JP2000040519A - Operating method of fuel cell system - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 応答遅れがなく、かつ、燃料電池内の生成水
による不具合をなくすことができる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１は、燃料電池１０へ
の要求出力に応じて、燃料電池システム１を通過する流
体のパラメータのうち少なくとも１つを制御する。燃料
電池システム１は、燃料電池１０内の生成水の影響を考
慮して、上記パラメータの少なくとも１つを制御する。
(57) [Problem] To provide a fuel cell system capable of eliminating a response delay and eliminating a problem caused by water generated in a fuel cell. SOLUTION: A fuel cell system 1 controls at least one of parameters of a fluid passing through the fuel cell system 1 according to a required output to a fuel cell 10. The fuel cell system 1 controls at least one of the above parameters in consideration of the influence of the generated water in the fuel cell 10.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池を含む燃
料電池システムの運転方法に関する。The present invention relates to a method of operating a fuel cell system including a fuel cell.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、燃料が有しているエネルギーを
電気エネルギーに変換する装置として燃料電池が知られ
ている。燃料電池は、通常、電解質を挟むように配置さ
れた一対の電極を有している。一対の電極のうち一方の
電極の表面に水素の反応ガス（燃料ガス）を接触させ、
一対の電極のうち他方の電極の表面に酸素を含有する空
気を接触させることにより、電気化学反応が発生する。
燃料電池は、この電気化学反応を利用して、電極間から
電気エネルギーを取り出すものである。2. Description of the Related Art In general, a fuel cell is known as a device for converting energy of fuel into electric energy. A fuel cell usually has a pair of electrodes arranged so as to sandwich an electrolyte. A reaction gas (fuel gas) of hydrogen is brought into contact with the surface of one of the pair of electrodes,
When an oxygen-containing air is brought into contact with the surface of the other electrode of the pair of electrodes, an electrochemical reaction occurs.
The fuel cell utilizes this electrochemical reaction to extract electric energy from between the electrodes.
【０００３】特開平７−７５２１４号公報は、燃料電池
の目標出力を設定し、その出力を達成するように燃料ガ
スと酸素とを燃料電池に供給することを開示している。Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-75214 discloses that a target output of a fuel cell is set, and fuel gas and oxygen are supplied to the fuel cell so as to achieve the output.
【０００４】特開平９−７６１８号公報は、燃料電池の
改質器への原料ガス供給量や投入熱量を燃料電池運転条
件（平均出力）に応じて制御することを開示している。Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-7618 discloses that the supply amount of raw material gas and the amount of heat input to a reformer of a fuel cell are controlled in accordance with fuel cell operating conditions (average output).
【０００５】特開平７−２２６２２４号公報は、燃料電
池運転状態（出力電圧とインピーダンス）に応じて改質
ガスの水蒸気量を制御することを開示している。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-226224 discloses that the amount of steam in the reformed gas is controlled in accordance with the operating state of the fuel cell (output voltage and impedance).
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平７−７
５２１４号公報に記載の燃料電池システムでは、燃料電
池内の生成水の影響は考慮されていない。このため、燃
料電池内の生成水の影響を考慮した制御ができないとい
う問題点があった。また、特開平９−７６１８号公報お
よび特開平７−２２６２２４号公報に記載の燃料電池シ
ステムでは、過去の出力に基づく制御であるため、応答
遅れが生じるという問題点があった。However, Japanese Patent Laid-Open No. 7-7 / 1995
In the fuel cell system described in Japanese Patent No. 5214, the influence of the generated water in the fuel cell is not considered. For this reason, there is a problem that control cannot be performed in consideration of the effect of the generated water in the fuel cell. Further, in the fuel cell systems described in JP-A-9-7618 and JP-A-7-226224, there is a problem that a response is delayed because the control is based on the past output.
【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、応答遅れがなく、かつ、燃料電池内
の生成水による不具合をなくすことができる燃料電池シ
ステムを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a fuel cell system which has no response delay and which can eliminate problems caused by water generated in the fuel cell. And
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池システ
ムの運転方法は、燃料電池への要求出力に応じて、燃料
電池システムを通過する流体のパラメータのうち少なく
とも１つを制御する燃料電池システムの運転方法におい
て、前記燃料電池内の生成水の影響を考慮して、前記パ
ラメータの少なくとも１つを制御することを特徴とし、
これにより、上記目的が達成される。A method of operating a fuel cell system according to the present invention is a fuel cell system which controls at least one of parameters of a fluid passing through the fuel cell system according to a required output to the fuel cell. Operating method, characterized in that at least one of the parameters is controlled in consideration of the influence of the generated water in the fuel cell,
Thereby, the above object is achieved.
