[發明專利]燃料電池系統及燃料電池系統的控制方法

有效

• 申請號: 201510765768.2
• 申請日: 2015-11-11
• 公開（公告）號: CN105609809B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 山田貴史;今西啟之;灘光博
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/0432;H01M8/04701
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 高培培;車文

本發明提供燃料電池系統及燃料電池系統的控制方法。燃料電池系統(10)具備：燃料電池(20)；使冷卻介質循環至燃料電池(20)來冷卻燃料電池(20)的燃料電池冷卻系統(30)；電加熱器(40)，為了消耗燃料電池(20)的電力而進行動作，以在比冷卻介質的熱分解溫度低的溫度下電力消耗量急劇下降的方式被驅動；使冷卻介質流通到電加熱器(40)的周圍來冷卻電加熱器(40)的加熱器冷卻系統(50)，該控制方法在加熱器冷卻系統(50)的冷卻介質的溫度包含于電加熱器(40)的電力消耗量急劇變化的溫度區域的情況下使燃料電池冷卻系統(30)的冷卻介質流通到加熱器冷卻系統(50)來冷卻電加熱器(40)。

技術領域

本發明涉及為了消耗燃料電池的電力而使電加熱器動作的燃料電池系統及燃料電池系統的控制方法。

背景技術

燃料電池系統是通過電化學過程使燃料氧化來將伴隨氧化反應而釋放的能量直接轉換成電能的發電系統。燃料電池組具有通過由多孔質材料構成的一對電極夾持用于選擇性地輸送氫離子的高分子電解質膜的兩側面而成的膜－電極組件。一對電極分別具有以擔載鉑系的金屬催化劑的碳粉為主成分并與高分子電解質膜接觸的催化劑層、以及形成在催化劑層的表面并兼具通氣性和電子導電性的氣體擴散層。

搭載燃料電池系統作為電力源的燃料電池車輛通過由燃料電池發出的電來驅動牽引馬達進行行駛。燃料電池車輛具備電加熱器，為了消耗燃料電池的剩余電力而使電加熱器動作。作為與具備電加熱器的燃料電池車輛相關的技術，例如，公開有如下控制方法：是為了消耗燃料電池的剩余電力而使電加熱器動作的燃料電池系統的控制方法，為了成為冷卻水的熱分解溫度以下，使向電加熱器循環的冷卻水從燃料電池的冷卻水路徑繞過(參照專利文獻1)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2013－099081號公報

發明內容

本發明要解決的問題

然而，電加熱器在加熱器溫度成為高溫時，隨著溫度上升而電阻增大，伴隨于此電力消耗量降低。但是，若冷卻水的溫度過高，則會對相關部件(例如，電加熱器和/或加熱器芯等)產生不良的影響。為了應對這種影響，根據燃料電池系統，為了保護相關部件，在規定的設定溫度以上主動地抑制向電加熱器供給的電力，而急劇地減小電加熱器的電力消耗量。然而，在專利文獻1所公開的燃料電池系統的控制方法中，由于以成為作為冷卻水的熱分解溫度的100℃以下的方式控制冷卻介質的溫度，因此，在冷卻水的溫度比熱分解溫度低的溫度區域中以主動地降低電加熱器的消耗電力量的方式進行控制的情況下，在該溫度區域中由再生動作產生的剩余電力和/或在燃料電池的暖氣運轉時所產生的電力不能被電加熱器充分消耗，有可能無法確保電力的消耗對象。

本發明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種燃料電池系統及燃料電池系統的控制方法，其通過抑制在電力消耗量急劇降低的溫度區域中電加熱器被驅動，從而能夠確保燃料電池的電力的消耗對象。

用于解決課題的手段

為了實現上述目的，本發明涉及的燃料電池系統，為了消耗燃料電池的剩余電力而使電加熱器動作，其特征在于，具備：燃料電池，接受反應氣體的供給來進行發電；燃料電池冷卻系統，使冷卻介質循環至所述燃料電池來冷卻所述燃料電池；電加熱器，為了消耗所述燃料電池的電力而進行動作，以在比所述冷卻介質的熱分解溫度低的溫度下電力消耗量急劇下降的方式被驅動；加熱器冷卻系統，使所述冷卻介質流通到所述電加熱器的周圍來冷卻所述電加熱器；以及控制裝置，控制所述燃料電池系統，所述控制裝置在所述加熱器冷卻系統的所述冷卻介質的溫度包含于所述電加熱器的電力消耗量急劇變化的溫度區域的情況下，使所述燃料電池冷卻系統的冷卻介質流通到所述加熱器冷卻系統來冷卻所述電加熱器。