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公開番号2025030489
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2023135833
出願日2023-08-23
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
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H01M 8/04 20160101AFI20250228BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】耐久性の高い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、燃料電池スタックを備える。燃料電池システムは、燃料電池スタックに酸化剤ガスを供給する供給路に設けられ、燃料電池スタックの運転停止時に閉じる入口側封止弁を備える。燃料電池システムは、燃料電池スタックから使用済みの酸化剤ガスを排出する排出路に設けられ、開度を調整することにより酸化剤ガスのスタック内圧力を制御可能な調圧弁を備える。燃料電池システムは、入口側封止弁の開閉を制御するとともに、調圧弁の開度を制御する制御部を備える。制御部は、燃料電池スタックに対する発電要求に応じて、調圧弁の開度を算出する。制御部は、算出した開度が予め定められた所定開度以下となる期間において、入口側封止弁を閉じるとともに調圧弁の開度を所定開度以上に維持する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックに酸化剤ガスを供給する供給路に設けられ、前記燃料電池スタックの運転停止時に閉じる入口側封止弁と、
前記燃料電池スタックから使用済みの前記酸化剤ガスを排出する排出路に設けられ、開度を調整することにより前記酸化剤ガスのスタック内圧力を制御可能な調圧弁と、
前記入口側封止弁の開閉を制御するとともに、前記調圧弁の開度を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記燃料電池スタックに対する発電要求に応じて、前記調圧弁の前記開度を算出し、
算出した前記開度が予め定められた所定開度以下となる期間において、前記入口側封止弁を閉じるとともに前記調圧弁の前記開度を前記所定開度以上に維持する、
燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する技術は、燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料電池スタックの酸化剤ガスの排出路に、調圧弁が配置されている燃料電池システムが開示されている。調圧弁の開度を調整することにより、燃料電池スタック内の酸化剤ガスの圧力を制御可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－２０７２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
調圧弁は、微小開度での動作回数が多くなるほど、シール部材などの各種部材が摩耗してしまう。特に、商用向けなどのヘビーユース条件下では、燃料電池スタックの運転と停止が繰り返されることで、微小開度での動作回数が非常に多くなる傾向がある。そのため、摩耗により調圧弁の封止性能が低下してしまう恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の燃料電池システムでは、算出された開度が予め定められた所定開度以下となる期間には、入口側封止弁を閉じることで、調圧弁の開度を所定開度以上に維持することができる。所定開度以下の微小開度での動作回数を減少させることができるため、シール部材などの各種部材の摩耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
燃料電池システム１の概略構成図である。
実施例１における燃料電池システム１の動作フローチャートである。
実施例２における燃料電池システム１の動作フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【０００７】
＜燃料電池システム１の構成＞
図１を参照して、燃料電池システム１について説明する。燃料電池システム１は、例えば、燃料電池自動車に搭載される。燃料電池システム１は、燃料電池スタック１０、空気供給路２０ａ、空気排出路２０ｂ、水素供給路３０ａ、水素排出路３０ｂ、制御部４０、を主に備えている。なお図１では、信号線を点線で記載している。
【０００８】
燃料電池スタック１０は、水素と酸素の化学反応によって電力を発電する装置である。水素と酸素が化学反応することによって、水が生成される。燃料電池スタック１０は、複数の単セル（図示省略）を備えている。各単セルは、燃料極と空気極を備えている。燃料極に燃料ガス（水素ガス）が供給され、空気極に酸化剤ガス（酸素を含む空気）が供給されることによって発電する。燃料電池スタック１０で発電された電力は、例えば、燃料電池自動車の走行用モータに供給される。
【０００９】
制御部４０は、燃料電池システム１の各種機器を制御する制御手段である。制御部４０は、ＣＰＵ、メモリ、およびその周辺回路を備えている。制御部４０は、不図示の各センサの検出信号等に応じて、後述する空気ポンプ２１、入口側封止弁２２、調圧弁２３、出口側封止弁２４、等を制御する。
【００１０】
空気供給路２０ａは、燃料電池スタック１０の空気入口部（酸化剤ガス入口部）１１ａに接続されている。空気供給路２０ａには、空気ポンプ２１および入口側封止弁２２が備えられている。空気ポンプ２１は、大気中から吸入した空気を燃料電池スタック１０へ圧送するための装置である。空気ポンプ２１は、後述する制御部４０から出力される制御信号に応じて、その回転数を可変して、燃料電池スタック１０へ供給する空気供給量を調整する。入口側封止弁２２は、制御部４０から入力される開閉指示Ｓａによって、開閉状態が制御される。
（【００１１】以降は省略されています）

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