JP2007095355A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料電池を過加熱することなく暖機できる燃料電池システムであって、システムの軽量化を図ることを目的とする。
【解決手段】少なくとも2以上の燃料電池と、前記燃料電池において発電された電力を交流電圧に変換する交流電圧変換装置と、前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出された第一の燃料電池の温度が所定温度以下の際に、第一の燃料電池以外の燃料電池において発電された電力を交流電圧変換装置に導き、変換された交流電圧を第一の燃料電池に印加する制御手段と、を備えることを特徴とする燃料電池システムである。
【選択図】図1
A fuel cell system that can warm up a fuel cell without overheating, and aims to reduce the weight of the system.
At least two or more fuel cells, an AC voltage converter for converting electric power generated in the fuel cell into an AC voltage, temperature detecting means for detecting the temperature of the fuel cell, and the temperature detecting means When the detected temperature of the first fuel cell is equal to or lower than a predetermined temperature, the electric power generated in the fuel cells other than the first fuel cell is guided to the AC voltage converter, and the converted AC voltage is converted into the first fuel. And a control means for applying to the battery.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、電気化学反応にて電気エネルギを発生させる燃料電池システムに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell system that generates electrical energy through an electrochemical reaction.
燃料電池システムは、水素等の燃焼ガスと酸素を有する酸化ガスとを電解質を介して電気化学的に反応させて、電気エネルギを得るものである。前記燃料電池システムは、発電可能な動作温度が定まっているため、起動時等、燃料電池が発電可能な温度に達していない場合には燃料電池を加熱昇温(暖機)させて、素早く発電可能な温度に暖機する構成を備えたものがある。 In the fuel cell system, electric energy is obtained by electrochemically reacting a combustion gas such as hydrogen and an oxidizing gas containing oxygen via an electrolyte. Since the fuel cell system has an operating temperature at which power can be generated, when the fuel cell has not reached a temperature at which it can generate power, such as during startup, the fuel cell is heated (warmed up) to quickly generate power. Some are configured to warm up to a possible temperature.
第一の従来技術として、複数の燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、任意の燃料電池を燃焼器によって暖機し、暖機された燃料電池によって発電された電力をヒータに供給し、このヒータで他の燃料電池を暖機する燃料電池システムがある。この燃料電池システムによれば、燃焼器によって暖機された任意の燃料電池から得られる電力を用いて他の燃料電池を暖機することができる(特許文献1参照)。 As a first conventional technique, in a fuel cell system including a plurality of fuel cells, an arbitrary fuel cell is warmed up by a combustor, and electric power generated by the warmed-up fuel cell is supplied to the heater. There is a fuel cell system that warms up other fuel cells. According to this fuel cell system, another fuel cell can be warmed up using electric power obtained from an arbitrary fuel cell warmed up by a combustor (see Patent Document 1).
また、第二の従来技術として、バッテリーから供給される直流電流を交流電流に変換して燃料電池に印加し、燃料電池の内部の氷や固体高分子膜を誘電損失により加熱する燃料電池システムがある。この燃料電池システムによれば、交流電圧の印加によって燃料電池の内部の氷又は高分子膜を直接加熱して、燃料電池を暖機させることができる(特許文献2参照)。
しかし、前記従来技術は、以下の問題点がある。第一の従来技術は、ヒータを用いるため、燃料電池を過加熱するおそれがあるとともに、加熱すべき以外の部分を加熱するため暖機に時間を要するおそれがある。また、第二の従来技術は、交流電圧を用いるため、燃料電池の過加熱を防ぐことができるものの、暖機運転をするためのバッテリーを必要とするため、システム全体が重量化する問題点がある。 However, the prior art has the following problems. Since the first conventional technique uses a heater, the fuel cell may be overheated, and it may take time to warm up to heat a portion other than the portion to be heated. In addition, the second prior art uses an alternating voltage, and thus can prevent overheating of the fuel cell, but requires a battery for warm-up operation. is there.
本発明は、前記種々の問題に鑑みて為されたものであり、燃料電池を過加熱することなく効率よく暖機できる燃料電池システムであって、システムの軽量化を図ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described various problems, and is a fuel cell system that can be efficiently warmed up without overheating the fuel cell, and an object thereof is to reduce the weight of the system.
