[發明專利]燃料電池系統

有效

• 申請號: 200880018178.1
• 申請日: 2008-05-27
• 公開（公告）號: CN101682060A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 長谷川貴彥;真鍋晃太
• 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;H01M8/00;H01M8/10;G01R31/36
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 高培培;車 文

技術領域

本發明涉及具備燃料電池的燃料電池系統，特別是涉及改良了燃料電池的阻抗計測法的燃料電池系統。?

背景技術

在作為車輛、船舶等移動體用的驅動源而具備利用氫和氧(空氣)的電化學反應進行發電的燃料電池的燃料電池系統中，在0℃以下的低溫狀態下，存在于電極附近的水分凍結，阻礙反應氣體的擴散，或者使電解質膜的電傳導率降低。即，在0℃以下的低溫環境下起動燃料電池時，凍結導致的反應氣體通路的堵塞及阻礙向電解質膜流動的反應氣體(氫及空氣)的行進、到達，從而即使向燃料電池供給燃料氣體，也往往無法進行電化學反應，不能起動燃料電池，另外，由于在反應氣體通路內結露的水分凍結，從而在氣體通路內產生閉塞。?

作為解決現有的上述問題的方法，例如在日本特開2005-71626號公報中公示有一種技術：在低溫環境下使用的燃料電池系統中，從冰點以下起動時將輸出電流設定為最大。根據上述現有的技術，可以促進燃料電池自己發電，縮短預熱時間。?

在此，在上述日本特開2005-71626號公報中公示有一種測定高頻率阻抗的技術，作為測定燃料電池單電池的內部電阻的方法(段落0076～0099)。燃料電池單電池的內部電阻和殘留于單電池的電解質膜的水分量(下面稱為“含水量”)有較強的相關關系，所以可以根據交流阻抗的計測來推測燃料電池的含水量。?

作為這種含水量推測法，例如在日本特開2003-86220號公報中?記載有一種燃料電池系統，其求出使頻率從高頻率至低頻率產生變化并同時對燃料電池的輸出信號施加正弦波信號的情況下的燃料電池的復數阻抗，根據燃料電池的內部水分量不足時增加的電阻成分R1和內部水分量過剩時增加的電阻成分R2來推測燃料電池的水分狀態。電阻成分R1通過施加高頻率的正弦波信號來測定，電阻成分R2通過施加低頻率的正弦波信號來測定。?

作為同樣的技術，在日本特開2003-297408號公報中記載有一種燃料電池系統，其構成為根據電化學單電池的電壓或電流的一方，檢測被測定氣體的含水量。?

另外，在日本特開2005-209635號公報中記載有一種燃料電池的發電運轉控制方法，其檢測電解質膜和反應氣體流路中的兩方的殘留水分而控制反應氣體的濕度狀況，由此最適宜地控制燃料電池的持續運轉中的電解質膜的殘留水分，由此，減少或取消燃料電池停止時的掃氣時間，提高再起動時的起動性。?

另外，在日本特開2005-332702號公報中記載有一種燃料電池診斷裝置，其使用對具備n個單電池或單電池模塊的燃料電池的電壓進行升降壓的DC-DC轉換器，測定對該燃料電池施加規定頻率的交流時的每個單電池等的電壓變化，由此測定其內部電阻，根據該內部電阻及電抗，檢測每個單電池等的異常。?

在此，上述日本特開2005-71626號公報記載的發明是用于通過燃料電池的單電池電壓低于規定的電壓值以防止在陽極的碳上發生氧化反應而產生碳消失及劣化的發明，為避免這種狀態，在燃料電池的單電池電壓不低于規定電壓的范圍內將輸出電流設定為最大。?

但是，在上述背景技術中敘述的現有的燃料電池系統中，根據交流阻抗法測定燃料電池(下述中有時稱為“FC”)的阻抗時，與施加?的交流信號對應的電壓變動也表現在蓄電裝置的輸出電壓中。在該電壓變動的極小值過低的情況下，存在構成蓄電裝置的單電池中產生不良情況之類的問題。?

發明內容

本發明是鑒于上述現有的問題而提出，其目的在于，提供一種在計測燃料電池的交流阻抗時可以保護蓄電裝置的燃料電池系統。?

為了解決上述問題，本發明的燃料電池系統，具備燃料電池和能夠將所述燃料電池的輸出電力充電地連接的蓄電裝置，構成為能夠計測所述燃料電池的交流阻抗，其特征在于，在所述蓄電裝置的輸出電壓值納入能夠保護所述蓄電裝置的規定的保護電壓值的范圍內的情況下，允許所述交流阻抗計測。?

另外，本發明的燃料電池系統的交流阻抗測定方法，其特征在于，包括：在所述燃料電池的輸出電壓上疊加規定的交流信號的步驟；對隨著疊加了所述交流信號的所述燃料電池的輸出電壓值的變化而變動的所述蓄電裝置的輸出電壓值進行檢測的步驟；將所述檢測出的所述蓄電裝置的輸出電壓值與規定的閾值電壓進行比較的步驟；根據所述蓄電裝置的輸出電壓值是否超過所述閾值電壓來判斷允許或不允許所述交流阻抗計測的步驟。?