[發明專利]燃料電池系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201210159875.7
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102800884A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 和氣千大;松本裕嗣
• 申請（專利權）人: 本田技研工業株式會社
• 主分類號: H01M8/24
• 分類號: H01M8/24;H01M8/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 雒運樸

技術領域

本發明涉及燃料電池系統及其控制方法。

背景技術

近年來，作為汽車的新的動力源，燃料電池系統受到關注。燃料電池系統，例如，具備使反應氣體(氫以及空氣)發生化學反應來進行發電的燃料電池堆、和經由反應氣體流路來向燃料電池提供反應氣體的反應氣體提供裝置。燃料電池堆，例如，是層疊了數十個到數百個燃料電池單元的堆構造。在此，各燃料電池單元由一對隔離物夾持膜電極構造體(MEA)而構成，膜電極構造體由陽極電極(陰極)以及陰極電極(陽極)這2個電極、和被這些電極夾持的固體高分子電解質膜構成。

在將這樣的燃料電池系統作為動力源的燃料電池車輛中，為了盡量抑制反應氣體的消耗量，優選例如在等待信號時等怠速運轉狀態下的發電繼續進行的情況下，停止向燃料電池堆提供反應氣體。在專利文獻1中，提出了如下技術：即使在這樣的反應氣體的提供停止后，也繼續從燃料電池堆中取出發電電流、即繼續燃料電池堆的放電，從而消耗殘留在燃料電池堆以及系統內的氫以及空氣，防止燃料電池堆保持高電壓狀態而被放置，進而抑制燃料電池堆的惡化。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：JP特開2006-294304號公報

發明要解決的課題

另外，已知，若如上述專利文獻1的技術那樣完全停止反應氣體的提供，則有滯留于MEA的附近的氧和氫發生反應且催化劑發生惡化的危險，因此優選即使在怠速停止中，也繼續提供極其微量的反應氣體。因此，在怠速停止中，通過以低流量提供反應氣體并繼續放電，能夠抑制MEA附近的氧和氫的反應所導致的惡化和燃料電池堆成為高電壓狀態所導致的惡化這兩者。

但是，在低流量的反應氣體的提供下繼續發電的所謂的低化學計量狀態下的堆的發電穩定性，根據此時的單元的狀態的優劣而容易產生很大變化，在惡劣的情況下單元電壓迅速降低，存在難以長時間繼續維持這樣的低化學計量狀態下的發電的情況。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種將低化學計量狀態下的發電與此時的單元的狀態無關地長時間地維持的燃料電池系統及其控制方法。

解決課題的手段

為了達成上述目的，本發明提供一種燃料電池系統，其具備：燃料電池堆(例如，后述的燃料電池堆10)，其層疊多個若提供燃料氣體以及氧化劑氣體則進行發電的燃料電池單元而構成；電氣負載(例如，后述的電動機20、氣泵31、以及高壓電池50等)，其連接于該燃料電池堆，消耗由該燃料電池堆發電的電力；和控制部(例如，后述的ECU70)，其執行低化學計量控制，所述低化學計量控制將向所述燃料電池堆提供的氧化劑氣體的提供量以及從所述燃料電池堆取出的發電電流在均大于0的范圍內降低至比怠速發電中更低。在執行所述低化學計量控制時，所述控制部按照使所述燃料電池堆的最低單元電壓值(例如，后述的最低單元電壓值CV_low)不低于規定的閾值(例如，后述的解除閾值B)的方式，所述燃料電池堆的最低單元電壓值越小則越減小從所述燃料電池堆取出的發電電流。

在本發明中，通過執行將向燃料電池堆提供的氧化劑氣體的提供量以及從燃料電池堆取出的發電電流在均大于0的范圍內降低至比怠速發電時更低的低化學計量控制，能夠防止殘留在各燃料電池單元的MEA的附近的氧與氫共存，并且避免燃料電池堆成為高電壓狀態，因此能夠抑制燃料電池堆發生惡化。

此外，在本發明中，在發電穩定性容易根據單元的狀態而被左右的上述低化學計量控制執行時，最低單元電壓值越小則越減小從燃料電池堆取出的發電電流。由此，即使在單元的狀態并不良好的情況下，也能夠防止最低單元電壓值降低至低于規定的閾值，進而能夠長時間地維持低化學計量狀態下的發電。

在此情況下，優選：在執行所述低化學計量控制時，所述控制部，隨著所述燃料電池堆的最低單元電壓值與所述閾值的差(例如，后述的解除判定電壓值ΔV)變小，減小從所述燃料電池堆取出的發電電流。

在本發明中，通過隨著最低單元電壓值與上述規定的閾值的差變小、即隨著燃料電池堆的發電穩定性惡化到不得不解除低化學計量控制，減小從燃料電池堆取出的發電電流，從而能夠更可靠地使發電穩定，因此能夠更長時間地繼續維持低化學計量狀態下的發電。

在此情況下，優選：在執行所述低化學計量控制時，所述控制部將向所述燃料電池堆提供的氧化劑氣體的提供量維持固定。

在本發明中，通過如上述那樣雖然減小從燃料電池堆取出的發電電流，但是將氧化劑氣體的提供量繼續維持固定，從而能夠使發電穩定，抑制最低單元電壓值過剩地降低，因此能夠更長時間地繼續維持低化學計量狀態下的發電。