本発明は、少なくとも2以上の燃料電池と、前記燃料電池において発電された電力を交流電圧に変換する交流電圧変換装置と、前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出された第一の燃料電池の温度が所定温度以下の際に、第一の燃料電池以外の燃料電池において発電された電力を交流電圧変換装置に導き、変換された交流電圧を第一の燃料電池に印加する制御手段と、を備えることを特徴とする燃料電池システムである。 The present invention includes at least two or more fuel cells, an AC voltage conversion device that converts electric power generated in the fuel cells into an AC voltage, temperature detection means for detecting the temperature of the fuel cell, and the temperature detection means. When the detected temperature of the first fuel cell is equal to or lower than a predetermined temperature, the electric power generated in the fuel cells other than the first fuel cell is guided to the AC voltage converter, and the converted AC voltage is converted into the first fuel. And a control means for applying to the battery.
この燃料電池システムは、複数の燃料電池の温度を検出し、暖機運転が必要な所定温度以下の第一の燃料電池に対して、他の燃料電池において発電された電力を交流電圧変換装置によって交流電圧に変換して印加する。すなわち、2以上の燃料電池のうち1の燃料電池において発電した電力を用いて、他の燃料電池に交流電圧を印加して暖機することができる。 This fuel cell system detects the temperature of a plurality of fuel cells, and with respect to the first fuel cell having a predetermined temperature or less that requires warm-up operation, the power generated in the other fuel cell is converted by the AC voltage converter. Convert to AC voltage and apply. That is, it is possible to warm up by applying an AC voltage to another fuel cell using electric power generated in one of the two or more fuel cells.
この交流電圧の印加により、第一の燃料電池を構成するMEA(Membarane Electrode Assembly)の電解質膜を効率よく直接加熱することができ、速やかに燃料電池を昇温させ通常運転することが可能となる。さらに、交流電圧によって加熱するため、MEA全体を均一に加熱でき、一部分の過加熱を防ぐことが可能となる。更に、燃料電池自体の発電電力を用いて暖機するため、暖機を行うためのヒータ、バッテリー等の加熱機器が不要となり、従来のシステムと比較してシステムの軽量化を図ることが可能となる。 By applying this AC voltage, the electrolyte membrane of the MEA (Membarane Electrode Assembly) constituting the first fuel cell can be directly and efficiently heated, and the fuel cell can be quickly heated to perform normal operation. . Furthermore, since heating is performed with an alternating voltage, the entire MEA can be heated uniformly, and partial overheating can be prevented. Furthermore, since the power generated by the fuel cell itself is used for warming up, a heating device such as a heater or a battery for warming up becomes unnecessary, and the system can be reduced in weight compared to the conventional system. Become.
前記所定温度とは、暖機運転が必要とされるか否かを判断するための閾値となる温度である。前記第一の燃料電池には、複数の燃料電池のうち暖機運転すべき燃料電池を設定すればよく、例えば燃料電池の温度を検出する温度検出手段を設け、検出された温度が最も低い燃料電池を第一の燃料電池として交流電圧の印加によって加熱するように構成することが望ましい。 The predetermined temperature is a temperature serving as a threshold for determining whether or not warm-up operation is required. For the first fuel cell, a fuel cell to be warmed up among the plurality of fuel cells may be set. For example, a temperature detecting means for detecting the temperature of the fuel cell is provided, and the detected fuel is the lowest. It is desirable that the battery is configured to be heated by application of an alternating voltage as the first fuel cell.
