JP7110905B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
図1は、車両に搭載された燃料電池システム(以下、単にシステムと称する)1の構成図である。システム1は、ECU(Electronic Control Unit)2、燃料電池(以下、FCと称する)4a及び4b、二次電池(以下、BATと称する)8a及び8b、カソードガス供給系10a及び10b、アノードガス供給系20a及び20b、電力制御系30a及び30b、モータ50等を含む。尚、システム1は、FC4a及び4bに冷却水を循環させて冷却する不図示の冷却系を含む。
ECU2は、イグニッションON時及びイグニッションOFF時に、FC4a及び4b内に残留していた液水を排出するために、FC4a及び4b内に掃気ガスを供給して掃気する掃気制御を実行する。イグニッションON時に掃気制御を実行することにより、発電開始前にFC4a及び4b内に残留していた液水を排出でき、その後の発電開始時での出力性能を確保することができる。また、イグニッションOFF時に掃気制御を実行することにより、発電により生じた液水をFC4a及び4bから排出でき、システム1の停止中にFC4a及び4b内で残留した液水が凍結することを防止できる。本実施例の掃気制御では、HP29a及び29bを用いて、それぞれFC4a及び4bの内部に形成されたアノードガス流路を掃気する。HP29a及びHP29bは、それぞれ、FC4a及びFC4bを掃気可能な第1及び第2掃気装置の一例である。
図2は、イグニッションON時での掃気制御の一例を示したフローチャートである。図3は、イグニッションON時での掃気制御の一例を示したタイミングチャートである。図3には、イグニッションON、OFFの切り替え、HP29a及び29bの各回転速度、及びFC4a及び4bの発電状態を示している。本掃気制御は、所定の期間毎に繰り返し実行される。尚、イグニッションOFFの状態では、タンク弁24a及び24bや排水弁28a及び28bは閉じられている。
図4は、イグニッションOFF時での掃気制御の一例を示したフローチャートである。図5は、イグニッションOFF時での掃気制御の一例を示したタイミングチャートである。図5には、イグニッションON、OFFの切り替え、HP29a及び29bの各回転速度、及びFC4a及び4bの発電状態を示している。本掃気制御は、所定の期間毎に繰り返し実行される。
次に、掃気制御の変形例について説明する。図6は、イグニッションOFF時での掃気制御の変形例を示したフローチャートである。図7は、イグニッションON時での掃気制御の変形例を示したフローチャートである。上述した実施例と同一の処理については、同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図8は、変形例のシステム1Aの構成図である。本変形例では、上述した実施例とは異なり、アノードガス供給系20a1及び20b1は、それぞれ、HP29a及び29bの代わりにエジェクタ29a1及び29b1を備えている。エジェクタ29a1及び29b1は、それぞれINJ26a及び26bよりも下流側であって供給管21a及び21b上に設けられている。エジェクタ29a1は、INJ26aから噴射されたアノードガスの流れを駆動流として、FC4aから排出されたアノードガスを循環管23aから吸い込み、FC4aから排出されたアノードガスを再度FC4aに循環させる。エジェクタ29b1も同様である。システム1Aでの掃気制御では、INJ26a及び26bから噴射されるアノードガスを掃気ガスとして用いられる。従って、INJ26a及びINJ26bは、それぞれ第1及び第2掃気装置の一例である。
