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公開番号2025109325
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-25
出願番号2024003128
出願日2024-01-12
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 8/04858 20160101AFI20250717BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池からバッテリへの電力の供給を停止する電力供給停止動作の頻度を少なくして、部品ストレスの発生を抑制する技術を提案する。
【解決手段】燃料電池システムの制御装置は、燃料電池の発電電力の目標値が発電電力の現在値より高い場合には、燃料電池に空気を供給しながら、発電電力によってバッテリを充電する第1動作を行い、発電電力の目標値が発電電力の現在値より低い場合には第1動作よりも低流量の空気を供給しながら、燃料電池の発電電力によってバッテリを充電する第2動作を行う。バッテリの充電量が基準充電量より大きいときは、燃料電池からバッテリへの電力の供給を停止する電力供給停止動作を行う。第2動作は、第1動作時よりバッテリの充電速度が遅くなる。このため、バッテリの充電量が基準充電量に達するまでに要する時間が伸び、電力供給停止動作を行う頻度が少なくなる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池内に設けられたエア流路と、
前記エア流路に空気を供給するエアコンプレッサと、
前記燃料電池で発電された発電電力によって充電されるバッテリと、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記発電電力の目標値が前記発電電力の現在値より高い場合には、前記エアコンプレッサによって前記エア流路に空気を供給しながら前記発電電力によって前記バッテリを充電する第１動作を行い、
前記発電電力の前記目標値が前記発電電力の現在値より低い場合には、前記エアコンプレッサによって前記エア流路に前記第１動作よりも低いエアストイキで空気を供給しながら前記発電電力によって前記バッテリを充電する第２動作を行い、
前記バッテリの充電量が基準充電量より大きいときは、前記燃料電池から前記バッテリへの電力の供給を停止する電力供給停止動作を行う、
燃料電池システム。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
前記燃料電池が、複数のセルを有し、
前記制御装置は、前記発電電力の前記目標値が前記発電電力の現在値より低い場合において、複数の前記セルの出力電圧のばらつきが基準値より大きいときは、前記第１動作を行う、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記発電電力の前記目標値が前記発電電力の現在値より低い場合において、上限電圧が前記燃料電池の出力電圧よりも高いときは前記第１動作を行う、請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第２動作中に前記バッテリの前記充電量が増加する、請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記電力供給停止動作中に前記バッテリの前記充電量が減少する、請求項１または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】
本明細書に開示の技術は、燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示の燃料電池システムは、燃料電池とエアコンプレッサを有している。エアコンプレッサは、燃料電池内のエア流路に空気を供給する。燃料電池は、負荷からの要求電力に応じて発電する。この燃料電池システムは、要求電力が基準値以下のときに、負荷への電力供給を停止する。また、この燃料電池システムは、負荷への電力供給を停止するときに、エアコンプレッサを制御してエア流路への空気の供給量を低下させる。これにより、燃料電池の出力電圧を上限値以下に制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－９６０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、特許文献１に開示の燃料電池システムは、負荷への電力供給を停止しているときに、エアコンプレッサによってエア流路に低流量で空気を供給する。これによって、燃料電池の出力電圧の極端な低下を防止している。しかし、低流量ではエアコンプレッサの動作が不安定となる場合がある。例えば、エアベアリングを備えるエアコンプレッサでは、空気の流れによってエアベアリングが浮上するため、空気の流量が少ない場合にエアコンプレッサの動作が不安定となる。低流量の空気でエアコンプレッサを動作させると、エアコンプレッサで摩耗が生じる。本明細書では、バッテリを充電する燃料電池において、電力供給停止動作の頻度を少なくして、エアコンプレッサの摩耗を抑制する技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する態様１の燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池内に設けられたエア流路と、前記エア流路に空気を供給するエアコンプレッサと、前記燃料電池で発電された発電電力によって充電されるバッテリと、制御装置と、を備えている。前記制御装置は、前記発電電力の目標値が前記発電電力の現在値より高い場合には前記エアコンプレッサによって前記エア流路に空気を供給しながら前記発電電力によって前記バッテリを充電する第１動作を行い、前記発電電力の前記目標値が前記発電電力の現在値より低い場合には前記エアコンプレッサによって前記エア流路に前記第１動作よりも低いエアストイキで空気を供給しながら前記発電電力によって前記バッテリを充電する第２動作を行い、前記バッテリの充電量が基準充電量より大きいときは前記燃料電池から前記バッテリへの電力の供給を停止する電力供給停止動作を行う。
【０００６】
上記の燃料電池システムでは、前記発電電力の目標値が前記発電電力の現在値より低い場合は、制御装置が第２動作を実行し、エアコンプレッサが第１動作よりも低いエアストイキで空気をエア流路に供給する。したがって、前記燃料電池の発電効率が低下し、前記バッテリの充電速度が遅くなる。このため、前記バッテリの充電量が前記基準充電量に達するまでに要する時間が伸び、電力供給停止動作を行う頻度が少なくなる。この結果、エアコンプレッサの摩耗が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
燃料電池システムのブロック図である。
燃料電池システムの動作選択処理のフローチャートである。
燃料電池の出力電流と出力電圧の関係を示す説明図である。
燃料電池の発電電力の目標値が燃料電池の発電電力の現在値より高い場合の、燃料電池の発電電力とバッテリの充電量との関係を示す説明図である。
燃料電池の発電電力の目標値が燃料電池の発電電力の現在値より低い場合の、燃料電池の発電電力とバッテリの充電量との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
上記態様１に続き、本明細書が開示する燃料電池システムの追加的な構成について以下に説明する。
（態様２）
前記燃料電池が、複数のセルを有し、前記制御装置は、前記発電電力の前記目標値が前記発電電力の現在値より低い場合において、複数の前記セルの出力電圧のばらつきが基準値より大きいときは、前記第１動作を行う、態様１に記載の燃料電池システム。
（態様３）
前記制御装置は、前記発電電力の前記目標値が前記発電電力の現在値より低い場合において、上限電圧が前記燃料電池の出力電圧よりも高いときは前記第１動作を行う、態様１または２に記載の燃料電池システム。
（態様４）
前記第２動作中に前記バッテリの前記充電量が増加する、態様１～３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
（態様５）
前記電力供給停止動作中に前記バッテリの前記充電量が減少する、態様１～４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【０００９】
態様２によれば、セルの劣化を抑制できる。
【００１０】
態様３によれば、セルの劣化を抑制できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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