[發明專利]燃料電池系統和控制燃料電池系統的方法

有效

• 申請號: 201810297340.3
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108695526B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 小川朋宏;丸尾剛;松本峻;常川洋之
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;H01M8/04119;H01M8/04223;H01M8/04228;H01M8/04303
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張建濤;車文

本發明涉及燃料電池系統和控制燃料電池系統的方法。燃料電池系統包括：燃料電池組，燃料電池組具有多個電池，所述多個電池每個均具有氫通道、氫通道入口和氫通道出口；負載，負載被從燃料電池組供應電力；循環通路，循環通路將通道入口與通道出口連接；氫泵，氫泵被設置在循環通路中；和控制器。在從停止到負載的電力供應至下一次開始電力供應的時段期間，控制器使氫泵在正方向上旋轉，以便以比發電所要求的最小流量大的流量將第一量的氫氣通過通道入口饋送到每個電池中，然后使氫泵在反方向上旋轉，以便將氫氣通過通道出口饋送到每個電池中。

技術領域

本發明涉及一種燃料電池系統和一種控制燃料電池系統的方法。

背景技術

已知一種燃料電池系統，該燃料電池系統具有由堆疊在一起的多個燃料電池組成的燃料電池組。每個燃料電池均具有膜電極組件，膜電極組件夾在分隔物之間。根據在日本專利申請公報No.2010-282821(JP 2010-282821A)中描述的用于防止水在每個電池的氫通道出口中滯留的技術，當停止發電時，用于使氫循環的泵在與發電期間泵被驅動的方向相反的方向上被驅動，以便移除堵塞氫通道出口的水。

發明內容

當氫泵在相反方向上被驅動時，每個電池的氫通道入口可能被水堵塞。如果堵塞氫通道入口的水凍結，則氫氣不能被引入到電池中，這可能導致氫的不足和燃料電池的劣化。因此，能夠防止燃料電池的氫通道入口和氫通道出口被水堵塞的技術已被期望。

本發明的第一方面涉及一種燃料電池系統，該燃料電池系統包括：燃料電池組，燃料電池組具有多個電池，所述多個電池每個均具有氫通道、氫通道入口和氫通道出口，氫氣流過氫通道，氫通道入口允許氫氣流入到氫通道中，氫通道出口允許氫氣從氫通道流出；主負載，電力從燃料電池組被供應到主負載；循環通路，循環通路將氫通道入口與氫通道出口連接，使得被供應到燃料電池組的氫氣通過循環通路循環；氫泵，氫泵被設置在循環通路中，并且被構造成在與氫氣的通常饋送方向對應的正方向和與所述正方向相反的反方向中的選出的一個方向上旋轉；和控制器，控制器被構造成控制氫泵?？刂破鞅粯嬙斐桑涸趶耐Ｖ箯娜剂想姵亟M到主負載的電力供應時至下一次開始到主負載的電力供應時的時段期間，使氫泵在正方向上旋轉，以便以第一氫流量將預定第一氫量的氫氣通過氫通道入口饋送到每一個電池中，然后使氫泵在所述反方向上旋轉，以便將第二氫量的氫氣通過氫通道出口饋送到每個電池中，其中第一氫流量大于發電所要求的最小氫流量，第二氫量小于第一氫量。在根據該方面的燃料電池系統中，控制器使氫泵在所述正方向上旋轉以便將氫氣饋送到每個電池中，并且然后使氫泵在所述反方向上旋轉以便將氫氣饋送到每個電池中。因此，電池中的水能夠被移動到電池的中間部，并且能夠防止電池的氫通道入口和氫通道出口被水堵塞。

氫通道入口和氫通道出口中的至少一個可以由多個直的流動通道組成，所述多個直的流動通道以規則間隔平行排列。利用該布置，能夠防止以規則間隔布置的直的流動通道被堵塞。

在氫泵在正方向上旋轉期間饋送氫氣的第一氫流量對燃料電池系統中發電所要求的最小氫流量的比可以在1.5至3.0的范圍中，其中最小氫流量被取作1。利用該布置，處理時間能夠被縮短。

氫泵在反方向上旋轉期間饋送氫氣的第二氫流量可以大于氫泵在正方向上旋轉期間的第一氫流量。利用該布置，處理時間能夠被縮短。

控制器可以以比氫泵在所述正方向上旋轉的時長短的時長使氫泵在所述反方向上旋轉。利用該布置，處理時間能夠被縮短。