JP7294266B2 - 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 - Google Patents
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Description
(2)上記形態の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、さらに、前記内圧または前記内圧の変化量を用いて、前記送出方向変更制御における前記循環ポンプの回転量を調節してよい。この形態の燃料電池システムによれば、循環ポンプの電力消費を低減して、アノード供給管の内圧を効率良く減少させることができる。
(3)上記形態の燃料電池システムにおいて、さらに、前記燃料ガスを大気へ排出するためのアノード排出管であって、一端が前記アノード循環管における前記循環ポンプと前記アノード排出口との間に接続されるアノード排出管と、前記アノード排出管に備えられ、前記制御装置によって開閉制御される排気弁と、を備えてよい。前記制御装置は、前記内圧が前記第一圧力値よりも大きい第二圧力値以上を示す第一条件、前記内圧が前記第一圧力値以上を示した時点から予め定められた期間を経過した時点において、前記第一圧力値以上を示す第二条件、前記内圧が前記第一圧力値を下回った後、再び前記第一圧力値以上を示す第三条件、前記内圧の変化量が前記第一変化量よりも大きい第二変化量以上を示す第四条件、の少なくともいずれかを満たす場合に、前記排気弁を開弁制御してよい。この形態の燃料電池システムによれば、不要なアノードガスの排出を低減または防止することができる。
(4)上記形態の燃料電池システムにおいて、さらに、前記燃料電池に空気を供給するためのカソードガス供給部と、前記空気を含む排ガスを大気へ排出するための排ガス排出口を有するカソード排出管であって、前記燃料電池が備えるカソード排出口に接続されるカソード排出管と、を備えてよい。前記アノード排出管の他端は、前記カソード排出管における前記カソード排出口と前記排ガス排出口との間に接続されてよい。前記制御装置は、前記第一条件、前記第二条件、前記第三条件、および前記第四条件の少なくともいずれかを満たす場合に、前記カソードガス供給部を制御して、前記空気の供給量を、前記カソードガス供給部の通常運転時での前記空気の供給量よりも大きくしてよい。この形態の燃料電池システムによれば、燃料電池システムから外部に高濃度のアノードガスが排出されることを低減または防止することができる。
本開示は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、燃料電池システムの制御方法、燃料電池システムを搭載した車両、循環ポンプの制御方法、アノード供給管の内圧減少方法、これらの方法を実現するためのコンピュータプログラム、かかるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体等の形態で実現可能である。
図1は、本実施形態における燃料電池システム100の構成を示す説明図である。燃料電池システム100は、例えば、燃料電池20を駆動源とする燃料電池車両に搭載される。燃料電池システム100は、燃料電池20の発電電力を利用して負荷に含まれる各種のデバイスを駆動させる。燃料電池システム100は、燃料電池20、制御装置60、酸化ガス給排系30、燃料ガス給排系50、を有する。燃料電池システム100は、さらに、燃料電池20に冷媒を循環させて燃料電池20の温度を調節する冷媒循環系を備えてよく、燃料電池20とともに負荷に対する電力源として機能する二次電池を備えてよい。
条件(1):ステップS110で圧力P1の異常を確認してから一定期間を経過していること。すなわち、条件(1)は、ステップS110で圧力P1が第一圧力値PT1以上を示してから一定期間を経過した時点において、圧力P1が第一圧力値PT1まで再上昇していないことを確認するための条件である。
条件(2):圧力P1の変化量が、圧力P1が正常値に戻ることが予想される程度のマイナスの変化量を示していること。
条件(3):例えば、インジェクタ54の開異常などの圧力P1を上昇させる要因が解消されたこと。
本実施形態では、例えば、ステップS140で圧力P1が第一圧力値PT1を下回っても、再び上昇して圧力P1が第一圧力値PT1以上を示す第三条件を満たすか否かをステップS146で判定するために、条件(1)が復旧条件として設定されている。条件(1)に設定される一定期間は、圧力P1が安定したことを確認するために充分な期間を用いて任意に設定することができる。条件(1)に設定される一定期間としては、例えば、制御装置60がレギュレータ53に閉弁を開始する制御信号を出力してから、レギュレータ53が完全に閉弁するまでの期間を用いて設定することができる。
