[發明專利]燃料電池系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201510259213.0
• 申請日: 2015-05-20
• 公開（公告）號: CN105098212B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 宇佐美祥
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04828
• 分類號: H01M8/04828;H01M8/04858;H01M8/04225;H01M8/0432;H01M8/04492
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 韓峰,孫志湧

1.一種燃料電池系統，包括：

燃料電池，所述燃料電池具有電解質隔膜與陰極側催化劑層和陽極側催化劑層的至少一個組合，所述陰極側催化劑層和所述陽極側催化劑層被設置成與所述電解質隔膜接觸并且具有多個細孔；

輸出電流獲取單元(71)，所述輸出電流獲取單元(71)獲取所述燃料電池的輸出電流；

控制單元(20)，所述控制單元(20)操作所述燃料電池以使得從所述燃料電池來輸出根據外部負荷而確定的輸出電流；并且

其中，

所述輸出電流獲取單元(71)以指定定時來獲取所述燃料電池的第一輸出電流；并且

當所述控制單元判定在所述燃料電池以所述第一輸出電流持續發電時流至所述陽極側催化劑層的陽極流入水量超過指定的陽極側容許水量時，所述控制單元(20)執行電流限制控制，以使得在與所述外部負荷的需求無關的情況下以高于所述第一輸出電流的第二輸出電流來操作所述燃料電池。

2.根據權利要求1所述的燃料電池系統，進一步包括溫度獲取單元(74)，所述溫度獲取單元(74)用于獲取所述燃料電池的溫度，

其中，當所獲取的溫度低于指定溫度時，所述控制單元基于所述輸出電流來執行所述電流限制控制。

3.根據權利要求2所述的燃料電池系統，其中，

所述控制單元(20)通過使用在根據所述燃料電池的溫度所設定的指定時段期間內的陽極流入水量，來判定所述陽極流入水量是否超過所述指定的陽極側容許水量。

4.根據權利要求3所述的燃料電池系統，其中，

當所述燃料電池以指定輸出電流持續發電時，直到所述陽極流入水量達到所述指定的陽極側容許水量時的時間被設定為陽極側容許時間；

所述控制單元(20)包括：

陽極容許時間表，所述陽極容許時間表指示在所述指定輸出電流和所述陽極側容許時間之間的關系，并且

在所述陽極側容許時間和所述指定時段彼此相等時的所述指定輸出電流被設定為所述第二輸出電流的下限。

5.根據權利要求3或4所述的燃料電池系統，其中，

所述指定時段是直到所述燃料電池的溫度變得等于或高于凝固點時的時段。

6.根據權利要求5所述的燃料電池系統，其中，

所述指定溫度為所述凝固點。

7.根據權利要求1所述的燃料電池系統，其中，

當所述控制單元判定在所述燃料電池以所述第一輸出電流持續發電時流至所述陰極側催化劑層的陰極流入水量超過指定的陰極側容許水量時，在所述電流限制控制期間，所述控制單元(20)在與所述外部負荷的需求無關的情況下以低于所述第一輸出電流的第三輸出電流來操作所述燃料電池。

8.根據權利要求7所述的燃料電池系統，其中，

所述控制單元(20)通過使用在根據所述燃料電池的溫度所設定的指定時段期間內的陰極流入水量，來判定所述陰極流入水量是否超過所述指定的陰極側容許水量。

9.根據權利要求8所述的燃料電池系統，其中，

當所述燃料電池以指定輸出電流持續發電時，直到所述陰極流入水量達到所述指定的陰極側容許水量時的時間被設定為陰極側容許時間；

所述控制單元(20)包括：

陰極容許時間表，所述陰極容許時間表指示在所述指定輸出電流和所述陰極側容許時間之間的關系，并且

在所述陰極側容許時間和所述指定時段彼此相等時的所述指定輸出電流被設定為所述第三輸出電流的上限。

10.一種用于燃料電池系統的控制方法，所述燃料電池系統具有燃料電池，所述燃料電池具有電解質隔膜與陰極側催化劑層和陽極側催化劑層的至少一個組合，所述陰極側催化劑層和所述陽極側催化劑層被設置成與所述電解質隔膜接觸并且具有多個細孔，

所述控制方法包括以下各步驟：

(a)獲取所述燃料電池的輸出電流；

(b)判定在所述燃料電池以所獲取的輸出電流持續發電時流至所述陽極側催化劑層的陽極流入水量是否超過指定的陽極側容許水量；以及

(c)當在所述步驟(b)中判定在所述燃料電池以所獲取的輸出電流持續發電時流至所述陽極側催化劑層的所述陽極流入水量超過所述指定的陽極側容許水量時，在與外部負荷的需求無關的情況下以高于所獲取的輸出電流的輸出電流來操作所述燃料電池。