燃料電池の起動制御装置及び起動制御方法
【課題】長時間を要することなく起動可能であるとともに、セルの劣化を抑制できる燃料電池の起動制御装置及び起動制御方法を提供する。
【解決手段】停止中の燃料電池の温度を検出する温度検出手段(Ｓ１)と、検出温度が零下である時間を計測する零下時間計測手段(Ｓ２)と、零下時間に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御する負荷制御手段(Ｓ６)と、を備える。
【解決手段】停止中の燃料電池の温度を検出する温度検出手段(Ｓ１)と、検出温度が零下である時間を計測する零下時間計測手段(Ｓ２)と、零下時間に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御する負荷制御手段(Ｓ６)と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池の起動を制御する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
零下環境で燃料電池を起動する場合に、出力負荷(負荷電流)を大きくするとスタック電圧が大きく落ち込んでしまう。そこでたとえば特許文献１の燃料電池システムでは、零下起動時に流した電流によって発生する各セルの電圧の標準偏差を算出する。そして標準偏差が閾値よりも小さくなるまで電流を所定値以下に制限する。このようにしてスタック電圧が大きく落ち込んでしまうことを防止していた。
【特許文献１】特開２００６−１０００９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように特許文献１の方法では、零下起動時に初期の負荷電流値を検出して各セルの電圧変動をフィードバックして電流値の上限を制限している。
【０００４】
しかしながら、セル電圧の変動に基づいてフィードバック制御しても、セル電圧の遅れ要素による転極現象によってセルの劣化が生じる可能性がある。そのため特許文献１のような方法で制御するには安全をみて初期負荷電流を極めて小さく設定し、ゆっくりと負荷電流を増大しなければならない。そのため起動時間が長くなってしまう、という問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、長時間を要することなく起動可能であるとともに、セルの劣化を抑制できる燃料電池の起動制御装置及び起動制御方法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】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
本発明は、停止中の燃料電池(１)の温度を検出する温度検出手段(Ｓ１)と、前記検出温度が零下である時間を計測する零下時間計測手段(Ｓ２２)と、前記零下時間に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御する負荷制御手段(Ｓ６１)と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、停止中の燃料電池の温度を検出して、その温度が零下である時間に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御するようにしたので、起動負荷を適切に制御することができ、セルの劣化を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（第１実施形態）
はじめに図１を参照して、本発明による燃料電池の運転制御装置を適用する燃料電池システムの一例について説明する。
【００１０】
燃料電池システムは、燃料電池スタック１と、空気供給コンプレッサ２と、水素タンク３と、冷却水ポンプ４と、ラジエータ５と、温度センサ６と、温度記録部７と、負荷コントローラ８と、を備える。
【００１１】
燃料電池スタック１は、カソードガス及びアノードガスが供給されて電力を発生する。空気供給コンプレッサ２は、燃料電池スタック１にカソードガス(空気)を供給する。水素タンク３は、アノードガス(水素)を収容する密閉容器であり、そのアノードガス(水素)を燃料電池スタック１に供給する。冷却水ポンプ４は、燃料電池スタック１に供給する冷却水を循環する。ラジエータ５は、冷却水ポンプ４によって循環される冷却水の熱を逃がし、冷却水の過熱を防止する。温度センサ６は、冷却水温を検出する。温度記録部７は温度センサ６によって検出された冷却水温を記録する。負荷コントローラ８はシステム要求電力に基づいて燃料電池の出力負荷を設定し燃料電池の運転を制御する。
【００１２】
図２は、燃料電池を構成する単セルの拡大図である。図２(Ａ)は構成を示す分解斜視図、図２(Ｂ)は側断面図である。
【００１３】
燃料電池セルは、膜電極接合体(Membrane Electrode Assembly；以下「ＭＥＡ」という)１０の表裏両面にカソードセパレータ１３ａ及びアノードセパレータ１３ｂが配置された構成である。
【００１４】
ＭＥＡ１０は、電解質膜１１と、カソード電極１２ａと、アノード電極１２ｂと、を含む。
【００１５】
電解質膜１１は、フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜である。電解質膜１１は、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。そのため、電解質膜１１の性能を引き出して発電効率を向上させるには、電解質膜１１の水分状態を最適に保つ必要がある。そこで燃料電池セルに導入する反応ガス(カソードガス及びアノードガス)を加湿している。なお電解質膜１１の水分状態を最適に保つための水には純水を用いるとよい。これは不純物が混入した水を燃料電池セルに供給しては、電解質膜１１に不純物が蓄積し発電効率が低下するからである。
【００１６】
カソード電極１２ａは電解質膜１１の片面(図２(Ｂ)の左側)に設けられ、アノード電極１２ｂは反対面(図２(Ｂ)の右側)に設けられる。カソード電極１２ａ及びアノード電極１２ｂは、触媒層１２１と、ガス拡散層(Gas Diffusion Layer；ＧＤＬ)１２２と、で構成される。触媒層１２１は、たとえば白金が担持されたカーボンブラック粒子で形成される。ガス拡散層１２２は、充分なガス拡散性及び導電性を有する部材、たとえばカーボン繊維で形成される。
【００１７】
カソードセパレータ１３ａは、カソード電極１２ａの外側に重なる。カソードセパレータ１３ａの片面(カソード電極１２ａへの対向面)には、リブ１３１が凸設され、リブ１３１の間に反応ガス流路１３２が形成される。図２では、４列の反応ガス流路１３２が形成される。カソードセパレータ１３ａは、たとえばカーボン製又は金属製である。
