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公開番号2024151188
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-24
出願番号2023064386
出願日2023-04-11
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
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類H01M 8/04 20160101AFI20241017BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】排気弁としての第1弁および排気排水弁としての第2弁の開閉異常を判定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】燃料電池システムの制御装置は、第1弁143を閉じた状態で第2弁146を開く第1制御を実行したときの圧力センサ145の圧力検出値の低下速度である第1圧力低下速度と、第2弁146を閉じた状態で第1弁143を開く第2制御を実行したときの圧力センサ145の圧力検出値の低下速度である第2圧力低下速度との比較に基いて、第1弁143または第2弁146の開閉異常を判定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池スタックから排出されたアノードオフガスを前記燃料電池スタックへ循環させるアノードガス循環路に設けられた圧力センサと、前記アノードガス循環路から分岐する排気路を開閉する第１弁と、前記アノードガス循環路に設けられた気液分離器に連結されて開弁時に前記気液分離器から排気排水路へ気液を排出させる第２弁と、前記第１弁および前記第２弁の開閉異常を判定する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第２弁を閉じた状態で前記第１弁を開く第１制御を実行したときの前記圧力センサの圧力検出値の低下速度である第１圧力低下速度と、前記第１弁を閉じた状態で前記第２弁を開く第２制御を実行したときの前記圧力センサの圧力検出値の低下速度である第２圧力低下速度との比較に基いて、前記第１弁または前記第２弁の開閉異常を判定することを特徴とする燃料電池システム。
続きを表示（約 460 文字）【請求項２】
前記制御装置は、
前記第１圧力低下速度が前記第２圧力低下速度よりも低い場合に、前記第１弁の開動作に支障がある第１弁閉異常を判定し、
前記第２圧力低下速度が前記第１圧力低下速度よりも低い場合に、前記第２弁の開動作に支障がある第２弁閉異常を判定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記第１弁と前記第２弁の双方を閉じる第３制御を実行したときの前記圧力センサによる圧力検出値の低下速度である第３圧力低下速度が所定値よりも高いリーク条件を満たすか否かを判定し、
前記リーク条件を満たし、かつ、前記第２圧力低下速度が前記第１圧力低下速度よりも高い場合に、前記第１弁の閉動作に支障がある第１弁開異常を判定し、
前記リーク条件を満たし、かつ、前記第１圧力低下速度が前記第２圧力低下速度よりも高い場合に、前記第２弁の閉動作に支障がある第２弁開異常を判定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から燃料電池システムが知られている。下記特許文献１に記載された燃料電池システムは、燃料電池と、アノードガス供給系と、アノードガス循環系と、カソードガス給排系と、排気排水路と、排気排水路を開閉するための排気排水弁と、流量取得部と、制御部と、を備えている。
【０００３】
この特許文献１に記載の燃料電池システムにおいて、制御部は、排気排水弁に対して開弁指示を行っている状態において、次のように排気排水弁の開弁の正常異常判定を実行する。制御部は、アノードガスの排気流量が、予め定めた正常基準値以上である場合には、排気排水弁が正常に開弁していると判定し、排気流量が正常基準値よりも低い場合には、排気排水弁が正常に開弁していないと判定する。
【０００４】
また、下記特許文献２に記載された燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池への酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス供給配管と、燃料電池からの酸化剤オフガスが流れる酸化剤オフガス排出配管と、を備える。また、この従来の燃料電池システムは、酸化剤オフガス排出配管に設けられ燃料電池内の酸化剤ガスの圧力を調整する調圧弁と、酸化剤オフガス排出配管に設けられ酸化剤オフガスから液水を分離する気液分離器と、気液分離器の液溜部からの排気排水の双方を兼ねる排気排水弁と、を備える。
【０００５】
さらに、この特許文献２に記載の燃料電池システムは、燃料電池内の酸化剤ガスの圧力を計測する圧力センサと、ＥＣＵと、を備える。ＥＣＵは、燃料電池内の酸化剤ガスの圧力が目標圧力になるよう予め定められた開度に調圧弁を制御する。その後、ＥＣＵは、圧力センサで計測された計測値に基づく圧力が目標圧力になるよう調圧弁の開度を調整する圧力制御を実施し、圧力制御での調圧弁の開度の調整幅が所定値より大きい場合に排気排水弁の開閉異常と判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２０－０１７４３５号公報
特開２０２２－１３２８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献２に記載の燃料電池システムは、運転中に排気排水弁が故障して開状態が継続された場合、アノードオフガスが漏洩するが、燃料電池の発電中における低圧のアノードオフガスの圧力低下速度に対する正常範囲を設定することが困難である。また、上記特許文献１に記載の燃料電池システムは、排気排水弁の開弁異常を判定することはできるが、排気排水弁と排気弁の双方を備える場合、どちらの弁の異常であるかを判定できないおそれがある。
【０００８】
本開示は、排気排水弁および排気弁の開閉異常を判定することができる燃料電池システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の上記一態様は、燃料電池スタックから排出されたアノードオフガスを前記燃料電池スタックへ循環させるアノードガス循環路に設けられた圧力センサと、前記アノードガス循環路から分岐する排気路を開閉する第１弁と、前記アノードガス循環路に設けられた気液分離器に連結されて開弁時に前記気液分離器から排気排水路へ気液を排出させる第２弁と、前記第１弁および前記第２弁の開閉異常を判定する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第２弁を閉じた状態で前記第１弁を開く第１制御を実行したときの前記圧力センサの圧力検出値の低下速度である第１圧力低下速度と、前記第１弁を閉じた状態で前記第２弁を開く第２制御を実行したとき前記圧力センサの圧力検出値の低下速度である第２圧力低下速度との比較に基いて、前記第１弁または前記第２弁の開閉異常を判定することを特徴とする燃料電池システムである。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の上記一態様によれば、排気弁としての第１弁および排気排水弁としての第２弁の開閉異常を判定することができる燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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