また、本発明に係る燃料電池システムは、前記制御手段が、第一の燃料電池以外の燃料電池において発電された電力を交流電圧変換装置に導き、変換された交流電圧を第一の燃料電池に印加する第一工程と、前記第一の燃料電池への交流電圧の印加を停止する第二工程と、前記第一の燃料電池において発電された電力を交流電圧変換装置に導き、変換された交流電圧を第一の燃料電池以外の燃料電池の中で最も温度が低い燃料電池に印加する第三工程と、を繰り返し行うことを特徴とすることが望ましい。 In the fuel cell system according to the present invention, the control means guides the electric power generated in a fuel cell other than the first fuel cell to an AC voltage converter, and converts the converted AC voltage to the first fuel cell. A first step of applying, a second step of stopping the application of the AC voltage to the first fuel cell, and an AC voltage converted by introducing the power generated in the first fuel cell to an AC voltage converter. It is desirable to repeat the third step of applying a voltage to the fuel cell having the lowest temperature among the fuel cells other than the first fuel cell.
前記第一工程は、第一の燃料電池以外の燃料電池において発電された電力を交流電圧に変換して第一の燃料電池に印加し、第一の燃料電池を暖機する工程である。前記第二工程は、第一の燃料電池への交流電圧の印加を停止する工程であり、第一の燃料電池が発電可能な温度に昇温した際に行う。前記第三工程は、第二工程で暖機された第一の燃料電池で発電された電力を用いて、他の燃料電池を暖機する工程である。第三工程で暖機する燃料電池は、温度検出手段によって検出された温度が最も低い燃料電池が望ましく、これにより、低温で発電不可能な燃料電池を優先的に効率よく暖機することができる。 The first step is a step of warming up the first fuel cell by converting electric power generated in a fuel cell other than the first fuel cell into an alternating voltage and applying it to the first fuel cell. The second step is a step of stopping the application of the AC voltage to the first fuel cell, and is performed when the temperature of the first fuel cell is raised to a temperature at which power generation is possible. The third step is a step of warming up another fuel cell using the electric power generated by the first fuel cell warmed up in the second step. The fuel cell to be warmed up in the third step is preferably a fuel cell having the lowest temperature detected by the temperature detecting means, so that a fuel cell that cannot generate power at a low temperature can be warmed up preferentially and efficiently. .
本発明は前記第一から第三工程を繰り返し行うことにより、任意の燃料電池によって発電された電力を用いて他の燃料電池を暖機することができ、ヒータ、断熱器等の加熱機器を用いずに更に効率よく燃料電池を暖機させることが可能となる。また、前記第一から第三工程を繰り返す過程において、暖機する第一の燃料電池は適宜に変更すべきであり、例えば、第一工程の前に、全ての燃料電池の温度を温度検出手段によって検出し、検出された温度が最も低い温度の燃料電池を第一の燃料電池と設定する工程を設けてもよい。第一の燃料電池を設定する工程を更に備えることにより、暖機運転が必要な燃料電池を適宜に設定可能となり、効率よく複数の燃料電池を暖機することが可能となる。 In the present invention, by repeatedly performing the first to third steps, other fuel cells can be warmed up using electric power generated by any fuel cell, and heating devices such as heaters and heat insulators are used. Therefore, it is possible to warm up the fuel cell more efficiently without the need for the fuel cell. Further, in the process of repeating the first to third steps, the first fuel cell to be warmed up should be changed as appropriate. For example, before the first step, the temperature of all fuel cells is detected by the temperature detecting means. And a step of setting the fuel cell having the lowest detected temperature as the first fuel cell may be provided. By further including the step of setting the first fuel cell, it is possible to appropriately set a fuel cell that requires warm-up operation, and it is possible to efficiently warm up a plurality of fuel cells.
さらに、本発明に係る燃料電池システムは、前記燃料電池の発電電力を検出する電力検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記第一の燃料電池以外の燃料電池のうち前記電力検出手段によって検出された電力が最も大きい燃料電池から発電された電力を前記交流電圧変換装置に導き、変換された交流電圧を第一の燃料電池に印加することを特徴とすることが望ましい。 Furthermore, the fuel cell system according to the present invention further includes power detection means for detecting the generated power of the fuel cell, and the control means is detected by the power detection means among fuel cells other than the first fuel cell. It is desirable that the electric power generated from the fuel cell having the largest electric power is guided to the AC voltage converter, and the converted AC voltage is applied to the first fuel cell.
