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公開番号2025110374
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-28
出願番号2024195192
出願日2024-11-07
発明の名称燃料電池システム
出願人愛三工業株式会社,トヨタ自動車株式会社
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 8/04 20160101AFI20250718BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池の高出力領域にて、噴射装置の体格を拡大することなく、燃料電池に対して必要な量の反応ガスを供給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、燃料電池システム1において、インジェクタ51とリニアソレノイド弁52を制御する制御部14を有し、FCスタック11の出力の領域を、低い方から高い方に向かって順に、低出力領域AR1、中出力領域AR2、高出力領域AR3と規定するときに、制御部14は、低出力領域AR1では、インジェクタ51を噴射させ、中出力領域AR2では、インジェクタ51とリニアソレノイド弁52の少なくとも一方を噴射させ、高出力領域AR3では、インジェクタ51とリニアソレノイド弁52を同時に噴射させる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池に供給する反応ガスを間欠的に噴射する第１噴射装置と、
前記反応ガスを連続的に噴射する第２噴射装置と、
を有する燃料電池システムにおいて、
前記第１噴射装置と前記第２噴射装置を制御する制御部を有し、
前記燃料電池の出力の領域を、低い方から高い方に向かって順に、低出力領域、中出力領域、高出力領域と規定するときに、
前記制御部は、
前記低出力領域では、前記第１噴射装置を噴射させ、
前記中出力領域では、前記第１噴射装置と前記第２噴射装置の少なくとも一方を噴射させ、
前記高出力領域では、前記第１噴射装置と前記第２噴射装置を同時に噴射させること、
を特徴とする燃料電池システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１の燃料電池システムにおいて、
前記中出力領域を、前記燃料電池の出力の低い方から高い方に向かって順に、第１の中出力領域、第２の中出力領域と規定するときに、
前記制御部は、
前記第１の中出力領域では、前記第１噴射装置と前記第２噴射装置を同時に噴射させ、
前記第２の中出力領域では、前記第２噴射装置を噴射させること、
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、
前記高出力領域では、前記第２噴射装置の噴射流量を一定とする一方で、前記第１噴射装置の噴射流量を変化させることにより、前記燃料電池へ供給される前記反応ガスの流量を調整すること、
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、
前記高出力領域では、前記第１噴射装置の噴射流量を一定とする一方で、前記第２噴射装置の噴射流量を変化させることにより、前記燃料電池へ供給される前記反応ガスの流量を調整すること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、
前記中出力領域では、前記第１噴射装置と前記第２噴射装置を同時に噴射させ、
前記中出力領域および前記高出力領域では、前記第１噴射装置の噴射流量を一定とする一方で、前記第２噴射装置の噴射流量を変化させることにより、前記燃料電池へ供給される前記反応ガスの流量を調整すること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１または２の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池から排出される反応オフガスの外部への排出を制御する排気排水弁を有し、
前記制御部は、
前記高出力領域では、前記排気排水弁を開弁状態にするタイミングに同期して、前記第１噴射装置を噴射させること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項７】
請求項１または２の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池から排出される反応オフガスの外部への排出を制御する排気排水弁を有し、
前記制御部は、
前記高出力領域では、前記排気排水弁を開弁状態にするタイミングに同期して、前記第２噴射装置を噴射させること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項８】
請求項１または２の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池から排出される反応オフガスの外部への排出を制御する排気排水弁を有し、
前記制御部は、
前記低出力領域では、前記排気排水弁を開弁状態にするタイミングに同期して、前記第２噴射装置を噴射させること、
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 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料電池に供給する反応ガス（気体燃料）を噴射する噴射装置として、インジェクタとリニアソレノイド弁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２０２０－０８７５２０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において、燃料電池の高出力領域では、インジェクタを停止させ、リニアソレノイド弁のみを噴射させている。しかしながら、燃料電池の高出力領域では燃料電池への反応ガスの供給流量が多くなるので、リニアソレノイド弁の噴射流量を増やすために、リニアソレノイド弁の体格を拡大しなければならないおそれがある。
【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、燃料電池の高出力領域にて、噴射装置の体格を拡大することなく、燃料電池に対して必要な量の反応ガスを供給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、燃料電池と、前記燃料電池に供給する反応ガスを間欠的に噴射する第１噴射装置と、前記反応ガスを連続的に噴射する第２噴射装置と、を有する燃料電池システムにおいて、前記第１噴射装置と前記第２噴射装置を制御する制御部を有し、前記燃料電池の出力の領域を、低い方から高い方に向かって順に、低出力領域、中出力領域、高出力領域と規定するときに、前記制御部は、前記低出力領域では、前記第１噴射装置を噴射させ、前記中出力領域では、前記第１噴射装置と前記第２噴射装置の少なくとも一方を噴射させ、前記高出力領域では、前記第１噴射装置と前記第２噴射装置を同時に噴射させること、を特徴とする。
【０００７】
この態様によれば、燃料電池の発電量が多くなるため燃料電池への反応ガスの供給流量が多くなる高出力領域にて、第２噴射装置からだけではなく第１噴射装置からも反応ガスを噴射させる。そのため、高出力領域にて、第２噴射装置の体格を拡大して、第２噴射装置からの噴射流量を増やす必要がなくなる。したがって、高出力領域にて、第２噴射装置の体格を拡大することなく、燃料電池の発電に必要な量の反応ガスを燃料電池に供給できる。
【０００８】
上記の態様においては、前記中出力領域を、前記燃料電池の出力の低い方から高い方に向かって順に、第１の中出力領域、第２の中出力領域と規定するときに、前記制御部は、前記第１の中出力領域では、前記第１噴射装置と前記第２噴射装置を同時に噴射させ、前記第２の中出力領域では、前記第２噴射装置を噴射させること、が好ましい。
【０００９】
この態様によれば、第１の中出力領域では、第１噴射装置と第２噴射装置を同時に噴射させるので、第１噴射装置の噴射流量と第２噴射装置の噴射流量とを調整することにより、より正確に必要流量を確保できる。また、特に、第２の中出力領域では、第２噴射装置のみを噴射させることにより、第１噴射装置の噴射を停止して、第１噴射装置の作動回数を抑えることができるので、第１噴射装置の耐久性を向上させることができる。
【００１０】
上記の態様においては、前記制御部は、前記高出力領域では、前記第２噴射装置の噴射流量を一定とする一方で、前記第１噴射装置の噴射流量を変化させることにより、前記燃料電池へ供給される前記反応ガスの流量を調整すること、が好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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