図6は、第2実施形態の燃料電池システム100が実行する循環ポンプ55の送出方向変更制御を示すフロー図である。第2実施形態では、循環ポンプ55の送出方向変更制御において、圧力センサ59から取得した圧力P1の単位時間あたりの変化量K1を用いた判定を実行する点で相違し、その他の点は、第1実施形態の燃料電池システム100と同様である。
(C1)上記第1実施形態では、制御装置60は、圧力センサ59から取得した圧力P1と、第一圧力値PT1や第二圧力値PT2との比較を行い、上記第2実施形態では、制御装置60は、圧力の変化量K1と、第一変化量KT1や第二変化量KT2との比較を行う。これに対して、制御装置60は、圧力P1と、第一圧力値PT1や第二圧力値PT2との比較とともに、変化量K1と、第一変化量KT1や第二変化量KT2との比較を行ってもよい。この場合において、制御装置60は、圧力P1が第一圧力値PT1以上であることと、圧力P1の変化量K1が第一変化量KT1以上であることとに少なくともいずれかを満たす場合に、循環ポンプ55による送出方向変更制御を実行してもよい。また、制御装置60は、第一条件、第二条件、第三条件、および第四条件の少なくともいずれかを満たす場合に、排気排水弁58を開弁制御やエアコンプレッサ33の回転量を大きくする制御を実行してもよい。
Claims (5)
- 燃料電池システムであって、
アノード供給口と、アノード排出口とを備える燃料電池と、
前記アノード供給口に接続されるアノード供給管と、
前記アノード供給管に設けられ、前記燃料電池に供給する燃料ガスの供給量を調節するための燃料ガス供給部と、
前記アノード排出口と、前記アノード供給管における前記燃料ガス供給部と前記アノード供給口との間とを接続するアノード循環管と、
前記アノード供給管における前記燃料ガス供給部と前記アノード供給口との間の内圧を検出する圧力センサと、
前記アノード循環管に設けられる循環ポンプと、
前記循環ポンプを制御して、前記アノード排出口から前記アノード供給管に向かう方向に前記燃料ガスを送出させることができる制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記圧力センサから取得した前記アノード供給管の内圧が予め定められた第一圧力値以上であることと、前記内圧の変化量が予め定められた第一変化量以上であることとの少なくともいずれかを満たす場合に、
前記循環ポンプを制御して、前記アノード供給管から前記アノード排出口に向かう方向に前記燃料ガスを送出させる送出方向変更制御を実行する、
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、
前記制御装置は、さらに、前記内圧または前記内圧の変化量を用いて、前記送出方向変更制御における前記循環ポンプの回転量を調節する、
燃料電池システム。 - 請求項1または請求項2に記載の燃料電池システムであって、
さらに、前記燃料ガスを大気へ排出するためのアノード排出管であって、一端が前記アノード循環管における前記循環ポンプと前記アノード排出口との間に接続されるアノード排出管と、
前記アノード排出管に備えられ、前記制御装置によって開閉制御される排気弁と、を備え、
前記制御装置は、
前記内圧が前記第一圧力値よりも大きい第二圧力値以上を示す第一条件、
前記内圧が前記第一圧力値以上を示した時点から予め定められた期間を経過した時点において、前記第一圧力値以上を示す第二条件、
前記内圧が前記第一圧力値を下回った後、再び前記第一圧力値以上を示す第三条件、
前記内圧の変化量が前記第一変化量よりも大きい第二変化量以上を示す第四条件、
の少なくともいずれかを満たす場合に、前記排気弁を開弁制御する、
燃料電池システム。 - 請求項3に記載の燃料電池システムであって、
さらに、前記燃料電池に空気を供給するためのカソードガス供給部と、
前記空気を含む排ガスを大気へ排出するための排ガス排出口を有するカソード排出管であって、前記燃料電池が備えるカソード排出口に接続されるカソード排出管と、を備え、
前記アノード排出管の他端は、前記カソード排出管における前記カソード排出口と前記排ガス排出口との間に接続され、
前記制御装置は、
前記第一条件、前記第二条件、前記第三条件、および前記第四条件の少なくともいずれかを満たす場合に、前記カソードガス供給部を制御して、前記空気の供給量を、前記カソードガス供給部の通常運転時での前記空気の供給量よりも大きくする、
燃料電池システム。 - 燃料電池システムの制御方法であって、
燃料電池のアノード供給口に接続されるアノード供給管に設けられる圧力センサから前記アノード供給管の内圧を取得し、
前記内圧が予め定められた第一圧力値以上、または前記内圧の変化量が予め定められた第一変化量以上の少なくともいずれかを満たす場合に、
前記燃料電池のアノード排出口と、前記アノード供給管とを接続するアノード循環管に設けられる循環ポンプを制御して、前記アノード供給管から前記アノード排出口に向かう方向にアノードガスを送出させる、
燃料電池システムの制御方法。
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