[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具备燃料电池以及由所述燃料电池所输出的电力驱动的负载的燃料电池系统。

背景技术

目前，提出一种进行在燃料电池车辆等上利用的燃料电池的暖机的技术(美国专利申请公开第二010/0047630号(以下称为“US 2010/0047630A1”。)。在US 2010/0047630A1中，将燃料电池(FC)的输出电压设定为负载动力源的最低驱动电压以上(摘要)。更具体地说，根据FC的温度判断暖机的必要性(图4的S2)，在需要暖机时(S2：是)，确认电动机输出的要求(S3)。若没有电动机输出的要求(S3：否)，则进行使FC的输出电压相对降低的第一低效率运转(S4，图3)。若存在电动机输出的要求(S3：是)，则进行使FC的输出电压相对升高的第二低效率运转(S5，图3)。

第一低效率运转是在没有来自牵引电动机(M3)的输出要求的情况下采用，第二低效率运转是在有来自牵引电动机的输出要求的情况下采用(段落[0044])。在第一低效率运转中，FC的输出电压被设定为小于牵引电动机的最低驱动电压(Vlim)(段落[0045])。在第二低效率运转中，算出与FC要求输出相应的FC电流，对应于算出的FC电流使空气计量比(air stoichiometric ratio)变化。此时，FC的输出电压在所述最低驱动电压下变一定(图5，段落[0046])。

如上所述，在US 2010/0047630A1中，是着眼于FC的暖机的迅速性这一观点的内容，但并没有研究FC的劣化抑制。

发明内容

本发明是考虑这样的问题而提出的，其目的在于，提供一种在抑制燃料电池的劣化的同时，有效促进燃料电池的暖机，且能够抑制燃料电池的剩余电力或不足电力的产生的燃料电池系统。

本发明的燃料电池系统，其具备：

燃料电池，其具有催化剂，通过所述催化剂使氧或者氢进行反应，由此进行发电；

气体供给机构，其将所述氧及所述氢的至少一方供应给所述燃料电池；

电压控制机构，其控制所述燃料电池的发电电压；以及

负载，其由所述燃料电池输出的电力驱动，

其特征在于，

燃料电池系统还具有气体供给控制机构，该气体供给控制机构控制所述气体供给机构，使得在通过控制所述电压控制机构而将所述燃料电池的实际电压固定于所述催化剂进行氧化还原反应的氧化还原进行电压范围外的规定电压的状态下，所述氧及所述氢的至少一方的浓度追随于所述负载所要求的要求电力，

所述气体供给控制机构在判定为所述燃料电池的温度在规定温度以下的情况下，将所述燃料电池的电压固定于比所述氧化还原进行电压范围低、且劣化量相对少的电压区域的电压值，并且使供应给所述燃料电池的气体量以追随于所述负载所要求的电力的方式变动。

根据本发明，由于燃料电池的实际电压被固定于氧化还原进行电压范围外的规定电压，所以可以防止催化剂的氧化反应及还原反应同时期频繁反复进行，防止燃料电池的劣化。尤其，由于燃料电池的实际电压被固定于燃料电池的劣化量相对少的电压区域的电压值，所以可以进一步减少劣化量。此外，控制氧及氢的至少一方的浓度以追随于负载所要求的要求电力，燃料电池输出负载的要求电力，因此，可以抑制燃料电池的剩余电力或不足电力的产生。

在所述燃料电池的发电稳定性受损的情况下，也可以在低于所述氧化还原进行电压范围的范围内提高所述燃料电池的电压。在燃料电池的发电稳定性受损的情况下，通过使燃料电池的发电电压上升，可以降低发电电流，并且由于氧及氢的至少一方的计量比提高，所以可以维持发电稳定性。

所述燃料电池系统，可以向电动机供应电力，当所述规定电压设定在最低电动机驱动电压以下的情况下进行所述燃料电池的暖机时，在所述燃料电池可正常工作之前，将所述发电电压固定于所述规定电压而进行暖机，当所述燃料电池可正常工作时，将所述发电电压设为所述最低电动机驱动电压以上且低于所述氧化还原进行电压范围的值而进行暖机。由此，可以兼顾迅速的暖机与燃料电池系统的工作。

所述燃料电池系统例如可搭载在车辆上。由此，可以实现耐久性高且具有良好起步性的车辆。

从参照附图进行的下面的适当的实施方式例子的说明中，上述目的及其他目的、特征及优点会更明确。

附图说明

图1是搭载有本发明的一实施方式的燃料电池系统的燃料电池车辆的概略整体构成图。

图2是所述燃料电池车辆的电力系统的框图。

图3是所述实施方式中的燃料电池单元的概略构成图。