[发明专利]燃料电池系统的控制装置以及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对负极(anode)非循环型的燃料电池系统的运转进行控制的控制装置以及控制方法。

背景技术

与使从燃料电池堆排出的未反应的排出负极气体循环来重新利用的负极循环型的燃料电池系统相对地，已知一种不使负极气体循环而是对燃料电池堆供给负极气体的负极非循环型的燃料电池系统。

日本特开2008-97966号公报中公开了如下的技术：在这种负极非循环型的燃料电池系统中，在发电过程中反复对负极气体的供给压力进行升压和降压，来在负极气体流路内产生周期性的气流，由此对氮气等惰性气体滞留于燃料电池堆的一部分单体中的情况进行抑制，从而对负极催化剂层内的氢分压不足所导致的发电不良进行抑制。

发明内容

发明要解决的问题

然而，在包括冰点下环境的低温环境下使用上述燃料电池系统的情况下，有时会由于燃料电池堆内的残留水冻结等的影响而无法将滞留于燃料电池堆内的惰性气体充分地完全排出，其结果是存在负极催化剂层内的氢分压不足而导致发电不良的情况。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种在负极非循环型的燃料电池系统中、即使在低温环境下也能够有效抑制负极催化剂层内的氢分压不足所导致的发电不良、从而提高燃料电池的发电性能的燃料电池系统的控制装置以及控制方法。

用于解决问题的方案

本发明的第一方式是一种燃料电池系统的控制装置，该燃料电池系统是负极非循环型的燃料电池系统，具备：燃料电池；容积部，其能够暂时贮存从上述燃料电池排出的负极排气；排出单元，其将上述负极排气排出至外部；以及温度检测单元，其检测上述燃料电池的温度，该燃料电池系统的控制装置的特征在于，具备负极气体供给控制单元，该负极气体供给控制单元控制向燃料电池进行的负极气体的供给，上述负极气体供给控制单元具有：负极上下限压力设定单元，其设定负极上限压力和负极下限压力；负极升压速度设定单元，其至少根据由上述温度检测单元检测出的上述燃料电池的温度来设定负极升压速度；以及负极气体升降压控制单元，其重复进行升压和降压，其中，通过供给负极气体来进行升压，使压力以上述负极升压速度上升至上述负极上限压力，通过限制负极气体的供给来进行降压，使压力下降至上述负极下限压力，其中，在由上述温度检测单元检测出的上述燃料电池的温度未达到规定温度的情况下，上述负极升压速度设定单元将上述负极升压速度设定为比上述燃料电池的温度为上述规定温度以上的情况慢的速度。

另外，本发明的第二方式是一种燃料电池系统的控制方法，该燃料电池系统是负极非循环型的燃料电池系统，具备：燃料电池；容积部，其能够暂时贮存从上述燃料电池排出的负极排气；以及排出单元，其将上述负极排气排出至外部；该燃料电池系统的控制方法的特征在于，包括以下步骤：检测上述燃料电池的温度，设定负极上限压力和负极下限压力，至少根据所检测出的燃料电池的温度来设定负极升压速度，以重复进行升压和降压的方式对上述燃料电池供给负极气体，其中，通过供给负极气体来进行升压，使压力以上述负极升压速度上升至上述负极上限压力，通过限制负极气体的供给来进行降压，使压力下降至上述负极下限压力，在所检测出的燃料电池的温度未达到规定温度的情况下，将上述负极升压速度设定为比燃料电池的温度为上述规定温度以上的情况慢的速度。

附图说明

图1是表示应用了本发明的燃料电池系统的概要的结构图。

图2是表示由控制器进行的发电控制处理的整个流程的流程图。

图3是表示图2的步骤S101的目标发电电流运算处理的详情的流程图。

图4是表示示出了加速踏板操作量和车辆速度与目标驱动马达电力之间的关系的映射数据图像的图。

图5是表示示出了由燃料电池堆发出的目标发电电力和燃料电池堆的温度与由输出取出装置从燃料电池堆取出的目标发电电流之间的关系的映射数据图像的图。

图6是表示图2的步骤S106的氢控制处理的详情的流程图。

图7是说明计算目标下限压力的方法的具体例的控制框图。

图8是说明计算负极升压速度的方法的具体例的控制框图。

图9是表示示出了发电停止持续时间与第五校正系数之间的关系的映射数据图像的图。

图10是表示在控制器进行了氢气压力调节阀的驱动的情况下目标氢气压力以及实际氢气压力的动作的具体例的时间图。