[發明專利]燃料電池系統和用于燃料電池系統的控制方法

有效

• 申請號: 201280059910.6
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103975473A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 水野伸和;長沼良明
• 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: 魯山;孫志湧

1.一種燃料電池系統，包括：

燃料電池，所述燃料電池被供應有燃料氣體以產生電力；

燃料供應流動通道，所述燃料供應流動通道使從燃料供應源供應的燃料氣體流動到所述燃料電池；

壓力調節閥，所述壓力調節閥調節通過所述燃料供應流動通道流動的燃料氣體的壓力；

燃料循環流動通道，所述燃料循環流動通道將從所述燃料電池排放的氣體返回到所述燃料供應流動通道；

循環泵，所述循環泵將在所述燃料循環流動通道中的氣體給付到所述燃料供應流動通道；

排放閥，所述排放閥將在所述燃料循環流動通道中的氣體排放到外部；和

控制裝置，所述控制裝置控制所述壓力調節閥、所述循環泵和所述排放閥，使得在確保所述燃料電池產生電力所要求的氫氣化學計量比的同時，從所述燃料電池的陽極滲透到所述燃料電池的陰極的氫氣的量、用于產生與所述循環泵的動力損失對應的電力的氫氣的量和通過所述排放閥排放的氫氣的量的所述總和為最小。

2.根據權利要求1所述的燃料電池系統，其中

在從負載裝置要求的功率小于或者等于預定閾值的負載區域中，所述控制裝置控制所述壓力調節閥和所述排放閥，使得實際氫氣分壓力不高于最佳氫氣分壓力，在所述最佳氫氣分壓力下，所述總和最小。

3.根據權利要求2所述的燃料電池系統，其中

所述控制裝置控制所述循環泵，使得被給付到所述燃料供應流動通道的氣體的流量不低于預定的設定流量。

4.根據權利要求2或者3所述的燃料電池系統，其中

所述預定閾值是從所述負載裝置要求的最大負載的20％。

5.根據權利要求1到4中的任何一項所述的燃料電池系統，其中

所述氫氣化學計量比是通過將實際上被供應到所述燃料電池的氫氣的量除以與從負載裝置要求的功率對應的氫氣的量而獲得的值。

6.一種用于燃料電池系統的控制方法，所述燃料電池系統包括：燃料電池，所述燃料電池被供應有燃料氣體以產生電力；燃料供應流動通道，所述燃料供應流動通道使從燃料供應源供應的燃料氣體流動到所述燃料電池；壓力調節閥，所述壓力調節閥調節通過所述燃料供應流動通道流動的燃料氣體的壓力；燃料循環流動通道，所述燃料循環流動通道將從所述燃料電池排放的氣體返回到所述燃料供應流動通道；循環泵，所述循環泵將在所述燃料循環流動通道中的氣體給付到所述燃料供應流動通道；和排放閥，所述排放閥將在所述燃料循環流動通道中的氣體排放到外部，所述方法包括：

控制所述壓力調節閥、所述循環泵和所述排放閥，使得在確保所述燃料電池產生電力所要求的氫氣化學計量比的同時，從所述燃料電池的陽極滲透到所述燃料電池的陰極的氫氣的量、用于產生與所述循環泵的動力損失對應的電力的氫氣的量和通過所述排放閥排放的氫氣的量的所述總和為最小。

7.根據權利要求6所述的控制方法，其中

在從負載裝置要求的功率小于或者等于預定閾值的負載區域中，所述壓力調節閥和所述排放閥被控制，使得實際氫氣分壓力不高于最佳氫氣分壓力，在所述最佳氫氣分壓力下，所述總和最小。

8.根據權利要求7所述的控制方法，其中

所述循環泵被控制，使得被給付到所述燃料供應流動通道的氣體的流量不低于預定的設定流量。

9.根據權利要求7或者8所述的控制方法，其中

所述預定閾值是從所述負載裝置要求的最大負載的20％。

10.根據權利要求6到9中的任何一項所述的控制方法，其中

所述氫氣化學計量比是通過將實際上被供應到所述燃料電池的氫氣的量除以與從負載裝置要求的功率對應的氫氣的量而獲得的值。