図9は、変形例のシステム1AでのイグニッションON時での掃気制御の一例を示したタイミングチャートである。図9には、イグニッションON、OFFの切り替え、INJ26a及び26bの動作状態、及びFC4a及び4bの発電状態を示している。イグニッションONに切り換えられると、ECU2AはBAT8aの充電電力に基づいてINJ26aを駆動してFC4aの掃気を開始する(時刻t1a)。ここで、INJ26aがFC4aにアノードガスを供給するために開弁した期間である掃気期間は、期間βaに設定されている。FC4aの掃気が完了すると(時刻t2a)、INJ26aからのアノードガスの噴射を継続しつつ、FC4aの発電を開始する(時刻t2a)。また、ECU2AはFC4aの発電電力に基づいてINJ26bを駆動してFC4bの掃気を開始する(時刻t3a)。ここで、INJ26bがFC4bの掃気のために開弁した期間である掃気期間は、期間βaよりも長い期間γaに設定される。FC4bの掃気が完了すると(時刻t4a)、ECU2Aは、INJ26bからのアノードガスの噴射を継続しつつ、FC4bの発電を開始する(時刻t5a)。
上記実施例及び変形例では、FC4bはFC4aよりも発電体積が大きいが、これに限定されず、発電体積が同じであってもよい。この場合、FC4a及び4bにそれぞれ供給される掃気ガスの供給量は、同じであることが望ましい。即ち、上述した本実施例において、FC4a及び4bの各掃気期間やHP29a及び29bの回転速度は同じでもよいし、システム1Aでの掃気制御においてINJ26a及び26bの各合計開弁期間は同じであってもよい。
2 ECU(制御装置)
4a、4b 燃料電池(第1及び第2燃料電池)
8a、8b 二次電池
26a、26b インジェクタ(第1及び第2掃気装置)
29a、29b 水素循環ポンプ(第1及び第2掃気装置)
Claims (5)
- 二次電池と、
第1及び第2燃料電池と、
前記第1及び第2燃料電池をそれぞれ掃気可能な第1及び第2掃気装置と、
前記第1及び第2燃料電池が発電停止状態で前記二次電池の充電電力に基づいて前記第1掃気装置を駆動して前記第1燃料電池を掃気する第1掃気処理を実行し、前記第1燃料電池が発電状態であり前記第2燃料電池が発電停止状態で前記第1燃料電池の発電電力に基づいて前記第2掃気装置を駆動して前記第2燃料電池を掃気する第2掃気処理を実行する、制御装置と、を備え、
前記制御装置は、イグニッションONにされた場合に、前記第1掃気処理を実行しその後に前記第2掃気処理を実行する、燃料電池システム。 - 二次電池と、
第1及び第2燃料電池と、
前記第1及び第2燃料電池をそれぞれ掃気可能な第1及び第2掃気装置と、
前記第1及び第2燃料電池が発電停止状態で前記二次電池の充電電力に基づいて前記第1掃気装置を駆動して前記第1燃料電池を掃気する第1掃気処理を実行し、前記第1燃料電池が発電状態であり前記第2燃料電池が発電停止状態で前記第1燃料電池の発電電力に基づいて前記第2掃気装置を駆動して前記第2燃料電池を掃気する第2掃気処理を実行する、制御装置と、を備え、
前記制御装置は、イグニッションOFFにされた際に前記二次電池の充電量が閾値未満の場合には、前記第2掃気処理を実行し前記第1掃気処理は実行せず、イグニッションOFFの際に前記第2掃気処理が実行され前記第1掃気処理は実行されなかった後にイグニッションONにされた場合には、前記第1及び第2燃料電池が発電停止状態で前記二次電池の充電電力に基づいて前記第2燃料電池を掃気する第3掃気処理を実行し、前記第3掃気処理の実行後に前記第2燃料電池が発電状態であり前記第1燃料電池が発電停止状態で前記第2燃料電池の発電電力に基づいて前記第1燃料電池を掃気する第4掃気処理を実行する、燃料電池システム。 - 前記制御装置は、イグニッションOFFにされた場合に、前記第2掃気処理の実行後に前記第1掃気処理を実行する、請求項1の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、イグニッションOFFにされた際に前記二次電池の充電量が閾値未満の場合には、前記第2掃気処理を実行し前記第1掃気処理は実行しない、請求項1又は3の燃料電池システム。
- 前記第2燃料電池の発電体積は、前記第1燃料電池の発電体積よりも大きく、
前記制御装置は、前記第2燃料電池への掃気ガスの供給量を前記第1燃料電池への掃気ガスの供給量よりも増大させる、請求項1乃至4の何れかの燃料電池システム。
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