【００１８】
アノードセパレータ１３ｂは、アノード電極１２ｂの外側に重なる。アノードセパレータ１３ｂの片面(アノード電極１２ｂへの対向面)には、リブ１３１が凸設され、リブ１３１の間に反応ガス流路１３２が形成される。図２では、４列の反応ガス流路１３２が形成される。アノードセパレータ１３ｂは、たとえばカーボン製又は金属製である。
【００１９】
以上のような構成の燃料電池セルが数百セル積層されて所定の面圧で保持されたものが燃料電池スタック１である。
【００２０】
続いて本発明の理解を容易にするために、本件発明者らの知見について説明する。
【００２１】
従来手法のように、セル電圧の変動に基づいてフィードバック制御しても、セル電圧の遅れ要素による転極現象によってセルの劣化が生じる可能性がある。ここで転極現象について説明しておく。
【００２２】
通常、カソード電極側のガス流路(以下「カソード流路」という)にはカソードガスが流れ、アノード電極側のガス流路(以下「アノード流路」という)にはアノードガスが流れる。そしてアノード極及びカソード極において以下の触媒電極反応が進行する。
【００２３】
【化１】
【００２４】
なおカソード極での生成水は、電解質膜を透過してアノード極にも浸透してくる。そして零下環境では、この水分が凍結してアノード流路が狭まりアノードガスが流れにくくなることがある。するとこの部分の下流側ではアノードガス圧が、電解質膜を挟んで対向するカソードガス圧に比べて低くなる。このような場合に電解質膜の湿潤度が低下していると、カソードガスが電解質膜を介してアノード流路に浸透し、カソードガスとアノードガスとが反応して水が生成される。この状態で負荷電流を過剰に要求すると、触媒中で白金を担持するカーボンブラック粒子によって以下の反応が生じることがある。
【００２５】
【化２】
【００２６】
零下環境で過剰な負荷電力を要求すると、このようなメカニズムによって触媒中のカーボンが消費されて劣化してしまうのである。これは特に零下始動時の電圧が落ち込んでいるときに(すなわち負荷電流を大きくできないときに)、本来可能な負荷電流よりも大きな負荷電流を要求するときに生じやすい。
【００２７】
そこで本願は、零下環境での電解質膜の湿潤度合に応じて負荷電流を制御するようにしたのである。すなわち燃料電池運転中においては、生成水はガス流れ方向下流側に流れるので、電解質膜は下流側で湿潤度が高く、上流側では湿潤度が低い。零下環境で燃料電池が運転を停止すると、水分は電解質膜内部よりも電解質膜表面で凍結しやすく、まず電解質膜表面の水が凍結する。気温が零度を少し下回る程度(たとえば零下５℃程度)の零下環境では、電解質膜表面の水が凍結するものの、電解質膜内部の水は凍結しない。燃料電池運転中にガス流れ方向下流側に多かった水は、この状態では、零下環境に放置される時間が長くなるほど徐々に電解質膜内部全体に拡散するようになる。そして電解質膜の湿潤度が均一化される。電解質膜の湿潤度が均一化されるほど、大きな起動負荷を取り出しやすい。
【００２８】
しかしながら、このようにして電解質膜の湿潤度が均一化された後、さらに気温が下がると、電解質膜内で水分が凍結してしまう。このような状態では、電解質膜が全体的に凍結してしまってプロトンが移動できないので、大きな起動負荷を取り出すことができない。
【００２９】
一方、極低温(たとえば零下２０℃程度)の零下環境で燃料電池が運転を停止すると、ガス流れ方向下流に多かった水分が、電解質膜表面でも電解質膜内部でも凍結する。ガス流れ方向上流側ではそもそも湿潤度合が低く乾燥気味であるので、電解質膜が凍結しにくい。したがってこの場合のほうが、上述の状態、すなわち電解質膜が全体的に凍結してしまってプロトン移動できない状態よりも、大きな起動負荷を取り出すことが可能になるのである。
【００３０】
このように、電解質膜の各部の湿潤状態を直接測定できれば、最適な起動負荷を決定できるが、電解質膜の各部の湿潤状態を直接測定するのは困難である。そこで本件発明者らは、燃料電池を放置中の温度変化を観測しておくことで、電解質膜の各部の湿潤状態を推定し、この推定に基づいて起動負荷を決定するようにしたのである。
【００３１】
本件発明者らは、以上のような技術思想に想到することで本発明を完成するに至った。以下では、このような技術思想を実現する燃料電池の起動制御装置について説明する。
【００３２】
図３は、本発明による燃料電池の起動制御装置の制御ロジックのメインフローチャートである。
【００３３】
この制御は特に、最低気温が、電解質膜表面の水が凍結するものの電解質膜内部の水は凍結しない程度の温度(たとえば零下５℃程度)である地域で好適である。なおこのような地域であるか否かはたとえばナビゲーション情報から判断できる。コントローラは燃料電池の運転停止指令を受けたら以下の処理を一定時間ごとに繰り返し実行する。
【００３４】
ステップＳ１においてコントローラは、燃料電池の温度ｔを検出する。
【００３５】
ステップＳ２においてコントローラは、カウンタ処理する。具体的な内容は後述する。
【００３６】
ステップＳ３においてコントローラは、燃料電池の起動指令があったか否かを判定する。起動指令があるまでは一旦処理を抜け、起動指令があったらステップＳ４へ処理を移行する。
【００３７】
ステップＳ４においてコントローラは、燃料電池の温度ｔが零度よりも大きいか否かを判定する。大きければステップＳ５へ処理を移行し、零下であればステップＳ７へ処理を移行する。
【００３８】
ステップＳ５においてコントローラは、通常起動する。
【００３９】
ステップＳ６においてコントローラは、零下起動する。具体的な内容は後述する。
【００４０】
図４は、カウンタ処理ルーチンを示すフローチャートである。
【００４１】
ステップＳ２１においてコントローラは、燃料電池の温度ｔが零度よりも大きいか否かを判定する。大きいあいだは一旦処理を抜け、零下になったらステップＳ２２へ処理を移行する。
【００４２】
ステップＳ２２においてコントローラは、カウンタＮをインクリメントする。
【００４３】
図５は、零下起動処理ルーチンを示すフローチャートである。
【００４４】
ステップＳ６１においてコントローラは、あらかじめＲＯＭに格納された図６(Ａ)に示すような特性のマップにカウンタＮを適用して起動時負荷を設定する。なお図６(Ｂ)に示すような特性のマップにカウンタＮを適用して負荷上昇速度を設定してもよい。
【００４５】
ステップＳ６２においてコントローラは、ステップＳ６１の設定に基づいて燃料電池を起動する。
【００４６】
本実施形態によれば、燃料電池の零下環境での放置時間が長いほど、大きな負荷電流で起動するようにした。上述のように、燃料電池運転中においては、生成水はガス流れ方向下流側に流れるので、電解質膜は下流側で湿潤度が高く、上流側では湿潤度が低い。
【００４７】