前記構成により、電力検出手段によって検出された発電電力が最も大きい燃料電池の電
力を交流電圧に変換し、当該交流電圧を第一の燃料電池に印加して第一の燃料電池を加熱することができる。すなわち、発電電力が最も大きい燃料電池の電力を用いて他の燃料電池を加熱するため、発電効率を高めることができ、より短時間で発電可能な温度に暖機させることが可能となる。
With the above configuration, the power of the fuel cell having the largest generated power detected by the power detection means is converted into an alternating voltage, and the first fuel cell is heated by applying the alternating voltage to the first fuel cell. it can. That is, since the other fuel cell is heated using the power of the fuel cell having the largest generated power, the power generation efficiency can be increased, and it is possible to warm up to a temperature at which power can be generated in a shorter time.
また、本発明に係る燃料電池システムは、前記燃料電池の電圧を調整する電圧調整手段を更に備え、前記電圧調整手段は、発電した電力を交流電圧変換装置に導かれる燃料電池の電圧が前記第一の燃料電池より高くなるように調整することを特徴とすることが望ましい。 The fuel cell system according to the present invention further includes voltage adjusting means for adjusting the voltage of the fuel cell, and the voltage adjusting means is configured to supply the generated power to the AC voltage conversion device. It is desirable to adjust so that it may become higher than one fuel cell.
暖機される第一の燃料電池は、発電した電力を供給する燃料電池の電圧より低いことが望ましく、このような電圧関係においては発電電力による暖機を効率よく行うことができる。本発明は、前記電圧調整手段によって、発電した電力を交流電圧変換装置に導かれる燃料電池、すなわち発電電力を他の燃料電池の暖機に供給する燃料電池と暖機される燃料電池とにおいて、暖機される燃料電池の電圧が低くなるように調整する。前記電圧調整手段は、一方の燃料電池の電圧を他方の燃料電池に対して相対的に変化できるものであればよい。前記電圧調整手段は、例えば、窒素の供給によって電圧を調整する構成、電流の消費によって電圧を調整する構成とすることができる。 The first fuel cell to be warmed up is desirably lower than the voltage of the fuel cell that supplies the generated power, and in such a voltage relationship, warming up by the generated power can be performed efficiently. The present invention provides a fuel cell in which power generated by the voltage adjusting means is guided to an AC voltage converter, that is, a fuel cell that supplies generated power to a warm-up of another fuel cell, and a fuel cell that is warmed-up. Adjust the voltage of the fuel cell to be warmed down. The voltage adjusting means may be anything that can change the voltage of one fuel cell relative to the other fuel cell. For example, the voltage adjusting means may be configured to adjust the voltage by supplying nitrogen, or to adjust the voltage by consuming current.
本発明に係る燃料電池システムによれば、複数の燃料電池のうち少なくとも1の燃料電池の発電電力を用いて交流電圧によって他の燃料電池を加熱するため、過加熱することなく効率よく燃料電池を暖機できるとともに、燃料電池システムの軽量化を図ることが可能となる。 According to the fuel cell system of the present invention, since the other fuel cells are heated by the AC voltage using the generated power of at least one of the plurality of fuel cells, the fuel cell can be efficiently used without overheating. It is possible to warm up and reduce the weight of the fuel cell system.
