[發(fā)明專利]燃料電池系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380037863.X
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN104508887B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 松末真明;相武將典
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04828
• 分類號: H01M8/04828;H01M8/04089;H01M8/0438;H01M8/04537;H01M8/04746;H01M8/04992
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11219
• 代理人: 魯山,孫志湧

1.一種燃料電池系統(tǒng)，包括：

燃料電池；

氧化劑氣體供給單元，所述氧化劑氣體供給單元被配置成將氧化劑氣體供給到所述燃料電池的陰極電極；以及

氣體壓力控制單元，所述氣體壓力控制單元被配置成檢測所述燃料電池的輸出的變化與所述氧化劑氣體的壓力的變化的比率，作為氣體壓力靈敏度，基于所檢測的氣體壓力靈敏度，指定在所述氧化劑氣體的壓力與所述燃料電池的輸出之間的對應(yīng)關(guān)系，并且基于所指定的對應(yīng)關(guān)系，控制所述氧化劑氣體的壓力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述氣體壓力控制單元被配置成獲得所述燃料電池所需的所需輸出，通過將所述所需輸出與所述對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行比較，計(jì)算與所述所需輸出對應(yīng)的所述氧化劑氣體的壓力，作為目標(biāo)氣體壓力，并且將所述氧化劑氣體的壓力控制到所述目標(biāo)氣體壓力。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池系統(tǒng)，進(jìn)一步包括存儲表數(shù)據(jù)的存儲單元，在所述表數(shù)據(jù)中，在所述氧化劑氣體的壓力與所述燃料電池的輸出之間的對應(yīng)關(guān)系分別與所述氣體壓力靈敏度的各個值關(guān)聯(lián)，

其中，所述氣體壓力控制單元被配置成通過從所述表數(shù)據(jù)選擇與所檢測的氣體壓力靈敏度對應(yīng)的所述對應(yīng)關(guān)系，來指定在所述氧化劑氣體的壓力和所述燃料電池的輸出之間的所述對應(yīng)關(guān)系。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，進(jìn)一步包括背壓調(diào)節(jié)閥，所述背壓調(diào)節(jié)閥被配置成調(diào)節(jié)從所述燃料電池的陰極電極出口排出的所述氧化劑氣體的壓力，

其中，所述氣體壓力控制單元被配置成通過調(diào)節(jié)所述背壓調(diào)節(jié)閥的開度，控制所述氧化劑氣體的壓力。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述氣體壓力控制單元被配置成在開始增加所述氧化劑氣體的壓力的時刻，檢測所述氣體壓力靈敏度并且指定在所述氧化劑氣體的壓力與所述燃料電池的輸出之間的所述對應(yīng)關(guān)系。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述氣體壓力控制單元被配置成在所述燃料電池的負(fù)荷開始轉(zhuǎn)變到具有預(yù)定負(fù)荷的操作點(diǎn)的時刻，檢測所述氣體壓力靈敏度并且指定在所述氧化劑氣體的壓力與所述燃料電池的輸出之間的所述對應(yīng)關(guān)系。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，

所述燃料電池包括電極催化劑；

在所述氧化劑氣體的壓力與所述燃料電池的輸出之間的所述對應(yīng)關(guān)系包括第一對應(yīng)關(guān)系和第二對應(yīng)關(guān)系，所述第二對應(yīng)關(guān)系被設(shè)定成，使得與所述燃料電池的相同輸出對應(yīng)的、在所述第二對應(yīng)關(guān)系中的所述氧化劑氣體的壓力的大小大于在所述第一對應(yīng)關(guān)系中的所述氧化劑氣體的壓力的大小，并且

在相同所需輸出下獲得的陰極背壓的大小大于正常表數(shù)據(jù)的大小，

所述氣體壓力控制單元被配置成通過當(dāng)所述燃料電池不處于預(yù)定操作狀態(tài)中時選擇所述第一對應(yīng)關(guān)系，并且當(dāng)所述燃料電池處于所述預(yù)定操作狀態(tài)時選擇所述第二對應(yīng)關(guān)系，來指定所述對應(yīng)關(guān)系，在所述預(yù)定操作狀態(tài)中，包含在所述電極催化劑中的鉑的利用率減小。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定操作狀態(tài)是所述燃料電池的液泛狀態(tài)。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定操作狀態(tài)是所述燃料電池的空閑狀態(tài)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，進(jìn)一步包括非易失存儲器，所述非易失存儲器被配置成在所述燃料電池系統(tǒng)的電源已經(jīng)被切斷后，繼續(xù)存儲由所述氣體壓力控制單元指定的、在所述氧化劑氣體的壓力和所述燃料電池的輸出之間的所述對應(yīng)關(guān)系，

其中，所述氣體壓力控制單元被配置成基于所述非易失存儲器中存儲的所述對應(yīng)關(guān)系，在預(yù)定期間內(nèi)控制所述氧化劑氣體的壓力。

11.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，進(jìn)一步包括液泛判定單元，所述液泛判定單元被配置成通過將特定氣體壓力靈敏度與實(shí)際氣體壓力靈敏度進(jìn)行比較，并且將特定輸出絕對值與實(shí)際輸出絕對值進(jìn)行比較，來判定所述燃料電池中是否發(fā)生液泛，所述特定氣體壓力靈敏度從由所述氣體壓力控制單元指定的、在所述氧化劑氣體的壓力與所述燃料電池的輸出之間的所述對應(yīng)關(guān)系確定，所述實(shí)際氣體壓力靈敏度從實(shí)際的所述氧化劑氣體的壓力和實(shí)際的所述燃料電池的輸出得出，所述特定輸出絕對值是所述特定氣體壓力靈敏度所對應(yīng)的輸出的絕對值。