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公開番号2025141400
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024041309
出願日2024-03-15
発明の名称燃料電池モジュール
出願人株式会社豊田自動織機,トヨタ自動車株式会社
代理人インフォート弁理士法人
主分類H01M 8/04 20160101AFI20250919BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】大気圧が比較的低い環境で燃料電池モジュールが使用される場合であっても、エアコンプレッサを構成する部品の破損を抑制しつつ、燃料電池スタック内が乾燥状態になることによる燃料電池スタックの劣化を抑制する。
【解決手段】エア調圧弁ARVと、圧力検出部Spにより検出される圧力が上限値Pmaxを超えないようにエア調圧弁ARVの動作を制御する制御部Cntとを備えて燃料電池モジュールFCMを構成し、制御部Cntは、燃料電池スタックFCS内が乾燥状態になっていると判断すると、上限値PmaxをエアコンプレッサACPの温度に応じた第1圧力に設定し、燃料電池スタックFCS内が乾燥状態になっていないと判断すると、上限値を第1圧力より低い第2圧力に設定する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池スタックと、
酸化剤ガスを前記燃料電池スタックの上流流路を介して前記燃料電池スタックに供給するエアコンプレッサと、
前記上流流路から分岐せずに前記燃料電池スタックを介して前記燃料電池スタックの下流流路まで通じる全体流路のうちの前記下流流路に設けられ、前記全体流路内の圧力を調整する調圧弁と、
前記上流流路内の圧力を検出する圧力検出部と、
前記エアコンプレッサの動作を制御するとともに、前記圧力検出部により検出される圧力が上限値を超えないように前記調圧弁の動作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内が乾燥状態になっていると判断すると、前記上限値を前記エアコンプレッサの温度に応じた第１圧力に設定し、
前記燃料電池スタック内が乾燥状態になっていないと判断すると、前記上限値を前記第１圧力より低い第２圧力に設定する
燃料電池モジュール。
続きを表示（約 260 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池モジュールであって、
前記エアコンプレッサの温度を検出する温度検出部を備え、
前記制御部は、前記燃料電池スタック内が乾燥状態になっていると判断すると、前記エアコンプレッサの温度と前記上流流路内の圧力の上限値とが対応付けられている情報を参照して、前記温度検出部により検出される温度に対応する上限値を前記第１圧力とし、
前記情報における前記上限値は前記エアコンプレッサの温度が徐々に低くなるにつれて徐々に大きくなる
燃料電池モジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池モジュールに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料電池モジュールとして、燃料電池スタックに供給される酸化剤ガスの流路内の圧力が上限値を超えないように調圧弁により燃料電池スタックの上流流路内の圧力が調整されるものがある。関連する技術として、特許文献１がある。
【０００３】
ところで、高所環境など大気圧が比較的低い環境で燃料電池モジュールが使用される場合では、エアコンプレッサにおいて比較的高い圧縮比が求められるが、エアコンプレッサを構成する部品がその高い圧縮比に耐えられない場合、部品が破損するおそれがある。
【０００４】
そこで、燃料電池スタックの上流流路内の圧力の上限値を下げることでエアコンプレッサにおける圧縮比を下げることが考えられるが、燃料電池スタックに供給される酸化剤ガスの流量が目標流量に届かないことで燃料電池スタック内が乾燥状態になり燃料電池スタックが劣化するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１４－１４８１５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一側面に係る目的は、大気圧が比較的低い環境で燃料電池モジュールが使用される場合であっても、エアコンプレッサを構成する部品の破損を抑制しつつ、燃料電池スタック内が乾燥状態になることによる燃料電池スタックの劣化を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る一つの形態である燃料電池モジュールは、燃料電池スタックと、酸化剤ガスを前記燃料電池スタックの上流流路を介して前記燃料電池スタックに供給するエアコンプレッサと、前記上流流路から分岐せずに前記燃料電池スタックを介して前記燃料電池スタックの下流流路まで通じる全体流路のうちの前記下流流路に設けられ、前記全体流路内の圧力を調整する調圧弁と、前記上流流路内の圧力を検出する圧力検出部と、前記エアコンプレッサの動作を制御するとともに、前記圧力検出部により検出される圧力が上限値を超えないように前記調圧弁の動作を制御する制御部とを備える。
【０００８】
前記制御部は、前記燃料電池スタック内が乾燥状態になっていると判断すると、前記上限値を前記エアコンプレッサの温度に応じた第１圧力に設定し、前記燃料電池スタック内が乾燥状態になっていないと判断すると、前記上限値を前記第１圧力より低い第２圧力に設定する。
【０００９】
これにより、大気圧が比較的低い環境で燃料電池モジュールが使用される場合であっても、燃料電池スタック内が乾燥状態になっていなければ、燃料電池スタックの上流流路内の圧力の上限値を第１圧力より低い第２圧力、すなわち、上限値を比較的低い圧力に設定することができるため、エアコンプレッサにおける圧縮比を低下させることができ、エアコンプレッサを構成する部品の破損を抑制することができる。また、燃料電池スタック内が乾燥状態になっていても、エアコンプレッサの温度が比較的低くエアコンプレッサの温度が燃料電池スタックの出力電流が制限されるときの温度になるまでに余裕がある場合、上限値を比較的高い第１圧力に設定することができる。これにより、燃料電池スタックに供給される酸化剤ガスの流量を増加させることができるため、燃料電池スタック内が乾燥状態になることを抑制することができ、燃料電池スタックの劣化を抑制することができる。すなわち、エアコンプレッサを構成する部品の破損を抑制しつつ、燃料電池スタックの劣化を抑制することができる。
【００１０】
また、上記燃料電池モジュールは、前記エアコンプレッサの温度を検出する温度検出部を備え、前記制御部は、前記燃料電池スタック内が乾燥状態になっていると判断すると、前記エアコンプレッサの温度と前記上流流路内の圧力の上限値とが対応付けられている情報を参照して、前記温度検出部により検出される温度に対応する上限値を前記第１圧力とし、前記情報における前記上限値は前記エアコンプレッサの温度が徐々に低くなるにつれて徐々に高くしてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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