零下環境で燃料電池が運転を停止すると、水分は電解質膜内部よりも電解質膜表面で凍結しやすく、まず電解質膜表面の水が凍結する。気温が零度を少し下回る程度(たとえば零下５℃程度)の零下環境では、電解質膜表面の水が凍結するものの、電解質膜内部の水は凍結しない。燃料電池運転中にガス流れ方向下流側に多かった水は、この状態では、零下環境に放置される時間が長くなるほど徐々に電解質膜内部全体に拡散し、電解質膜の湿潤度が均一化され、大きな起動負荷を取り出しやすくなる。そこで本実施形態のように制御することで、より適切に燃料電池の起動を制御でき、短時間で燃料電池を起動できるのである。
【００４８】
（第２実施形態）
図７は、本発明による燃料電池の運転制御装置の第２実施形態におけるカウンタ処理ルーチンを示すフローチャートである。
【００４９】
この制御は特に、最低気温が、電解質膜内部の水も凍結する程度の温度(たとえば零下２０℃程度)である地域で好適である。なおこのような地域であるか否かはたとえばナビゲーション情報から判断できる。コントローラは燃料電池の運転停止指令を受けたら以下の処理を一定時間ごとに繰り返し実行する。
【００５０】
なお以下では前述と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００５１】
ステップＳ２１においてコントローラは、燃料電池の温度ｔが零度よりも大きいか否かを判定する。大きいあいだは一旦処理を抜け、零下になったらステップＳ２１１へ処理を移行する。
【００５２】
ステップＳ２１１においてコントローラは、燃料電池の温度ｔが零下５℃よりも大きいか否かを判定する。大きければステップＳ２２１へ処理を移行して第１カウンタＮ１をインクリメントし、そうでなければステップＳ２１２へ処理を移行する。
【００５３】
ステップＳ２１２においてコントローラは、燃料電池の温度ｔが零下１０℃よりも大きいか否かを判定する。大きければステップＳ２２２へ処理を移行して第２カウンタＮ２をインクリメントし、そうでなければステップＳ２１３へ処理を移行する。
【００５４】
ステップＳ２１３においてコントローラは、燃料電池の温度ｔが零下１５℃よりも大きいか否かを判定する。大きければステップＳ２２３へ処理を移行して第３カウンタＮ３をインクリメントし、そうでなければステップＳ２１４へ処理を移行する。
【００５５】
ステップＳ２１４においてコントローラは、燃料電池の温度ｔが零下２０℃よりも大きいか否かを判定する。大きければステップＳ２２４へ処理を移行して第４カウンタＮ４をインクリメントし、そうでなければステップＳ２１５へ処理を移行する。
【００５６】
ステップＳ２１５においてコントローラは、燃料電池の温度ｔが零下２５℃よりも大きいか否かを判定する。大きければステップＳ２２５へ処理を移行して第５カウンタＮ５をインクリメントし、そうでなければステップＳ２２６へ処理を移行して第６カウンタＮ６をインクリメントする。
【００５７】
図８は、本発明による燃料電池の運転制御装置の第２実施形態における零下起動処理ルーチンを示すフローチャートである。
【００５８】
ステップＳ６０１においてコントローラは、カウンタＮ１〜Ｎ６に基づいて零下度合ポイントＰを算出する。具体的には、あらかじめＲＯＭに格納された図９(Ａ)に示すような特性のマップに基づいてカウンタＮ１〜Ｎ６に対する重みＷ１〜Ｗ６を求め、次式(1)によって零下度合ポイントＰを算出する。
【００５９】
【数１】
【００６０】
ステップＳ６１１においてコントローラは、零下度合ポイントＰに基づいて負荷電流を設定する。具体的には、あらかじめＲＯＭに格納された図９(Ｂ)に示すような特性のマップに零下度合ポイントＰを適用して起動時負荷を設定する。なお図９(Ｃ)に示すような特性のマップに零下度合ポイントＰを適用して負荷上昇速度を設定してもよい。
【００６１】
本実施形態によれば、燃料電池の零下環境での零下度合が大きいほど、大きな負荷電流で起動するようにした。上述のように、燃料電池運転中においては、生成水はガス流れ方向下流側に流れるので、電解質膜は下流側で湿潤度が高く、上流側では湿潤度が低い。気温が零度を少し下回る程度(たとえば零下５℃程度)の零下環境では、電解質膜表面の水が凍結するものの、電解質膜内部の水は凍結しない。燃料電池運転中にガス流れ方向下流側に多かった水は、この状態では、零下環境に放置される時間が長くなるほど徐々に電解質膜内部全体に拡散するようになる。そして電解質膜の湿潤度が均一化される。このようにして電解質膜の湿潤度が均一化された後、さらに気温が下がると、電解質膜内で水分が凍結してしまう。このような状態では、電解質膜が全体的に凍結してしまってプロトンが移動できないので、大きな起動負荷を取り出すことができない。
【００６２】
しかしながら極低温(たとえば零下２０℃程度)の零下環境で燃料電池が運転を停止すると、ガス流れ方向下流に多かった水分が、電解質膜表面でも電解質膜内部でも凍結する。ガス流れ方向上流側ではそもそも湿潤度合が低く乾燥気味であるので、電解質膜が凍結しにくい。したがってこの場合のほうが、上述の状態、すなわち電解質膜が全体的に凍結してしまってプロトン移動できない状態よりも、大きな起動負荷を取り出すことが可能になるのである。そこで本実施形態のように制御することで、極低温の零下環境においても、より適切に燃料電池の起動を制御でき、短時間で燃料電池を起動できるのである。
【００６３】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。
【００６４】
たとえば、第２実施形態において零下度合ポイントＰを算出する際に使用する重みＷ１〜Ｗ６を、図９(Ａ)に示すような特性のマップに基づいて求めたが、さらに残留水量をも考慮した図１０(Ａ)に示すような特性のマップに基づいて求めてもよい。すなわち残留水量が多いほど電解質膜が全体的に凍結しやすく、残留水量が少ないほど電解質膜が全体的に凍結しにくい。そこで残留水量が少ないほど大きな負荷を取り出すように、零下度合ポイントＰを大きく算出するのである。このようにすればさらに精緻に制御できる。
【００６５】
また図１０(Ｂ)に示すように燃料電池の運転停止時の温度をも考慮した特性のマップに基づいて求めてもよい。すなわち、燃料電池運転中にガス流れ方向下流側に多かった水は、停止時温度が低ければこの状態で凍結しやすく電解質膜全体には拡散しにくいと推定される。そこで停止時温度が低いほど大きな負荷を取り出すように、零下度合ポイントＰを大きく算出するのである。このようにしてもさらに精緻に制御できる。
【００６６】
また図１０(Ｃ)に示すように燃料電池の運転起動時の温度をも考慮した特性のマップに基づいて求めてもよい。すなわち、起動時温度が低ければ極寒地であると推定でき、電解質中の水分が凍結しやすく電解質膜全体には拡散しにくいと推定される。そこで起動時温度が低いほど大きな負荷を取り出すように、零下度合ポイントＰを大きく算出するのである。このようにしてもさらに精緻に制御できる。
