[發(fā)明專利]燃料電池系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210046644.5
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN102655239A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 數(shù)野修一;佐伯響
• 申請（專利權(quán)）人: 本田技研工業(yè)株式會社
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/06;B60L11/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 雒運樸

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，作為提升在燃料電池車輛中利用的燃料電池堆的耐久性的一個方法，提出了避開氧化還原電位來使燃料電池堆發(fā)電的技術(shù)(參照專利文獻1)。

專利文獻

專利文獻1：JP特開2007-5038號公報

但是，在專利文獻1中，為了持續(xù)避開氧化還原電位，需要使燃料電池堆所輸出的功率相對于行駛電動機等負載所要求的功率變大或變小，這種情況下，剩余功率充電到蓄電池(蓄電裝置)，或者用蓄電池來援助(補充)不足的部分。即，為了持續(xù)避開氧化還原電位，蓄電池的充電/放電的頻度會變多。如此，由于蓄電池的充電/放電的頻度增多，伴隨充電/放電的損失(損耗)也會增加，會降低車輛效率(例如燃料費)。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的課題在于提供一種提高燃料電池的耐久性并且追隨負載要求來使燃料電池發(fā)電的燃料電池系統(tǒng)。

作為用于解決所述課題的手段，本發(fā)明是一種燃料電池系統(tǒng)，特征在于，具備：燃料電池，其具有觸媒，通過用所述觸媒使氧或氫發(fā)生反應(yīng)來進行發(fā)電；氣體提供單元，其向所述燃料電池提供氧以及氫的至少一種氣體；冷媒提供單元，其向所述燃料電池提供冷媒；電壓控制單元，其對所述燃料電池輸出的電壓進行控制；負載，其由所述燃料電池輸出的功率所驅(qū)動；和控制單元，其控制所述氣體提供單元、所述冷媒提供單元以及所述電壓控制單元，所述控制單元在通過控制所述電壓控制單元而將所述燃料電池的實際電壓固定在所述觸媒進行氧化還原的氧化還原進行電壓范圍外的規(guī)定電壓的狀態(tài)下，一邊控制所述氣體提供單元以使得提供給所述燃料電池的至少一種氣體的濃度追隨所述負載所要求的要求功率，一邊通過所述冷媒提供單元將冷媒提供給所述燃料電池。

在此，燃料電池具有按照其IV特性(IV曲線，參照圖15)，若其輸出的實際電流變大，則其輸出的實際電壓變小這樣的特性。

另外，若負載的要求功率變大，則為了使燃料電池所輸出的實際功率變大，通常使實際電流變大，因此，在實際電壓較小而實際電流較大的情況下(目標電壓為切換電壓以下的情況)，與要求功率較大的高負載側(cè)對應(yīng)。另一方面，在施加電壓較大而實際電流較小的情況下(目標電壓不為切換電壓以下的情況)，與要求功率較小的低負載側(cè)對應(yīng)。

根據(jù)這樣的構(gòu)成，控制單元通過控制所述電壓控制單元，將燃料電池的實際電壓固定在觸媒進行氧化還原的氧化還原進行電壓范圍外的規(guī)定電壓。在此，由于規(guī)定電壓在觸媒進行氧化還原的氧化還原電壓范圍之外，因此通過實際電壓維持在規(guī)定電壓，能防止同時期頻繁地反復(fù)進行觸媒的氧化反應(yīng)以及還原反應(yīng)。由此，抑制了觸媒的洗提(elution)等，從而燃料電池難以劣化。其結(jié)果，能提高燃料電池的耐久性。

另外，控制單元控制氣體提供單元以使得對所述燃料電池的所述至少一種氣體的濃度追隨負載所要求的要求功率。在此，由于若使所述至少一種氣體的濃度變化則燃料電池的IV特性也變化，因此，通過這樣改變所述至少一種氣體的濃度來追隨要求功率，燃料電池的實際電流也發(fā)生變化，燃料電池的輸出的實際功率追隨要求功率。

如此，由于燃料電池追隨負載要求功率來沒有過剩不足地進行發(fā)電，因此，不會產(chǎn)生不足功率或剩余功率，不需要對蓄電裝置進行充電/放電，不會生成伴隨著充電/放電的損失(熱等)。因此，提高了燃料電池洗提的效率(能量收支)。

進而，控制單元如上所述，將燃料電池的實際電壓固定于規(guī)定電壓，一邊改變所述至少一種氣體的濃度，一邊通過冷媒提供單元將冷媒提供給燃料電池。由此，能適當?shù)卮_保燃料電池的溫度。

另外，優(yōu)選在所述燃料電池系統(tǒng)中，所述控制單元，基于根據(jù)所述要求功率而算出的所述燃料電池的目標電壓、和所述觸媒進行氧化還原的氧化還原進行電壓范圍以下的切換電壓，來控制所述氣體提供單元以及所述電壓控制單元，在所述目標電壓為所述切換電壓以下的情況下，執(zhí)行第1模式，控制所述電壓控制單元以使得所述燃料電池的實際電壓追隨目標電壓，在所述目標電壓不為所述切換電壓以下的情況下，執(zhí)行第2模式，控制所述電壓控制單元以使得所述燃料電池的實際電壓被固定在所述切換電壓，并且通過控制所述氣體提供單元來改變所述至少一種氣體濃度，從而改變所述燃料電池的IV特性，由此改變所述燃料電池的實際電流，使所述燃料電池所輸出的實際功率追隨所述要求功率。

另外，切換電壓優(yōu)選為氧化還原進行電壓范圍以下且所述規(guī)定電壓以上。另外，在后述的實施方式中，例示了切換電壓等于規(guī)定電壓的情況。