[發明專利]燃料電池系統

有效

• 申請號: 201110242707.X
• 申請日: 2008-12-01
• 公開（公告）號: CN102386425A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 蟹江尚樹
• 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: 高培培;車文

本申請為2008年12月1日提交的、申請號為200880122774.4的、發明名稱為“燃料電池系統”的申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種燃料電池系統，具有：燃料電池；向燃料電池供給燃料氣體及氧化劑氣體的氣體供給單元；及測定燃料電池的阻抗的阻抗測定單元。

背景技術

近年，公開了燃料氣體使用氫及氧化劑氣體使用氧并利用該電化學反應產生電能的燃料電池，用于車輛、船舶及小型的發電機等中。它們中使用的燃料電池利用電化學反應產生電能并生成反應水。生成的反應水的大部分被排出至燃料電池外，但一部分反應水殘留在燃料電池內部。特別是由于車輛在冰點以下的低溫環境使用，因此在燃料電池內殘留的反應水會凍結，存在反應氣體不能到達燃料電池的陽極及陰極，燃料電池不能發電的問題。

為了解決這樣的問題，在專利文獻1中公開了在發電停止時利用空氣壓縮機進行掃氣動作而除去燃料電池內部的不需要的水分。具體而言，公開了利用交流阻抗法測定內部電阻而間接地把握燃料電池單元內部的水分量，判斷掃氣結束時期而對燃料電池單元內部的水分進行掃氣的技術。

公知燃料電池的內部電阻對內部的電解質膜的濕潤度產生影響，燃料電池的水分量較少且電解質膜干燥的情況下內部電阻變大，燃料電池的輸出電壓降低。另一方面，在燃料電池的水分量過剩的情況下，燃料電池的陽極及陰極由水膜覆蓋，同樣地燃料電池的輸出電壓降低。因此，燃料電池的水分量的管理很重要。

專利文獻1：日本特開2007-149572號公報

通過使用上述專利文獻1，一般可到適當的水分量為止進行掃氣。但是，在掃氣中途因某種情況反復進行強制停止掃氣、重新開始后的阻抗測定中，存在掃氣處理因所測定的內部電阻的異常值而停止。作為產生這樣的情況的一個原因認為是在阻抗測定的原理上，在燃料電池的發電量較少的狀態下，正弦波重疊能量降低，因正弦波的變形、噪聲等引起誤檢測。

這樣，特別是在從反復進行點火開關的開閉而引起的間歇運轉中發電停止的狀態起關閉點火開關而變為掃氣停止的情況下，因空氣壓縮機的起動延遲，空氣的供給不能充分地進行，存在不能利用阻抗測定進行正確的內部電阻測定的情況。

發明內容

因此，為了解決這樣的問題，在本發明的燃料電池系統中，目的在于提供一種燃料電池系統，即使在間歇運轉后也能夠正確地執行阻抗測定。

為了達成以上的目的，本發明的燃料電池系統具有：燃料電池；將燃料氣體及氧化劑氣體供給至燃料電池的氣體供給單元；及測定燃料電池的阻抗的阻抗測定單元，所述燃料電池系統的特征在于，供給至燃料電池的氧化劑氣體是通過空氣壓縮機被供給的空氣，阻抗測定單元根據空氣壓縮機的工作狀況判斷出成為燃料電池的發電量可變的狀態后，開始阻抗測定。

另外，在本發明的燃料電池系統中，其特征在于，阻抗測定單元考慮空氣壓縮機的起動預計時間來執行阻抗測定。

另外，本發明的燃料電池系統中，其特征在于，阻抗測定單元在空氣壓縮機的轉速超過預先確定的轉速后執行阻抗測定。

另外，本發明的燃料電池系統中，其特征在于，阻抗測定單元在基于空氣壓縮機的空氣流量超過預先確定的流量后執行阻抗測定。

進而，在本發明的燃料電池系統中，其特征在于，具有存儲單元，存儲因間歇運轉而未在預定的時間內執行阻抗測定的情況，阻抗測定單元基于在存儲單元中存儲的間歇運轉信息執行阻抗測定。

通過使用本發明的燃料電池系統，在從間歇運轉中發電停止的狀態起關閉點火開關而變為掃氣停止的情況，考慮空氣壓縮機的起動延遲而進行阻抗測定，從而具有可正確地進行內部電阻的測定的效果。

另外，通過使用本發明的燃料電池系統，能夠不使系統復雜化地高精度地檢測出燃料電池內部殘留的水分量，因此具有可適當地控制燃料電池的效果。

附圖說明

圖1是表示本發明的實施方式的燃料電池系統的整體構成的構成圖。

圖2是表示燃料電池系統的鑰匙開關關閉后的掃氣處理的流程的流程圖。

圖3是說明燃料電池系統的阻抗測定要求時序的一個例子的說明圖。

標號說明：

10燃料電池系統、11燃料電池組、12傳感器類、13阻抗測定部、14DC/DC轉換器、15二次電池、16加濕器、17空氣壓縮機、18空氣壓縮機用電動機、19空氣過濾器、20循環泵、21循環泵用電動機、22氫罐、23閥、30控制部、50驅動系統、51變換器、52驅動電動機、53車輪

具體實施方式