特許ウォッチ

公開番号2024130509
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023040274
出願日2023-03-15
発明の名称燃料電池システム
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 8/04537 20160101AFI20240920BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】排気排水弁の異常を的確に検知することができる燃料電池システムを提供する。
【解決手段】燃料電池スタック130から出力される電流の大きさが高電流域にある場合、燃料電池スタック130から出力される電流の大きさと燃料電池スタック130の冷却に用いられた冷却水の温度とに基づいて、排気排水弁180の駆動回数を推定し、燃料電池スタック130から出力される電流の大きさが低電流域にある場合、燃料電池スタック130の冷却に用いられた冷却水の温度と排気排水弁180が閉弁状態にある時間とに基づいて、排気排水弁180の駆動回数を推定し、排気排水弁180の駆動回数の推定値が所定回数に達した場合、水素タンク110と燃料電池スタック130との間の電磁弁140及びインジェクタ150による燃料電池スタック130への水素ガスの噴射回数を多くすることで、排気排水弁180の駆動回数を低減させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料ガスと酸素ガスを供給されて発電を行う燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックを冷却する冷却機構と、
前記燃料電池スタックから燃料排ガスを排出する排気排水弁と、
前記排気排水弁の開閉を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記燃料電池スタックから出力される電流の大きさが高電流域にある場合、前記燃料電池スタックから出力される電流の大きさと前記燃料電池スタックの冷却に用いられた冷却水の温度とに基づいて、前記排気排水弁の駆動回数を推定し、
前記燃料電池スタックから出力される電流の大きさが低電流域にある場合、前記燃料電池スタックの冷却に用いられた冷却水の温度と前記排気排水弁が閉弁状態にある時間とに基づいて、前記排気排水弁の駆動回数を推定し、
前記排気排水弁の駆動回数の推定値が所定回数に達した場合、燃料タンクと前記燃料電池スタックとの間の配管の途中位置に設けられた電磁弁及びインジェクタによる前記燃料電池スタックへの燃料ガスの噴射回数を多くすることで、前記排気排水弁の駆動回数を低減させる制御を実施する、
燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、単セルを直列に複数積層して成る燃料電池スタックに燃料ガスと酸素ガスを供給されて発電を行う燃料電池システムが知られている。例えば、特許文献１には、燃料電池車両から蓄電装置に要求される要求電力と、燃料電池車両の速度と、燃料電池車両のアクセル開度と、燃料電池車両の加速度とに基づいて、燃料電池車両が上り坂を走行していると判断すると、燃料電池の発電電力を現在の発電電力より増大させることで、蓄電装置が過放電状態になることを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００５－１２９３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術においては、燃料電池スタックから排出される燃料排ガスの圧力を検知する圧力センサの故障時には、燃料電池スタックから燃料排ガスを排出する排気排水弁の駆動回数をカウントできないため、排気排水弁の異常を検知できない虞があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排気排水弁の異常を的確に検知することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する燃料電池システムは、燃料ガスと酸素ガスを供給されて発電を行う燃料電池スタックと、燃料電池スタックを冷却する冷却機構と、燃料電池スタックから燃料排ガスを排出する排気排水弁と、排気排水弁の開閉を制御する制御部と、を備え、制御部は、燃料電池スタックから出力される電流の大きさが高電流域にある場合、燃料電池スタックから出力される電流の大きさと燃料電池スタックの冷却に用いられた冷却水の温度とに基づいて、排気排水弁の駆動回数を推定し、燃料電池スタックから出力される電流の大きさが低電流域にある場合、燃料電池スタックの冷却に用いられた冷却水の温度と排気排水弁が閉弁状態にある時間とに基づいて、排気排水弁の駆動回数を推定し、排気排水弁の駆動回数の推定値が所定回数に達した場合、燃料タンクと燃料電池スタックとの間の配管の途中位置に設けられた電磁弁及びインジェクタによる燃料電池スタックへの燃料ガスの噴射回数を多くすることで、排気排水弁の駆動回数を低減させる制御を実施する
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、排気排水弁の異常を的確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態の燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
排気排水弁の駆動回数低減制御の内容の一例を示すフローチャートである。
排気排水弁の駆動回数低減制御の二次元マップの一例を示す図である。
排気排水弁が寿命に到達する時間の算出過程を説明するための図である。
排気排水弁の駆動回数低減制御と電磁弁開弁回数との相関関係を示すグラフである。
排気排水弁の駆動回数低減制御とインジェクタ噴射回数との相関関係を示すグラフである。
排気排水弁が寿命に到達する時間の算出過程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、燃料電池システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１に示すように、燃料電池システム１００は、燃料電池車両１０に搭載され、例えば、水素タンク１１０と、コンプレッサ１２０と、燃料電池スタック１３０と、電磁弁１４０と、インジェクタ１５０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６０と、蓄電装置１７０と、排気排水弁１８０と、冷却機構１９０と、燃料電池システムＥＣＵ２００とを備える。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許