃焼ガス通路における前記断熱容器の外部領域に設けられる、
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 8.
A combustion gas passage extending to the outside of the heat insulating container is connected to the catalyst combustor while discharging the combustion gas generated by the catalyst combustor.
The container temperature detector is provided in the outer region of the heat insulating container in the combustion gas passage.
Fuel cell system.
前記容器内温度検出装置は、前記燃料電池又は前記触媒燃焼器に設置される、
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 7.
The container temperature detector is installed in the fuel cell or the catalyst combustor.
Fuel cell system.
前記容器内温度推定装置は、
燃料電池システム停止時における外気温度である停止時外気温度、及び前記燃料電池システム停止時における前記容器内温度である停止時容器内温度を取得し、
前記停止時外気温度、及び前記停止時容器内温度に基づいて、前記燃料電池システム停止時の以降の前記容器内温度の時間変化量を推定し、
次の燃料電池システム起動時において、前記燃料電池システム停止時から前記燃料電池システム起動時までの経過時間であるシステム停止時間を取得し、
前記停止時外気温度、前記停止時容器内温度、前記容器内温度の時間変化量、及び前記システム停止時間に基づいて、前記燃料電池システム起動時における前記容器内温度を推定する、
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 7.
The container temperature estimation device is
The outside air temperature at stop, which is the outside air temperature when the fuel cell system is stopped, and the inside container temperature at stop, which is the temperature inside the container when the fuel cell system is stopped, are acquired.
Based on the outside air temperature at the time of stopping and the temperature inside the container at the time of stopping, the amount of time change of the temperature inside the container after the fuel cell system is stopped is estimated.
When the next fuel cell system is started, the system stop time, which is the elapsed time from the time when the fuel cell system is stopped to the time when the fuel cell system is started, is acquired.
The temperature inside the container at the time of starting the fuel cell system is estimated based on the outside air temperature at the time of stopping, the temperature inside the container at the time of stopping, the amount of time change of the temperature inside the container, and the system stop time.
Fuel cell system.
前記容器内温度推定装置は、
前記停止時外気温度として、前記断熱容器の外部領域に配される燃料通路又は燃料貯留部に設けられる温度センサの検出値を取得する、
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 11.
The container temperature estimation device is
As the stopped outside air temperature, the detection value of the temperature sensor provided in the fuel passage or the fuel storage portion arranged in the outer region of the heat insulating container is acquired.
Fuel cell system.
前記起動制御は、前記燃焼器燃料供給装置、前記酸化剤ガス供給装置、及び前記加熱装置の制御状態を定める複数の起動制御モードを含み、
前記起動制御装置に、
前記容器内温度に基づいて、前記触媒燃焼器及び前記燃料電池の前記起動判断を実行させ、
前記起動判断として、前記容器内温度に応じて前記複数の起動制御モードの中から一つのモードを選択させる、
起動制御方法。 A fuel cell that generates power with an oxidant gas and a fuel gas, a combustion unit that heats the fuel cell to execute catalytic combustion, and a catalyst combustor including a heating device that heats the combustion unit, the fuel cell, and the above. A heat insulating container accommodating the catalyst combustor and the catalyst combustor, a start control device that performs start control including start determination of the catalyst combustor and the fuel cell based on the temperature inside the container of the heat insulation container, and the above. A start-up control method executed in a fuel cell system including a combustor fuel supply device that supplies fuel to a catalytic combustor and an oxidant gas supply device that supplies oxidant gas to the catalytic combustor.
The start control includes a plurality of start control modes that determine a control state of the combustor fuel supply device, the oxidant gas supply device, and the heating device.
In the start control device,
On the basis of the temperature inside the container, to execute the catalyst combustor and the activation determination of the fuel cell,
As the activation determination, one mode is selected from the plurality of activation control modes according to the temperature inside the container.
Start control method.
前記起動制御装置に、
前記容器内温度に基づいて、前記触媒燃焼器及び前記燃料電池の前記起動判断を実行させ、
前記断熱容器の内部又は周辺外部領域に、前記容器内温度を検出する容器内温度検出装置が設けられるか、又は
前記容器内温度を推定する容器内温度推定装置をさらに有する、
起動制御方法。 A fuel cell that generates power with an oxidant gas and a fuel gas, a combustion unit that heats the fuel cell to execute catalytic combustion, and a catalyst combustor including a heating device that heats the combustion unit, the fuel cell, and the above. A heat insulating container accommodating the catalyst combustor and the catalyst combustor, a start control device that performs start control including start determination of the catalyst combustor and the fuel cell based on the temperature inside the container of the heat insulation container, and the above. A start-up control method executed in a fuel cell system including a combustor fuel supply device that supplies fuel to a catalytic combustor and an oxidant gas supply device that supplies oxidant gas to the catalytic combustor.
In the start control device,
On the basis of the temperature inside the container, to execute the catalyst combustor and the activation determination of the fuel cell,
An in-container temperature detecting device for detecting the in-container temperature is provided in or in the peripheral outer region of the adiabatic container, or
Further comprising a container temperature estimation device for estimating the container temperature.
Start control method.
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