[發(fā)明專利]燃料電池系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)的控制方法及配備有燃料電池系統(tǒng)的電動車

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080014810.2
• 申請日: 2010-03-18
• 公開（公告）號: CN102379056A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吉田道雄;今井敦志;小川朋也
• 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
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11219
• 代理人: 孫志湧;穆德駿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)、用于該燃料電池系統(tǒng)的控制方法、以及在起動配備有該燃料電池系統(tǒng)的電動車時在該電動車上執(zhí)行的控制。

背景技術(shù)

目前正在考慮這樣的燃料電池的實際應(yīng)用，所述燃料電池將氫氣作為燃料氣體供給至燃料電極，將空氣作為氧化劑氣體供給至氧化劑電極，并且通過氫氣和空氣中的氧氣之間的電化學反應(yīng)而生成電，同時在氧化劑電極上生成水。

在這樣的燃料電池中，如果在開始操作時，供給至燃料電極的氫氣的壓力和供給至氧化劑電極的空氣的壓力大致等于常規(guī)操作期間所出現(xiàn)的各自壓力，則有時會發(fā)生氫氣和空氣分別不均勻地分布在燃料電極和氧化劑電極中，并且電極會由于這些氣體的不均勻分布所引起的電化學反應(yīng)而劣化。日本專利特開2007-26891(JP-A-2007-26891)號公報公開了一種防止燃料電池的電極劣化的方法，該方法通過使燃料電池開始操作時分別供給至燃料電極和氧化劑電極的氫氣和空氣的壓力高于這些氣體的常規(guī)供給壓力來防止電極劣化。

然而，如果在燃料電池開始操作時氫氣和空氣以高壓供給至燃料電池，則有時會發(fā)生燃料電池的電壓的上升速率變大而使得燃料電池的電壓超過上限電壓。針對此問題，日本專利特開2007-26891(JP-A-2007-26891)公開了一種方法，其中，當在起動燃料電池時以比常規(guī)發(fā)電期間給定的各壓力高的壓力供給氫氣和空氣的時候，倘若燃料電池的電壓達到低于上限電壓的預(yù)定電壓，則從燃料電池提取出輸出電力，并且輸出至車輛驅(qū)動電動機、電阻器等。

然而，如果在燃料電池的常規(guī)操作期間，構(gòu)成燃料電池的多個燃料單元電池中的一個或多個由于繼續(xù)發(fā)電而表現(xiàn)出低電壓，則執(zhí)行控制，以嘗試恢復(fù)低壓燃料單元電池。然而，如果構(gòu)成燃料電池的燃料單元電池中的一個或多個在燃料電池被起動時表現(xiàn)出低電壓，則會結(jié)束燃料電池的起動并進入常規(guī)操作，而不會為嘗試恢復(fù)低壓燃料單元電池提供機會。在該情況下，燃料電池的耐久性等經(jīng)常會受到不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

據(jù)此，本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)，其能夠在當燃料電池起動時不對燃料電池的耐久性等帶來不利影響的情況下起動，并且還提供一種用于前述燃料電池系統(tǒng)的控制方法以及配備有該燃料電池系統(tǒng)的電動車。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面的燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池以及控制所述燃料電池的電壓的控制部，所述燃料電池具有通過燃料氣體與氧化劑氣體之間的電化學反應(yīng)而產(chǎn)生電力的多個燃料單元電池。所述控制部具有：啟動裝置，所述啟動裝置用于通過使所述燃料電池的電壓從啟動電壓上升至低于開路電壓的高電位回避電壓，來啟動所述燃料電池；以及命令裝置，如果在所述燃料電池的電壓上升至所述高電位回避電壓后經(jīng)過一定時間之后，所述多個燃料單元電池中的至少一個的電池電壓低于或等于一定電壓，則進一步所述命令裝置使所述燃料電池的電壓上升以超過所述高電位回避電壓。

此外，在根據(jù)第一方面的燃料電池系統(tǒng)中，如果在所述燃料電池的電壓上升至所述高電位回避電壓后經(jīng)過所述一定時間之后，所述多個燃料單元電池中的至少一個的電池電壓低于或等于所述一定電壓，則所述命令裝置使所述燃料電池的電壓上升至所述開路電壓。

此外，在根據(jù)第一方面的燃料電池系統(tǒng)中，如果在所述燃料電池的電壓上升至所述高電位回避電壓后經(jīng)過所述一定時間之后，所述多個燃料單元電池中的至少一個燃料單元電池的電池電壓低于或等于所述一定電壓，則所述命令裝置根據(jù)在所述一定電壓與所述至少一個燃料單元電池的電池電壓之間的差使所述燃料電池的電壓上升以超過所述高電位回避電壓。

根據(jù)本發(fā)明第二方面的電動車配備有根據(jù)第一方面的燃料電池系統(tǒng)的電動車。

根據(jù)本發(fā)明第三方面的燃料電池系統(tǒng)的控制方法是用于控制包括燃料電池的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其中，所述燃料電池具有通過燃料氣體與氧化劑氣體之間的電化學反應(yīng)而產(chǎn)生電力的多個燃料單元電池。所述控制方法包括：通過使所述燃料電池的電壓從啟動電壓上升至低于開路電壓的高電位回避電壓，來啟動所述燃料電池；在所述燃料電池的電壓上升至所述高電位回避電壓后經(jīng)過一定時間之后，檢測所述多個燃料單元電池的電池電壓；確定所述多個燃料單元電池中的至少一個的被檢測到的電池電壓是否低于或等于一定電壓；以及如果確定所述多個燃料單元電池中的至少一個的電池電壓低于或等于所述一定電壓，則進一步使所述燃料電池的電壓上升以超過所述高電位回避電壓。

此外，在根據(jù)第三方面的控制方法中，如果確定所述多個燃料單元電池中的至少一個的電池電壓低于或等于所述一定電壓，則可以使所述燃料電池的電壓上升至高于所述高電位回避電壓的開路電壓。