[發(fā)明專利]燃料電池系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380014430.2
• 申請(qǐng)日: 2013-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN104170143B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 前島晉;池添圭吾;市川靖;藤井隆宏;仲孝志;巖崎大剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M8/04
• 分類號(hào): H01M8/04;H01M8/10
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)

日本JP2007-517369A公開了一種反復(fù)進(jìn)行高壓的負(fù)極氣體的供給/停止來(lái)使負(fù)極氣體的壓力脈動(dòng)的燃料電池系統(tǒng)。在這種燃料電池系統(tǒng)中，供給高壓的負(fù)極氣體。由此，將滯留在反應(yīng)流路中的雜質(zhì)壓入緩沖罐，提高反應(yīng)流路的負(fù)極氣體濃度，來(lái)進(jìn)行發(fā)電。接著，停止負(fù)極氣體的供給并繼續(xù)發(fā)電，由此負(fù)極氣體被消耗而反應(yīng)流路的壓力降低。隨之，暫時(shí)排出到緩沖罐的負(fù)極氣體反流過(guò)來(lái)而在發(fā)電反應(yīng)中被消耗。當(dāng)與負(fù)極氣體一起反流的雜質(zhì)、從正極側(cè)交叉泄漏的雜質(zhì)逐漸增加時(shí)，再次供給高壓的負(fù)極氣體。

通過(guò)反復(fù)進(jìn)行這種動(dòng)作，來(lái)維持反應(yīng)流路的負(fù)極氣體濃度以持續(xù)發(fā)電。

另外，相關(guān)文獻(xiàn)公知發(fā)明在日本JP2008-97966A和日本JP2007-149630A中也有所記載。

發(fā)明內(nèi)容

然而，本申請(qǐng)發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：由于燃料電池系統(tǒng)一般是層疊多達(dá)數(shù)百塊電池(cell)的結(jié)構(gòu)，因此在如日本JP2007-517369A那樣單純進(jìn)行脈動(dòng)的控制中，由于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的不同而發(fā)電電池間容易產(chǎn)生反應(yīng)偏差。即，例如，若在處于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)脈動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的升壓速度過(guò)大，則在歧管中流動(dòng)的負(fù)極氣體的流速會(huì)過(guò)快而成為亂流狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，變得易于從歧管流向規(guī)定的發(fā)電電池的反應(yīng)氣體流路或者難以從歧管流向規(guī)定的發(fā)電電池的反應(yīng)氣體流路，從而會(huì)使向各電池供給的負(fù)極氣體量產(chǎn)生偏差。其結(jié)果，有可能會(huì)出現(xiàn)無(wú)法排除雜質(zhì)、負(fù)極氣體濃度降低的電池。這樣一來(lái)，發(fā)電電池間容易產(chǎn)生反應(yīng)偏差。另外，例如在處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，發(fā)電反應(yīng)也變得活躍，會(huì)生成很多水。在由于該水而堵塞了若干個(gè)發(fā)電電池的氣體流路的狀態(tài)下，會(huì)阻礙該發(fā)電電池的氣體流路的氣體的流動(dòng)。若在這種狀況下升壓速度過(guò)慢，就更難向被生成水所阻礙的氣體流路供給氣體，發(fā)電反應(yīng)變得不穩(wěn)定而發(fā)電電池間容易產(chǎn)生反應(yīng)偏差。

本發(fā)明是著眼于這種以往的問(wèn)題而完成的。本發(fā)明的目的在于提供一種即使運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)生變化、發(fā)電電池間也難以產(chǎn)生反應(yīng)偏差的燃料電池系統(tǒng)。

本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的一個(gè)方式具備：燃料電池堆，其根據(jù)負(fù)荷來(lái)發(fā)電；燃料罐，其貯存燃料氣體；壓力調(diào)整閥，其調(diào)整從燃料罐向燃料電池堆供給的燃料氣體的壓力；放氣閥，其放出從燃料電池堆排出的燃料氣體；以及控制器，其控制系統(tǒng)。而且包括：脈動(dòng)部，其使上述燃料電池堆的燃料氣體壓力脈動(dòng)；以及升壓速度設(shè)定部，其根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來(lái)設(shè)定上述燃料氣體壓力的脈動(dòng)的升壓速度。

下面參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的概要的圖。

圖2A是說(shuō)明燃料電池堆的外觀立體圖。

圖2B是表示燃料電池堆的發(fā)電電池的構(gòu)造的分解圖。

圖3A是說(shuō)明燃料電池堆中的電解質(zhì)膜的反應(yīng)的示意圖。

圖3B是說(shuō)明燃料電池堆中的電解質(zhì)膜的反應(yīng)的示意圖。

圖4是燃料電池系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的控制器所執(zhí)行的控制流程圖。

圖5是表示設(shè)定反應(yīng)氣體的脈動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的目標(biāo)上限壓力和目標(biāo)下限壓力的對(duì)應(yīng)圖的一例的圖。

圖6是表示燃料電池系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的升壓速度設(shè)定例程的圖。

圖7A是例示燃料電池系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的用于設(shè)定升壓速度的對(duì)應(yīng)圖的圖。

圖7B是例示燃料電池系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的用于設(shè)定升壓速度的對(duì)應(yīng)圖的圖。

圖7C是例示燃料電池系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的用于設(shè)定升壓速度的對(duì)應(yīng)圖的圖。

圖8是說(shuō)明執(zhí)行第一實(shí)施方式的控制流程圖時(shí)的動(dòng)作的時(shí)序圖。

圖9A是說(shuō)明第一實(shí)施方式的作用效果的圖。

圖9B是說(shuō)明第一實(shí)施方式的作用效果的圖。

圖10是表示燃料電池系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的升壓速度設(shè)定例程的圖。

圖11A是例示燃料電池系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的用于設(shè)定升壓速度的對(duì)應(yīng)圖的圖。

圖11B是例示燃料電池系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的用于設(shè)定升壓速度的對(duì)應(yīng)圖的圖。

圖11C是例示燃料電池系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的用于設(shè)定升壓速度的對(duì)應(yīng)圖的圖。

圖12是說(shuō)明第二實(shí)施方式的作用效果的圖。

圖13是燃料電池系統(tǒng)的第三實(shí)施方式的控制器所執(zhí)行的控制流程圖。

圖14是表示燃料電池系統(tǒng)的第三實(shí)施方式的升壓速度設(shè)定例程的圖。

圖15A是例示燃料電池系統(tǒng)的第三實(shí)施方式的用于設(shè)定升壓速度的對(duì)應(yīng)圖的圖。