JP7331780B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
(2)上記形態の燃料電池システムによれば、前記制御部は、前記温度取得部によって取得された前記燃料電池の温度に応じて前記予め定められた時間を設定してもよい。このような態様においては、温度取得部によって取得された燃料電池の温度が、暖機運転を継続しても燃料電池内の凍結を解凍することが困難な温度であると判断された場合、早期に燃料電池システムを停止することで、燃料電池システムの電力の消費を抑制することができる。
(3)上記形態の燃料電池システムによれば、前記停止条件は、前記暖機運転の開始後、前記燃料電池の出力電流を用いて算出される、前記燃料電池システムが起動要求を受け取った後の発電電荷量が、予め定められた閾値以上であることを含む。発電電荷量が予め定められた閾値以上である場合、燃料電池が、燃料電池内の凍結を解消することができる程度の熱を発生していると考えられる。それにも関わらず電圧が予め定められた電圧値以下となった場合、発電電荷量が予め定められた閾値以上となった後に、燃料電池内で凍結が生じたと考えられる。このような態様においては、その場合には燃料電池システムの運転を停止することで、発電される電力以上に電力が消費され続ける事態を回避できる。
図1は、第1実施形態としての燃料電池システム10の概略構成図である。燃料電池システム10は、燃料電池100と、DC/DCコンバータ200と、電圧センサ210と、電流センサ220と、二次電池230と、二次電池コンバータ240と、負荷装置250と、DC/ACインバータ260と、運転スイッチ270と、燃料ガス供排部300と、酸化ガス供排部400と、冷媒循環部500と、制御部600と、を備えている。燃料電池システム10では、燃料電池100と二次電池230の各々が単独で、あるいは、燃料電池100と二次電池230の双方から同時に、負荷装置250に対して電力を供給できるように構成されている。
図4は、第2実施形態の、制御部600によって実行される、運転可否の判定処理を表す工程図である。第2実施形態の燃料電池システム10は、図1に示す燃料電池システム10と同一の構成を有するため、同じ符号を用いて詳しい説明を省略する。図4に示す第2実施形態の工程図において、図2と共通する工程には、同じステップ番号を付して詳しい説明を省略する。第2実施形態では、制御部600によって、予め定められた時間T2が、燃料電池100の温度に応じて設定される点で、第1実施形態と異なる。
C1)上記実施形態では、燃料電池100は、固体高分子形燃料電池である。しかし、例えば燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であってもよく、固体高分子形燃料電池以外の燃料電池を用いてもよい。
Claims (3)
- 燃料電池システムであって、
積層された複数の燃料電池セルを備える燃料電池と、
前記燃料電池の出力電流を取得する電流センサと、
前記燃料電池の温度を取得する温度取得部と、
前記燃料電池セルの電圧を検出するセル電圧センサと、
前記燃料電池システムを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
暖機運転において、個別の前記燃料電池セルの電圧が、予め定められた値以下になった場合、前記燃料電池の出力電流を制限し、
前記燃料電池システムが起動要求を受け取った後、前記燃料電池の温度が予め定められた温度以下である場合に前記暖機運転を実行し、
前記暖機運転の開始後、前記燃料電池セルの電圧が、予め定められた時間、継続して、予め定められた電圧値以下であったことを含む停止条件が満たされる場合、前記燃料電池システムの運転を停止し、
前記温度取得部によって取得された前記燃料電池の温度に応じて前記予め定められた時間を設定する、
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、
前記停止条件は、
前記暖機運転の開始後、前記燃料電池の出力電流を用いて算出される、前記燃料電池システムが起動要求を受け取った後の発電電荷量が、予め定められた閾値以上であることを含む、
燃料電池システム。 - 燃料電池システムであって、
積層された複数の燃料電池セルを備える燃料電池と、
前記燃料電池の出力電流を取得する電流センサと、
前記燃料電池の温度を取得する温度取得部と、
前記燃料電池セルの電圧を検出するセル電圧センサと、
前記燃料電池システムを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
暖機運転において、個別の前記燃料電池セルの電圧が、予め定められた値以下になった場合、前記燃料電池の出力電流を制限し、
前記燃料電池システムが起動要求を受け取った後、前記燃料電池の温度が予め定められた温度以下である場合に前記暖機運転を実行し、
前記暖機運転の開始後、前記燃料電池セルの電圧が、予め定められた時間、継続して、予め定められた電圧値以下であったことを含む停止条件が満たされる場合、前記燃料電池システムの運転を停止し、
前記停止条件は、
前記暖機運転の開始後、前記燃料電池の出力電流を用いて算出される、前記燃料電池システムが起動要求を受け取った後の発電電荷量が、予め定められた閾値以上であることを含む、
燃料電池システム。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100143813A1 (en) | 2010-02-16 | 2010-06-10 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Freeze start operation in a fuel cell with a blocked anode cell |
WO2010150337A1 (ja) | 2009-06-22 | 2010-12-29 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム及び燃料電池システムにおける始動時制御方法 |
JP2020014352A (ja) | 2018-07-20 | 2020-01-23 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池車両 |
JP2020014353A (ja) | 2018-07-20 | 2020-01-23 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池車両 |
JP2020014351A (ja) | 2018-07-20 | 2020-01-23 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池車両 |
JP2020018084A (ja) | 2018-07-25 | 2020-01-30 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池車両および燃料電池車両の制御方法 |
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Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010150337A1 (ja) | 2009-06-22 | 2010-12-29 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム及び燃料電池システムにおける始動時制御方法 |
US20100143813A1 (en) | 2010-02-16 | 2010-06-10 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Freeze start operation in a fuel cell with a blocked anode cell |
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JP2020018084A (ja) | 2018-07-25 | 2020-01-30 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池車両および燃料電池車両の制御方法 |
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