【００６７】
さらに図１１に示すように、タイマ９を設け、所定時間毎(たとえば１時間毎)に、温度センサ６及び温度記録部７を起動して温度を記録するようにしてもよい。このようにすれば消費電力を低減できる。
【００６８】
また第２実施形態では、温度帯幅を５℃にして、その温度帯毎に検出温度を分類したが、この温度帯幅は一例に過ぎない。また温度帯毎に検出温度を分類することなく、検出温度に重み付け係数を乗じて零下度合ポイントＰを算出するようにしてもよい。このようにしてもさらに精緻に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明による燃料電池の運転制御装置を適用する燃料電池システムの一例について説明する図である。
【図２】燃料電池を構成する単セルの拡大図である。
【図３】本発明による燃料電池の起動制御装置の制御ロジックのメインフローチャートである。
【図４】カウンタ処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】零下起動処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】カウンタＮから負荷を設定するための特性マップの一例を示す図である。
【図７】本発明による燃料電池の運転制御装置の第２実施形態におけるカウンタ処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】本発明による燃料電池の運転制御装置の第２実施形態における零下起動処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態において負荷を設定するための特性マップの一例を示す図である。
【図１０】負荷を設定するための特性マップの他の例を示す図である。
【図１１】本発明による燃料電池の運転制御装置を適用する燃料電池システムの他の例について説明する図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 燃料電池スタック
８ 負荷コントローラ
Ｓ１ 温度検出手段／温度検出工程
Ｓ２２ 零下時間計測手段／零下時間計測工程
Ｓ６１ 負荷制御手段／負荷制御工程
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池の起動を制御する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
零下環境で燃料電池を起動する場合に、出力負荷(負荷電流)を大きくするとスタック電圧が大きく落ち込んでしまう。そこでたとえば特許文献１の燃料電池システムでは、零下起動時に流した電流によって発生する各セルの電圧の標準偏差を算出する。そして標準偏差が閾値よりも小さくなるまで電流を所定値以下に制限する。このようにしてスタック電圧が大きく落ち込んでしまうことを防止していた。
【特許文献１】特開２００６−１０００９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように特許文献１の方法では、零下起動時に初期の負荷電流値を検出して各セルの電圧変動をフィードバックして電流値の上限を制限している。
【０００４】
しかしながら、セル電圧の変動に基づいてフィードバック制御しても、セル電圧の遅れ要素による転極現象によってセルの劣化が生じる可能性がある。そのため特許文献１のような方法で制御するには安全をみて初期負荷電流を極めて小さく設定し、ゆっくりと負荷電流を増大しなければならない。そのため起動時間が長くなってしまう、という問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、長時間を要することなく起動可能であるとともに、セルの劣化を抑制できる燃料電池の起動制御装置及び起動制御方法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】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
本発明は、停止中の燃料電池(１)の温度を検出する温度検出手段(Ｓ１)と、前記検出温度が零下である時間を計測する零下時間計測手段(Ｓ２２)と、前記零下時間に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御する負荷制御手段(Ｓ６１)と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、停止中の燃料電池の温度を検出して、その温度が零下である時間に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御するようにしたので、起動負荷を適切に制御することができ、セルの劣化を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（第１実施形態）
はじめに図１を参照して、本発明による燃料電池の運転制御装置を適用する燃料電池システムの一例について説明する。
【００１０】
燃料電池システムは、燃料電池スタック１と、空気供給コンプレッサ２と、水素タンク３と、冷却水ポンプ４と、ラジエータ５と、温度センサ６と、温度記録部７と、負荷コントローラ８と、を備える。
【００１１】
燃料電池スタック１は、カソードガス及びアノードガスが供給されて電力を発生する。空気供給コンプレッサ２は、燃料電池スタック１にカソードガス(空気)を供給する。水素タンク３は、アノードガス(水素)を収容する密閉容器であり、そのアノードガス(水素)を燃料電池スタック１に供給する。冷却水ポンプ４は、燃料電池スタック１に供給する冷却水を循環する。ラジエータ５は、冷却水ポンプ４によって循環される冷却水の熱を逃がし、冷却水の過熱を防止する。温度センサ６は、冷却水温を検出する。温度記録部７は温度センサ６によって検出された冷却水温を記録する。負荷コントローラ８はシステム要求電力に基づいて燃料電池の出力負荷を設定し燃料電池の運転を制御する。
【００１２】
図２は、燃料電池を構成する単セルの拡大図である。図２(Ａ)は構成を示す分解斜視図、図２(Ｂ)は側断面図である。
【００１３】
燃料電池セルは、膜電極接合体(Membrane Electrode Assembly；以下「ＭＥＡ」という)１０の表裏両面にカソードセパレータ１３ａ及びアノードセパレータ１３ｂが配置された構成である。
【００１４】
ＭＥＡ１０は、電解質膜１１と、カソード電極１２ａと、アノード電極１２ｂと、を含む。
【００１５】
