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公開番号2024170096
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-06
出願番号2023087063
出願日2023-05-26
発明の名称燃料電池モジュールの制御装置、燃料電池モジュールの制御方法
出願人株式会社豊田自動織機,トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/04858 20160101AFI20241129BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】供給配管の内圧を好適に低下させるとともに、循環流路から排気された水素ガスの濃度を低下させる。
【解決手段】診断ツール200は、ラジエータファン73を駆動させ、インジェクタ62から水素ガスを噴射させた後にインジェクタ62からの水素ガスの噴射を停止させ、インジェクタ62からの水素ガスの噴射を停止させた状態で排気排水弁67を開弁させることによって循環流路64から水素ガスを排気させた後に排気排水弁67を閉弁させて、供給配管63の内圧を低下させる内圧低下処理を行い、内圧低下処理の後に供給配管63の内圧が所定内圧以上であると、内圧低下処理を再び行い、内圧低下処理の後に供給配管の内圧が所定内圧未満であると、供給配管63の内圧の低下が完了したと判定する内圧判定処理を行う。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水素ガスを用いて発電を行う燃料電池スタックと、
水素ガスを噴射するインジェクタと、
前記インジェクタに一端が接続され、水素ガス供給部に他端が接続され、前記水素ガス供給部から供給された水素ガスを前記インジェクタに供給する供給配管と、
前記供給配管の内圧を検出する内圧センサと、
前記インジェクタから噴射された水素ガスを前記燃料電池スタックに循環させる循環流路と、
前記循環流路から水素ガスを排気させる排気排水弁と、を備えた燃料電池モジュールを制御する燃料電池モジュールの制御装置であって、
前記燃料電池モジュールは、前記排気排水弁を介して前記循環流路から排気された水素ガスを攪拌させるファンを備え、
前記制御装置は、
前記供給配管の内圧低下要求があった場合に行う処理であって、前記ファンを駆動させ、前記インジェクタから水素ガスを噴射させた後に前記インジェクタからの水素ガスの噴射を停止させ、前記インジェクタからの水素ガスの噴射を停止させた状態で前記排気排水弁を開弁させることによって前記循環流路から水素ガスを排気させた後に前記排気排水弁を閉弁させて、前記供給配管の内圧を低下させる内圧低下処理を行い、
前記内圧低下処理の後に前記内圧センサから検出された前記供給配管の内圧が所定内圧以上であると、前記内圧低下処理を再び行い、前記内圧低下処理の後に前記内圧センサから検出された前記供給配管の内圧が前記所定内圧未満であると、前記供給配管の内圧の低下が完了したと判定する内圧判定処理を行う、ことを特徴とする燃料電池モジュールの制御装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記燃料電池モジュールは、前記燃料電池スタックを冷却するための冷媒を空気と熱交換させるラジエータを備え、
前記ファンは、前記ラジエータに向けて送風することによって前記ラジエータに空気を供給するラジエータファンである、請求項１に記載の燃料電池モジュールの制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記内圧判定処理において、前記供給配管の内圧の低下が完了したと判定されずに前記内圧低下処理が行われた回数が所定回数以上であると、異常と判定する、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池モジュールの制御装置。
【請求項４】
前記燃料電池モジュールは、前記インジェクタからの水素ガスの噴射と、前記排気排水弁の開閉と、を制御する制御部を備え、
前記制御装置は、前記制御部に接続された状態で前記制御部に前記供給配管の内圧低下要求を指令することで前記内圧低下処理を開始する診断ツールである、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池モジュールの制御装置。
【請求項５】
水素ガスを用いて発電を行う燃料電池スタックと、
水素ガスを噴射するインジェクタと、
前記インジェクタに一端が接続され、水素ガス供給部に他端が接続され、前記水素ガス供給部から供給された水素ガスを前記インジェクタに供給する供給配管と、
前記供給配管の内圧を検出する内圧センサと、
前記インジェクタから噴射された水素ガスを前記燃料電池スタックに循環させる循環流路と、
前記循環流路から水素ガスを排気させる排気排水弁と、を備えた燃料電池モジュールを制御装置によって制御する燃料電池モジュールの制御方法であって、
前記燃料電池モジュールは、前記排気排水弁を介して前記循環流路から排気された水素ガスを攪拌させるファンを備え、
前記供給配管の内圧低下要求があった場合に行う処理であって、
前記制御装置が前記ファンを駆動させるステップと、
前記制御装置が前記インジェクタから水素ガスを噴射させた後に前記インジェクタからの水素ガスの噴射を停止させるステップと、
前記制御装置が前記インジェクタからの水素ガスの噴射を停止させた状態で前記排気排水弁を開弁させることによって前記循環流路から水素ガスを排気させた後に前記排気排水弁を閉弁させるステップと、を含み、前記供給配管の内圧を低下させる内圧低下処理を行い、
前記内圧低下処理の後に前記内圧センサから検出された前記供給配管の内圧が所定内圧以上であると、前記制御装置が前記内圧低下処理を再び行うステップと、
