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公開番号2024176806
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2023095616
出願日2023-06-09
発明の名称燃料電池システム
出願人トヨタ紡織株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/04029 20160101AFI20241212BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】簡単な構成の燃料電池システムを提供する。
【解決手段】燃料電池システムは、燃料ガスを放出可能に貯蔵するタンク21を有する燃料ガス供給部20と、酸化剤ガスを圧送するエアポンプを有する酸化剤ガス供給部と、燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学反応によって発電を行う燃料電池スタック40と、燃料電池スタック40において発電された電力の電圧を変換するDC/DCコンバータ50と、燃料電池スタック40を冷却する冷媒が循環する循環回路63を有する熱交換装置62と、燃料ガス供給部20による燃料ガスの供給及び酸化剤ガス供給部による酸化剤ガスの供給を制御することで燃料電池スタック40における発電を制御する制御装置と、を備える燃料電池システムであって、循環回路63の途中に、タンク21、燃料電池スタック40、及びDC/DCコンバータ50が設けられている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
燃料ガスを放出可能に貯蔵するタンクを有する燃料ガス供給部と、
酸化剤ガスを圧送するエアポンプを有する酸化剤ガス供給部と、
前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの電気化学反応によっ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において発電された電力の電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記燃料電池スタックを冷却する冷媒が循環する循環回路を有する熱交換装置と、
前記燃料ガス供給部による前記燃料ガスの供給及び前記酸化剤ガス供給部による前記酸化剤ガスの供給を制御することで前記燃料電池スタックにおける発電を制御する制御装置と、を備える燃料電池システムであって、
前記循環回路の途中に、前記タンク、前記燃料電池スタック、及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータが設けられている、
燃料電池システム。
続きを表示（約 280 文字）【請求項２】
前記燃料電池スタックにおいて発電された電力を充電するバッテリを備え、
前記循環回路の途中には、通電により発熱するヒータが設けられ、
前記制御装置は、前記燃料電池システムの始動時に、前記バッテリから前記ヒータに対して電力を供給する、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記ヒータは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの素子である、
請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
移動体に搭載されている、
請求項１から請求項３のいずれか一項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】
特許文献１には、燃料電池システムが開示されている。燃料電池システムは、燃料電池、燃料ガス供給系、酸化ガス供給系、及び冷却系を備える。
燃料ガス供給系は、水素ガスタンクを備える。水素ガスタンクは、燃料ガスである水素を燃料電池に供給するために水素ガスを高圧で貯蔵する水素貯蔵部や、水素貯蔵合金を用いた水素貯蔵部である。
【０００３】
酸化ガス供給系は、酸化ガスである酸素を含む空気を燃料電池に供給する酸化ガスブロワーを備える。
冷却系は、熱交換器及び冷却液用ポンプを備える。燃料電池と熱交換器とは、冷却液配管を介して接続されている。冷却液配管には、冷却液を循環させる冷却用ポンプが配置されている。冷却液によって、燃料電池が冷却される。
【０００４】
また、燃料電池には、電力制御部を介して駆動用モータが接続されている。電力制御部は、燃料電池によって発電された電力の電圧を昇降圧するＤＣ／ＤＣコンバータを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－１５７５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
水素ガスタンクから水素ガスが放出されることに伴って、水素ガスタンク内の圧力が低下するとともに温度が低下する。このため、水素ガスタンクから放出される水素ガスの圧力が低下することで水素ガスが放出されにくくなる。そこで、水素ガスタンクを加熱する加熱装置を別途設けることが考えられる。
【０００７】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータへの通電に伴ってジュール熱が生じる。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータの作動性が低下する。そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータを冷却する冷却装置を別途設けることが考えられる。
【０００８】
これらの対策を実施すると、燃料電池システムの構成が複雑になるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための燃料電池システムは、燃料ガスを放出可能に貯蔵するタンクを有する燃料ガス供給部と、酸化剤ガスを圧送するエアポンプを有する酸化剤ガス供給部と、前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスの電気化学反応によっ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において発電された電力の電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記燃料電池スタックを冷却する冷媒が循環する循環回路を有する熱交換装置と、前記燃料ガス供給部による前記燃料ガスの供給及び前記酸化剤ガス供給部による前記酸化剤ガスの供給を制御することで前記燃料電池スタックにおける発電を制御する制御装置と、を備える燃料電池システムであって、前記循環回路の途中に、前記タンク、前記燃料電池スタック、及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータが設けられている。
【００１０】
上記構成によれば、循環回路を循環する冷媒との熱交換により燃料電池スタック及びＤＣ／ＤＣコンバータが冷却される。このとき、冷媒は、燃料電池スタック及びＤＣ／ＤＣコンバータとの熱交換によって加熱される。こうして加熱された冷媒が、循環回路の途中に設けられたタンクを通過する際に、タンクとの間で熱交換することによりタンクが加熱される。これにより、燃料ガスの放出に伴ってタンクの温度が低下することが抑制されるので、タンクから放出される燃料ガスの圧力が低下することを抑制できる。このように、１つの熱交換装置によって、燃料電池スタックの冷却、ＤＣ／ＤＣコンバータの冷却、及びタンクの加熱を行うことができる。したがって、燃料電池システムの構成を簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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