電解質膜１１は、フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜である。電解質膜１１は、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。そのため、電解質膜１１の性能を引き出して発電効率を向上させるには、電解質膜１１の水分状態を最適に保つ必要がある。そこで燃料電池セルに導入する反応ガス(カソードガス及びアノードガス)を加湿している。なお電解質膜１１の水分状態を最適に保つための水には純水を用いるとよい。これは不純物が混入した水を燃料電池セルに供給しては、電解質膜１１に不純物が蓄積し発電効率が低下するからである。
【００１６】
カソード電極１２ａは電解質膜１１の片面(図２(Ｂ)の左側)に設けられ、アノード電極１２ｂは反対面(図２(Ｂ)の右側)に設けられる。カソード電極１２ａ及びアノード電極１２ｂは、触媒層１２１と、ガス拡散層(Gas Diffusion Layer；ＧＤＬ)１２２と、で構成される。触媒層１２１は、たとえば白金が担持されたカーボンブラック粒子で形成される。ガス拡散層１２２は、充分なガス拡散性及び導電性を有する部材、たとえばカーボン繊維で形成される。
【００１７】
カソードセパレータ１３ａは、カソード電極１２ａの外側に重なる。カソードセパレータ１３ａの片面(カソード電極１２ａへの対向面)には、リブ１３１が凸設され、リブ１３１の間に反応ガス流路１３２が形成される。図２では、４列の反応ガス流路１３２が形成される。カソードセパレータ１３ａは、たとえばカーボン製又は金属製である。
【００１８】
アノードセパレータ１３ｂは、アノード電極１２ｂの外側に重なる。アノードセパレータ１３ｂの片面(アノード電極１２ｂへの対向面)には、リブ１３１が凸設され、リブ１３１の間に反応ガス流路１３２が形成される。図２では、４列の反応ガス流路１３２が形成される。アノードセパレータ１３ｂは、たとえばカーボン製又は金属製である。
【００１９】
以上のような構成の燃料電池セルが数百セル積層されて所定の面圧で保持されたものが燃料電池スタック１である。
【００２０】
続いて本発明の理解を容易にするために、本件発明者らの知見について説明する。
【００２１】
従来手法のように、セル電圧の変動に基づいてフィードバック制御しても、セル電圧の遅れ要素による転極現象によってセルの劣化が生じる可能性がある。ここで転極現象について説明しておく。
【００２２】
通常、カソード電極側のガス流路(以下「カソード流路」という)にはカソードガスが流れ、アノード電極側のガス流路(以下「アノード流路」という)にはアノードガスが流れる。そしてアノード極及びカソード極において以下の触媒電極反応が進行する。
【００２３】
【化１】
【００２４】
なおカソード極での生成水は、電解質膜を透過してアノード極にも浸透してくる。そして零下環境では、この水分が凍結してアノード流路が狭まりアノードガスが流れにくくなることがある。するとこの部分の下流側ではアノードガス圧が、電解質膜を挟んで対向するカソードガス圧に比べて低くなる。このような場合に電解質膜の湿潤度が低下していると、カソードガスが電解質膜を介してアノード流路に浸透し、カソードガスとアノードガスとが反応して水が生成される。この状態で負荷電流を過剰に要求すると、触媒中で白金を担持するカーボンブラック粒子によって以下の反応が生じることがある。
【００２５】
【化２】
【００２６】
零下環境で過剰な負荷電力を要求すると、このようなメカニズムによって触媒中のカーボンが消費されて劣化してしまうのである。これは特に零下始動時の電圧が落ち込んでいるときに(すなわち負荷電流を大きくできないときに)、本来可能な負荷電流よりも大きな負荷電流を要求するときに生じやすい。
【００２７】
そこで本願は、零下環境での電解質膜の湿潤度合に応じて負荷電流を制御するようにしたのである。すなわち燃料電池運転中においては、生成水はガス流れ方向下流側に流れるので、電解質膜は下流側で湿潤度が高く、上流側では湿潤度が低い。零下環境で燃料電池が運転を停止すると、水分は電解質膜内部よりも電解質膜表面で凍結しやすく、まず電解質膜表面の水が凍結する。気温が零度を少し下回る程度(たとえば零下５℃程度)の零下環境では、電解質膜表面の水が凍結するものの、電解質膜内部の水は凍結しない。燃料電池運転中にガス流れ方向下流側に多かった水は、この状態では、零下環境に放置される時間が長くなるほど徐々に電解質膜内部全体に拡散するようになる。そして電解質膜の湿潤度が均一化される。電解質膜の湿潤度が均一化されるほど、大きな起動負荷を取り出しやすい。
【００２８】
しかしながら、このようにして電解質膜の湿潤度が均一化された後、さらに気温が下がると、電解質膜内で水分が凍結してしまう。このような状態では、電解質膜が全体的に凍結してしまってプロトンが移動できないので、大きな起動負荷を取り出すことができない。
【００２９】
一方、極低温(たとえば零下２０℃程度)の零下環境で燃料電池が運転を停止すると、ガス流れ方向下流に多かった水分が、電解質膜表面でも電解質膜内部でも凍結する。ガス流れ方向上流側ではそもそも湿潤度合が低く乾燥気味であるので、電解質膜が凍結しにくい。したがってこの場合のほうが、上述の状態、すなわち電解質膜が全体的に凍結してしまってプロトン移動できない状態よりも、大きな起動負荷を取り出すことが可能になるのである。
【００３０】
このように、電解質膜の各部の湿潤状態を直接測定できれば、最適な起動負荷を決定できるが、電解質膜の各部の湿潤状態を直接測定するのは困難である。そこで本件発明者らは、燃料電池を放置中の温度変化を観測しておくことで、電解質膜の各部の湿潤状態を推定し、この推定に基づいて起動負荷を決定するようにしたのである。
【００３１】
本件発明者らは、以上のような技術思想に想到することで本発明を完成するに至った。以下では、このような技術思想を実現する燃料電池の起動制御装置について説明する。
【００３２】
図３は、本発明による燃料電池の起動制御装置の制御ロジックのメインフローチャートである。
【００３３】
この制御は特に、最低気温が、電解質膜表面の水が凍結するものの電解質膜内部の水は凍結しない程度の温度(たとえば零下５℃程度)である地域で好適である。なおこのような地域であるか否かはたとえばナビゲーション情報から判断できる。コントローラは燃料電池の運転停止指令を受けたら以下の処理を一定時間ごとに繰り返し実行する。
【００３４】
ステップＳ１においてコントローラは、燃料電池の温度ｔを検出する。
【００３５】
ステップＳ２においてコントローラは、カウンタ処理する。具体的な内容は後述する。
【００３６】
ステップＳ３においてコントローラは、燃料電池の起動指令があったか否かを判定する。起動指令があるまでは一旦処理を抜け、起動指令があったらステップＳ４へ処理を移行する。
【００３７】
