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公開番号2024154643
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2023068580
出願日2023-04-19
発明の名称燃料電池制御装置、燃料電池制御方法及び燃料電池システム
出願人スズキ株式会社
代理人弁理士法人東京国際特許事務所
主分類H01M 8/04746 20160101AFI20241024BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】コストの増加を抑制しつつ燃料電池の劣化を抑制することができる燃料電池制御装置及び燃料電池システムを提供する。
【解決手段】制御装置10は、燃料電池セル51のカソード側に連通する気体通路11を燃料電池セル51の上流側で閉止する上流側弁12、気体通路11を燃料電池セル51の下流側で閉止する下流側弁14、及び空気を燃料電池セル51に送るブロワ13を備える燃料電池50を制御する制御装置10において、燃料電池50が発電を停止してから所定時間後に下流側弁14を閉じる下流側弁制御部22と、上流側弁12の閉止後にブロワ13で燃料電池セル51内の圧力を低下させて負圧にするブロワ制御部23と、燃料電池50内の圧力が負圧になった場合に、上流側弁12を閉じる上流側弁制御部21と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池セルのカソード側に連通する気体通路を前記燃料電池セルの上流側で閉止する上流側弁、前記気体通路を前記燃料電池セルの下流側で閉止する下流側弁、及び空気を前記燃料電池セルに送るブロワを備える燃料電池を制御する燃料電池制御装置において、
前記燃料電池が発電を停止してから所定時間後に前記下流側弁を閉じる下流側弁制御部と、
前記上流側弁の閉止後に前記ブロワで前記燃料電池セル内の圧力を低下させて負圧にするブロワ制御部と、
前記燃料電池内の圧力が前記負圧になった場合に、前記上流側弁を閉じる上流側弁制御部と、を備えることを特徴とする燃料電池制御装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
積層した燃料電池セルを内蔵する燃料電池と、
前記燃料電池セルのカソード側に連通する気体通路と、
前記気体通路を前記燃料電池セルの上流側で閉止する上流側弁と、
前記気体通路を前記燃料電池セルの下流側で閉止する下流側弁と、
空気を前記燃料電池セルに送るブロワと、
前記燃料電池が発電を停止してから所定時間後に前記下流側弁を閉じる下流側弁制御部と、
前記上流側弁の閉止後に前記ブロワで前記燃料電池セル内の圧力を低下させて負圧にするブロワ制御部と、
前記燃料電池内の圧力が前記負圧になった場合に、前記上流側弁を閉じる上流側弁制御部と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池セルは、前記ブロワを逆回転させることで前記負圧にされる請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池の下流側の前記気体通路に連通される希釈機構を備え、
前記上流側弁は、前記希釈機構よりも前記燃料電池に近い位置に設けられる請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料電池の下流側の前記気体通路に連通される希釈機構を備え、
前記ブロワは、上流側で前記希釈機構に連通している請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記気体通路には、前記上流側弁及び前記下流側弁の少なくとも一方と前記燃料電池との間に圧力計を備える請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
燃料電池セルのカソード側に連通する気体通路を前記燃料電池セルの上流側で閉止する上流側弁、前記気体通路を前記燃料電池セルの下流側で閉止する下流側弁、及び空気を前記燃料電池セルに送るブロワを備える燃料電池を制御する燃料電池制御装置において、
前記燃料電池が発電を停止してから所定時間後に前記下流側弁を閉じるステップと、
前記上流側弁の閉止後に前記ブロワで前記燃料電池セル内の圧力を低下させて負圧にするステップと、
前記燃料電池内の圧力が前記負圧になった場合に、前記上流側弁を閉じるステップと、を含むことを特徴とする燃料電池制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を制御する燃料電池制御装置及び燃料電池を含むシステムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
発電が停止した直後の燃料電池の単セル内は、アノード側は未反応の水素で、カソード側は未反応の空気で、満たされている。このような単セル内に残留した空気のうち、残留した水素との発電後の化学反応によっても消費されなかったカソード側の空気は、電解質膜を透過してアノード側に充満する。空気がアノード側に透過した状態で再度燃料電池を稼働させると、アノード側の上流は水素で満たされる。一方、アノード側の下流には空気が残存するため、単セル内で局部的に電池反応が発生する。この電池反応により、セル単体の開放端における電圧が高電位になる。開放端が高電位な状態が続くと、燃料電池の発電性能が不可逆的に低下するおそれがある。そこで、従来から、燃料電池システムの起動時に三方弁を用いてカソード側に負圧を発生させることで、カソード側の空気を減少させ、燃料電池の劣化を抑制する技術が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００５－１５８５５２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、上述の従来の技術では、燃料電池システムの停止時から起動時までの間に、カソード側に残存する空気が、電解質膜を介してアノード側へ透過してしまうおそれがある。また、単セル内に不活性ガスを供給して単セル内を掃気する場合には、別の機構を設置しなければならず、コストが増加してしまう。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、コストの増加を抑制しつつ燃料電池の劣化を抑制することができる燃料電池制御装置、燃料電池制御方法、及び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】
本実施形態に係る燃料電池制御装置は、燃料電池セルのカソード側に連通する気体通路を前記燃料電池セルの上流側で閉止する上流側弁、前記気体通路を前記燃料電池セルの下流側で閉止する下流側弁、及び空気を前記燃料電池セルに送るブロワを備える燃料電池を制御する燃料電池制御装置において、前記燃料電池が発電を停止してから所定時間後に前記下流側弁を閉じる下流側弁制御部と、前記上流側弁の閉止後に前記ブロワで前記燃料電池セル内の圧力を低下させて負圧にするブロワ制御部と、前記燃料電池内の圧力が前記負圧になった場合に、前記上流側弁を閉じる上流側弁制御部と、を備えるものである。
【０００７】
本実施形態に係る燃料電池システムは、積層した燃料電池セルを内蔵する燃料電池と、前記燃料電池セルのカソード側に連通する気体通路と、前記気体通路を前記燃料電池セルの上流側で閉止する上流側弁と、前記気体通路を前記燃料電池セルの下流側で閉止する下流側弁と、空気を前記燃料電池セルに送るブロワと、前記燃料電池が発電を停止してから所定時間後に前記下流側弁を閉じる下流側弁制御部と、前記上流側弁の閉止後に前記ブロワで前記燃料電池セル内の圧力を低下させて負圧にするブロワ制御部と、前記燃料電池内の圧力が前記負圧になった場合に前記上流側弁を閉じる上流側弁制御部と、を備えるものである。
【０００８】
本実施形態に係る燃料電池制御方法は、燃料電池セルのカソード側に連通する気体通路を前記燃料電池セルの上流側で閉止する上流側弁、前記気体通路を前記燃料電池セルの下流側で閉止する下流側弁、及び空気を前記燃料電池セルに送るブロワを備える燃料電池を制御する燃料電池制御装置において、前記燃料電池が発電を停止してから所定時間後に前記下流側弁を閉じるステップと、前記上流側弁の閉止後に前記ブロワで前記燃料電池セル内の圧力を低下させて負圧にするステップと、前記燃料電池内の圧力が前記負圧になった場合に、前記上流側弁を閉じるステップと、を含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、コストの増加を抑制しつつ燃料電池の劣化を抑制することができる燃料電池制御装置、燃料電池制御方法、及び燃料電池システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図。
燃料電池セルの断面図。
実施形態に係る燃料電池システムの概略構成図であって、燃料電池内を負圧にしている状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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