[發明專利]燃料電池系統以及燃料電池系統的控制方法

有效

• 申請號: 202010090636.5
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111628193B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 塩川諭;麻生真司
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04223
• 分類號: H01M8/04223;H01M8/04746;H01M8/04858;B60L58/30
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 周宏志;張青

本發明提供燃料電池系統以及燃料電池系統的控制方法。在來自負載的請求電力超過預先決定的基準值時，控制成為使燃料電池發出與請求電力對應的電力的通常運轉模式。在請求電力為基準值以下時，控制成為間歇運轉模式。在從間歇運轉模式向通常運轉模式轉移時執行從燃料電池引出電流而使燃料電池的電壓降低至還原電壓的刷新處理。間歇運轉模式結束時的燃料電池內的氧量越少，則使在刷新處理開始時從燃料電池引出的電流越少。

技術領域

本發明涉及燃料電池系統以及燃料電池系統的控制方法。

背景技術

在燃料電池持續發電的過程中，存在如下情況：伴隨著發電而在燃料電池的陰極所具備的催化劑上形成氧化被膜，使得發電性能降低。為了使這樣降低了的發電性能恢復，公知有一種執行將燃料電池的電壓降低至催化劑上的氧化被膜被還原的還原電壓來除去氧化被膜的處理(刷新處理)的方法。在國際公開第2013/128610中公開了如下結構：當從燃料電池系統中的負載請求小、向燃料電池的發電指令值被設定為零的運轉狀態(所謂的間歇運轉)向燃料電池發出與負載請求對應的電力的運轉狀態(所謂的通常運轉)轉移時，執行刷新處理。

發明內容

然而，本申請發明人等發現了下述的新問題點：若在從間歇運轉向通常運轉轉移時執行刷新處理，則存在刷新處理時的燃料電池的電壓偏離所希望的適當的還原電壓而散亂的情況。若刷新處理時的燃料電池的電壓比所希望的還原電壓低，則存在催化劑被過度還原的可能性。因此，期望有一種抑制刷新處理時的燃料電池的電壓的偏差、使刷新處理時的燃料電池的電壓更接近所希望的還原電壓的技術。

本發明能夠作為以下的方式而實現。

根據本發明的一個方式，提供一種燃料電池系統。該燃料電池系統具備：燃料電池，層疊有多個單電池，接受含有氧的氧化氣體與含有氫的燃料氣體的供給來對于負載供給電力；氧化氣體供給部，對于上述燃料電池供給上述氧化氣體；控制部，控制上述燃料電池系統的運轉狀態；以及判定部，判定上述燃料電池內的氧量。在來自上述負載的請求電力超過預先決定的基準值時，上述控制部控制上述燃料電池系統的運轉狀態以便成為上述燃料電池發出與上述請求電力對應的電力的通常運轉模式，在上述請求電力為上述基準值以下時，上述控制部控制上述燃料電池系統的運轉狀態以便成為間歇運轉模式，該間歇運轉模式是通過上述氧化氣體供給部使比在上述通常運轉模式中供給至上述燃料電池的氧量少且為了使上述燃料電池的電壓成為預先設定的目標電壓所需的氧量供給至上述燃料電池的模式，當從上述間歇運轉模式向上述通常運轉模式轉移時，在上述間歇運轉模式結束的時機執行從上述燃料電池引出(sweep)電流而使上述燃料電池的電壓降低至還原電壓的刷新處理，在上述時機上述判定部判定出的上述氧量越少，則將在上述刷新處理開始時從上述燃料電池引出的電流設定為越少的值。

根據該方式的燃料電池系統，能夠抑制在刷新處理的執行時燃料電池的電壓偏離所希望的還原電壓而散亂的情況。因此，能夠抑制刷新處理時的電壓過低而催化劑被過度還原的情況。

在上述方式的燃料電池系統中，上述時機的上述燃料電池的電壓越低，則上述判定部判定為上述燃料電池內的氧量越少。根據該方式的燃料電池系統，由于能夠使用燃料電池系統通常所具有的電壓傳感器來判定燃料電池內的氧量，所以不需要為了取得氧量而進一步設置特別的傳感器，能夠抑制系統結構的復雜化。

在上述方式的燃料電池系統中，上述時機的、構成上述燃料電池的上述多個單電池各自的電壓中的最大值與最小值之差越大，則上述判定部判定為上述燃料電池內的氧量越少。根據該方式的燃料電池系統，由于能夠使用燃料電池系統通常所具有的電壓傳感器來判定燃料電池內的氧量，所以不需要為了取得氧量而進一步設置特別的傳感器，能夠抑制系統結構的復雜化。

在上述方式的燃料電池系統中，上述時機的、構成上述燃料電池的上述多個單電池各自的電壓中的最小值越小，則上述判定部判定為上述燃料電池內的氧量越少。根據該方式的燃料電池系統，由于能夠使用燃料電池系統通常所具有的電壓傳感器來判定燃料電池內的氧量，所以不需要為了取得氧量而進一步設置特別的傳感器，能夠抑制系統結構的復雜化。