【０００９】前記パラメータとして前記燃料電池に供給
される燃料ガス中の水蒸気量を制御してもよい。[0009] The amount of water vapor in the fuel gas supplied to the fuel cell may be controlled as the parameter.
【００１０】前記パラメータとして前記燃料電池に供給
される酸素の圧力を制御してもよい。The pressure of oxygen supplied to the fuel cell may be controlled as the parameter.
【００１１】前記燃料電池システムは補助電池を有して
いてもよい。[0011] The fuel cell system may have an auxiliary battery.
【００１２】前記燃料電池システムは、水蒸気改質と部
分酸化改質とを利用する改質器を含んでいてもよい。The fuel cell system may include a reformer that utilizes steam reforming and partial oxidation reforming.
【００１３】前記燃料電池への要求出力に応じて水蒸気
改質と部分酸化改質との比率を制御してもよい。The ratio between steam reforming and partial oxidation reforming may be controlled according to the required output to the fuel cell.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１５】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１の燃料電池システム１の構成を示す。燃料電池シ
ステム１は、固体高分子型燃料電池（以下、ＰＥＦＣと
略称する）１０を備えている。Embodiment 1 FIG. 1 shows a configuration of a fuel cell system 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The fuel cell system 1 includes a polymer electrolyte fuel cell (hereinafter abbreviated as PEFC) 10.
【００１６】ＰＥＦＣ１０には、酸素ガス供給管路１２
を介して酸素含有ガスである空気が供給され、水素ガス
供給管路１４を介して燃料ガスを水蒸気改質することに
より得られた水素ガスが供給される。水素ガス供給管路
１４には、水素ガス中の水蒸気混在量を調整するバッフ
ァータンク２８と、燃料ガスを水蒸気改質する改質器２
６とが設けられている。燃料ガスとしては、例えば、メ
タノールが使用される。The PEFC 10 has an oxygen gas supply line 12
Is supplied via the hydrogen gas supply line 14, and hydrogen gas obtained by steam reforming the fuel gas is supplied via the hydrogen gas supply line 14. The hydrogen gas supply line 14 has a buffer tank 28 for adjusting the amount of water vapor mixed in the hydrogen gas, and a reformer 2 for steam reforming the fuel gas.
6 are provided. As the fuel gas, for example, methanol is used.
【００１７】ＰＥＦＣ１０は、固体高分子電解質膜を陽
極と陰極とで挟持した構造を有している。陽極には空気
が供給され、陰極には水素ガスが供給される。その結
果、陽極と陰極のそれぞれにおいて以下に示す電極反応
が進行する。 陰極（水素極）： ２Ｈ2→４Ｈ+＋４ｅ- 陽極（酸素極）： ４Ｈ+＋４ｅ-＋Ｏ2→２Ｈ2Ｏ ＰＥＦＣ１０は、上記電極反応によって得られる起電力
により、配線１６、１８を介してＤＣ／ＤＣコンバータ
３２に電圧を供給する。The PEFC 10 has a structure in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between an anode and a cathode. Air is supplied to the anode, and hydrogen gas is supplied to the cathode. As a result, the following electrode reactions proceed at each of the anode and the cathode. Cathode (hydrogen electrode): 2H 2 → 4H + + 4e − Anode (oxygen electrode): 4H + + 4e − + O 2 → 2H 2 O The PEFC 10 uses the electromotive force obtained by the above-described electrode reaction to generate DC via wirings 16 and 18. / DC converter 32 is supplied with a voltage.
【００１８】ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、ＰＥＦＣ１
０からの電圧を所望の電圧に変換し、変換された電圧を
インバータ３６を介してモータ３８に供給する。その結
果、モータ３８が駆動される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３
２とインバータ３６との間には、モータ３８に補助電力
を供給するバッテリ３４が接続されている。バッテリ３
４は、補助電池として機能する。The DC / DC converter 32 is a PEFC1
The voltage from 0 is converted to a desired voltage, and the converted voltage is supplied to the motor 38 via the inverter 36. As a result, the motor 38 is driven. DC / DC converter 3
A battery 34 that supplies auxiliary power to a motor 38 is connected between the inverter 2 and the inverter 36. Battery 3
4 functions as an auxiliary battery.
