JP7192808B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
図1は、燃料電池システム100の一例を示す構成図である。燃料電池システム100は、例えば燃料電池車に搭載され、燃料電池(FC)1、モータM、カソード系2、アノード系3、ECU70、及びアクセル開度センサ71を有する。なお、FC1とモータMを接続する電気的な構成の図示は省略されている。
図2は、高循環エゼクタ4a及び低循環エゼクタ4bによるアノードオフガスの循環特性の一例を示す図である。横軸は、高循環INJ31及び低循環INJ32からのアノードガスの単位時間内の供給量を示し、縦軸は、高循環エゼクタ4a及び低循環エゼクタ4bによるアノードオフガスの循環量を示す。ここで、アノードオフガスの循環量とは、ディフューザを流れるアノードガスを駆動流体として、流入口45a,45bから吸入されるアノードオフガスの単位時間内の流量である。
図3は、通常時の高循環INJ31及び低循環INJ32のオンオフ制御の一例を示す図である。本例は、低循環エゼクタ4bに故障がなく、高循環INJ31及び低循環INJ32をFC1の要求電力に応じてオンオフ制御する場合を示す。
ECU70は、高循環エゼクタ4aからのアノードガスの吐出が異常である場合、高循環INJ31からのアノードガスの供給を停止し、高循環INJ31に代えて、低循環INJ32からのアノードガスの供給を開始する。高循環エゼクタ4a及び低循環エゼクタ4bは、アノードガスの供給量が同一であっても、上述したように供給量及び循環特性が相違する。このため、ECU70は、アノードガスの過剰な供給を抑制しつつ、高循環エゼクタ4aと実質的に同じ循環特性が得られるように、FC1の入口11の目標圧力、供給周期、及びオン時間を決定する。
次にECU70の動作を説明する。ECU70は、例えばECU70内のROMなどに記憶されたプログラムをECU70内のCPUが実行することにより動作する。
4a 高循環エゼクタ
4b 低循環エゼクタ
5 気液分離器
6 アノード排出弁
11 入口
15 圧力センサ
31 高循環インジェクタ
32 低循環インジェクタ
70 ECU
100 燃料電池システム
Claims (7)
- 燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池に前記燃料ガスをそれぞれ供給する第1供給装置及び第2供給装置と、
前記燃料電池から排出されたオフガスから液水を分離して貯留する気液分離器と、
前記気液分離器に貯留された液水を排出するための排出弁と、
前記オフガスが前記燃料電池に循環するように、前記第1供給装置からの前記燃料ガスを駆動流体として前記気液分離器から前記オフガスを吸入し、前記燃料ガスとともに前記燃料電池に向けて吐出する第1エゼクタと、
前記オフガスが前記燃料電池に循環するように、前記第2供給装置からの前記燃料ガスを駆動流体として前記気液分離器から前記オフガスを吸入し、前記燃料ガスとともに前記燃料電池に向けて吐出する第2エゼクタと、
前記燃料ガスの前記燃料電池の入口での圧力を測定する測定装置と、
前記第1供給装置、前記第2供給装置、及び排出弁を制御する制御装置とを有し、
前記第1エゼクタの単位時間当たりの前記燃料ガスの吐出量は、前記第2エゼクタの前記単位時間当たりの前記燃料ガスの吐出量より少なく、
所定量の前記燃料ガスの供給により前記第1エゼクタから前記燃料電池に循環する前記オフガスの循環量は、前記所定量の前記燃料ガスの供給により前記第2エゼクタから前記燃料電池に循環する前記オフガスの循環量より多く、
前記制御装置は、
前記測定装置により測定される圧力が第1目標値となるように、第1周期ごとに前記第1供給装置から第1の時間の供給を実行し、
前記第1エゼクタからの前記燃料ガスの吐出が異常である場合、前記第1供給装置からの前記燃料ガスの供給を停止し、前記測定装置により測定される圧力が、前記第1目標値より高い第2目標値となるように、前記第1周期より短い第2周期ごとに前記第2供給装置から、前記第1の時間より短い第2の時間の供給を実行し、前記第1周期ごとに前記排出弁を開閉することを特徴とする燃料電池システム。 - 前記第2周期は、前記第2供給装置からの供給により生じた前記オフガスの循環流が持続する時間より短いことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記第1周期ごとに前記第2供給装置から複数回の供給を実行した後、前記排出弁を開き、前記測定装置により測定される圧力が前記第1目標値以下となったとき、前記排出弁を閉じることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、
前記第1供給装置から供給を実行した後、前記測定装置により測定される圧力が前記第1目標値より低下したとき、前記第1供給装置から供給を再び実行し、
前記第2供給装置から供給を実行した後、前記測定装置により測定される圧力が前記第2目標値より低下したとき、前記第2供給装置から供給を再び実行することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の燃料電池システム。 - 前記第2目標値は、前記第1供給装置からの供給の実行時に前記測定装置により測定される圧力の最大値より低いことを特徴とする請求項4に記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記第1エゼクタからの前記燃料ガスの吐出が異常である場合、または前記排出弁を閉じた場合、前記測定装置により測定される圧力が前記第2目標値に達するまで前記第2供給装置からの供給を維持することを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の燃料電池システム。
- 前記制御装置は、前記第1供給装置からの供給を実行している場合、前記測定装置により測定される圧力に基づいて、前記第1エゼクタからの前記燃料ガスの吐出が異常であると判定することを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の燃料電池システム。
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