[發明專利]燃料電池系統以及燃料電池系統的控制方法

有效

• 申請號: 201480081366.4
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN106575783B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 淺井祥朋;武田大
• 申請（專利權）人: 日產自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/0438
• 分類號: H01M8/0438;H01M8/04746
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇

技術領域

本發明涉及一種使向燃料電池供給的正極氣體繞開的燃料電池系統以及燃料電池系統的控制方法。

背景技術

在JP2009-123550A中公開了一種燃料電池系統，該燃料電池系統具備：旁路流路，其不經由燃料電池地排出從壓縮機噴出的正極氣體；以及閥，其調整從旁路流路排出的正極氣體的流量。

發明內容

在如上所述的燃料電池系統中，當旁路流路的閥被打開時，從旁路流路排出正極氣體，并且已供給到燃料電池的正極氣體的壓力經由旁路流路向外部大氣逸散。

在這種狀況下，存在以下情況：向燃料電池供給的正極氣體的壓力低于對燃料電池要求的壓力，因此燃料電池的發電電力下降，并且，與另一方的負極氣體的壓力之間的壓力差暫時超過容許壓力差。

本發明是著眼于這種問題而完成的，其目的在于提供一種抑制隨著使供給的正極氣體繞開燃料電池而燃料電池的發電性能劣化的燃料電池系統以及燃料電池系統的控制方法。

根據本發明的某個方式，燃料電池系統包括：供給單元，其向燃料電池供給正極氣體；以及旁路閥，其使向所述燃料電池供給的正極氣體繞開。另外，燃料電池系統包括：檢測單元，其檢測未經所述旁路閥繞開而向所述燃料電池供給的正極氣體的狀態；以及壓力調節單元，其對向所述燃料電池供給的正極氣體的壓力進行調整。并且，燃料電池系統包括：計算部，其根據所述燃料電池的運轉狀態，來計算向所述燃料電池供給的正極氣體的目標流量和目標壓力；以及運轉狀態控制部，其基于由所述檢測單元檢測出的正極氣體的流量和壓力以及由所述計算部計算出的目標流量和目標壓力，來控制所述壓力調節單元和所述供給單元中的至少一方的單元的操作量。而且，燃料電池系統包括：旁路閥控制部，其基于由所述檢測單元檢測出的正極氣體的流量以及由所述計算部計算出的目標流量，來打開和關閉所述旁路閥；以及壓力補償部，其在所述旁路閥被打開時，使由所述運轉狀態控制部控制的所述至少一方的單元的操作量增加或者放緩所述旁路閥的打開速度，由此對向所述燃料電池供給的正極氣體的壓力進行補償。

附圖說明

圖1是表示本發明的第一實施方式中的燃料電池系統的結構的圖。

圖2是表示對燃料電池系統進行控制的控制器的功能結構的框圖。

圖3是表示在打開旁路閥時對供給到燃料電池堆的正極氣體的壓力進行補償的正極壓力調節閥的開度的時序圖。

圖4是表示根據通過旁路閥的正極氣體的溫度來校正正極壓力調節閥指令值的增加量的溫度校正圖表的框圖。

圖5是表示根據比旁路閥更靠上游的正極氣體的壓力來校正正極壓力調節閥指令值的增加量的壓力校正圖表的框圖。

圖6是表示對正極壓力調節閥的開度指令值進行校正的運算處理的方法的時序圖。

圖7是表示對打開旁路閥時發生的堆壓力的下降進行補償的壓力補償方法的流程圖。

圖8是表示本發明的第二實施方式中的控制器的功能結構的框圖。

圖9是表示對正極壓力調節閥的開度指令值進行校正的運算處理的方法的時序圖。

圖10是表示本發明的第三實施方式中的控制器的功能結構的框圖。

圖11是表示對正極壓力調節閥完全閉合時的壓縮機流量進行校正的運算處理的方法的時序圖。

圖12是表示本實施方式中的壓力補償方法的流程圖。

圖13是表示本發明的第四實施方式中的控制器的功能結構的框圖。

圖14是表示本實施方式中的壓力補償方法的流程圖。

圖15是表示本發明的第五實施方式中的控制器的功能結構的框圖。

圖16是表示本發明的第六實施方式中的控制器的功能結構的框圖。

具體實施方式

下面，參照附圖來說明本發明的實施方式。

(第一實施方式)

圖1是表示本發明的第一實施方式中的燃料電池系統的結構的圖。

燃料電池系統100是向燃料電池堆1供給負極氣體和正極氣體并且根據電負載使燃料電池堆1發電的電源系統。燃料電池系統100例如搭載于電動汽車，驅動車輛的電動馬達作為電負載而與燃料電池堆1連接。

燃料電池系統100包括燃料電池堆1、正極氣體供排裝置2、負極氣體供排裝置3以及控制器4。

燃料電池堆1是接受負極氣體和正極氣體的供給來根據電負載發電的層疊電池。燃料電池堆1中例如層疊有數百塊燃料電池。