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公開番号2025091052
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-18
出願番号2023206020
出願日2023-12-06
発明の名称燃料電池システム
出願人愛三工業株式会社
代理人弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
主分類H01M 8/04746 20160101AFI20250611BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】コストを低減しつつ、燃料電池の劣化の発生を抑制しながら、燃料電池の発電を停止させることができる燃料電池システムを提供すること。
【解決手段】本開示の一態様は、制御部15は、FCスタック11の発電を間欠停止する要求があったときに、インジェクタ34の目標燃圧を減圧させて、FCスタック11の発電を間欠停止させ、インジェクタ34の目標燃圧を減圧させるときには、FC過電圧に基づいて、インジェクタ34の目標燃圧の減圧速度を変化させる。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、
前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料供給通路と、
前記燃料供給通路に設けられ、前記燃料電池に前記燃料ガスを供給するために駆動する燃料供給装置と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給通路と、
を有する燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池システムは、前記燃料電池の出力電流が、前記燃料電池にて発電した電力を充電するバッテリの電圧に依存するシステムであって、
前記燃料電池の出力電流を測定する電流センサと、
前記燃料電池の出力電圧を測定する電圧センサと、
前記燃料供給装置を制御する制御部と、を有し、
前記電流センサにより測定された前記燃料電池の出力電流の測定値に対応する前記燃料電池の出力電圧の最適値と、前記電圧センサにより測定された前記燃料電池の出力電圧の測定値との差を、出力電圧差と定義するときに、
前記制御部は、
前記燃料電池の発電を停止する要求があったときに、前記燃料供給装置が供給する前記燃料ガスの目標の圧力である目標燃圧を減圧させて、前記燃料電池の発電を停止させ、
前記燃料供給装置の前記目標燃圧を減圧させるときには、前記出力電圧差に基づいて、前記燃料供給装置の前記目標燃圧の減圧速度を変化させること、
を特徴とする燃料電池システム。
続きを表示（約 480 文字）【請求項２】
請求項１の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、
前記出力電圧差が所定値未満である場合には前記減圧速度を第１速度とし、
前記出力電圧差が前記所定値以上である場合には前記減圧速度を前記第１速度より遅い第２速度とすること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または２の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記電流センサにより測定される前記燃料電池の出力電流の測定値が０または略０になったときに、前記燃料供給装置の前記目標燃圧を、大気圧または略大気圧にすること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１または２の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記電流センサにより測定される前記燃料電池の出力電流の測定値が０または略０になったときに、前記燃料電池の出力電圧が前記バッテリの電圧よりも低い目標電圧になるように、前記燃料供給装置の前記目標燃圧を制御すること、
を特徴とする燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池を有する燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料電池へ供給する酸化剤ガス（反応用空気）の流量を制御する第１バルブと、燃料電池から排出される酸化剤オフガス（反応用空気）の流量を制御する第２バルブを有する燃料電池システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１８５２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される燃料電池システムは、第１バルブや第２バルブを有していることから部品点数が多くなるので、製造やメンテナンスに要するコストが増大してしまう。また、燃料電池の発電を停止するときに、燃料電池へ供給される酸化剤ガスの流量が変動して燃料電池の出力電圧が急変すると、燃料電池に高負荷がかかるので、燃料電池の状態次第では燃料電池の劣化が生じるおそれがある。
【０００５】
そこで、本開示は上記した課題を解決するためになされたものであり、コストを低減しつつ、燃料電池の劣化の発生を抑制しながら、燃料電池の発電を停止させる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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、前記燃料電池に前記燃料ガスを供給する燃料供給通路と、前記燃料供給通路に設けられ、前記燃料電池に前記燃料ガスを供給するために駆動する燃料供給装置と、前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給通路と、を有する燃料電池システムにおいて、前記燃料電池システムは、前記燃料電池の出力電流が、前記燃料電池にて発電した電力を充電するバッテリの電圧に依存するシステムであって、前記燃料電池の出力電流を測定する電流センサと、前記燃料電池の出力電圧を測定する電圧センサと、前記燃料供給装置を制御する制御部と、を有し、前記電流センサにより測定された前記燃料電池の出力電流の測定値に対応する前記燃料電池の出力電圧の最適値と、前記電圧センサにより測定された前記燃料電池の出力電圧の測定値との差を、出力電圧差と定義するときに、前記制御部は、前記燃料電池の発電を停止する要求があったときに、前記燃料供給装置が供給する前記燃料ガスの目標の圧力である目標燃圧を減圧させて、前記燃料電池の発電を停止させ、前記燃料供給装置の前記目標燃圧を減圧させるときには、前記出力電圧差に基づいて、前記燃料供給装置の前記目標燃圧の減圧速度を変化させること、を特徴とする。
【０００７】
この態様によれば、燃料供給装置の目標燃圧を減圧させて、燃料供給装置から燃料電池への燃料の供給を停止させることにより、燃料電池の発電を停止（例えば、間欠停止）させる。そのため、燃料電池への酸化剤ガスの供給を遮断しなくても、燃料電池の発電を停止できる。したがって、燃料電池への酸化剤ガスの供給を遮断するための機器（例えば、バルブ）が不要になるので、燃料電池システムの部品点数を減らすことができ、燃料電池システムのコストを低減できる。
【０００８】
そして、燃料供給装置の目標燃圧を減圧させるときには、燃料電池の状態の指標となる出力電圧差（すなわち、燃料電池の出力電圧の最適値と測定値との差）の大きさに応じて、燃料供給装置の目標燃圧の減圧速度を変化させる。そのため、燃料電池の劣化の発生を抑制しながら、燃料供給装置の目標燃圧を減圧させて、燃料電池の発電を停止させることができる。
【０００９】
上記の態様においては、前記制御部は、前記出力電圧差が所定値未満である場合には前記減圧速度を第１速度とし、前記出力電圧差が前記所定値以上である場合には前記減圧速度を前記第１速度より遅い第２速度とすること、が好ましい。
【００１０】
この態様によれば、出力電圧差が所定値以上である場合は、燃料電池が劣化し易い状態である場合であるので、燃料電池の発電を停止するときに、燃料電池の目標燃圧をゆっくり減圧させる。そのため、燃料電池が劣化し易い状態である場合に、燃料電池の出力電圧が急変しないので、燃料電池の劣化の発生を抑制しながら、燃料電池の発電を停止させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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