【００１９】改質器２６は、燃料タンク２２から圧送ポ
ンプ２２ａにより燃料ガスの供給を受け、水タンク２４
から圧送ポンプ２４ａにより水の供給を受ける。改質器
２６は、燃料ガスと水との改質反応を所定の温度で進行
させる。これにより、水素ガスが水蒸気と混在した状態
で生成される。改質器２６によって生成された水素ガス
は、バッファータンク２８に送られる。The reformer 26 receives the supply of fuel gas from the fuel tank 22 by a pressure pump 22a,
From the water supply pump 24a. The reformer 26 allows a reforming reaction between the fuel gas and water to proceed at a predetermined temperature. Thereby, the hydrogen gas is generated in a state of being mixed with the water vapor. The hydrogen gas generated by the reformer 26 is sent to a buffer tank 28.
【００２０】バッファータンク２８は、電子制御装置４
０からの制御信号に応じてバッファータンク２８の温度
を調整する機能を有している。例えば、バッファータン
ク２８の冷却冷媒の流量を調整することにより、バッフ
ァータンク２８の温度を調整することができる。The buffer tank 28 is provided with the electronic control unit 4.
It has a function of adjusting the temperature of the buffer tank 28 according to a control signal from 0. For example, by adjusting the flow rate of the cooling refrigerant in the buffer tank 28, the temperature of the buffer tank 28 can be adjusted.
【００２１】電子制御装置４０は、ＰＥＦＣ１０への要
求出力をインバータ３６から受け取る。電子制御装置４
０は、インバータ３６からの要求出力に応じて、改質ガ
ス中の水分量を決定する。改質ガス中の水分量の決定
は、例えば、インバータ３６からの要求出力と改質ガス
中の水分量との関係をマップの形式で電子制御装置４０
内に持つことによりなされ得る。The electronic control unit 40 receives a request output to the PEFC 10 from the inverter 36. Electronic control unit 4
0 determines the amount of water in the reformed gas in accordance with the required output from the inverter 36. The determination of the amount of moisture in the reformed gas is performed by, for example, determining the relationship between the required output from the inverter 36 and the amount of moisture in the reformed gas in the form of a map in the electronic control unit 40.
It can be done by having it inside.
【００２２】電子制御装置４０は、決定された改質ガス
中の水分量が得られるように、バッファータンク２８の
温度を調整する。ＰＥＦＣ１０への要求出力が高いほど
改質ガス中の水分量が少なくなるように、バッファータ
ンク２８の温度が調整される。このような調整により、
ＰＥＦＣ１０が高出力時に、凝縮水によってＰＥＦＣ１
０内の流路が閉塞することを回避することができる。The electronic control unit 40 adjusts the temperature of the buffer tank 28 so as to obtain the determined amount of water in the reformed gas. The temperature of the buffer tank 28 is adjusted such that the higher the required output of the PEFC 10 is, the smaller the amount of water in the reformed gas is. With these adjustments,
When PEFC10 is high output, PEFC1
It is possible to prevent the flow path in 0 from being closed.
【００２３】このように、燃料電池システム１を通過す
る流体（改質ガス）のパラメータ（改質ガス中の水分
量）が、ＰＥＦＣ１０内の生成水の影響を考慮して制御
される。これにより、ＰＥＦＣ１０への要求出力に応じ
た制御によって発生するＰＥＦＣ１０内の生成水による
不具合をなくすことができる。その結果、ＰＥＦＣ１０
の出力を確保することができる。As described above, the parameters (the amount of water in the reformed gas) of the fluid (reformed gas) passing through the fuel cell system 1 are controlled in consideration of the influence of the water generated in the PEFC 10. Thereby, it is possible to eliminate the problem caused by the water generated in the PEFC 10 generated by the control according to the required output to the PEFC 10. As a result, PEFC10
Output can be secured.
【００２４】なお、ＰＥＦＣ１０内の生成水の影響を考
慮して、燃料電池システム１を通過する流体の２以上の
パラメータを制御するようにしてもよい。例えば、ＰＥ
ＦＣ１０内の生成水の影響を考慮して、ＰＥＦＣ１０に
供給される改質ガスの流量、圧力、温度、湿度のうち少
なくとも１つのパラメータを制御するようにしてもよ
い。Incidentally, two or more parameters of the fluid passing through the fuel cell system 1 may be controlled in consideration of the influence of the generated water in the PEFC 10. For example, PE
At least one parameter among the flow rate, the pressure, the temperature, and the humidity of the reformed gas supplied to the PEFC 10 may be controlled in consideration of the influence of the generated water in the FC 10.
