[發(fā)明專利]燃料電池系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380068651.8
• 申請(qǐng)日: 2013-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN104885280A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 淺井祥朋;武田大
• 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
• 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)

在日本JP2009-123550A中，作為以往的燃料電池系統(tǒng)，記載了如下的燃料電池系統(tǒng)：使從正極壓縮機(jī)噴出的正極氣體中的燃料電池堆的發(fā)電所不需要的量流過旁路通路后排出到正極氣體排出通路。由此，該以往的燃料電池系統(tǒng)將供給到燃料電池堆的正極氣體的流量(堆供給流量)控制為根據(jù)發(fā)電要求設(shè)定的目標(biāo)堆供給流量。

發(fā)明內(nèi)容

上述的以往的燃料電池系統(tǒng)基于堆供給流量和目標(biāo)堆供給流量來控制設(shè)置于旁路通路的旁路閥的開度，使得堆供給流量為目標(biāo)堆供給流量。

在實(shí)施這種控制的燃料電池系統(tǒng)中，特別是在旁路閥的開度分辨率粗糙的情況下等，存在以下情況：無法使堆供給流量與目標(biāo)堆供給流量一致，而在目標(biāo)堆供給流量附近反復(fù)進(jìn)行旁路閥的開閉。這樣一來，在旁路閥為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)這樣的情況下存在產(chǎn)生異聲的擔(dān)憂。作為防止這種旁路閥的開閉的方法，列舉出了以下做法：在堆供給流量變?yōu)槟繕?biāo)堆供給流量附近時(shí)，固定旁路閥。

然而，當(dāng)在堆供給流量大于目標(biāo)堆供給流量的狀態(tài)下固定旁路閥時(shí)，會(huì)將發(fā)電所需的流量以上的正極氣體供給到燃料電池堆，從而存在使電解質(zhì)膜干燥的問題。

本發(fā)明是著眼于這種問題而完成的，其目的在于抑制反復(fù)進(jìn)行旁路閥的開閉的同時(shí)還抑制電解質(zhì)膜的干燥。

用于解決問題的方案

根據(jù)本發(fā)明的某個(gè)方式，提供一種燃料電池系統(tǒng)，該燃料電池系統(tǒng)具備：正極氣體供給通路，其用于向燃料電池堆供給正極氣體；壓縮機(jī)，其設(shè)置于正極氣體供給通路；旁路通路，其用于使從壓縮機(jī)噴出的正極氣體的一部分繞過燃料電池堆而排出；旁路閥，其用于調(diào)節(jié)流過旁路通路的正極氣體的流量；以及堆供給流量檢測(cè)單元，其用于檢測(cè)向燃料電池堆供給的堆供給流量。

該燃料電池系統(tǒng)將基于燃料電池堆的要求而計(jì)算出的堆要求壓縮機(jī)供給流量和基于燃料電池系統(tǒng)的要求而計(jì)算出的系統(tǒng)要求壓縮機(jī)供給流量中的大的一方設(shè)定為目標(biāo)壓縮機(jī)供給流量，根據(jù)該目標(biāo)壓縮機(jī)供給流量來控制壓縮機(jī)。另外，燃料電池系統(tǒng)基于堆供給流量和應(yīng)該向燃料電池堆供給的目標(biāo)堆供給流量來控制旁路閥。

而且，燃料電池系統(tǒng)在系統(tǒng)要求壓縮機(jī)供給流量被設(shè)定為目標(biāo)壓縮機(jī)供給流量、且堆供給流量變得小于目標(biāo)堆供給流量時(shí)，固定旁路閥或者限制旁路閥的驅(qū)動(dòng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的概要圖。

圖2是與燃料電池堆的負(fù)荷相應(yīng)地示出稀釋要求壓縮機(jī)供給流量與達(dá)到發(fā)電要求堆供給流量的關(guān)系的圖。

圖3示出了本實(shí)施方式的正極系統(tǒng)的控制模塊。

圖4是說明控制器在旁路閥固定信號(hào)輸出部中實(shí)施的控制內(nèi)容的流程圖。

圖5是說明本實(shí)施方式的正極系統(tǒng)的控制的動(dòng)作的時(shí)序圖。

圖6示出了比較例的正極系統(tǒng)的控制模塊。

圖7是表示比較例的正極系統(tǒng)的控制的動(dòng)作的時(shí)序圖。

圖8是表示在比較例的正極系統(tǒng)的控制中成為一打開旁路閥實(shí)際堆供給流量就會(huì)低于目標(biāo)堆供給流量的狀態(tài)的情況下禁止旁路閥的驅(qū)動(dòng)時(shí)的動(dòng)作的時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖等來說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。

燃料電池通過用負(fù)極(anode)電極(燃料極)和正極(cathode)電極(氧化劑極)將電解質(zhì)膜夾在中間并向負(fù)極電極供給含氫的負(fù)極氣體(燃料氣體)、向正極電極供給含氧的正極氣體(氧化劑氣體)來進(jìn)行發(fā)電。在負(fù)極電極和正極電極這兩個(gè)電極處進(jìn)行的電極反應(yīng)如下。

負(fù)極電極：2H₂→4H⁺+4e^-…(1)

正極電極：4H⁺+4e^-+O₂→2H₂O…(2)

通過該(1)、(2)的電極反應(yīng)，燃料電池產(chǎn)生1伏特左右的電動(dòng)勢(shì)。

在將燃料電池用作汽車用動(dòng)力源的情況下，由于要求的電力大，因此作為將數(shù)百塊的燃料電池層疊所得的燃料電池堆來進(jìn)行使用。然后，構(gòu)成向燃料電池堆供給負(fù)極氣體和正極氣體的燃料電池系統(tǒng)，取出用于驅(qū)動(dòng)車輛的電力。

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)100的概要圖。

燃料電池系統(tǒng)100具備燃料電池堆1、正極氣體供排裝置2、負(fù)極氣體供排裝置3以及控制器4。

燃料電池堆1是層疊數(shù)百塊燃料電池而得的，接受負(fù)極氣體和正極氣體的供給，來發(fā)出驅(qū)動(dòng)車輛所需的電力。