[發明專利]燃料電池系統

有效

• 申請號: 201811249815.8
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109786788B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 山森啟太郎;垣見洋輔
• 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
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 杜誠;楊林森

在燃料電池系統中，控制器被配置成進行以下操作以停止燃料電池系統：(a)通過在供應側開關閥和排出側開關閥被關閉以密封陰極中剩余的氧化氣體的情況下向陽極供應燃料氣體并且掃描來自燃料電池的電流來執行氧化氣體消耗處理，以及(b)在響應于對電流的掃描而減小的陰極的壓力與通過響應于對電流的掃描消耗陰極中剩余的氧化氣體而減小的陰極的估計壓力值之間的差變得大于預定的判定閾值的時間點處停止掃描電流以結束氧化氣體消耗處理。

技術領域

本發明涉及燃料電池系統。

相關技術

在停止燃料電池系統時，執行消耗燃料電池的留在陰極中的氧氣的處理(氧氣消耗處理)。如例如在日本未審查專利申請公布第2016-012461號(JP 2016-012461 A)中所描述的，氧氣消耗處理是如下處理：在該處理中，以減小燃料電池的輸出電壓來控制輸出電壓直到輸出電壓降低至預定電壓值的方式掃描電流。

發明內容

在氧氣消耗處理中，可以被消耗的氧氣量隨著預定電壓值減小即隨著處理時間(電流掃描時間)增加而增加。然而，在該處理在即使陰極的氧氣濃度已經達到低水平之后仍然繼續的情況下，在陰極中發生由于氫離子與從陽極傳導的電子的重新結合而引起的氫氣生成(在下文中稱為“抽取氫氣”)。抽取氫氣可能導致在下一次開始處燃料消耗減少以及排出氫氣濃度的增加。另一方面，在處理時間太短的情況下，未被消耗并且留在陰極中的氧氣的量可能增加，并且因此可能不能實現氧氣消耗處理的目的。因此，期望在停止燃料電池系統時的氧氣消耗處理中實現對抽取氫氣生成的抑制和充足的氧氣消耗。

本發明提供了一種可以被實現為以下實施方式的燃料電池系統。

本發明的一個方面涉及燃料電池系統。燃料電池系統包括燃料電池、陽極氣體供應單元、陰極氣體供應單元、供應側開關閥、排出側開關閥和控制器。燃料電池利用被供應給陽極的燃料氣體與被供應給陰極的氧化氣體之間的反應來生成電力。陽極氣體供應單元被配置成向陽極供應燃料氣體。陰極氣體供應單元被配置成向陰極供應氧化氣體。供應側開關閥被配置成停止通過陰極氣體供應單元向陰極供應氧化氣體。排出側開關閥被配置成切斷從陰極排出的陰極尾氣。控制器被配置成控制陽極氣體供應單元、陰極氣體供應單元、供應側開關閥和排出側開關閥以控制燃料電池的電力生成。控制器被配置成進行以下操作來停止燃料電池系統：(a)通過在供應側開關閥和排出側開關閥被關閉以密封陰極中的剩余氧化氣體的情況下向陽極供應燃料氣體并且掃描來自燃料電池的電流來執行氧化氣體消耗處理，以及(b)在響應于電流的掃描而減小的陰極的壓力與響應于電流的掃描通過陰極中剩余的氧化氣體的消耗而減小的陰極的估計壓力值之間的差變得大于預定判定閾值的時間點處停止掃描電流以結束氧化氣體消耗處理。在本實施方式的燃料電池系統中，響應于從燃料電池的電流掃描而減小的陰極的壓力與響應于電流掃描通過陰極中剩余的氧化氣體(氧氣)的消耗而減小的陰極的估計壓力值之間的差變得大于預定的判定閾值的時間點對應于陰極中的氧氣濃度達到低水平并且在陰極中開始生成抽取氫氣的時間點。因此，通過在可以被稱為“氧氣濃度達到低水平的時間點”或“開始生成抽取氫氣的時間點”的該時間點處停止電流掃描以結束氧氣消耗處理，還可以實現對抽取氫氣生成的抑制和陰極中的充足的氧氣消耗。

在根據本發明的方面的燃料電池系統中，控制器可以被配置成預先存儲與響應于對電流的掃描而減小的陰極的壓力與陰極的估計壓力值之間的差變得大于預定的判定閾值的時間點對應的燃料電池的輸出電壓作為電壓閾值，以及通過檢測燃料電池的輸出電壓變得小于電壓閾值的時間點來檢測陰極的壓力與陰極的估計壓力值之間的差變得大于預定判定閾值的時間點以停止掃描電流。在本實施方式的燃料電池系統中，控制器檢測燃料電池的輸出電壓變得小于閾值的時間點以檢測陰極的壓力與陰極的估計壓力值之間的差變得大于判定閾值的時間點并隨后停止掃描電流。該配置使得容易地在氧氣濃度達到低水平的時間點(開始生成抽取氫氣的時間點)處停止電流掃描而不需要對陰極壓力的檢測。

可以以各種形式實現本發明。例如，可以以用于控制燃料電池系統的方法、用于停止燃料電池系統的方法以及在停止燃料電池系統時的氧氣消耗方法的形式來實現本發明。

附圖說明