ステップＳ４においてコントローラは、燃料電池の温度ｔが零度よりも大きいか否かを判定する。大きければステップＳ５へ処理を移行し、零下であればステップＳ７へ処理を移行する。
【００３８】
ステップＳ５においてコントローラは、通常起動する。
【００３９】
ステップＳ６においてコントローラは、零下起動する。具体的な内容は後述する。
【００４０】
図４は、カウンタ処理ルーチンを示すフローチャートである。
【００４１】
ステップＳ２１においてコントローラは、燃料電池の温度ｔが零度よりも大きいか否かを判定する。大きいあいだは一旦処理を抜け、零下になったらステップＳ２２へ処理を移行する。
【００４２】
ステップＳ２２においてコントローラは、カウンタＮをインクリメントする。
【００４３】
図５は、零下起動処理ルーチンを示すフローチャートである。
【００４４】
ステップＳ６１においてコントローラは、あらかじめＲＯＭに格納された図６(Ａ)に示すような特性のマップにカウンタＮを適用して起動時負荷を設定する。なお図６(Ｂ)に示すような特性のマップにカウンタＮを適用して負荷上昇速度を設定してもよい。
【００４５】
ステップＳ６２においてコントローラは、ステップＳ６１の設定に基づいて燃料電池を起動する。
【００４６】
本実施形態によれば、燃料電池の零下環境での放置時間が長いほど、大きな負荷電流で起動するようにした。上述のように、燃料電池運転中においては、生成水はガス流れ方向下流側に流れるので、電解質膜は下流側で湿潤度が高く、上流側では湿潤度が低い。
【００４７】
零下環境で燃料電池が運転を停止すると、水分は電解質膜内部よりも電解質膜表面で凍結しやすく、まず電解質膜表面の水が凍結する。気温が零度を少し下回る程度(たとえば零下５℃程度)の零下環境では、電解質膜表面の水が凍結するものの、電解質膜内部の水は凍結しない。燃料電池運転中にガス流れ方向下流側に多かった水は、この状態では、零下環境に放置される時間が長くなるほど徐々に電解質膜内部全体に拡散し、電解質膜の湿潤度が均一化され、大きな起動負荷を取り出しやすくなる。そこで本実施形態のように制御することで、より適切に燃料電池の起動を制御でき、短時間で燃料電池を起動できるのである。
【００４８】
（第２実施形態）
図７は、本発明による燃料電池の運転制御装置の第２実施形態におけるカウンタ処理ルーチンを示すフローチャートである。
【００４９】
この制御は特に、最低気温が、電解質膜内部の水も凍結する程度の温度(たとえば零下２０℃程度)である地域で好適である。なおこのような地域であるか否かはたとえばナビゲーション情報から判断できる。コントローラは燃料電池の運転停止指令を受けたら以下の処理を一定時間ごとに繰り返し実行する。
【００５０】
なお以下では前述と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００５１】
ステップＳ２１においてコントローラは、燃料電池の温度ｔが零度よりも大きいか否かを判定する。大きいあいだは一旦処理を抜け、零下になったらステップＳ２１１へ処理を移行する。
【００５２】
ステップＳ２１１においてコントローラは、燃料電池の温度ｔが零下５℃よりも大きいか否かを判定する。大きければステップＳ２２１へ処理を移行して第１カウンタＮ１をインクリメントし、そうでなければステップＳ２１２へ処理を移行する。
【００５３】
ステップＳ２１２においてコントローラは、燃料電池の温度ｔが零下１０℃よりも大きいか否かを判定する。大きければステップＳ２２２へ処理を移行して第２カウンタＮ２をインクリメントし、そうでなければステップＳ２１３へ処理を移行する。
【００５４】
ステップＳ２１３においてコントローラは、燃料電池の温度ｔが零下１５℃よりも大きいか否かを判定する。大きければステップＳ２２３へ処理を移行して第３カウンタＮ３をインクリメントし、そうでなければステップＳ２１４へ処理を移行する。
【００５５】
ステップＳ２１４においてコントローラは、燃料電池の温度ｔが零下２０℃よりも大きいか否かを判定する。大きければステップＳ２２４へ処理を移行して第４カウンタＮ４をインクリメントし、そうでなければステップＳ２１５へ処理を移行する。
【００５６】
ステップＳ２１５においてコントローラは、燃料電池の温度ｔが零下２５℃よりも大きいか否かを判定する。大きければステップＳ２２５へ処理を移行して第５カウンタＮ５をインクリメントし、そうでなければステップＳ２２６へ処理を移行して第６カウンタＮ６をインクリメントする。
【００５７】
図８は、本発明による燃料電池の運転制御装置の第２実施形態における零下起動処理ルーチンを示すフローチャートである。
【００５８】
ステップＳ６０１においてコントローラは、カウンタＮ１〜Ｎ６に基づいて零下度合ポイントＰを算出する。具体的には、あらかじめＲＯＭに格納された図９(Ａ)に示すような特性のマップに基づいてカウンタＮ１〜Ｎ６に対する重みＷ１〜Ｗ６を求め、次式(1)によって零下度合ポイントＰを算出する。
【００５９】
【数１】
【００６０】
ステップＳ６１１においてコントローラは、零下度合ポイントＰに基づいて負荷電流を設定する。具体的には、あらかじめＲＯＭに格納された図９(Ｂ)に示すような特性のマップに零下度合ポイントＰを適用して起動時負荷を設定する。なお図９(Ｃ)に示すような特性のマップに零下度合ポイントＰを適用して負荷上昇速度を設定してもよい。
【００６１】
本実施形態によれば、燃料電池の零下環境での零下度合が大きいほど、大きな負荷電流で起動するようにした。上述のように、燃料電池運転中においては、生成水はガス流れ方向下流側に流れるので、電解質膜は下流側で湿潤度が高く、上流側では湿潤度が低い。気温が零度を少し下回る程度(たとえば零下５℃程度)の零下環境では、電解質膜表面の水が凍結するものの、電解質膜内部の水は凍結しない。燃料電池運転中にガス流れ方向下流側に多かった水は、この状態では、零下環境に放置される時間が長くなるほど徐々に電解質膜内部全体に拡散するようになる。そして電解質膜の湿潤度が均一化される。このようにして電解質膜の湿潤度が均一化された後、さらに気温が下がると、電解質膜内で水分が凍結してしまう。このような状態では、電解質膜が全体的に凍結してしまってプロトンが移動できないので、大きな起動負荷を取り出すことができない。
【００６２】
しかしながら極低温(たとえば零下２０℃程度)の零下環境で燃料電池が運転を停止すると、ガス流れ方向下流に多かった水分が、電解質膜表面でも電解質膜内部でも凍結する。ガス流れ方向上流側ではそもそも湿潤度合が低く乾燥気味であるので、電解質膜が凍結しにくい。したがってこの場合のほうが、上述の状態、すなわち電解質膜が全体的に凍結してしまってプロトン移動できない状態よりも、大きな起動負荷を取り出すことが可能になるのである。そこで本実施形態のように制御することで、極低温の零下環境においても、より適切に燃料電池の起動を制御でき、短時間で燃料電池を起動できるのである。
