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公開番号2025130506
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-08
出願番号2024027723
出願日2024-02-27
発明の名称燃料電池システム
出願人株式会社アイシン
代理人弁理士法人アイテック国際特許事務所
主分類H01M 8/04664 20160101AFI20250901BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】システムの経年変化に拘わらず、迅速かつ良好な精度で燃焼部の失火を判定する。
【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池からオフガスを燃焼させる燃焼部と、燃焼部からの排ガスを燃焼触媒により処理する燃焼触媒部と、燃焼部の温度が第1閾値未満であるか否か、または、燃焼触媒部の温度が第2閾値以上であるか否かに基づいて燃焼部に失火が発生しているか否かを判定する判定部と、燃料電池の内部抵抗の増加量、燃料電池から出力される出力電流、燃料電池に供給される酸化剤ガスの増加量および燃料電池の累積運転時間の少なくとも1つに基づいて第1閾値または第2閾値を設定する設定部と、を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
前記燃料電池からオフガスを燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部からの排ガスを燃焼触媒により処理する燃焼触媒部と、
前記燃焼部の温度が第１閾値未満であるか否か、または、前記燃焼触媒部の温度が第２閾値以上であるか否かに基づいて前記燃焼部に失火が発生しているか否かを判定する判定部と、
前記燃料電池の内部抵抗の増加量、前記燃料電池から出力される出力電流、前記燃料電池に供給される酸化剤ガスの増加量および前記燃料電池の累積運転時間の少なくとも１つに基づいて前記第１閾値または前記第２閾値を設定する設定部と、
を備える燃料電池システム。
続きを表示（約 530 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記第１閾値または前記第２閾値は、前記内部抵抗の増加量に比例する第１補正項と、前記出力電流に比例する第２補正項と、前記酸化剤ガスの増加量に比例する第３補正項とのうち少なくとも１つの補正項を初期閾値に加算することにより設定される、
燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記第１閾値または前記第２閾値は、前記内部抵抗の増加量に比例する第１補正項と、前記出力電流の二乗に比例する第２補正項と、前記酸化剤ガスの増加量に比例する第３補正項とのうち少なくとも１つの補正項を初期閾値に加算することにより設定される、
燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記燃焼部に失火が発生したと判定されると、前記燃料電池に供給する燃料ガスを増量する燃料増量制御、前記燃料電池の発電出力を低減する出力低減制御および前記燃焼部に設けられた着火部を作動させる着火制御の少なくとも１つを含む失火復帰制御を実行する失火復帰制御部
を備える燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書は、燃料電池システムについて開示する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池セルから排出された排ガスを燃焼する燃焼部と、燃焼部を介して排出された排ガスを燃焼触媒により燃焼させるための燃焼触媒部と、を備える燃料電池システムにおいて、燃焼部や燃焼触媒部の温度に基づいて燃焼部の失火を判定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－４８０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池を備えるシステムにおいては、燃料電池の劣化が進行するにつれて燃料電池の発熱量が増加するため、燃焼部や燃焼触媒部の温度は、燃料電池の発熱量の影響を受けて変化する。このため、燃焼部や燃焼触媒部の温度に基づいて失火を判定する場合、判定に用いる閾値を一定値とすると、失火を誤判定するおそれがある。失火の誤判定を防止するため、正常値から大きく離れた値を閾値に設定することも考えられるが、この場合、失火を迅速に判定することができなくなってしまう。
【０００５】
本開示の燃料電池システムは、システムの経年劣化に拘わらず、迅速かつ良好な精度で燃焼部の失火を判定することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の燃料電池システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本開示の燃料電池システムは、
燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
前記燃料電池からオフガスを燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部からの排ガスを燃焼触媒により処理する燃焼触媒部と、
前記燃焼部の温度が第１閾値未満であるか否か、または、前記燃焼触媒部の温度が第２閾値以上であるか否かに基づいて前記燃焼部に失火が発生しているか否かを判定する判定部と、
前記燃料電池の内部抵抗の増加量、前記燃料電池から出力される出力電流、前記燃料電池に供給される酸化剤ガスの増加量および前記燃料電池の累積運転時間の少なくとも１つに基づいて前記第１閾値または前記第２閾値を設定する設定部と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
燃料電池の内部抵抗の増加量や燃料電池から出力される出力電流、燃料電池に供給される酸化剤ガスの増加量、燃料電池の累積運転時間は、燃料電池の発熱量に直接に関連するパラメータである。この本開示の燃料電池システムでは、これらのパラメータに基づいて第１閾値や第２閾値を設定することで、システムの経年劣化に拘わらず、迅速かつ良好な精度で燃焼部の失火を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本実施形態の燃料電池システムの概略構成図である。
運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
失火判定処理の一例を示すフローチャートである。
スタック電流Ｉとスタック電圧Ｖとの関係を示す説明図である。
内部抵抗Ｒと累積発電時間との関係と内部抵抗増加量ΔＲの一例を示す説明図である。
本実施形態と比較例のそれぞれの第２失火閾値Ｔｒｅｆ２を示す説明図である。
他の実施形態に係る失火判定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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