前記内圧低下処理の後に前記内圧センサから検出された前記供給配管の内圧が前記所定内圧未満であると、前記制御装置が前記供給配管の内圧の低下が完了したと判定するステップと、を含む内圧判定処理を行う、ことを特徴とする燃料電池モジュールの制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池モジュールの制御装置、燃料電池モジュールの制御方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の燃料電池モジュールは、水素ガスを用いて発電を行う燃料電池スタックと、水素ガスを噴射するインジェクタと、水素ガス供給部から供給された水素ガスをインジェクタに供給する供給配管と、循環流路と、排気排水弁と、を備える。循環流路は、インジェクタから噴射された水素ガスを燃料電池スタックに循環させる。排気排水弁は、水素ガスを含む排ガスを循環流路の内部から排気させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００４－１７２０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池モジュールから供給配管を取り外す場合などには、供給配管の内圧を低下させる必要がある。また、仮に供給配管の内部の水素ガスが循環流路を介して排気排水弁から排気されると、排気された水素ガスの濃度を低下させる必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する燃料電池モジュールの制御装置は、水素ガスを用いて発電を行う燃料電池スタックと、水素ガスを噴射するインジェクタと、前記インジェクタに一端が接続され、水素ガス供給部に他端が接続され、前記水素ガス供給部から供給された水素ガスを前記インジェクタに供給する供給配管と、前記供給配管の内圧を検出する内圧センサと、前記インジェクタから噴射された水素ガスを前記燃料電池スタックに循環させる循環流路と、前記循環流路から水素ガスを排気させる排気排水弁と、を備えた燃料電池モジュールを制御する燃料電池モジュールの制御装置であって、前記燃料電池モジュールは、前記排気排水弁を介して前記循環流路から排気された水素ガスを攪拌させるファンを備え、前記制御装置は、前記供給配管の内圧低下要求があった場合に行う処理であって、前記ファンを駆動させ、前記インジェクタから水素ガスを噴射させた後に前記インジェクタからの水素ガスの噴射を停止させ、前記インジェクタからの水素ガスの噴射を停止させた状態で前記排気排水弁を開弁させることによって前記循環流路から水素ガスを排気させた後に前記排気排水弁を閉弁させて、前記供給配管の内圧を低下させる内圧低下処理を行い、前記内圧低下処理の後に前記内圧センサから検出された前記供給配管の内圧が所定内圧以上であると、前記内圧低下処理を再び行い、前記内圧低下処理の後に前記内圧センサから検出された前記供給配管の内圧が前記所定内圧未満であると、前記供給配管の内圧の低下が完了したと判定する内圧判定処理を行う、ことを特徴とする。
【０００６】
上記課題を解決する燃料電池モジュールの制御方法は、水素ガスを用いて発電を行う燃料電池スタックと、水素ガスを噴射するインジェクタと、前記インジェクタに一端が接続され、水素ガス供給部に他端が接続され、前記水素ガス供給部から供給された水素ガスを前記インジェクタに供給する供給配管と、前記供給配管の内圧を検出する内圧センサと、前記インジェクタから噴射された水素ガスを前記燃料電池スタックに循環させる循環流路と、前記循環流路から水素ガスを排気させる排気排水弁と、を備えた燃料電池モジュールを制御装置によって制御する燃料電池モジュールの制御方法であって、前記燃料電池モジュールは、前記排気排水弁を介して前記循環流路から排気された水素ガスを攪拌させるファンを備え、前記供給配管の内圧低下要求があった場合に行う処理であって、前記制御装置が前記ファンを駆動させるステップと、前記制御装置が前記インジェクタから水素ガスを噴射させた後に前記インジェクタからの水素ガスの噴射を停止させるステップと、前記制御装置が前記インジェクタからの水素ガスの噴射を停止させた状態で前記排気排水弁を開弁させることによって前記循環流路から水素ガスを排気させた後に前記排気排水弁を閉弁させるステップと、を含み、前記供給配管の内圧を低下させる内圧低下処理を行い、前記内圧低下処理の後に前記内圧センサから検出された前記供給配管の内圧が所定内圧以上であると、前記制御装置が前記内圧低下処理を再び行うステップと、前記内圧低下処理の後に前記内圧センサから検出された前記供給配管の内圧が前記所定内圧未満であると、前記制御装置が前記供給配管の内圧の低下が完了したと判定するステップと、を含む内圧判定処理を行う、ことを特徴とする。
【０００７】
上記の構成および上記の方法によれば、内圧低下処理において、供給配管の内部の水素ガスをインジェクタによって循環流路に供給することで、供給配管の内圧を低下させることができる。内圧低下処理において、排気排水弁を開弁させることで、循環流路の内部の水素ガスを循環流路から排気させることができる。内圧判定処理において、内圧センサから検出された供給配管の内圧が所定内圧未満になるまで内圧低下処理が繰り返し行われる。これにより、内圧センサから検出された供給配管の内圧が所定内圧未満になるまで、インジェクタからの水素ガスの噴射による供給配管の内圧の低下と、排気排水弁の開弁による循環流路からの水素ガスの排気と、を繰り返し行える。したがって、供給配管の内圧を好適に低下させることができる。また、制御装置は、内圧低下処理において、ファンを駆動させる。これにより、ファンにて発生する送風によって、循環流路から排気された水素ガスを攪拌させることができる。したがって、循環流路から排気された水素ガスの濃度を低下させることができる。
【０００８】
燃料電池モジュールの制御装置において、前記燃料電池モジュールは、前記燃料電池スタックを冷却するための冷媒を空気と熱交換させるラジエータを備え、前記ファンは、前記ラジエータに向けて送風することによって前記ラジエータに空気を供給するラジエータファンであってもよい。
【０００９】
上記の構成によれば、排気排水弁を介して循環流路から排気された水素ガスを攪拌させるために、ラジエータファンとは別にファンを燃料電池モジュールに設ける場合と比較して、燃料電池モジュールに搭載される部品点数を低減できる。
【００１０】
燃料電池モジュールの制御装置において、前記制御装置は、前記内圧判定処理において、前記供給配管の内圧の低下が完了したと判定されずに前記内圧低下処理が行われた回数が所定回数以上であると、異常と判定してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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