[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。

背景技术

在为了向燃料电池堆供给正极气体而使用压缩机的情况下，有时压缩机必须供给比应该供给到燃料电池堆的空气量大的流量，以避免压缩机的浪涌等。然而，对燃料电池堆来说，除发电、湿润管理所需的空气量以外的空气量是不需要的。因此，在日本JP2009-123550A中，作为以往的燃料电池系统，公开了如下的燃料电池系统：将从压缩机喷出的正极气体中的对燃料电池堆来说不需要的空气量经由旁路通路排出到正极气体排出通路。

发明内容

然而，发明人发现，在上述的以往的燃料电池系统的情况下有可能产生如下的不妥。

通常，旁路通路的上游与燃料电池堆内的压力相等，因此被设定了比大气压高的压力。另一方面，旁路通路的下游为正极气体的排出通路，与大气压相当。

因而，能够通过打开设置于旁路通路的旁路阀来利用该压力差取得旁路流量，但是，例如在为了压缩机的热保护等而必须降低燃料电池堆的压力等情况下，有可能即使旁路阀完全打开也无法使对燃料电池堆来说不需要的空气量流向旁路通路。

此时，压缩机只是流出避免浪涌等所需的流量，而未考虑燃料电池堆所要求的流量。因而，未流向旁路通路的量的空气会被供给到燃料电池堆，从而有可能产生所管理的湿润状态偏向干燥侧之类的不妥。

本发明是着眼于这种问题而完成的，其目的在于，即使旁路阀已为规定的开度以上也抑制供给对燃料电池堆来说不需要的空气。

用于解决问题的方案

根据本发明的某个方式，提供一种燃料电池系统，该燃料电池系统具备：压缩机，其供给正极气体；旁路通路，其使从压缩机喷出的正极气体的一部分绕过燃料电池堆而排出到正极气体排出通路；旁路阀，其设置于旁路通路，调节在旁路通路中流过的正极气体的流量；目标燃料电池供给流量计算部，其根据燃料电池堆的要求来计算向燃料电池堆供给的正极气体流量的目标值；压缩机供给流量控制部，其根据燃料电池系统的运转状态来控制压缩机所供给的正极气体流量；旁路阀控制部，其基于目标燃料电池供给流量来控制旁路阀，使得从压缩机供给到燃料电池堆的正极气体的流量为目标燃料电池供给流量；以及压缩机供给流量限制部，其在旁路阀为规定开度、且向燃料电池堆供给的正极气体流量为目标燃料电池供给流量以上时，限制压缩机所供给的正极气体流量。

下面参照附图来详细说明本发明的实施方式、本发明的优点。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的燃料电池系统的概要图。

图2是与燃料电池堆的负荷相应地示出稀释要求压缩机供给流量与发电要求堆供给流量的关系的图。

图3是表示本实施方式的正极系统的控制模块的图。

图4是完全打开时基本旁路流量计算对应图。

图5是流量校正值计算表。

图6是说明本实施方式的正极系统的控制的动作的时序图。

图7是表示比较例的正极系统的控制模块的图。

具体实施方式

燃料电池通过用负极(anode)电极(燃料极)和正极(cathode)电极(氧化剂极)将电解质膜夹在中间并向负极电极供给含氢的负极气体(燃料气体)、向正极电极供给含氧的正极气体(氧化剂气体)来进行发电。在负极电极和正极电极这两个电极处进行的电极反应如下。

负极电极：2H₂→4H⁺+4e^-…(1)

正极电极：4H⁺+4e^-+O₂→2H₂O…(2)

通过该(1)、(2)的电极反应，燃料电池产生1伏特左右的电动势。

在将燃料电池用作汽车用动力源的情况下，由于要求的电力大，因此作为将数百块的燃料电池层叠所得的燃料电池堆来进行使用。然后，构成向燃料电池堆供给负极气体和正极气体的燃料电池系统，取出用于驱动车辆的电力。

图1是本发明的一个实施方式的燃料电池系统100的概要图。

燃料电池系统100具备燃料电池堆1、正极气体供排装置2、负极气体供排装置3以及控制器4。

燃料电池堆1是层叠数百块燃料电池而得的，接受负极气体和正极气体的供给，来发出驱动车辆所需的电力。