【００２５】なお、ＰＥＦＣ１０への燃料投入量（改質
ガス量）を、ＰＥＦＣ１０の前数秒間の平均出力とバッ
テリ３４の充電状態（ＳＯＣ）とアクセル開度とに基づ
いて決定し、ＰＥＦＣ１０への燃料投入量に応じて改質
ガス中の水分量を決定するようにしてもよい。ＰＥＦＣ
１０の前数秒間の平均出力は、インバータ３６から電子
制御装置４０に入力され得る。The amount of fuel injected into the PEFC 10 (the amount of reformed gas) is determined based on the average output of the PEFC 10 for several seconds before, the state of charge (SOC) of the battery 34, and the accelerator opening, and the amount of fuel injected into the PEFC 10 is determined. The amount of water in the reformed gas may be determined according to the amount of fuel input. PEFC
The average output of the ten previous seconds can be input from the inverter 36 to the electronic control unit 40.
【００２６】例えば、アクセルが急激に開けられた場合
には、ＰＥＦＣ１０の前数秒間の平均出力から決定され
る値に所定の値αを加算した値が燃料投入量として決定
される。所定の値αは、アクセル開度の変位に応じて決
定される。また、バッテリ３４の充電状態（ＳＯＣ）が
基準の充電状態より低い場合には、ＰＥＦＣ１０の前数
秒間の平均出力から決定される値に所定の値βを加算し
た値が燃料投入量として決定される。所定の値βは、バ
ッテリ３４の充電状態（ＳＯＣ）に応じて決定される。For example, when the accelerator is rapidly opened, a value obtained by adding a predetermined value α to a value determined from the average output of the PEFC 10 in the previous several seconds is determined as the fuel injection amount. The predetermined value α is determined according to the displacement of the accelerator opening. When the state of charge (SOC) of the battery 34 is lower than the reference state of charge, a value obtained by adding a predetermined value β to a value determined from the average output of the PEFC 10 in the previous several seconds is determined as the fuel injection amount. You. The predetermined value β is determined according to the state of charge (SOC) of the battery 34.
【００２７】改質ガス中の水分量の決定は、例えば、Ｐ
ＥＦＣ１０への燃料投入量と改質ガス中の水分量との関
係をマップの形式で電子制御装置４０内に持つことによ
りなされ得る。The amount of water in the reformed gas is determined, for example, by P
The relationship between the amount of fuel injected into the EFC 10 and the amount of water in the reformed gas can be stored in the electronic control unit 40 in the form of a map.
【００２８】（実施の形態２）図２は、本発明の実施の
形態２の燃料電池システム２の構成を示す。図２におい
て、図１に示される構成要素と同一の構成要素には同一
の参照番号を付し、説明を省略する。(Embodiment 2) FIG. 2 shows a configuration of a fuel cell system 2 according to Embodiment 2 of the present invention. 2, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００２９】酸素ガス供給管路１２には、エアーコンプ
レッサ５２が接続されている。エアーコンプレッサ５２
は、酸素ガス供給管路１２を介して酸素含有ガスである
空気をＰＥＦＣ１０に供給する。An air compressor 52 is connected to the oxygen gas supply line 12. Air compressor 52
Supplies oxygen that is an oxygen-containing gas to the PEFC 10 through the oxygen gas supply pipe 12.
【００３０】ＰＥＦＣ１０からの空気出口には、加変圧
力調整弁５４が設けられている。加変圧力調整弁５４
は、ＰＥＦＣ１０に供給される酸素の圧力を調整するた
めに使用される。A variable pressure regulating valve 54 is provided at the air outlet from the PEFC 10. Variable pressure regulating valve 54
Is used to adjust the pressure of the oxygen supplied to the PEFC 10.
