[發明專利]燃料電池系統

有效

• 申請號: 200780039672.1
• 申請日: 2007-10-16
• 公開（公告）號: CN101529636B
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 石河統將
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 梁曉廣;車文

技術領域

本發明涉及一種燃料電池系統，其在廢氣流路上具有用于排出伴隨燃料電池發電而生成的雜質的排出閥。

背景技術

一直以來，具有接收反應氣體(燃料氣體及氧化氣體)的供給并進行發電的燃料電池的燃料電池系統被提出并實際應用。近些年來，提出了如下燃料電池系統：在用于使由氫罐等燃料供給源提供的燃料氣體流向燃料電池的燃料供給流路上，設置機械式可變調節器、噴射器等可變氣體供給裝置，從而可根據系統的運轉狀態改變來自燃料供給源的燃料氣體的供給壓力(例如參照日本特開2005-302563號公報)。

發明內容

在上述電池系統的燃料電池內部或燃料廢氣的循環流路中，伴隨發電而生成的氮、一氧化碳等雜質氣體、水分會隨著時間累積。因此，提出了以下的技術方案(清除技術)：為了將累積的氣體、水分排出到外部，在循環流路(或與循環流路連接的排出流路)上設置了排氣閥、排水閥等排出閥，通過對該排出閥進行開關控制而排出氣體、水分。

但是，例如因異物進入到該排出閥等，即使對處于打開狀態的排出閥進行關閉控制也無法關閉時、即產生所謂關閉異常時，會出現應循環到燃料電池的燃料被白白排出的情況，因此需要開發出在運轉過程中檢測出排出閥的打開異常的技術。

本發明鑒于以上情況而產生，其目的在于提供一種可在運轉過程中檢測出排出閥的打開異常的燃料電池系統。

為了實現上述目的，本發明涉及的燃料電池系統具有：燃料電池；供給流路，使由燃料供給源提供的燃料氣體流向上述燃料電池；可變氣體供給裝置，調整上述供給流路的上游側的氣體狀態并提供到下游側；第1控制裝置，對上述可變氣體供給裝置進行驅動控制；廢氣流路，能夠將從上述燃料電池排出的燃料廢氣經由排出閥排放到外部；第2控制裝置，對上述排出閥進行驅動控制；異常檢測裝置，檢測上述排出閥是否發生異常，其中，上述異常檢測裝置利用對上述可變氣體供給裝置的氣體供給指令量檢測出上述排出閥未從打開狀態恢復到關閥狀態的打開異常。

根據這一構成，利用對可變氣體供給裝置的氣體供給指令量檢測出排出閥的打開異常，因此可在運轉過程中不產生延遲地檢測出該打開異常。

在上述燃料電池系統中，設對上述可變氣體供給裝置的基于PI控制法則的氣體供給指令量為Qreq、上述燃料電池中的燃料氣體消耗量為Qfc、上述燃料電池內的從陽極側到陰極側的交叉泄漏量為Qcl、氣體供給量增加量Qinc＝Qreq-(Qfc+Qcl)時，上述異常檢測裝置根據上述氣體供給量增加量Qinc檢測出上述排出閥的打開異常。

并且，在上述燃料電池系統中，上述異常檢測裝置在上述氣體供給量增加量Qinc超過預定的第1閾值的狀態持續了預定時間時檢測出上述排出閥的打開異常。

進一步，在上述燃料電池系統中，上述第2控制裝置在通過上述異常檢測裝置檢測到上述排出閥打開異常時對該排出閥多次反復進行開關驅動控制。

根據該構成，當在運轉過程中檢測到排出閥的打開異常時，可不停止運轉地解除該打開異常。

進一步，在上述燃料電池系統中，上述可變氣體供給裝置可以是直接以電磁驅動力按預定的驅動周期驅動閥體而使該閥體與閥座分離的電磁驅動式開關閥(例如噴射器)。上述排出閥也一樣，可以是直接以電磁驅動力按預定的驅動周期驅動閥體而使該閥體與閥座分離的電磁驅動式開關閥。

根據本發明，可在運轉過程中檢測出排出閥的打開異常。

附圖說明

圖1是本發明的實施方式涉及的燃料電池系統的構成圖。

圖2是用于說明圖1所示的燃料電池系統的控制方式的控制框圖。

圖3是用于說明圖1所示的燃料電池系統的打開異常解除控制的時間圖。

圖4是用于說明圖1所示的燃料電池系統的打開異常停止控制的時間圖。

具體實施方式

以下，參照附圖說明本發明的實施方式涉及的燃料電池系統1。在本實施方式中，說明將本發明應用于燃料電池車輛(移動體)的車載發電系統的例子，也可將本發明涉及的燃料電池系統搭載到除燃料電池車輛以外的各種移動體(機器人、船舶、飛機等)中。并且，本發明涉及的燃料電池系統也可適用于用作建筑(住宅、大廈等)的發電設置的固定式發電系統。

首先，參照圖說明本發明的實施方式涉及的燃料電池系統1的構成。

如圖1所示，本實施方式涉及的燃料電池系統1具有接收反應氣體(氧化氣體及燃料氣體)的供給并產生電力的燃料電池10，并具有：氧化氣體配管系統2，向燃料電池10提供作為氧化氣體的空氣；氫氣配管系統3，向燃料電池10提供作為燃料氣體的氫氣；統一控制系統整體的控制裝置(第1控制裝置、第2控制裝置、異常檢測裝置)4等。