[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，特别涉及一种根据燃料电池的运 转状态对输出电力进行控制的燃料电池系统。

背景技术

在对于依赖石油的汽车社会的前景担忧的现在，人们正期待搭载 有以氢为燃料的燃料电池的汽车的普及。燃料电池具有将单体电池串 联地层积起来的堆叠构造，其利用供给到阳极的含氢的燃料气体和供 给到阴极的含氧的氧化气体之间的电化学反应来进行发电。

燃料电池与其它电源相比在起动时存在各种制约。所述燃料电池 的发电效率由于温度的降低或电极催化剂的中毒而降低，还存在不能 供给希望的电压/电流而无法使设备起动的情况。

鉴于这样的情况，在起动燃料电池时，通过使供给到阳极的燃料 气体和供给到阴极的氧化气体中的至少一方处于不足状态，并使电极 的一部分的过电压增加以产生更多的热量，从而使燃料电池的温度上 升，进行使电极催化剂的中毒等恢复的运转(以下，称为恢复(refresh) 运转)(例如，参照下述专利文献1)。

专利文献1：日本特表2003-504807号

但是，燃料电池的IV特性不是恒定的，其根据燃料电池的运转状 态(为通常运转状态、或者为恢复运转状态)或运转环境(例如，外 界温度)等而有很大的变动。当在不考虑所述变动地对燃料电池的输 出电力进行控制时，担心对二次电池进行过充电等的问题。

关于这一点，在日本特开2005-50742号公报等中，公开了对燃 料电池的IV特性进行推算，并根据推算出的IV特性对燃料电池的输 出电力进行控制的技术，但是所述技术对燃料电池的输出电压的电压 降没有区分主要原因地进行推算，从而存在IV特性的推算精度欠缺的 问题。

发明内容

本发明是鉴于以上说明的情况而作出的，其目的在于，提供一种 能够高精度地推算燃料电池的IV特性的燃料电池系统。

为了解决上述问题，本发明所涉及的燃料电池系统的特征在于， 具有：燃料电池；第一检测单元，对上述燃料电池的实际运转动作点 的输出电流、输出电压进行检测；第二检测单元，对上述燃料电池的 归因于电阻的电压降低量进行检测；第三检测单元，对上述燃料电池 的归因于极化的电压降低量进行检测；第四检测单元，对上述燃料电 池的电动势的降低量进行检测；以及推算单元，基于上述各检测单元 的检测结果，对燃料电池的电流/电压特性进行推算。

根据所述结构，关于燃料电池的IV特性，将通过运转而产生的电 压降低量大致分为与电流不成比例的归因于极化的电压降、与电流成 比例的与归因于电阻的电压降、以及归因于电动势变化的电压降这三 个部分，并基于此对燃料电池的IV特性(电流/电压特性)进行推算。 其结果为，与以往相比能够高精度地推算燃料电池的IV特性，由此能 够抑制燃料电池的实际IV特性与IV特性推算线之间的偏离。

此处，在上述结构中，优选以下形态：上述第二检测单元对上述 燃料电池的阻抗进行测定，并由该阻抗的测定结果和上述输出电流检 测上述归因于电阻的电压降低量。

此外，在上述结构中，优选以下形态：上述燃料电池系统还包括： 化学计量比检测单元，对供给上述燃料电池的氧化气体的化学计量比 (过剩系数)进行检测；以及判断单元，根据所检测出的氧化气体的 化学计量比，判断从上述燃料电池的电动势与实际运转动作点的输出 电压之差中减除上述归因于电阻的电压降低量后所得的电压降低量全 部是归因于极化的电压降低量、还是上述归因于极化的电压降低量和 上述电动势的降低量的组合。

此外，在上述结构中，优选以下形态：上述归因于极化的电压降 中包含活化过电压，上述燃料电池系统还包括校正单元，该校正单元 对于每一个规定的电流区域检测在上述推算单元推算出的上述燃料电 池的电流/电压特性与上述第一检测单元检测出的实际运转动作点的输 出电压之间产生的电压偏差，并基于检测出的电压偏差至少对上述活 化过电压进行校正。

此外，在上述结构中，优选以下形态：在将上述系统起动而到当 前时刻为止进行过上述校正的电流区域设为已校正电流区域、将尚未 进行上述校正的电流区域设为未校正电流区域的情况下，上述校正单 元利用上述已校正电流区域上的上述活化过电压的校正量，进行上述 未校正电流区域上的上述活化过电压的校正。