【００３１】電子制御装置４０は、ＰＥＦＣ１０への要
求出力をインバータ３６から受け取る。電子制御装置４
０は、インバータ３６からの要求出力に応じて、ＰＥＦ
Ｃ１０に供給される酸素の圧力を決定する。ＰＥＦＣ１
０に供給される酸素の圧力の決定は、例えば、インバー
タ３６からの要求出力とＰＥＦＣ１０に供給される酸素
の圧力との関係をマップの形式で電子制御装置４０内に
持つことによりなされ得る。The electronic control unit 40 receives a request output to the PEFC 10 from the inverter 36. Electronic control unit 4
0 is PEF according to the required output from the inverter 36.
Determine the pressure of oxygen supplied to C10. PEFC1
The determination of the pressure of the oxygen supplied to 0 can be made, for example, by having the relationship between the required output from the inverter 36 and the pressure of the oxygen supplied to the PEFC 10 in the electronic control device 40 in the form of a map.
【００３２】電子制御装置４０は、ＰＥＦＣ１０に決定
された酸素の圧力が供給されるように、加変圧力調整弁
５４の開度を制御する。The electronic control unit 40 controls the opening of the variable pressure regulating valve 54 so that the determined oxygen pressure is supplied to the PEFC 10.
【００３３】ＰＥＦＣ１０への要求出力が高いほどＰＥ
ＦＣ１０に供給される酸素の圧力が低くなるように、加
変圧力調整弁５４の開度が調整される。このような調整
により、ＰＥＦＣ１０が高出力時（生成水量が大の時）
にＰＥＦＣ１０は低圧で運転されることになる。ＰＥＦ
Ｃ１０を低圧で運転することにより単位ガス量（モル
数）あたりの水蒸気量を増やすことができる。また、Ｐ
ＥＦＣ１０を低圧で運転することによりガス流速が上昇
するため凝縮水の排水性が向上する。これにより、凝縮
水によってＰＥＦＣ１０内の流路が閉塞することを回避
することができる。The higher the required output to the PEFC 10, the higher the PE
The opening of the variable pressure control valve 54 is adjusted so that the pressure of oxygen supplied to the FC 10 decreases. By such adjustment, when the PEFC 10 has a high output (when the amount of generated water is large)
Next, the PEFC 10 is operated at a low pressure. PEF
By operating C10 at a low pressure, the amount of water vapor per unit gas amount (number of moles) can be increased. Also, P
By operating the EFC 10 at a low pressure, the gas flow rate increases, and the drainage of condensed water is improved. Thus, it is possible to prevent the flow path in the PEFC 10 from being blocked by the condensed water.
【００３４】このように、燃料電池システム２を通過す
る流体（酸素）のパラメータ（酸素供給圧）が、ＰＥＦ
Ｃ１０内の生成水の影響を考慮して制御される。これに
より、ＰＥＦＣ１０への要求出力に応じた制御によって
発生するＰＥＦＣ１０内の生成水による不具合をなくす
ことができる。その結果、ＰＥＦＣ１０の出力を確保す
ることができる。As described above, the parameter (oxygen supply pressure) of the fluid (oxygen) passing through the fuel cell system 2 is PEF
The control is performed in consideration of the influence of the generated water in C10. Thereby, it is possible to eliminate the problem caused by the water generated in the PEFC 10 generated by the control according to the required output to the PEFC 10. As a result, the output of the PEFC 10 can be secured.
【００３５】なお、ＰＥＦＣ１０内の生成水の影響を考
慮して、燃料電池システム２を通過する流体の２以上の
パラメータを制御するようにしてもよい。例えば、ＰＥ
ＦＣ１０内の生成水の影響を考慮して、ＰＥＦＣ１０に
供給される酸素の流量、圧力、温度、湿度のうち少なく
とも１つのパラメータを制御するようにしてもよい。It should be noted that two or more parameters of the fluid passing through the fuel cell system 2 may be controlled in consideration of the effect of the generated water in the PEFC 10. For example, PE
At least one parameter among the flow rate, the pressure, the temperature, and the humidity of the oxygen supplied to the PEFC 10 may be controlled in consideration of the influence of the generated water in the FC 10.
【００３６】また、ＰＥＦＣ１０が高出力時（ガス流量
が大の時）にＰＥＦＣ１０が低圧となり、ＰＥＦＣ１０
が低出力時（ガス流量が小の時）にＰＥＦＣ１０が高圧
となるため、エアーコンプレッサ５２の負荷を標準化す
ることができる。その結果、エアーコンプレッサ５２の
総合効率が向上する。When the output of the PEFC 10 is high (when the gas flow rate is large), the pressure of the PEFC 10 becomes low,
When the output is low (when the gas flow rate is low), the pressure of the PEFC 10 becomes high, so that the load on the air compressor 52 can be standardized. As a result, the overall efficiency of the air compressor 52 improves.
