[发明专利]燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法。

背景技术

在JP2012－003957A中，作为以往的燃料电池系统，记载了通过在阴极气体供给通路中设置的压缩机控制阴极气体的流量，并通过阴极气体排出通路中设置的调压阀控制阴极气体的压力的系统。

发明内容

通常，阴极气体的压力以及流量被控制为根据目标输出电流分别单独地算出的目标值，使得即使从燃料电池组取出目标输出电流，燃料电池组内的氧分压也不低于规定的氧分压。

但是，为了燃料电池系统的热保护，有时必须暂时地使阴极气体的压力降低，使压缩机下游的温度降低。这样，如上所述，如果将阴极气体的压力以及流量控制为根据目标输出电流分别单独地算出的目标值，则可知产生以下那样的问题点。

即，即使为了燃料电池系统的热保护，阴极气体的压力被控制为小于根据目标输出电流算出的目标值的目标值，阴极气体的流量也被控制为根据目标输出电流算出的目标值，所以存在燃料电池组内的氧分压低于规定的氧分压的顾虑。

本发明着眼于这样的问题点而完成，目的是抑制燃料电池组内的氧分压低于规定的氧分压。

用于解决课题的手段

按照本发明的一个方式，提供对燃料电池供给阳极气体以及阴极气体而发电的燃料电池系统。并且，该燃料电池系统包括：压缩机，调节对燃料电池供给的阴极气体的流量；调压阀，调节对燃料电池供给的阴极气体的压力；目标压力计算单元，考虑燃料电池的负载和燃料电池系统的热保护要求，计算对燃料电池供给的阴极气体的目标压力；目标流量计算单元，根据燃料电池的负载和阴极气体的目标压力，计算对燃料电池供给的阴极气体的目标流量；以及控制单元，根据阴极气体的目标压力以及目标流量，控制压缩机以及调压阀。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的燃料电池系统的概略图。

图2是说明本发明的第1实施方式的阴极系统的控制的控制方框图。

图3是计算组要求WRD入口压力的映射图。

图4是计算组要求供给流量的映射图。

图5是说明本发明的第1实施方式的阴极系统的控制的动作的定时图。

图6是表示本发明的第2实施方式的组要求供给流量计算单元的控制方框图。

具体实施方式

以下，参照附图等说明本发明的各实施方式。

(第1实施方式)

燃料电池通过阳极电极(燃料极)和阴极电极(氧化剂极)夹持电解质膜，通过对阳极电极供给含有氢的阳极气体(燃料气体)，对阴极电极供给含有氧的阴极气体(氧化剂气体)来发电。阳极电极以及阴极电极的两电极中进行的电极反应如下。

阳极电极：2H₂→4H⁺+4e^-…(1)

阴极电极：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。

在将燃料电池作为汽车用动力源使用的情况下，由于要求的电力大，所以使用将数百张的燃料电池层积后的燃料电池组。于是，构成对燃料电池组供给阳极气体以及阴极气体的燃料电池系统，取出车辆驱动用的电力。

图1是本发明的第1实施方式的燃料电池系统100的概略图。

燃料电池系统100包括：燃料电池组1；阴极气体给排装置2；阳极气体给排装置3；以及控制器4。

燃料电池组1是将数百张的燃料电池层积后的电池组，接受阳极气体以及阴极气体的供给，发电车辆的驱动所需要的电力。

阴极气体给排装置2对燃料电池组1供给阴极气体，同时将从燃料电池组1排出的阴极废气排出到外部大气。阴极气体给排装置2包括：阴极气体供给通路21；阴极气体排出通路22；过滤器23；阴极压缩机24；冷热气自动调节器25；水分回收装置(WaterRecoveryDevice；以下称为“WRD”。)26；阴极调压阀27；气流传感器41；温度传感器42；压力传感器43。

阴极气体供给通路21是流过对燃料电池组1供给的阴极气体的通路。阴极气体供给通路21的一端连接到过滤器23，另一端连接到燃料电池组1的阴极气体入口孔。

阴极气体排出通路22是流过从燃料电池组1排出的阴极废气的通路。阴极气体排出通路22的一端连接到燃料电池组1的阴极气体出口孔，另一端为开口端。阴极废气是阴极气体、通过电极反应产生的水蒸气的混合气体。