[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过低效率运转可使燃料电池迅速升温的燃料电 池系统。

背景技术

燃料电池汽车等中搭载的固体高分子型燃料电池通过供给阳极的 燃料气体中的氢及供给阴极的氧化气体中的氧的化学反应产生电力。 这种燃料电池一般最适于发电的温度范围是70～80℃。根据使用环境， 存在燃料电池从起动到达到该温度范围需要较长时间的情况。

鉴于这种情况，在日本特开2002-313388号公报所述的燃料电池 系统中，通过执行低效率运转而使燃料电池迅速地升温。在此，低效 率运转是指与通常运转相比电力损失较大的运转，换句话说，是指与 通常运转时相比降低燃料电池的发电效率、且与通常运转相比增大热 能量的运转。并且，在该燃料电池系统中，当冷却液温度为0℃以下时， 经常通过执行低效率运转来缩短燃料电池的预热时间。

发明内容

但是，当燃料电池系统经常执行低效率运转时，担心伴随维持低 效率运转所产生的问题，要求进一步改善。

本发明的目的在于提供一种可避免这种问题并能提高系统运转稳 定性的燃料电池系统。

为了实现上述目的，本发明的燃料电池系统的构成是通过在规定 的低温时进行与通常运转相比电力损失大的低效率运转而使燃料电池 与通常运转相比在短时间内升温。燃料电池系统具有控制装置，控制 装置在规定低温时规定条件成立的情况下，禁止低效率运转而执行通 常运转。

这样一来，在假设伴随维持低效率运转而产生问题的情况下，即 规定条件成立的情况下，可从低效率运转切换为通常运转。由此，可 避免伴随维持低效率运转所产生的问题，并能提高系统运转的稳定性。

根据本发明的优选的一个实施方式为，上述规定条件包括无法消 耗低效率运转产生的燃料电池的发电电力的时候。

这是因为，在这种情况下无法维持低效率运转。通过将低效率运 转切换为通常运转，并降低燃料电池的发电量，可稳定地进行系统运 转。

根据本发明的优选的另一个实施方式为，燃料电池系统可具有蓄 电装置，其构成为蓄积燃料电池的发电电力。并且，优选上述规定条 件包括以下至少一种：无法将低效率运转产生的燃料电池的发电电力 蓄积到蓄电装置中的时候、及蓄电装置的蓄电量大于规定量的时候。

这是因为，在这种情况下，在维持低效率运转的情况下，燃料电 池的发电电力失去了耗用处。

根据本发明优选的一个实施方式，上述规定条件可包括燃料电池 中产生溢流的时候。

例如，降低对燃料电池的反应气体的供给量而进行低效率运转的 情况下，不能促进由燃料电池的发电反应生成的水的排出。因此担心 燃料电池产生溢流，从而电压下降。根据上述本发明的构成，当发生 溢流时，将低效率运转切换为通常运转，因此可促进生成水的排出， 从而抑制电压下降。

优选：控制装置接收到燃料电池的发电停止要求的情况下，可禁 止低效率运转，并停止燃料电池的发电。

这样一来，在例如存在燃料电池的间歇运转的要求、IG-OFF或系 统异常时产生的发电停止要求的情况下，可停止燃料电池的发电。

优选：控制装置进行控制，以在燃料电池起动时执行低效率运转。

然而，当进行低效率运转时，不仅从燃料电池的阳极侧排出氢气， 而且从阴极侧也会排出氢(主要是泵送氢)。将含有氢的氧化废气直 接排出到大气中会对环境不利。

因此，根据本发明的优选的一个实施方式，燃料电池系统具有： 供给路径，供给燃料电池的氧化气体在该路径中流动；排出路径，从 燃料电池排出的氧化废气在该路径中流动；旁通路径，连接供给路径 和排出路径，以使氧化气体绕过燃料电池而流动；旁通阀，开关旁通 路径。优选：控制装置在低效率运转时打开旁通阀，但在通常运转时 关闭旁通阀。

这样一来，在低效率运转时，通过绕过的氧化气体可稀释氧化废 气中含有的氢。因此，可将氧化废气从排出路径适当地排出到大气中。 而在通常运转时，无需使氧化气体绕过燃料电池，因此可适当地向燃 料电池供给氧化气体。

附图说明

图1是实施方式的燃料电池系统的构成图。

图2是表示实施方式的FC电流和FC电压的关系的图表。