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公開番号2025086126
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-06
出願番号2023199962
出願日2023-11-27
発明の名称燃料電池システム
出願人愛三工業株式会社
代理人弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
主分類H01M 8/04746 20160101AFI20250530BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池の温度に応じて燃料電池内を適切な状態に調整して、燃料電池の発電効率の低下や燃料電池の劣化が生じることを抑制できる燃料電池システムを提供すること。
【解決手段】本開示の一態様は、燃料電池システム1において、電流センサ17で測定されたFC電流測定値に対応するFC電圧推定値と、電圧センサ18で測定されたFC電圧測定値との差を、FC電圧差と定義するときに、制御部15は、温度センサ16で測定されたFC温度測定値と、FC電圧差と、に基づいて、出口エアバルブ71の開度を制御する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、
前記燃料電池から発電に使用されなかった前記酸化剤ガスである酸化剤オフガスが排出されるオフガス排出通路と、
前記オフガス排出通路に設けられるバルブと、を有する
燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池の温度を測定する温度センサと、
前記燃料電池の出力電流を測定する電流センサと、
前記燃料電池の出力電圧を測定する電圧センサと、
前記バルブを制御する制御部と、を有し、
前記電流センサで測定された前記燃料電池の出力電流の測定値に対応する前記燃料電池の出力電圧の最適値と、前記電圧センサで測定された前記燃料電池の出力電圧の測定値との差を、出力電圧差と定義するときに、
前記制御部は、
前記温度センサで測定された前記燃料電池の温度の測定値と、前記出力電圧差と、に基づいて、前記バルブの開度を制御すること、
を特徴とする燃料電池システム。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
請求項１の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、
前記燃料電池の温度の測定値が所定温度未満であり、
かつ、前記出力電圧差が判定値以上である場合には、
前記バルブの開度を開弁方向に制御すること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または２の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、
前記燃料電池の温度の測定値が所定温度未満であり、
かつ、前記出力電圧差が判定値未満である場合には、
前記バルブの開度を閉弁方向に制御すること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、
前記燃料電池の温度の測定値が所定温度以上であり、
かつ、前記出力電圧差が判定値以上である場合には、
前記バルブの開度を閉弁方向に制御すること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１または４の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、
前記燃料電池の温度の測定値が所定温度以上であり、
かつ、前記出力電圧差が判定値未満である場合には、
前記バルブを開弁方向に制御すること、
を特徴とする燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池を有する燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料電池内が乾燥状態であると判断したときに、供給流路から排出流路へ流すエア（酸化ガス）の流量を増やして燃料電池へ供給するエアの流量を減らすように調整する調整弁を有する燃料電池システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－１１４０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される燃料電池システムは、燃料電池の温度によらず、燃料電池内が乾燥状態であると判断したときに、調整弁により供給流路から燃料電池へのエアの供給量を減らしている。しかしながら、燃料電池の温度が低い場合には燃料電池内に水が多く蓄積された状態になるおそれがある一方、燃料電池の温度が高い場合には燃料電池内が乾燥状態になるおそれがある。
【０００５】
そして、このように燃料電池内に水が多く蓄積した状態になったり、燃料電池内が乾燥状態になると、燃料電池における発電時の化学反応が抑制されて、ＦＣ過電圧が発生するので、燃料電池の発電効率の低下や燃料電池の劣化が生じるおそれがある。このように、燃料電池の温度に応じて燃料電池内を適切な状態に調整しなければ、燃料電池の発電効率の低下や燃料電池の劣化が生じるおそれがある。なお、「ＦＣ過電圧が発生する」とは、燃料電池の出力電圧が低下して最適値（すなわち、燃料電池の発電効率の向上に最適な値）との間に大きな差が生じる、ということである。
【０００６】
そこで、本開示は上記した課題を解決するためになされたものであり、燃料電池の温度に応じて燃料電池内を適切な状態に調整して、燃料電池の発電効率の低下や燃料電池の劣化が生じることを抑制できる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】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、前記燃料電池から発電に使用されなかった前記酸化剤ガスである酸化剤オフガスが排出されるオフガス排出通路と、前記オフガス排出通路に設けられるバルブと、を有する燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の温度を測定する温度センサと、前記燃料電池の出力電流を測定する電流センサと、前記燃料電池の出力電圧を測定する電圧センサと、前記バルブを制御する制御部と、を有し、前記電流センサで測定された前記燃料電池の出力電流の測定値に対応する前記燃料電池の出力電圧の最適値と、前記電圧センサで測定された前記燃料電池の出力電圧の測定値との差を、出力電圧差と定義するときに、前記制御部は、前記温度センサで測定された前記燃料電池の温度の測定値と、前記出力電圧差と、に基づいて、前記バルブの開度を制御すること、を特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、燃料電池の温度と出力電流と出力電圧の各々の測定値を用いて、バルブの開度を燃料電池内の状態に応じて制御できる。これにより、燃料電池の温度に応じて燃料電池内を適切な状態に調整して、燃料電池の発電効率の低下や燃料電池の劣化が生じることを抑制できる。
【０００９】
上記の態様においては、前記制御部は、前記燃料電池の温度の測定値が所定温度未満であり、かつ、前記出力電圧差が判定値以上である場合には、前記バルブの開度を開弁方向に制御すること、が好ましい。
【００１０】
この態様によれば、燃料電池の温度が低く、かつ、燃料電池の出力電圧の測定値が最適値から離れている場合には、燃料電池内に水が多く蓄積されていると判断して、バルブの開度を大きくして、燃料電池内から水が外部に排出され易いようにする。これにより、燃料電池内に蓄積されている水を減らすことができるので、燃料電池の発電効率の低下や燃料電池の劣化が生じることを抑制できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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