本発明に係る燃料電池システムの実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of a fuel cell system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、実施の形態に係る燃料電池システム10のシステム構成図である。この燃料電池システム10は、第一及び第二の燃料電池1、2と、燃料ガスとしての水素ガスを貯蔵しており、燃料電池1、2に水素ガスを供給する水素供給装置としての高圧水素タンク3と、燃料電池1、2に空気を供給する空気供給装置4と、各種装置の制御を行う電子制御装置(ECU)5と、燃料電池1、2の発電電力を交流電圧に変換する交流電圧変換装置6と、燃料電池1、2の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ7、8と、を備えている。
FIG. 1 is a system configuration diagram of a
前記燃料電池1、2は、水素ガスと酸化ガスとを電解質を介して電気化学的に反応させて電気エネルギを得るものである。燃料電池1、2は、燃料電池を電源として走行する電気自動車において多用されている固体高分子電解質型燃料電池である。
The
前記交流電圧変換装置6は、いずれか一方の燃料電池1、2によって発電された電力を交流電圧に変換する装置であり、変換された交流電圧は、暖機すべき燃料電池に印加される。この電力の印加、および出力電圧は、前記ECU5によって制御されている。
The AC
前記温度センサ7、8は、燃料電池1、2から排出されるアノード(燃料極)オフガスの温度を検出し、それに基づいてECU5が燃料電池の温度を推定する。燃料電池1、2から排出されるオフガスは、燃料電池の温度が反映されており、オフガスの温度に基づいて燃料電池を推定することができる。温度センサ7、8によって検出された温度は、前記ECU5に入力されるように構成されている。
The
前記ECU5は、燃料電池1、2の温度、電圧、発電電力量が入力されるように構成されており、入力された値に基づいて暖機する燃料電池の選択、交流電圧に変換する電力量の制御および空気供給装置4からの空気供給量の制御を行う。ECU5は、本発明に係る制御手段、電力検出手段、電圧調整手段の機能を備えている。
The
以下、上記のように構成された燃料電池システム10における燃料電池の温度制御について詳細に説明する。以下に説明する各種制御は、前記ECU5によって実行され、一定間隔で繰り返されるルーチンである。
Hereinafter, temperature control of the fuel cell in the
本実施の形態に係る燃料電池の温度制御は、第一及び第二の燃料電池1、2のうちいずれか一方の燃料電池の発電電力を交流電圧変換装置6に導き、交流電圧変換装置6によって変換された交流電圧を他方の燃料電池に印加して、該他方の燃料電池を暖機させる制御である。図2は、燃料電池の温度制御を示すフローチャートである。
In the temperature control of the fuel cell according to the present embodiment, the generated power of one of the first and
まず、温度センサ7、8によって第一の燃料電池1の温度FC1と第二の燃料電池2の温度FC2を検出する(ステップ101)。燃料電池1、2の温度によって、燃料電池1、2を暖機する必要があるか否かを判定するためである。温度センサ7、8によって検出された燃料電池1、2の温度は、ECU5に入力される。
First, the
ECU5は、第一の燃料電池1と第二の燃料電池2のうち少なくともいずれか一方の燃料電池に暖機が必要であるか否かを判定する(ステップ102)。本実施の形態では、第一の燃料電池1の温度FC1の方が第二の燃料電池2の温度FC2より低く、第一の燃料電池1に暖機が必要であるとして説明する。所定温度F0とは、燃料電池の暖機運転が必要とされるか否かを判断するための閾値である。
The
ステップ102の判定の結果、第一の燃料電池1と第二の燃料電池2のいずれの温度も所定温度F0より高く、暖機運転の必要がない場合は、処理を終了する。一方、ステップ102の判定の結果、少なくともいずれか一方の燃料電池に暖機運転が必要な場合には、第一の燃料電池の温度FC1と第二の燃料電池FC2の温度を比較して、暖機運転する燃料電池を選択する(ステップ103)。本実施の形態では、第一の燃料電池1の温度FC1が第二の燃料電池2の温度FC2より低いので第一の燃料電池1を暖機運転する。
As a result of the determination in step 102, when both the temperature of the
第一の燃料電池1を暖機運転するためには、第二の燃料電池2の発電電力が一定以上であることが必要とされるため、ECU5は、第二の燃料電池2の発電電力を検出して(ステップ104)、当該発電電力が所定電力以上であるか否かを判定する(ステップ105)。この所定電力とは、第一の燃料電池を暖機できる電力が発電可能であるか否かを判定するための閾値である。ECU5は、検出した発電電力が所定電力より少ない場合には、第二の燃料電池2の発電電力を上げる処理を行い(ステップ106)、第二の燃料電池2の発電電力が所定電力以上となるまで該処理を繰り返す。
In order to warm up the
前記処理を繰り返し、またはステップ105において、第二の燃料電池2の発電電力が所定電力以上であると判定された場合には、第一の燃料電池1の電圧を下げる処理を行う(ステップ107)。第一の燃料電池1に交流電圧を印加するためには、第二の燃料電池2の電圧より第一の燃料電池1の電圧が低いことが望ましい。よって、交流電圧を印加する前に、第一の燃料電池1の電圧を下げる処理を行う。具体的には、空気供給装置4から第一の燃料電池1への空気供給を閉塞して、第一の燃料電池1の電圧を下げる。
The above process is repeated, or when it is determined in
