[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统，其在废气流路上具有用于排出伴随燃料电池发电而生成的杂质的排出阀。

背景技术

一直以来，具有接收反应气体(燃料气体及氧化气体)的供给并进行发电的燃料电池的燃料电池系统被提出并实际应用。近些年来，提出了如下燃料电池系统：在用于使由氢罐等燃料供给源提供的燃料气体流向燃料电池的燃料供给流路上，设置机械式可变调节器、喷射器等可变气体供给装置，从而可根据系统的运转状态改变来自燃料供给源的燃料气体的供给压力(例如参照日本特开2005-302563号公报)。

发明内容

在上述电池系统的燃料电池内部或燃料废气的循环流路中，伴随发电而生成的氮、一氧化碳等杂质气体、水分会随着时间累积。因此，提出了以下的技术方案(清除技术)：为了将累积的气体、水分排出到外部，在循环流路(或与循环流路连接的排出流路)上设置了排气阀、排水阀等排出阀，通过对该排出阀进行开关控制而排出气体、水分。

但是，例如因异物进入到该排出阀等，即使对处于打开状态的排出阀进行关闭控制也无法关闭时、即产生所谓关闭异常时，会出现应循环到燃料电池的燃料被白白排出的情况，因此需要开发出在运转过程中检测出排出阀的打开异常的技术。

本发明鉴于以上情况而产生，其目的在于提供一种可在运转过程中检测出排出阀的打开异常的燃料电池系统。

为了实现上述目的，本发明涉及的燃料电池系统具有：燃料电池；供给流路，使由燃料供给源提供的燃料气体流向上述燃料电池；可变气体供给装置，调整上述供给流路的上游侧的气体状态并提供到下游侧；第1控制装置，对上述可变气体供给装置进行驱动控制；废气流路，能够将从上述燃料电池排出的燃料废气经由排出阀排放到外部；第2控制装置，对上述排出阀进行驱动控制；异常检测装置，检测上述排出阀是否发生异常，其中，上述异常检测装置利用对上述可变气体供给装置的气体供给指令量检测出上述排出阀未从打开状态恢复到关阀状态的打开异常。

根据这一构成，利用对可变气体供给装置的气体供给指令量检测出排出阀的打开异常，因此可在运转过程中不产生延迟地检测出该打开异常。

在上述燃料电池系统中，设对上述可变气体供给装置的基于PI控制法则的气体供给指令量为Qreq、上述燃料电池中的燃料气体消耗量为Qfc、上述燃料电池内的从阳极侧到阴极侧的交叉泄漏量为Qcl、气体供给量增加量Qinc＝Qreq-(Qfc+Qcl)时，上述异常检测装置根据上述气体供给量增加量Qinc检测出上述排出阀的打开异常。

并且，在上述燃料电池系统中，上述异常检测装置在上述气体供给量增加量Qinc超过预定的第1阈值的状态持续了预定时间时检测出上述排出阀的打开异常。

进一步，在上述燃料电池系统中，上述第2控制装置在通过上述异常检测装置检测到上述排出阀打开异常时对该排出阀多次反复进行开关驱动控制。

根据该构成，当在运转过程中检测到排出阀的打开异常时，可不停止运转地解除该打开异常。

进一步，在上述燃料电池系统中，上述可变气体供给装置可以是直接以电磁驱动力按预定的驱动周期驱动阀体而使该阀体与阀座分离的电磁驱动式开关阀(例如喷射器)。上述排出阀也一样，可以是直接以电磁驱动力按预定的驱动周期驱动阀体而使该阀体与阀座分离的电磁驱动式开关阀。

根据本发明，可在运转过程中检测出排出阀的打开异常。

附图说明

图1是本发明的实施方式涉及的燃料电池系统的构成图。

图2是用于说明图1所示的燃料电池系统的控制方式的控制框图。

图3是用于说明图1所示的燃料电池系统的打开异常解除控制的时间图。

图4是用于说明图1所示的燃料电池系统的打开异常停止控制的时间图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式涉及的燃料电池系统1。在本实施方式中，说明将本发明应用于燃料电池车辆(移动体)的车载发电系统的例子，也可将本发明涉及的燃料电池系统搭载到除燃料电池车辆以外的各种移动体(机器人、船舶、飞机等)中。并且，本发明涉及的燃料电池系统也可适用于用作建筑(住宅、大厦等)的发电设置的固定式发电系统。

首先，参照图说明本发明的实施方式涉及的燃料电池系统1的构成。

如图1所示，本实施方式涉及的燃料电池系统1具有接收反应气体(氧化气体及燃料气体)的供给并产生电力的燃料电池10，并具有：氧化气体配管系统2，向燃料电池10提供作为氧化气体的空气；氢气配管系统3，向燃料电池10提供作为燃料气体的氢气；统一控制系统整体的控制装置(第1控制装置、第2控制装置、异常检测装置)4等。