【００３７】なお、ＰＥＦＣ１０への燃料投入量（改質
ガス量）を、ＰＥＦＣ１０の前数秒間の平均出力とバッ
テリ３４の充電状態（ＳＯＣ）とアクセル開度とに基づ
いて決定し、ＰＥＦＣ１０への燃料投入量に応じてＰＥ
ＦＣ１０に供給される酸素の圧力を決定するようにして
もよい。ＰＥＦＣ１０の前数秒間の平均出力は、インバ
ータ３６から電子制御装置４０に入力され得る。The amount of fuel injected into the PEFC 10 (reformed gas amount) is determined based on the average output of the PEFC 10 for several seconds before, the state of charge (SOC) of the battery 34, and the accelerator opening, and the amount of fuel injected into the PEFC 10 is determined. PE depending on fuel input
The pressure of the oxygen supplied to the FC 10 may be determined. The average output of the PEFC 10 over the last few seconds can be input from the inverter 36 to the electronic control unit 40.
【００３８】例えば、アクセルが急激に開けられた場合
には、ＰＥＦＣ１０の前数秒間の平均出力から決定され
る値に所定の値αを加算した値が燃料投入量として決定
される。所定の値αは、アクセル開度の変位に応じて決
定される。また、バッテリ３４の充電状態（ＳＯＣ）が
基準の充電状態より低い場合には、ＰＥＦＣ１０の前数
秒間の平均出力から決定される値に所定の値βを加算し
た値が燃料投入量として決定される。所定の値βは、バ
ッテリ３４の充電状態（ＳＯＣ）に応じて決定される。For example, when the accelerator is suddenly opened, a value obtained by adding a predetermined value α to a value determined from the average output of the PEFC 10 for several seconds before is determined as the fuel injection amount. The predetermined value α is determined according to the displacement of the accelerator opening. When the state of charge (SOC) of the battery 34 is lower than the reference state of charge, a value obtained by adding a predetermined value β to a value determined from the average output of the PEFC 10 in the previous several seconds is determined as the fuel injection amount. You. The predetermined value β is determined according to the state of charge (SOC) of the battery 34.
【００３９】ＰＥＦＣ１０に供給される酸素の圧力の決
定は、例えば、ＰＥＦＣ１０への燃料投入量とＰＥＦＣ
１０に供給される酸素の圧力との関係をマップの形式で
電子制御装置４０内に持つことによりなされ得る。The pressure of the oxygen supplied to the PEFC 10 is determined, for example, by determining the amount of fuel input to the PEFC 10 and the PEFC
This can be done by having the relationship with the pressure of the oxygen supplied to 10 in the electronic control unit 40 in the form of a map.
【００４０】（実施の形態３）図３は、本発明の実施の
形態３の燃料電池システム３の構成を示す。図３におい
て、図１に示される構成要素と同一の構成要素には同一
の参照番号を付し、説明を省略する。(Embodiment 3) FIG. 3 shows a configuration of a fuel cell system 3 according to Embodiment 3 of the present invention. 3, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００４１】インバータ３６からの要求出力が急激に低
下した場合、アノードオフガスバッファータンク６６か
ら流量調整装置６４を介してバーナ６２に供給されるア
ノードオフガスが過剰になる。過剰なアノードオフガス
がバーナ６２によって燃焼される結果、改質器２６の温
度が急激に上昇する現象が起こり得る。When the required output from the inverter 36 sharply decreases, the amount of anode off-gas supplied from the anode off-gas buffer tank 66 to the burner 62 via the flow control device 64 becomes excessive. As a result of the excessive anode off-gas being combusted by the burner 62, a phenomenon in which the temperature of the reformer 26 rises rapidly may occur.
【００４２】電子制御装置４０は、改質器２６の急激な
温度上昇を防止するために以下のように動作する。The electronic control unit 40 operates as follows to prevent a rapid rise in the temperature of the reformer 26.