【００６３】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。
【００６４】
たとえば、第２実施形態において零下度合ポイントＰを算出する際に使用する重みＷ１〜Ｗ６を、図９(Ａ)に示すような特性のマップに基づいて求めたが、さらに残留水量をも考慮した図１０(Ａ)に示すような特性のマップに基づいて求めてもよい。すなわち残留水量が多いほど電解質膜が全体的に凍結しやすく、残留水量が少ないほど電解質膜が全体的に凍結しにくい。そこで残留水量が少ないほど大きな負荷を取り出すように、零下度合ポイントＰを大きく算出するのである。このようにすればさらに精緻に制御できる。
【００６５】
また図１０(Ｂ)に示すように燃料電池の運転停止時の温度をも考慮した特性のマップに基づいて求めてもよい。すなわち、燃料電池運転中にガス流れ方向下流側に多かった水は、停止時温度が低ければこの状態で凍結しやすく電解質膜全体には拡散しにくいと推定される。そこで停止時温度が低いほど大きな負荷を取り出すように、零下度合ポイントＰを大きく算出するのである。このようにしてもさらに精緻に制御できる。
【００６６】
また図１０(Ｃ)に示すように燃料電池の運転起動時の温度をも考慮した特性のマップに基づいて求めてもよい。すなわち、起動時温度が低ければ極寒地であると推定でき、電解質中の水分が凍結しやすく電解質膜全体には拡散しにくいと推定される。そこで起動時温度が低いほど大きな負荷を取り出すように、零下度合ポイントＰを大きく算出するのである。このようにしてもさらに精緻に制御できる。
【００６７】
さらに図１１に示すように、タイマ９を設け、所定時間毎(たとえば１時間毎)に、温度センサ６及び温度記録部７を起動して温度を記録するようにしてもよい。このようにすれば消費電力を低減できる。
【００６８】
また第２実施形態では、温度帯幅を５℃にして、その温度帯毎に検出温度を分類したが、この温度帯幅は一例に過ぎない。また温度帯毎に検出温度を分類することなく、検出温度に重み付け係数を乗じて零下度合ポイントＰを算出するようにしてもよい。このようにしてもさらに精緻に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明による燃料電池の運転制御装置を適用する燃料電池システムの一例について説明する図である。
【図２】燃料電池を構成する単セルの拡大図である。
【図３】本発明による燃料電池の起動制御装置の制御ロジックのメインフローチャートである。
【図４】カウンタ処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】零下起動処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】カウンタＮから負荷を設定するための特性マップの一例を示す図である。
【図７】本発明による燃料電池の運転制御装置の第２実施形態におけるカウンタ処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】本発明による燃料電池の運転制御装置の第２実施形態における零下起動処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態において負荷を設定するための特性マップの一例を示す図である。
【図１０】負荷を設定するための特性マップの他の例を示す図である。
【図１１】本発明による燃料電池の運転制御装置を適用する燃料電池システムの他の例について説明する図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 燃料電池スタック
８ 負荷コントローラ
Ｓ１ 温度検出手段／温度検出工程
Ｓ２２ 零下時間計測手段／零下時間計測工程
Ｓ６１ 負荷制御手段／負荷制御工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
停止中の燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出温度が零下である時間を計測する零下時間計測手段と、
前記零下時間に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御する負荷制御手段と、
を備える燃料電池の起動制御装置。
【請求項２】
前記負荷制御手段は、前記零下時間が長いほど、出力負荷を大きくする、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の起動制御装置。
【請求項３】
前記負荷制御手段は、前記零下時間が長いほど、負荷電流値の上昇速度を速くする、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池の起動制御装置。
【請求項４】
停止中の燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出温度が零下である時間を、その検出温度ごとに計測する零下時間計測手段と、
前記検出温度ごとの計測時間を、その検出温度に応じて重み付けして零下度合を設定する零下度合設定手段と、
前記零下度合に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御する負荷制御手段と、
を備える燃料電池の起動制御装置。
【請求項５】
停止中の燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出温度が零下の温度帯に属する時間を、その温度帯ごとに計測する零下時間計測手段と、
前記温度帯ごとの計測時間を、その温度帯に応じて重み付けして零下度合を設定する零下度合設定手段と、
前記零下度合に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御する負荷制御手段と、
を備える燃料電池の起動制御装置。
【請求項６】
前記負荷制御手段は、前記零下度合が大きいほど、出力負荷を大きくする、
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の燃料電池の起動制御装置。
【請求項７】
前記負荷制御手段は、前記零下度合が大きいほど、負荷電流値の上昇速度を速くする、
ことを特徴とする請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載の燃料電池の起動制御装置。
【請求項８】
前記零下度合設定手段は、燃料電池が停止中に含有している水分量に応じて重み付け度合を変更する、
ことを特徴とする請求項４から請求項７までのいずれか１項に記載の燃料電池の起動制御装置。