前記第一の燃料電池1の電圧を下げた後、第二の燃料電池2によって発電された電力を交流電圧変換装置6に導き、交流電圧に変換する(ステップ108)。次いで、変換した交流電圧を第一の燃料電池1に印加して、第一の燃料電池1を加熱(暖機)する(ステッ
プ109)。燃料電池によって発電される電力は、直流電圧である。これを交流電圧変換装置6によって交流電圧に変換することにより、交流電圧を第一の燃料電池1に印加することができる。これにより、加熱すべき箇所である燃料電池のMEAを効率よく加熱することができ、また全体を均一に加熱でき、過加熱を防ぐことができる。
After the voltage of the
第一の燃料電池1を所定時間加熱した後、前記温度センサ7によって第一の燃料電池1の温度FC1を検出して(ステップ110)、第一の燃料電池1の温度FC1が所定温度F0より以下であるか否かを再び判定する(ステップ111)。ステップ110の判定の結果、第一の燃料電池1の温度が所定温度F0以下の場合には、再び、第二の燃料電池2の発電電力を検出し、第一の燃料電池1の暖機を継続する。
After heating the
上記ステップを繰り替えし、またはステップ111の判定の結果、第一の燃料電池1の温度FC1が所定温度F0より高い場合には、第一の燃料電池1の暖機を終了する(ステップ112)。上記処理により、第一の燃料電池1は暖機されたので、再び第一の燃料電池1と第二の燃料電池2の温度を検出する(ステップ101)。
The above steps are repeated or, as a result of the determination in
第一の燃料電池1は、暖機により発電可能な温度に加熱されているため、第二の燃料電池2の温度FC2が所定温度F0以下の場合には、第二の燃料電池の暖機を行う。以下、一定時間経過後、第一の燃料電池1と第二の燃料電池2の温度を検出して(ステップ101)、温度が高い一方の燃料電池の発電電力を用いて、温度が低い他方の燃料電池を暖機する処理を交互に繰り返し行う。
Since the
このように本発明は、燃料電池自体を用いて暖機運転を行うことにより、暖機運転するためのヒータやバッテリー等の加熱機器を設けることなく、燃料電池を暖機運転することができ、従来の燃料電池システムと比較して、軽量化を図ることができる。また、燃料電池の加熱は、交流電圧の印加であるため、加熱すべきMEAを効率よく加熱でき、過加熱によるMEAの変形劣化を防ぐことも可能となる。 Thus, the present invention can warm up the fuel cell without providing a heating device such as a heater or a battery for warming up by performing the warming up operation using the fuel cell itself, Compared with a conventional fuel cell system, the weight can be reduced. In addition, since the fuel cell is heated by applying an alternating voltage, the MEA to be heated can be efficiently heated, and deformation and deterioration of the MEA due to overheating can be prevented.
また、実施の形態に係る燃料電池システムは、燃料電池が2つであるため、暖機すべき第一の燃料電池1と、発電電力を供給する第二の燃料電池2と、に設定して処理を行ったが、燃料電池が3つ以上の燃料電池システムにおいては、発電電力を供給する第二の燃料電池2を適宜選択する処理を備えることが望ましい。
In addition, since the fuel cell system according to the embodiment has two fuel cells, the
具体的には、例えば、3つの燃料電池を備える燃料電池システムにおいては、3つの燃料電池の温度を検出し、暖機すべき第一の燃料電池を選択した後、他の2つの燃料電池の発電量を検出し、検出された電力が最も大きい燃料電池を第二の燃料電池とする。すなわち、暖機すべき第一の燃料電池以外の燃料電池を複数備える燃料電池システムにおいては、発電電力量が最も大きい燃料電池の電力を用いて第一の燃料電池を暖機運転する。このように構成することにより、更に効率よく加熱処理を行うことが可能となる。 Specifically, for example, in a fuel cell system including three fuel cells, the temperature of the three fuel cells is detected, the first fuel cell to be warmed up is selected, and then the other two fuel cells. The amount of power generation is detected, and the fuel cell with the largest detected power is set as the second fuel cell. That is, in a fuel cell system including a plurality of fuel cells other than the first fuel cell to be warmed up, the first fuel cell is warmed up using the power of the fuel cell with the largest amount of generated power. By comprising in this way, it becomes possible to heat-process more efficiently.