【００４３】電子制御装置４０は、ＰＥＦＣ１０への要
求出力をインバータ３６から受け取る。電子制御装置４
０は、インバータ３６からの要求出力が急激に低下した
場合には、部分酸化改質（ＰＯＸ）に比べて水蒸気改質
（ＳＲ）の割合が増加するように水蒸気改質（ＳＲ）と
部分酸化改質（ＰＯＸ）との割合を調整する。このよう
な調整は、例えば、圧送ポンプ２４ａの出力を上昇さ
せ、エアーコンプレッサ６８の出力を低下させることに
よって達成される。水蒸気改質（ＳＲ）は吸熱反応であ
り、部分酸化改質（ＰＯＸ）は発熱反応である。従っ
て、過剰なアノードオフガスの燃焼によって生じる熱を
水蒸気改質（ＳＲ）に利用することにより、改質器２６
の急激な温度上昇を防止することができる。The electronic control unit 40 receives a request output to the PEFC 10 from the inverter 36. Electronic control unit 4
0 indicates that the steam reforming (SR) and the partial oxidation are performed so that the ratio of the steam reforming (SR) is increased as compared with the partial oxidation reforming (POX) when the required output from the inverter 36 sharply decreases. The ratio with the reforming (POX) is adjusted. Such adjustment is achieved, for example, by increasing the output of the pressure pump 24a and decreasing the output of the air compressor 68. Steam reforming (SR) is an endothermic reaction, and partial oxidation reforming (POX) is an exothermic reaction. Therefore, by utilizing the heat generated by the combustion of the excess anode off-gas for steam reforming (SR), the reformer 26
Sharp rise in temperature can be prevented.
【００４４】水蒸気改質（ＳＲ）と部分酸化改質（ＰＯ
Ｘ）との割合は、改質器２６に供給される燃料と水と空
気の量によって調整される。改質器２６に供給される燃
料の量は、圧送ポンプ２２ａの出力によって調整され
る。改質器２６に供給される水の量は、圧送ポンプ２４
ａの出力によって調整される。改質器２６に供給される
空気の量は、エアーコンプレッサ６８の出力によって調
整される。圧送ポンプ２２ａ、圧送ポンプ２４ａおよび
エアーコンプレッサ６８は、電子制御装置４０によって
制御される。Steam reforming (SR) and partial oxidation reforming (PO
X) is adjusted by the amounts of fuel, water, and air supplied to the reformer 26. The amount of fuel supplied to the reformer 26 is adjusted by the output of the pump 22a. The amount of water supplied to the reformer 26 is
It is adjusted by the output of a. The amount of air supplied to the reformer 26 is adjusted by the output of the air compressor 68. The pump 22a, the pump 24a and the air compressor 68 are controlled by the electronic control unit 40.
【００４５】[0045]
【発明の効果】本発明の燃料電池システムの運転方法に
よれば、燃料電池への要求出力に応じて、燃料電池シス
テムを通過する流体のパラメータのうち少なくとも１つ
が制御される。燃料電池への要求出力に応じてパラメー
タが制御されるため、応答遅れがない。応答遅れがない
ことは、特に、応答性の低い改質器の制御に有効であ
る。また、本発明の燃料電池システムの運転方法によれ
ば、燃料電池内の生成水の影響を考慮して上記パラメー
タの少なくとも１つが制御される。これにより、燃料電
池への要求出力に応じた制御によって発生する燃料電池
内の生成水による不具合をなくすことができる。その結
果、燃料電池の出力を確保することができる。According to the operating method of the fuel cell system of the present invention, at least one of the parameters of the fluid passing through the fuel cell system is controlled according to the required output to the fuel cell. Since the parameters are controlled according to the required output to the fuel cell, there is no response delay. The absence of a response delay is particularly effective for controlling a low-responsive reformer. Further, according to the operating method of the fuel cell system of the present invention, at least one of the parameters is controlled in consideration of the influence of the generated water in the fuel cell. As a result, it is possible to eliminate a problem caused by water generated in the fuel cell which is generated by the control according to the required output to the fuel cell. As a result, the output of the fuel cell can be secured.
【００４６】上記パラメータとして燃料電池に供給され
る燃料ガス中の水蒸気量を制御してもよい。この場合に
は、燃料電池内の生成水の影響を直接制御しながら、燃
料電池の出力を制御することが可能になる。The amount of water vapor in the fuel gas supplied to the fuel cell may be controlled as the above parameter. In this case, it is possible to control the output of the fuel cell while directly controlling the effect of the generated water in the fuel cell.
