[發(fā)明專利]燃料電池系統(tǒng)以及燃料電池系統(tǒng)的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580032519.0
• 申請日: 2015-10-05
• 公開（公告）號: CN107148695B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梅花豐一
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04225
• 分類號: H01M8/04225;H01M8/04089;H01M8/04029;H01M8/04119;H01M8/04014;H01M8/04302;H01M8/04701;H01M8/04746;H01M8/10
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李洋;王培超

提供燃料電池系統(tǒng)以及燃料電池系統(tǒng)的控制方法。燃料電池系統(tǒng)具備：燃料電池組；供對燃料電池組進(jìn)行冷卻的制冷劑循環(huán)的制冷劑循環(huán)路徑；與燃料電池組的入口連接、且配置有向燃料電池組供給陰極氣體的壓縮機(jī)的陰極氣體供給流路；在陰極氣體供給流路中配置于壓縮機(jī)的出口與燃料電池組的入口之間、與制冷劑循環(huán)路徑連接、利用制冷劑對從壓縮機(jī)排出的陰極氣體進(jìn)行冷卻的內(nèi)部冷卻器；以及在陰極氣體供給流路中配置在內(nèi)部冷卻器與燃料電池組的入口之間的調(diào)壓閥，當(dāng)要求燃料電池組升溫時，調(diào)壓閥使包括內(nèi)部冷卻器的從壓縮機(jī)的出口至調(diào)壓閥為止的陰極氣體供給流路內(nèi)的壓力與包括在燃料電池組內(nèi)形成的陰極流路的比調(diào)壓閥靠下游側(cè)的壓力相獨(dú)立地上升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)以及燃料電池系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)

公知有如下的燃料電池系統(tǒng)：將對燃料電池組進(jìn)行冷卻的制冷劑引入配置于壓力供給陰極氣體(氧化氣體)的壓縮機(jī)的下游側(cè)的內(nèi)部冷卻器，對在該內(nèi)部冷卻器通過的陰極氣體進(jìn)行冷卻(例如參照專利文獻(xiàn)1)。裝備內(nèi)部冷卻器的燃料電池系統(tǒng)例如亦在專利文獻(xiàn)2中公開。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2010－277747號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2008－277075號公報

然而，在使燃料電池系統(tǒng)低溫起動的情況下等，有時要求燃料電池組急速升溫。此處，著眼于在配置于壓縮機(jī)的下游側(cè)的內(nèi)部冷卻器流通有由壓縮機(jī)壓縮而升溫后的陰極氣體這一情況，考慮促進(jìn)與該陰極氣體進(jìn)行熱交換的制冷劑的升溫，從而使燃料電池組急速升溫。此時，若使壓縮機(jī)的出口側(cè)的壓力上升，則能夠更有效地使陰極氣體的溫度上升，進(jìn)而能夠使被引入內(nèi)部冷卻器的制冷劑的溫度上升。此處，若使用設(shè)置于燃料電池組的出口側(cè)的所謂的背壓閥使背壓上升，則能夠使壓縮機(jī)的出口側(cè)的壓力上升。然而，由于在燃料電池組設(shè)定有基于燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況等的要求的要求壓力，因此難以將使制冷劑溫度上升作為目的而隨意地使背壓上升。尤其是在低溫起動時，有時通過進(jìn)行縮減朝燃料電池組供給的陰極氣體量的低效率運(yùn)轉(zhuǎn)來進(jìn)行使燃料電池組升溫的控制。與此相對，使背壓上升而使壓縮機(jī)的出口側(cè)的壓力上升這一做法在使朝燃料電池組供給的陰極氣體量增量的方面發(fā)揮作用。即，若使背壓上升，則朝陰極側(cè)供給的陰極氣體的量增加，從而陰極氣體積存，無法進(jìn)行低效率運(yùn)轉(zhuǎn)，無法提高電池組溫度。因此，處于難以通過使背壓上升來使陰極氣體的溫度上升的狀況。即，背壓的上升相對于燃料電池組的壓力要求和陰極氣體的溫度上升的要求處于相互矛盾的關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本說明書公開的燃料電池系統(tǒng)以及燃料電池系統(tǒng)的控制方法的課題在于，使向燃料電池組供給的制冷劑的溫度迅速上升，使燃料電池組的溫度上升。

為了解決上述課題，本說明書中公開的燃料電池系統(tǒng)具備：燃料電池組；制冷劑循環(huán)路徑，對上述燃料電池組進(jìn)行冷卻的制冷劑在該制冷劑循環(huán)路徑循環(huán)；陰極氣體供給流路，該陰極氣體供給流路與上述燃料電池組的入口連接，且配置有向上述燃料電池組供給陰極氣體的壓縮機(jī)；內(nèi)部冷卻器，該內(nèi)部冷卻器在上述陰極氣體供給流路中配置于上述壓縮機(jī)的出口與上述燃料電池組的入口之間，與上述制冷劑循環(huán)路徑連接，利用上述制冷劑對從上述壓縮機(jī)排出的陰極氣體進(jìn)行冷卻；以及調(diào)壓閥，該調(diào)壓閥在上述陰極氣體供給流路中配置在上述內(nèi)部冷卻器與上述燃料電池組的入口之間，當(dāng)要求上述燃料電池組升溫時，上述調(diào)壓閥使包括上述內(nèi)部冷卻器在內(nèi)的從上述壓縮機(jī)的出口至上述調(diào)壓閥為止的上述陰極氣體供給流路內(nèi)的壓力與包括在上述燃料電池組內(nèi)形成的陰極流路在內(nèi)的比上述調(diào)壓閥靠下游側(cè)的壓力相獨(dú)立地上升。

由此，能夠與燃料電池組內(nèi)部相分離地使壓縮機(jī)的出口與燃料電池組的入口之間的壓力上升，能夠在內(nèi)部冷卻器中使制冷劑的溫度上升。由此，能夠利用升溫后的制冷劑盡快使燃料電池組迅速升溫。