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公開番号2025123711
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-25
出願番号2024019339
出願日2024-02-13
発明の名称燃料電池システム
出願人株式会社豊田自動織機,トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/04 20160101AFI20250818BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】小型化しつつ、燃料電池システムが出力する電力によって、負荷や蓄電装置に出力する電力が高電位になってしまうことを抑制し、かつ燃料電池スタックを適切に掃気す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】燃料電池システム30は、燃料電池スタックと、モータジェネレータ21と、蓄電装置90と、切替部82と、燃料電池スタック41と、モータジェネレータ21との間に設けられたダイオード81と、燃料電池スタックの発電に必要な補機の動作を制御する制御装置100と、を備える。燃料電池スタック41は、蓄電装置90と電力変換回路を介さずに接続されている。制御装置100は、燃料電池スタック41の掃気をする際には、燃料電池スタック41を、モータジェネレータ21、及び蓄電装置90に対し電気的に導通しない未接続状態にするように切替部82を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
アノード流路に供給されるアノードガスとカソード流路に供給されるカソードガスとの反応によって発電を行う燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックが発電した電力が供給可能に接続されている負荷と、
前記負荷に電力が供給可能で、かつ前記燃料電池スタックが発電した電力を蓄電可能に接続されている蓄電装置と、
閉状態の場合、前記燃料電池スタックを前記負荷及び前記蓄電装置に対し電気的に導通可能な接続状態にし、開状態の場合、前記燃料電池スタックを前記負荷及び前記蓄電装置に対し電気的に導通しない未接続状態にする切替部と、
アノード端子が前記燃料電池スタックに接続され、カソード端子が前記負荷及び前記蓄電装置に接続されるダイオードと、
前記燃料電池スタックの発電に必要な補機の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記燃料電池スタックは、前記蓄電装置と電力変換回路を介さずに接続されており、
前記制御装置は、
前記燃料電池スタックの掃気をする際には、前記切替部を開状態にする、
燃料電池システム。
続きを表示（約 490 文字）【請求項２】
前記カソードガスを前記燃料電池スタックに圧送するエアコンプレッサを更に備え、
前記制御装置は、前記燃料電池スタックの発電を一時停止させる際、前記切替部を閉状態とし、かつ前記エアコンプレッサの動作を一時停止させる、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記燃料電池スタックの発電を終了させる際、前記掃気が必要か否かを判定する第１判定部を更に備え、
前記第１判定部により前記掃気が必要であると判定された場合、前記切替部を開状態とし、かつ前記燃料電池スタックの含水量が所定量以下になるまでの間、前記掃気を実行する、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御装置は、水詰まりを解消させる必要があるか否かを判定する第２判定部を更に備え、
前記第２判定部により前記水詰まりを解消させる必要があると判定された場合、前記切替部を開状態にし、かつ前記蓄電装置が出力する電力によって前記エアコンプレッサを動作させる、
請求項２に記載の燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、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】
従来、燃料電池システムを搭載した車両（例えば、フォークリフト等の産業車両）が知られている。具体的には、産業用車両は、燃料電池システムと、燃料電池システムによって発電された電力を変換するＤＣＤＣコンバータと、蓄電装置と、を備える。産業用車両は、ＤＣＤＣコンバータが変換した電力、又は蓄電装置が出力する電力をモータ等の負荷に対して出力することで、走行したり、各部が駆動したりする（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－４８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フォークリフト等の産業用車両は、搭載する機台の種類によっては、特許文献１の燃料電池システムよりも更に小型化が求められる場合があった。小型化に際して、ＤＣＤＣコンバータに代えて、ダイオードを備える構成が提案される場合がある。一方で、燃料電池システムが出力する電力によっては、負荷や蓄電装置に出力する電力が高電位になってしまう場合がある。また、産業用車両は、燃料電池システムがダイオードによって蓄電装置と常時接続されることにより、燃料電池システムのガス流路を掃気する際に、燃料電池スタックに電流が流れてしまい、生成水が生じるため、適切に掃気できない場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する燃料電池システムは、アノード流路に供給されるアノードガスとカソード流路に供給されるカソードガスとの反応によって発電を行う燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックが発電した電力が供給可能に接続されている負荷と、前記負荷に電力が供給可能で、かつ前記燃料電池スタックが発電した電力を蓄電可能に接続されている蓄電装置と、閉状態の場合、前記燃料電池スタックを前記負荷及び前記蓄電装置に対し電気的に導通可能な接続状態にし、開状態の場合、前記燃料電池スタックを前記負荷及び前記蓄電装置に対し電気的に導通しない未接続状態にする切替部と、アノード端子が前記燃料電池スタックに接続され、カソード端子が前記負荷及び前記蓄電装置に接続されるダイオードと、前記燃料電池スタックの発電に必要な補機の動作を制御する制御装置と、を備え、前記燃料電池スタックは、前記蓄電装置と電力変換回路を介さずに接続されており、
前記制御装置は、前記燃料電池スタックの掃気をする際には、前記切替部を開状態にする、ことを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によれば、燃料電池システムを小型化しつつ、燃料電池システムが出力する電力によって、負荷や蓄電装置に出力する電力が高電位になってしまうことを抑制し、かつ燃料電池スタックを適切に掃気することができる。
【０００７】
上記目的を達成する燃料電池システムにおいて、前記カソードガスを前記燃料電池スタックに圧送するエアコンプレッサを更に備え、前記制御装置は、前記燃料電池スタックの発電を一時停止させる際、前記切替部を閉状態とし、かつ前記エアコンプレッサの動作を一時停止させてもよい。
【０００８】
かかる構成によれば、掃気に際して燃料電池スタックの劣化を抑制することができる。
上記目的を達成する燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記燃料電池スタックの発電を終了させる際、前記掃気が必要か否かを判定する第１判定部を更に備え、前記第１判定部により前記掃気が必要であると判定された場合、前記切替部を開状態とし、かつ前記燃料電池スタックの含水量が所定量以下になるまでの間、前記掃気を実行してもよい。
【０００９】
かかる構成によれば、燃料電池スタックを適切に掃気することができる。
上記目的を達成する燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、水詰まりを解消させる必要があるか否かを判定する第２判定部を更に備え、前記第２判定部により前記水詰まりを解消させる必要があると判定された場合、前記切替部を開状態にし、かつ前記蓄電装置が出力する電力によって前記エアコンプレッサを動作させてもよい。
【００１０】
かかる構成によれば、燃料電池スタックの水詰まりを解消することができる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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