[发明专利]燃料电池系统及搭载了该系统的车辆

说明书

技术领域

本发明涉及通过串联连接了电压调整部的蓄电装置、和与串联连接的上述电压调整部及上述蓄电装置并联连接的燃料电池的合成电源来驱动负载的燃料电池系统及搭载了该系统的车辆，涉及在这种燃料电池系统及搭载了该系统的车辆中既可以抑制上述燃料电池的劣化、又可以提高系统效率的燃料电池系统及搭载了该系统的车辆。

背景技术

燃料电池例如具备由阴极电极与阳极电极夹持全氟磺酸的薄膜中被含浸了水的固体高分子电解质膜而成的电解质膜·电极结构体(MEA)。阴极电极及阳极电极具有：由复写纸等构成的气体扩散层；在上述气体扩散层的表面上均衡地涂敷了表面担载有铂合金等催化剂(以下也称为Pt催化剂)粒子的碳粒子而形成的电极催化剂层。电极催化剂层形成于固体高分子电解质膜的两面。

用于抑制燃料电池的劣化的技术已经在JP2007-005038A中提出。在JP2007-005038A所提出的技术中，回避上述Pt催化剂发生结块(sintering)现象(Pt催化剂的凝聚)的氧化还原电位，使燃料电池发电。

但是，在JP2007-005038A所涉及的技术中，为了持续回避氧化还原电位，对于由燃料电池的电力驱动的行驶电动机等负载所要求的电力而言，需要增大或减小从燃料电池输出的电力，该情况下将燃料电池中产生的剩余电力借助DC/DC变换器的限幅动作而使其降压后充电到电池(蓄电装置)中，对于上述负载所要求的电力的不足电力而言，通过上述DC/DC变换器的限幅动作使电池的电压升压后进行补充(assist)。

然而，在JP2007-005038A所涉及的技术中，为了持续回避氧化还原电位，会频繁地发生DC/DC变换器的限幅动作，存在DC/DC变换器的开关损耗(lose)增大、燃料电池系统的系统效率降低的问题。

发明内容

本发明是考虑了上述课题而实现的，其目的在于提供一种既能够防止燃料电池的劣化、又能提高燃料电池系统的系统效率的燃料电池系统及搭载了该系统的车辆。

本发明涉及的燃料电池系统具备：具有催化剂并通过利用上述催化剂使氧或氢反应而进行发电的燃料电池；向上述燃料电池供给上述氧及上述氢中的至少一方的气体供给部；输出电压根据蓄电量而变动的蓄电装置；与上述燃料电池并联且与上述蓄电装置串联地设置，对上述燃料电池的输出电压进行调整的电压调整部；和由上述燃料电池的输出电力来驱动的负载，该燃料电池系统的特征在于：还具有检测上述负载的要求电力，并且对上述燃料电池、上述气体供给部、及上述电压调整部进行控制的控制部，上述控制部在上述蓄电装置的输出电压为上述燃料电池的氧化还原进行电压范围外的情况下，将上述电压调整部控制为直接连接状态，并且按照使向上述燃料电池供给的氧或氢的浓度追随基于上述负载的要求电力而决定的目标发电电力的方式控制上述气体供给部。

根据本发明，因为控制部在蓄电装置的输出电压为燃料电池的氧化还原进行电压范围外的情况下，将电压调整部控制为不是升降压状态的直接连接状态(蓄电装置的输出电压≈燃料电池的输出电压)，并且按照使向上述燃料电池供给的氧或氢的浓度追随基于负载的要求电力而决定的目标发电电力的方式控制气体供给部，所以可以防止燃料电池的劣化，且可以降低电压调整部中的升降压所引起的电力损耗。

该情况下，上述蓄电装置的输出电压为上述燃料电池的上述氧化还原进行电压范围外的情况，是指该输出电压为比上述氧化还原进行电压范围低的催化剂还原稳定电压范围内或者比上述氧化还原进行电压范围高的催化剂氧化稳定电压范围内的电压。

进而，优选还具备对外部气体温度进行测量的外部气体温度传感器，在由上述外部气体温度传感器测量出的外部气体温度为阈值温度以上时，上述控制部以上述催化剂还原稳定电压范围内的电压将上述电压调整部控制为上述直接连接状态、即控制为将上述蓄电装置与上述燃料电池直接连接的状态。在外部气体温度比阈值温度低的情况下，因为有时在燃料电池系统重新启动时燃料电池系统的暖机等需要能量，所以该情况下不成为直接连接状态而将上述蓄电装置的电压保持高的电压，从而可以确保上述能量。

再有，上述控制部在上述负载的要求电力高时，由上述电压调整部调整上述燃料电池的输出电压，从上述燃料电池与上述蓄电装置向上述负载供给电力，而在上述负载的要求电力低时，将上述电压调整部控制为上述直接连接状态，主要利用上述燃料电池的电力来应对上述负载的要求电力。另外，上述负载的要求电力高时例如在燃料电池系统被搭载到车辆中的情况下指的是爬坡时等。