以上のように、本発明に係る燃料電池システムによれば、複数の燃料電池のうち少なくとも1の燃料電池の発電電力を用いて交流電圧によって他の燃料電池を加熱するため、暖機すべき燃料電池のMEAを直接加熱して、過加熱することなく燃料電池を暖機できる。また、従来の燃料電池システムのように、加熱処理するためのヒータ、バッテリーが不要となるため、燃料電池システムの軽量化を図ることが可能となる。 As described above, according to the fuel cell system of the present invention, the fuel to be warmed up is heated in order to heat the other fuel cells with the AC voltage using the generated power of at least one of the plurality of fuel cells. The fuel cell can be warmed up without overheating by directly heating the MEA of the battery. Further, unlike the conventional fuel cell system, a heater and a battery for heat treatment are not required, and thus the weight of the fuel cell system can be reduced.
1 第一の燃料電池
2 第二の燃料電池
3 高圧水素タンク
4 空気供給装置
5 電子制御装置(ECU)
6 交流電圧変換装置
7、8 温度センサ
DESCRIPTION OF
6
Claims (4)
前記燃料電池において発電された電力を交流電圧に変換する交流電圧変換装置と、
前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段によって検出された第一の燃料電池の温度が所定温度以下の際に、第一の燃料電池以外の燃料電池において発電された電力を交流電圧変換装置に導き、変換された交流電圧を第一の燃料電池に印加する制御手段と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。 At least two fuel cells;
An alternating voltage converter for converting electric power generated in the fuel cell into an alternating voltage;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the fuel cell;
When the temperature of the first fuel cell detected by the temperature detection means is equal to or lower than a predetermined temperature, the power generated in the fuel cells other than the first fuel cell is led to an AC voltage converter, and the converted AC voltage And a control means for applying to the first fuel cell.
前記第一の燃料電池への交流電圧の印加を停止する第二工程と、
前記第一の燃料電池において発電された電力を交流電圧変換装置に導き、変換された交流電圧を第一の燃料電池以外の燃料電池の中で最も温度が低い燃料電池に印加する第三工程と、を繰り返し行うことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。 The control means directs the electric power generated in a fuel cell other than the first fuel cell to an AC voltage converter, and applies the converted AC voltage to the first fuel cell;
A second step of stopping application of the alternating voltage to the first fuel cell;
A third step of guiding the electric power generated in the first fuel cell to an AC voltage converter and applying the converted AC voltage to a fuel cell having the lowest temperature among fuel cells other than the first fuel cell; The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is repeatedly performed.
前記制御手段は、前記第一の燃料電池以外の燃料電池のうち前記電力検出手段によって検出された電力が最も大きい燃料電池から発電された電力を前記交流電圧変換装置に導き、変換された交流電圧を第一の燃料電池に印加することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料電池システム。 Further comprising power detection means for detecting power generated by the fuel cell;
The control means guides the electric power generated from the fuel cell having the largest electric power detected by the electric power detection means among the fuel cells other than the first fuel cell to the AC voltage converter, and the converted AC voltage The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is applied to the first fuel cell.
前記電圧調整手段は、発電した電力を交流電圧変換装置に導かれる燃料電池の電圧が前記第一の燃料電池より高くなるように調整することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の燃料電池システム。 A voltage adjusting means for adjusting the voltage of the fuel cell;
The voltage adjustment means adjusts the generated power so that the voltage of the fuel cell led to the AC voltage converter is higher than that of the first fuel cell. The fuel cell system described in 1.
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CN111276717B (en) * | 2018-12-05 | 2023-03-14 | 丰田自动车株式会社 | Fuel cell system |
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