[發(fā)明專利]燃料電池系統(tǒng)和燃料電池系統(tǒng)的性能改進(jìn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610879002.1
• 申請日: 2016-10-08
• 公開（公告）號: CN107017425B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 城森慎司
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/24
• 分類號: H01M8/24;H01M8/04298;H01M8/04694;H01M8/04858
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 杜誠;李春暉

1.一種燃料電池系統(tǒng)，包括：

處理單元，被配置成：在所述燃料電池系統(tǒng)的空閑操作期間，以處理頻率將激活處理執(zhí)行一段持續(xù)時間，所述激活處理將所述燃料電池系統(tǒng)的至少一個單個燃料電池的陰極電位臨時降低至目標(biāo)電位；

陽離子雜質(zhì)量估計單元，被配置成估計包括在所述單個燃料電池的電解質(zhì)膜中的陽離子雜質(zhì)的量；以及

處理程度確定單元，被配置成：當(dāng)所述陽離子雜質(zhì)的量大時，通過執(zhí)行改變所述激活處理的條件的動作中的一個動作或至少兩個動作的組合來確定激活處理的程度，該激活處理的程度比當(dāng)所述陽離子雜質(zhì)的量小時所確定的激活處理的程度高，所述動作包括降低所述目標(biāo)電位的動作、增加所述持續(xù)時間的動作以及增加所述處理頻率的動作，

其中，所述處理單元將所述激活處理執(zhí)行到由所述處理程度確定單元所確定的程度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，

當(dāng)所述燃料電池系統(tǒng)以基本輸出電流和基本輸出電壓操作時，所述陽離子雜質(zhì)量估計單元被配置成基于通過以下操作獲得的所述單個燃料電池的輸出電壓來估計陽離子雜質(zhì)的量：將所述單個燃料電池的輸出電流從所述基本輸出電流逐步增加至預(yù)定增加電流，將所述輸出電流在所述增加電流處保持一個增加時間段，以及測量所述增加時間段內(nèi)的輸出電壓。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，

當(dāng)所述輸出電流逐步增加至所述增加電流并且被保持在所述增加電流處時，所述輸出電壓從所述基本輸出電壓逐步降低至最小電壓并且然后增加至穩(wěn)定電壓，所述穩(wěn)定電壓比所述基本輸出電壓低，以及

所述陽離子雜質(zhì)量估計單元被配置成隨著在從所述輸出電流增加至所述增加電流經(jīng)過比所述增加時間段短的預(yù)設(shè)時間段之后測量的所述輸出電壓與所述最小電壓之間的差增加，將所述陽離子雜質(zhì)的量估計得更大；隨著所述最小電壓與所述基本輸出電壓之間的差增加，將所述陽離子雜質(zhì)的量估計得更大；或者隨著在所述輸出電流增加至所述增加電流之后所述輸出電壓變?yōu)樗龇€(wěn)定電壓所需要的時間段增加，將所述陽離子雜質(zhì)的量估計得更大。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，

所述增加電流是使用所述燃料電池系統(tǒng)的全負(fù)荷測量的輸出電流。

5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，

所述陽離子雜質(zhì)量估計單元被配置成：當(dāng)所述單個燃料電池的所述基本輸出電流低于閾值電流時，基于在將所述單個燃料電池的所述輸出電流逐步增加至所述增加電流之后測量的所述輸出電壓來估計所述陽離子雜質(zhì)的量。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，

所述陽離子雜質(zhì)量估計單元被配置成：基于在所述單個燃料電池的所述輸出電壓在預(yù)定電壓值處被保持一段預(yù)定時間之后測量的預(yù)定輸出電壓處的輸出電流以及預(yù)定輸出電流處的輸出電壓中的至少之一來估計所述陽離子雜質(zhì)的量。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，還包括：

操作記錄存儲單元，被配置成存儲燃料電池堆的操作記錄，其中，

所述陽離子雜質(zhì)量估計單元通過參考所述操作記錄存儲單元，基于所述燃料電池堆的所述操作記錄來估計所述陽離子雜質(zhì)的量。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，還包括：

相關(guān)參數(shù)測量單元，被配置成測量與燃料電池堆中的所述電解質(zhì)膜的相對濕度相關(guān)的參數(shù)的值，其中，

當(dāng)所述相對濕度低時，所述處理程度確定單元基于所測量的所述參數(shù)的值來確定激活處理的程度，該激活處理的程度比當(dāng)所述相對濕度高時所確定的激活處理的程度高。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，

所述參數(shù)是所述燃料電池堆中或所述燃料電池堆附近的冷卻水的溫度、阻抗或所述電解質(zhì)膜附近的氣體的濕度。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，還包括：

最近歷史存儲單元，被配置成存儲最近預(yù)定時間段內(nèi)燃料電池堆的輸出的歷史，其中，

當(dāng)所述最近預(yù)定時間段內(nèi)的所述輸出高時，所述處理程度確定單元被配置成確定激活處理的程度，該激活處理的程度比當(dāng)所述最近預(yù)定時間段內(nèi)的所述輸出低時所確定的激活處理的程度高。