[發(fā)明專利]燃料電池系統(tǒng)和移動體

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680048003.6
• 申請日: 2006-12-01
• 公開（公告）號: CN101341618A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 木崎幹士
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/00;B60L11/18
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 車文;代易寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)和一種移動體。

背景技術(shù)

目前，包括在接收源氣體(燃料氣體和氧化氣體)時產(chǎn)生電力的燃料電池的燃料電池系統(tǒng)已被提出并且被投入實際應(yīng)用中。當(dāng)通過該燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生電力時，通過電化學(xué)反應(yīng)在燃料電池中產(chǎn)生水；然而，存在這樣一種情形，其中水剩余在燃料電池的源氣體通道中并且阻塞源氣體的流入。進(jìn)一步，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)在低溫環(huán)境，例如低于零點的環(huán)境中運行時，存在這樣一種情形，其中在燃料電池的電極(催化劑層和擴(kuò)散層)中剩余的水凍結(jié)并且急劇降低起動功能。

作為用于解決由于在燃料電池中產(chǎn)生的水而產(chǎn)生的上述各種問題的現(xiàn)有技術(shù)，已經(jīng)提出一種技術(shù)(掃氣技術(shù))，由此當(dāng)燃料電池運行停止時，干燥氧或者干燥氫被供應(yīng)到源氣體通道，由此移除在燃料電池中剩余的任何水分。進(jìn)而，近來，已經(jīng)提出一種技術(shù)，由此執(zhí)行計算以確定在燃料電池中剩余的水分余量，并且基于因此獲得的水分余量，被供應(yīng)到燃料電池的氣體的流量增加或者降低以調(diào)整燃料電池的內(nèi)部潮濕狀態(tài)(見，例如日本專利申請公開No.2004-119052)。

發(fā)明內(nèi)容

順便提及的是，為了在低溫環(huán)境中起動燃料電池，在燃料電池中的水量應(yīng)該等于或者小于預(yù)定的容許值(使得能夠起動的水量)。并且為了在燃料電池中獲得等于或者小于這種預(yù)定容許值的水量，應(yīng)該計算(估算)從燃料電池排出的準(zhǔn)確水量，并且應(yīng)該準(zhǔn)確確定燃料電池的內(nèi)部潮濕狀態(tài)。

根據(jù)在上述公開中描述的技術(shù)，基于例如供應(yīng)到燃料電池的氣體的流量計算從燃料電池排出的水量；然而，存在一個問題，即此時，因為未考慮燃料電池的狀態(tài)(例如，在燃料電池中的殘留水量和燃料電池的傾斜度)，所以不能計算被排出的準(zhǔn)確水量。當(dāng)如所述那樣從燃料電池排出的水量不能被精確地計算(估算)時，燃料電池的起動功能可能在低溫環(huán)境中劣化。

考慮到這些情況而提出本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個目的在于提供一種可基于燃料電池的狀態(tài)準(zhǔn)確估算從燃料電池排出的準(zhǔn)確水量的燃料電池系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生電力的燃料電池，且通過向所述燃料電池供應(yīng)氣體將所述燃料電池中剩余的水排出到外部，所述燃料電池系統(tǒng)包括：排出量估算裝置，所述排出量估算裝置用于基于所述燃料電池的狀態(tài)估算從所述燃料電池排出的水量。

例如，基于在所述燃料電池中剩余的水量，所述排出量估算裝置能夠估算從所述燃料電池排出的水量。同樣，基于燃料電池傾斜的狀態(tài)或者對所述燃料電池施加力的狀態(tài)，排出量估算裝置能夠估算從燃料電池排出的水量。

根據(jù)該布置，通過考慮到燃料電池的狀態(tài)(例如，在燃料電池中剩余的水量或者燃料電池的傾斜)，能夠準(zhǔn)確估算從燃料電池排出的水量。例如，在其中大(小)量的水剩余在燃料電池中的情形中，能夠估算從燃料電池排出大(小)量的水。進(jìn)而，因為在燃料電池中的剩余水量和將被排出的水量之間不總是成立比例關(guān)系，所以應(yīng)該為每一個燃料電池設(shè)計在剩余水量和排出量之間的關(guān)系，并且應(yīng)該基于該關(guān)系執(zhí)行校正，從而排水量能夠被精確地估算。另外，在因為燃料電池傾斜或者慣性力被施加到燃料電池而使得從燃料電池排水變得容易(或者困難)的情形中，能夠估算到從燃料電池排出的水量將增加(降低)。因此，因為燃料電池的內(nèi)部潮濕狀態(tài)能夠被精確地確定，所以這能夠有助于改進(jìn)燃料電池在低溫環(huán)境中的起動功能，并且燃料消耗量能夠被降低。

進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的移動體包括上述燃料電池系統(tǒng)。

因為該布置包括可采用燃料電池的狀態(tài)以準(zhǔn)確估算從燃料電池排出的水量的燃料電池系統(tǒng)，所以能夠提供在低溫環(huán)境中呈現(xiàn)優(yōu)良起動功能且能夠降低燃料消耗量的移動體。

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種燃料電池系統(tǒng)，它能夠采用燃料電池的狀態(tài)以準(zhǔn)確地估算從燃料電池排出的水量。

附圖說明

圖1是示意根據(jù)本發(fā)明第一模式的燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)造的圖表；

圖2是表示在圖1所示燃料電池系統(tǒng)的燃料電池中的剩余水量和從燃料電池排出的水量之間的關(guān)系的表格映射；

圖3是用于解釋起動圖1的燃料電池系統(tǒng)的方法的流程圖；

圖4A是示意其中包括根據(jù)本發(fā)明第二模式的燃料電池系統(tǒng)的燃料電池混合車輛在下坡上停止的狀態(tài)的概念圖表；

圖4B是示意其中包括根據(jù)本發(fā)明第二模式的燃料電池系統(tǒng)的燃料電池混合車輛在上坡上停止的狀態(tài)的概念圖表；

圖5是表示在根據(jù)本發(fā)明第二模式的燃料電池系統(tǒng)的燃料電池的傾斜角度和從燃料電池排出的水量之間的關(guān)系的表格映射；和

圖6是用于解釋用于起動根據(jù)本發(fā)明第二模式燃料電池系統(tǒng)的方法的流程圖。

具體實施方式