【００４７】上記パラメータとして燃料電池に供給され
る酸素の圧力を制御してもよい。この場合には、燃料電
池内の生成水が排除される。これにより、燃料電池内の
生成水の影響を受けることなく、燃料電池の出力を制御
することが可能になる。The pressure of oxygen supplied to the fuel cell may be controlled as the above parameter. In this case, the generated water in the fuel cell is excluded. This makes it possible to control the output of the fuel cell without being affected by the generated water in the fuel cell.
【００４８】また、燃料電池システムが水蒸気改質と部
分酸化改質とを利用する改質器を含む場合には、燃料電
池への要求出力に応じて、水蒸気改質と部分酸化改質と
の比率を制御してもよい。この場合には、燃料電池への
要求出力に応じた改質器温度に制御することが可能であ
る。When the fuel cell system includes a reformer utilizing steam reforming and partial oxidation reforming, the steam reforming and partial oxidation reforming are performed in accordance with the required output to the fuel cell. The ratio may be controlled. In this case, it is possible to control the reformer temperature according to the required output to the fuel cell.
【図１】本発明の実施の形態１の燃料電池システム１の
構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
【図２】本発明の実施の形態２の燃料電池システム２の
構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system 2 according to Embodiment 2 of the present invention.
【図３】本発明の実施の形態３の燃料電池システム３の
構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system 3 according to Embodiment 3 of the present invention.
１、２、３ 燃料電池システム １０ ＰＥＦＣ １２ 酸素ガス供給管路 １４ 水素ガス供給管路 １６、１８ 配線 ２２ 燃料タンク ２４ 水タンク ２２ａ、２４ａ 圧送ポンプ ２６ 改質器 ２８ バッファータンク ３２ ＤＣ／ＤＣコンバータ ３４ バッテリ ３６ インバータ ３８ モータ ４０ 電子制御装置 ５２ エアーコンプレッサ ５４ 加変圧力調整弁 ６２ バーナ ６４ 流量調整装置 ６６ アノードオフガスバッファータンク ６８ エアーコンプレッサ 1, 2, 3 Fuel cell system 10 PEFC 12 Oxygen gas supply line 14 Hydrogen gas supply line 16, 18 Wiring 22 Fuel tank 24 Water tank 22a, 24a Pressure pump 26 Reformer 28 Buffer tank 32 DC / DC converter 34 Battery 36 Inverter 38 Motor 40 Electronic control unit 52 Air compressor 54 Variable pressure control valve 62 Burner 64 Flow control device 66 Anode off gas buffer tank 68 Air compressor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱田 仁 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H027 AA06 BA01 DD03 KK52 MM04 MM09 MM12 MM13 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Jin Hamada 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference) 5H027 AA06 BA01 DD03 KK52 MM04 MM09 MM12 MM13
Claims (6)
池システムを通過する流体のパラメータのうち少なくと
も１つを制御する燃料電池システムの運転方法におい
て、 前記燃料電池内の生成水の影響を考慮して、前記パラメ
ータの少なくとも１つを制御することを特徴とする、燃
料電池システムの運転方法。1. A method of operating a fuel cell system for controlling at least one of parameters of a fluid passing through a fuel cell system according to a required output to the fuel cell, wherein an influence of water generated in the fuel cell is controlled. A method for operating a fuel cell system, wherein at least one of the parameters is controlled in consideration of the above.
給される燃料ガス中の水蒸気量を制御する、請求項１に
記載の燃料電池システムの運転方法。2. The operating method of a fuel cell system according to claim 1, wherein an amount of water vapor in fuel gas supplied to the fuel cell is controlled as the parameter.
給される酸素の圧力を制御する、請求項１に記載の燃料
電池システムの運転方法。3. The operating method of the fuel cell system according to claim 1, wherein the pressure of oxygen supplied to the fuel cell is controlled as the parameter.
る、請求項１に記載の燃料電池システムの運転方法。4. The method according to claim 1, wherein the fuel cell system has an auxiliary battery.
部分酸化改質とを利用する改質器を含む、請求項１に記
載の燃料電池システムの運転方法。5. The method according to claim 1, wherein the fuel cell system includes a reformer that uses steam reforming and partial oxidation reforming.
気改質と部分酸化改質との比率を制御する、請求項５に
記載の燃料電池システムの運転方法。6. The operating method for a fuel cell system according to claim 5, wherein a ratio between steam reforming and partial oxidation reforming is controlled according to a required output to the fuel cell.
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|---|---|---|---|---|
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