[發(fā)明專利]燃料電池系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680023795.1
• 申請日: 2006-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN101213695A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 真鍋晃太;繁雅裕
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M8/04
• 分類號(hào): H01M8/04
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 鄭立;林月俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)，更具體地涉及一種在其中通過使用AC阻抗方法執(zhí)行阻抗測量的燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)

眾所周知，燃料電池的內(nèi)部電阻影響燃料電池中的電解膜的濕度系數(shù)，并且當(dāng)小量的水分存在于燃料電池中并且電解膜較干時(shí)，內(nèi)部電阻增加并且燃料電池的輸出電壓減少。另一方面，當(dāng)過量的水分存在于燃料電池中時(shí)，水分覆蓋著燃料電池的電極，因此阻止了作為反應(yīng)物的氧和氫的擴(kuò)散，并且因此輸出電壓減少。

為了高效率地運(yùn)行燃料電池，需要以最優(yōu)方式控制燃料電池中的水分的量。在燃料電池中的水分的量和燃料電池的阻抗之間存在一種關(guān)系。目前，通過AC阻抗方法測量燃料電池的阻抗，從而間接地獲得燃料電池中的水分狀態(tài)。

例如，在下面所述的專利文獻(xiàn)1中公開了一種方法，該方法中，將具有任意頻率的正弦波信號(hào)(阻抗測量信號(hào))施加給(疊加在)燃料電池的輸出信號(hào)，以測量該情況下的阻抗，從而實(shí)時(shí)地獲得在燃料電池中的水分的量。

[專利文獻(xiàn)1]日本專利特許公開No.2003-86220

發(fā)明內(nèi)容

在安裝燃料電池的移動(dòng)設(shè)備(例如車輛)上，為了將總的系統(tǒng)效率最大化，燃料電池通過DC/DC變換器(電壓變換裝置)與二次電池(蓄電裝置)相連接，并且執(zhí)行控制以將與車輛的需求功率相一致的電流從二次電池側(cè)供給到燃料電池側(cè)或者相反的，從燃料電池側(cè)給二次電池充電。在具有本結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，通過使用DC/DC變換器能夠疊加上述任意的正弦波信號(hào)從而測量阻抗。

然而，DC/DC變換器的響應(yīng)特性不總是令人滿意的，并且也存在具有差的響應(yīng)特性的區(qū)域(細(xì)節(jié)將在下面進(jìn)行說明)。在這種條件下，不能充分地疊加阻抗測量信號(hào)。因此，存在不能充分執(zhí)行阻抗測量的問題。

鑒于上述情況，已經(jīng)開發(fā)了本發(fā)明，并且其目標(biāo)在于提供一種燃料電池系統(tǒng)，在該燃料電池系統(tǒng)中，能與電壓變換裝置的響應(yīng)特性無關(guān)地進(jìn)行恒定精確的阻抗測量。

為了解決上述問題，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池和用于控制所述燃料電池的輸出電壓的電壓變換裝置。燃料電池系統(tǒng)包括：輸出裝置，在測量所述燃料電池的阻抗時(shí)，將阻抗測量信號(hào)疊加到所述電壓變換裝置的輸出目標(biāo)電壓上，并將該輸出目標(biāo)電壓輸出到所述電壓變換裝置；測量裝置，測量通過所述電壓變換裝置之后的所述阻抗測量信號(hào)的振幅；以及控制裝置，基于所述測量裝置的測量結(jié)果，控制通過所述電壓變換裝置之前的所述阻抗測量信號(hào)的振幅。

根據(jù)本結(jié)構(gòu)，由于測量通過電壓變換裝置之后的阻抗測量信號(hào)的幅值，和基于該幅值的測量結(jié)果控制通過電壓變換裝置之前的阻抗測量信號(hào)的幅值，因此能夠與電壓變換裝置(DC/DC變換器)的響應(yīng)特性無關(guān)地進(jìn)行恒定精確的阻抗測量。

這里，在上面的結(jié)構(gòu)中，可以構(gòu)造本發(fā)明使得系統(tǒng)進(jìn)一步包括插入在燃料電池的放電路徑中并與燃料電池相并聯(lián)連接的蓄電器，連接在蓄電器和燃料電池之間的電壓變換裝置，和當(dāng)所述燃料電池的阻抗由AC阻抗方法測量時(shí)，將阻抗測量信號(hào)疊加到電壓變換裝置的輸出目標(biāo)電壓上以將該輸出目標(biāo)電壓輸出到電壓變換裝置的輸出裝置。

而且，在上面的結(jié)構(gòu)中，可以構(gòu)造本發(fā)明使得控制裝置可以求出由測量裝置測量的幅值和設(shè)定的目標(biāo)幅值之間的偏差，并且基于求得的偏差來控制阻抗測量信號(hào)的振幅。

進(jìn)一步，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池和用于控制所述燃料電池的輸出電壓的電壓變換裝置。燃料電池系統(tǒng)包括：輸出裝置，當(dāng)所述燃料電池的阻抗被測量時(shí)，將阻抗測量信號(hào)疊加到所述電壓變換裝置的輸出目標(biāo)電壓上，并將該輸出目標(biāo)電壓輸出到所述電壓變換裝置；判斷裝置，判斷所述阻抗測量時(shí)的所述電壓變換裝置的響應(yīng)特性的狀態(tài)；以及控制裝置，基于由所述判斷裝置判斷出的所述電壓變換裝置的所述響應(yīng)特性的所述狀態(tài)，來控制所述阻抗測量信號(hào)的振幅。

這里，在上面的結(jié)構(gòu)中，可以構(gòu)造本發(fā)明使得系統(tǒng)進(jìn)一步包括插入在燃料電池的放電路徑中并與燃料電池相并聯(lián)連接的蓄電器，電壓變換裝置連接在蓄電器和燃料電池之間，以及當(dāng)燃料電池的阻抗由AC阻抗方法測量時(shí)，輸出裝置將阻抗測量信號(hào)疊加到電壓變換裝置的輸出目標(biāo)電壓上并將該輸出目標(biāo)電壓輸出到電壓變換裝置。