[發明專利]燃料電池系統

有效

• 申請號: 201510599563.1
• 申請日: 2015-09-18
• 公開（公告）號: CN105449244B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 手島剛;矢野正也
• 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
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 魯山;孫志湧

本發明涉及一種燃料電池系統。燃料電池系統包括在車輛中設置的燃料電池(20)；以及電子控制單元，被配置成確定燃料電池(20)中的水量是否等于或小于預定量，并且在電子控制單元確定燃料電池(20)中的水量等于或小于預定量的情況下，當車輛的速度等于或高于預定閾值時，通過增加燃料電池(20)中的水量，防止燃料電池(20)干燥。

技術領域

本發明涉及燃料電池系統

背景技術

接收反應氣體(燃料氣體和氧化氣體)的供應并且發電的燃料電池已經投入實際使用。在燃料電池中，由電化學工藝氧化燃料，由此將由于氧化反應釋放的能量直接轉換成電能。燃料電池包括膜-電極組件，其中成對電極(陽極和陰極)設置在通過其有選擇地輸送氫離子的聚合物電解質膜的兩側上。每一電極包括促進電化學反應的催化劑層。催化劑層包括作為承載諸如鉑的金屬催化劑和運送質子和氧的離聚物(聚合物電解質)的碳的催化劑承載碳。

已知由于下述原因，當燃料電池干燥時，具有上述構造的燃料電池的發電性能下降。由于燃料電池干燥，過氧化氫的濃度增加，由此，產生OH自由基。因此，包括在各個電極中的催化劑層中的離聚物和電解質膜的氟成分分解。由此，離聚物的質子傳導率減小，離聚物中的氧的溶解度減小，因此，過電壓減小。因此，近年來，已經提出了防止燃料電池干燥的技術(例如，參見日本專利申請公開No.2008-262824(JP 2008-262824 A)。在JP 2008-262824 A中所述的燃料電池系統中，在燃料電池很可能干燥的低負荷范圍中，操作氫泵來循環陽極氣體，由此防止陽極干燥。

在JP 2008-262824 A所述的燃料電池系統中，在低負荷范圍中，操作氫泵來防止燃料電池干燥，如上所述。然而，在例如車輛中設置燃料電池系統的情況下，氫泵的操作噪聲變得大于外部聲或當車輛以低速行駛時產生的噪聲(例如車輛的輪胎的噪聲和/或風聲)。因此，車輛的乘客會感到不適。

發明內容

本發明提供一種燃料電池系統，在適當時間執行干燥防止操作，而不會使乘客感到不適。

本發明的第一方面涉及一種燃料電池系統，包括在車輛中設置的燃料電池；以及電子控制單元，被配置成確定燃料電池中的水量是否等于或小于預定量，并且在電子控制單元確定燃料電池中的水量等于或小于預定量的情況下，當車輛的速度等于或高于預定閾值時，通過增加燃料電池中的水量，防止燃料電池的干燥。

通過上述構造，僅當(i)燃料電池中的水量等于或小于預定量(燃料電池處于干燥狀態)并且(ii)其中設置燃料電池的車輛的速度等于或高于預定閾值時(即，僅當滿足條件(i)和(ii)兩者時)，才防止燃料電池干燥。因此，用來防止燃料電池干燥的設備(例如輔機)的操作噪聲能被通過車輛的行駛導致的聲音(例如，風聲)淹沒。因此，可以防止燃料電池干燥，同時不會使乘客感到不適。

在根據第一方面的燃料電池系統中，電子控制單元可以被配置成將基準值設定到在燃料電池中的水量大于預定量的狀態中測量的阻抗的平均值，并且當基準值與當前測量的阻抗之間的差等于或大于預定閾值時，確定燃料電池中的水量等于或小于預定量。

通過上述構造，將基準值設定到在燃料電池中的水量大于預定量的狀態(例如在緊接在前行程期間或當前行程期間的預定非干燥發電狀態(即，在燃料電池不干燥的預定條件下發電的狀態)中測量的阻抗的平均值。能通過將基準值與當前測量的阻抗比較，執行干燥確定(例如，可以確定燃料電池是否處于干燥狀態)。即，將預定非干燥發電狀態中的阻抗用作基準值，能使用基準值，執行干燥確定。因此，即使當由于燃料電池的老化劣化，基準值改變時，也能準確地執行干燥確定(即，可以準確地確定燃料電池是否處于干燥狀態)。