[发明专利]燃料电池用的温度控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池用的温度控制系统。

背景技术

公知有利用含有氢的燃料气体和含有氧的氧化气体的电化学反应进行发电的燃料电池系统。所述燃料电池是高效清洁的发电单元，因此作为二轮车和汽车等的驱动动力源而备受期待。

但是，燃料电池与其他电源相比，起动性差，特别是在低温环境下起动时在燃料电池的端部和中央部之间产生单体电池电压偏差。一般地，在层叠多个单体电池而成的燃料电池的两端部设置端板(参照图9)。在低温起动时，有效利用伴随发电的自身发热使燃料电池1预热，但是由于端板3的热容量比单体电池2大，因而两端部的单体电池2的热量被端板3夺去。其结果，存在根据电池组内部的单体电池位置产生温度梯度，产生单体电池电压偏差的问题。

鉴于这种问题，例如提出有在燃料电池的端部单体电池上配置绝热板，抑制单体电池间的温度梯度的方法(例如专利文献1)

专利文献1  日本特开2004-152052号公报

但是，在低温环境下运转(起动等)时，由于在端部单体电池散热，因而具有在电池组内产生较大温度梯度的问题。并且，在配置上述绝热板的情况下，还存在系统大型化的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述所说明的问题而提出的，目的在于提供一种温度控制系统，即使在低温环境下起动的情况下，也能够抑制单体电池电压偏差。

为了解决上述问题，本发明的燃料电池用的温度控制系统，通过使热介质在燃料电池中流通来控制该燃料电池的温度，其特征在于，具有流通控制单元，其在低温运转时，使流量比通常运转时的流量大的热介质在上述燃料电池中流通。

在此，“低温”例如是指低于常温的温度，接近零度或者冰点以下的情况，“比通常时大的流量”除了绝对流量之外，还包括流速、压力。根据上述构成，由于将低温起动时的热介质(冷却水等)的流量设定成大于通常起动时的热介质的流量，因而即使在低温起动时预热的情况下也能抑制单体电池间的温度偏差，结果能够抑制单体电池电压偏差。

在此，在上述构成中优选构成为，还具有判断单元，其在起动该系统时，检测出与上述燃料电池相关的温度，根据检测结果判断应进行低温起动还是应进行通常起动，上述流通控制单元在低温起动时，使流量比通常起动时的流量大的热介质在上述燃料电池中流通。

并且，优选构成为，设有在上述低温运转时对燃料电池的端部进行加热的加热器，或设有在上述低温运转时对上述热介质进行加热的加热器(参照图6～图8)。进而，在上述低温运转时流通的上述热介质的流量可以是该系统允许的最大流量。

如上所说明，根据本发明，即使在低温环境下起动的情况下也能抑制单体电池电压偏差。

附图说明

图1是表示本实施方式的燃料电池系统的要部构成的图。

图2是表示该实施方式的燃料电池的温度分布的图。

图3是表示该实施方式的燃料电池的IV特性的温度依赖性的图。

图4是按时间描绘该实施方式中各温度下的单体电池电压的图。

图5是表示该实施方式的系统起动时的动作的流程图。

图6是表示变形例的加热器的设置例的图。

图7是表示变形例的加热器的设置例的图。

图8是表示变形例的加热器的设置例的图。

图9是表示燃料电池的概略构成的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

A.本实施方式

图1是表示本实施方式的燃料电池系统100的要部构成的图。在本实施方式中，设想燃料电池汽车(FCHV)、电动汽车、混合动力汽车等车辆上所搭载的燃料电池系统，但是不仅是车辆，还能够适用于各种移动体(例如船舶、飞机、机器人等)以及定置型电源。

燃料电池40是由供给的反应气体(燃料气体以及氧化气体)产生电力的单元，具有串联层叠具有MEA(膜/电极接合体)等多个单体电池400-k(1≤k≤n)而成的堆叠构造。具体而言，能够利用固体高分子型、磷酸型、熔融碳酸盐型等各种类型的燃料电池。

燃料气体供给源30是向燃料电池40供给氢气等燃料气体的单元，例如由高压氢罐、贮氢罐等构成。燃料气体供给路21是用于将由燃料气体供给源30放出的燃料气体向燃料电池40的阳极(anode)引导的气体流路，在该气体流路上从上游至下游设置有罐阀(tank valve)H1、供氢阀H2、FC入口阀H3等的阀。罐阀H1、供氢阀H2、FC入口阀H3是用于向燃料气体供给路21或燃料电池40进行供给(或者截止)的截止阀(shut valve)，例如由电磁阀构成。