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公開番号2024178720
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-25
出願番号2023097088
出願日2023-06-13
発明の名称燃料電池システム
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 8/04298 20160101AFI20241218BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】二次電池の劣化を抑制しつつ二次電池を暖機できる燃料電池システムを提供すること。
【解決手段】燃料電池システムの暖機装置60は、第2供給路31cから分岐し、かつ二次電池12に隣接して延びる暖機用流路61と、第2供給路31cから暖機用流路61に熱交換後の空気を流通可能とする流路制御弁33と、流路制御弁33の動作を制御する制御装置70と、を備える。制御装置70は、二次電池12の温度が予め設定された閾値より低くなった場合、エアコンプレッサ32に対して二次電池12から放電させるとともに、インタークーラ25での熱交換後の空気を暖機用流路61に流すために流路制御弁33を切り替える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
補機の電源となる二次電池と、
燃料電池スタックと、
空気を前記燃料電池スタックに圧送するエアコンプレッサと、
前記エアコンプレッサから吐出された空気を前記燃料電池スタックへの供給前に熱媒体と熱交換させるインタークーラと、
前記インタークーラでの熱交換後の空気を前記燃料電池スタックに供給するための供給路と、を備える燃料電池システムであって、
前記供給路から分岐し、かつ前記二次電池に隣接して延びる暖機用流路と、
前記供給路から前記暖機用流路に、熱交換後の空気を流通可能とする切替弁と、
前記切替弁の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記二次電池の温度が予め設定された閾値より低くなった場合、前記エアコンプレッサを前記補機として前記二次電池から放電させるとともに、
当該放電によって駆動した前記エアコンプレッサから吐出され、前記インタークーラで熱交換された空気が前記暖機用流路に流れるように前記切替弁を切り替えることを特徴とする燃料電池システム。
続きを表示（約 300 文字）【請求項２】
前記燃料電池スタックのアノード極から排出された水素ガスが流れ込む希釈器を備え、前記暖機用流路を流れた空気は、前記希釈器に供給される請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池スタックへの冷却水の供給、及び前記燃料電池スタックからの前記冷却水の排出を行う冷却水回路を備え、前記冷却水回路は、前記冷却水を圧送する冷却水ポンプを含み、前記冷却水ポンプは、前記二次電池を電源とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記二次電池の暖機を補助する補助用ヒータを備える請求項１又は請求項２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 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料電池スタックを搭載した燃料電池システムには、二次電池を備えるものがある。二次電池は、例えば、燃料電池スタックにエアを供給するためのポンプの電源である。二次電池は、温度が低下すると充放電性能が低下するため、二次電池の暖機が行われるようになっている。特許文献１には、二次電池の暖機をヒータで行う燃料電池システムの暖機装置が開示されている。特許文献１に開示の暖機装置では、二次電池からの電力供給によって加熱されたヒータの熱が二次電池に伝わることで二次電池が暖機されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００４－３１１２１８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、ヒータを用いた二次電池の暖機では、二次電池からヒータに流れた電流が多くなるほど、ヒータによる暖機時間を短縮できるが、ヒータに流す電流が多くなるほど、ヒータが過度に高温になってしまう。すると、二次電池が劣化してしまい好ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための燃料電池システムは、補機の電源となる二次電池と、燃料電池スタックと、空気を前記燃料電池スタックに圧送するエアコンプレッサと、前記エアコンプレッサから吐出された空気を前記燃料電池スタックへの供給前に熱媒体と熱交換させるインタークーラと、前記インタークーラでの熱交換後の空気を前記燃料電池スタックに供給するための供給路と、を備える燃料電池システムであって、前記供給路から分岐し、かつ前記二次電池に隣接して延びる暖機用流路と、前記供給路から前記暖機用流路に、熱交換後の空気を流通可能とする切替弁と、前記切替弁の動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記二次電池の温度が予め設定された閾値より低くなった場合、前記エアコンプレッサを前記補機として前記二次電池から放電させるとともに、当該放電によって駆動した前記エアコンプレッサから吐出され、前記インタークーラで熱交換された空気が前記暖機用流路に流れるように前記切替弁を切り替えることを要旨とする。
【０００６】
これによれば、二次電池の暖機は、二次電池からエアコンプレッサへの放電に伴う内部暖機と、暖機用流路に流れた空気を用いた外部暖機とによって行われる。外部暖機は、インタークーラでの熱交換後の空気を用いて行われる。インタークーラでの熱交換後の空気は、燃料電池スタックに供給される空気であるため、過度に高温になることはない。したがって、ヒータを用いた場合のように、外部暖機による加熱が過度の高温で行われることがない。これにより、二次電池が過度の高温になることによる二次電池の劣化を抑制できる。その結果、二次電池の劣化を抑制しつつ、内部暖機と外部暖機の両方で二次電池を好適に暖機できる。
【０００７】
燃料電池システムについて、前記燃料電池スタックのアノード極から排出された水素ガスが流れ込む希釈器を備え、前記暖機用流路を流れた空気は、前記希釈器に供給されてもよい。
【０００８】
これによれば、二次電池の外部暖機に用いた空気を、水素ガスの希釈に利用できる。
燃料電池システムについて、前記燃料電池スタックへの冷却水の供給、及び前記燃料電池スタックからの前記冷却水の排出を行う冷却水回路を備え、前記冷却水回路は、前記冷却水を圧送する冷却水ポンプを含み、前記冷却水ポンプは、前記二次電池を電源としてもよい。
【０００９】
これによれば、エアコンプレッサに加えて、冷却水ポンプにも二次電池から放電させるため、エアコンプレッサのみに放電させる場合と比べると、二次電池における内部抵抗に基づくジュール熱が大きくなる。このため、エアコンプレッサのみに二次電池から放電させる場合と比べると、二次電池の温度を高くできる結果、二次電池の内部暖機機能を高めて、二次電池の暖機を速やかに行うことができる。
【００１０】
燃料電池システムについて、前記二次電池の暖機を補助する補助用ヒータを備えていてもよい。
これによれば、補助用ヒータによって、二次電池の暖機を補助できるため、二次電池の暖機をより速やかに行うことができる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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