【請求項９】
前記零下度合設定手段は、燃料電池が運転を終了して停止したときの温度に応じて重み付け度合を変更する、
ことを特徴とする請求項４から請求項８までのいずれか１項に記載の燃料電池の起動制御装置。
【請求項１０】
前記零下度合設定手段は、燃料電池が起動するときの温度に応じて重み付け度合を変更する、
ことを特徴とする請求項４から請求項９までのいずれか１項に記載の燃料電池の起動制御装置。
【請求項１１】
停止中の燃料電池の温度を検出する温度検出工程と、
前記検出温度が零下である時間を計測する零下時間計測工程と、
前記零下時間に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御する負荷制御工程と、
を備える燃料電池の起動制御方法。
【請求項１２】
停止中の燃料電池の温度を検出する温度検出工程と、
前記検出温度が零下である時間を、その検出温度ごとに計測する零下時間計測工程と、
前記検出温度ごとの計測時間を、その検出温度に応じて重み付けして零下度合を設定する零下度合設定工程と、
前記零下度合に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御する負荷制御工程と、
を備える燃料電池の起動制御方法。
【請求項１３】
停止中の燃料電池の温度を検出する温度検出工程と、
前記検出温度が零下の温度帯に属する時間を、その温度帯ごとに計測する零下時間計測工程と、
前記温度帯ごとの計測時間を、その温度帯に応じて重み付けして零下度合を設定する零下度合設定工程と、
前記零下度合に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御する負荷制御工程と、
を備える燃料電池の起動制御方法。
【請求項１】
停止中の燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出温度が零下である時間を計測する零下時間計測手段と、
前記零下時間に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御する負荷制御手段と、
を備える燃料電池の起動制御装置。
【請求項２】
前記負荷制御手段は、前記零下時間が長いほど、出力負荷を大きくする、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の起動制御装置。
【請求項３】
前記負荷制御手段は、前記零下時間が長いほど、負荷電流値の上昇速度を速くする、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池の起動制御装置。
【請求項４】
停止中の燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出温度が零下である時間を、その検出温度ごとに計測する零下時間計測手段と、
前記検出温度ごとの計測時間を、その検出温度に応じて重み付けして零下度合を設定する零下度合設定手段と、
前記零下度合に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御する負荷制御手段と、
を備える燃料電池の起動制御装置。
【請求項５】
停止中の燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出温度が零下の温度帯に属する時間を、その温度帯ごとに計測する零下時間計測手段と、
前記温度帯ごとの計測時間を、その温度帯に応じて重み付けして零下度合を設定する零下度合設定手段と、
前記零下度合に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御する負荷制御手段と、
を備える燃料電池の起動制御装置。
【請求項６】
前記負荷制御手段は、前記零下度合が大きいほど、出力負荷を大きくする、
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の燃料電池の起動制御装置。
【請求項７】
前記負荷制御手段は、前記零下度合が大きいほど、負荷電流値の上昇速度を速くする、
ことを特徴とする請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載の燃料電池の起動制御装置。
【請求項８】
前記零下度合設定手段は、燃料電池が停止中に含有している水分量に応じて重み付け度合を変更する、
ことを特徴とする請求項４から請求項７までのいずれか１項に記載の燃料電池の起動制御装置。
【請求項９】
前記零下度合設定手段は、燃料電池が運転を終了して停止したときの温度に応じて重み付け度合を変更する、
ことを特徴とする請求項４から請求項８までのいずれか１項に記載の燃料電池の起動制御装置。
【請求項１０】
前記零下度合設定手段は、燃料電池が起動するときの温度に応じて重み付け度合を変更する、
ことを特徴とする請求項４から請求項９までのいずれか１項に記載の燃料電池の起動制御装置。
【請求項１１】
停止中の燃料電池の温度を検出する温度検出工程と、
前記検出温度が零下である時間を計測する零下時間計測工程と、
前記零下時間に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御する負荷制御工程と、
を備える燃料電池の起動制御方法。
【請求項１２】
停止中の燃料電池の温度を検出する温度検出工程と、
前記検出温度が零下である時間を、その検出温度ごとに計測する零下時間計測工程と、
前記検出温度ごとの計測時間を、その検出温度に応じて重み付けして零下度合を設定する零下度合設定工程と、
前記零下度合に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御する負荷制御工程と、
を備える燃料電池の起動制御方法。
【請求項１３】
停止中の燃料電池の温度を検出する温度検出工程と、
前記検出温度が零下の温度帯に属する時間を、その温度帯ごとに計測する零下時間計測工程と、
前記温度帯ごとの計測時間を、その温度帯に応じて重み付けして零下度合を設定する零下度合設定工程と、
前記零下度合に基づいて燃料電池の起動時の出力負荷を制御する負荷制御工程と、
を備える燃料電池の起動制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２２４２６１（Ｐ２００９−２２４２６１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６９６８９（Ｐ２００８−６９６８９）
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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