[发明专利]电源系统及燃料电池的电压控制方法

说明书

一种电源系统及燃料电池的电压控制方法，燃料电池(100)的电压控制方法包括：在低负载状态时，切断燃料电池与负载(170、172)的电连接；在将电连接的切断期间，以预先设定的条件向所述燃料电池供给氧；以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后，检测所述燃料电池的开路电压；在所述开路电压比目标电压高第一值以上时，减少向所述燃料电池供给的氧量；在所述开路电压比所述目标电压低第二值以上时，增加向所述燃料电池供给的氧量；及在所述开路电压小于所述目标电压与所述第一值之和且大于从所述目标电压减去所述第二值所得到的值时，维持向所述燃料电池供给的氧量。

技术领域

本发明涉及电源系统及燃料电池的电压控制方法。

背景技术

在具备燃料电池的电源系统中，在根据来自负载的要求电力(以下，也称为负载要求)而从电源系统取出电力时，即使在电源系统的运转中也存在暂时性地负载要求极小的情况。在具备燃料电池的系统中，通常，在燃料电池的发电电力非常小的情况下，具有系统整体的能量效率下降这样的性质。因此，作为在对于电源系统的负载要求极小时进行的控制之一，进行了使燃料电池的发电停止的控制。并且，对于负载，通过与燃料电池一起搭载于电源系统的二次电池，输出所要求的电力。

当在燃料电池的阳极侧流路内残留有氢并且在阴极侧流路内残留有氧的状态下使燃料电池的发电停止时，燃料电池显示出极高的开路电压(OCV)。若燃料电池的开路电压过度升高，则燃料电池具备的电极(阴极)的电极电位过度升高，在阴极电极处，催化剂的溶出(劣化)进展，由此燃料电池的发电性能及耐久性下降。

而且，在燃料电池的发电停止后，残留在阳极侧流路内的氢经由燃料电池的电解质膜向阴极侧流路透过，且在阴极上被氧化的反应进展。其结果是，当燃料电池的发电停止后不久，残留于阴极侧流路的氧被消耗，由此开路电压下降(阴极电位下降)。在这样的情况下，由于阴极催化剂被还原而之后阴极电位再上升时，阴极催化剂的溶出更容易产生。因此，在负载要求极小时，希望将燃料电池的电压(电极电位)保持在适当的范围内。

在负载要求极小时，作为用于将燃料电池的电压保持在适当的范围内的方法，提出了即使在负载要求极小之后在燃料电池中也继续微小的发电的方法(例如，参照日本特开2013-161571)。作为继续微小的发电的方法，提出了例如在燃料电池的输出电压下降至上述规定的范围的下限之前停止对燃料电池的氧的供给，在输出电压下降至上述下限之后，在输出电压上升至上述规定的范围的上限之前进行对燃料电池的氧的供给这样的方法。

然而，当即使负载要求变为极小之后也继续燃料电池的发电时，会产生为了电压维持而进行未要求的过度的发电的事态。这样过度地发电的电力在暂时向二次电池充电之后能够利用。然而，将燃料电池发电的电力暂时蓄积于二次电池的方法与直接利用由燃料电池发电的电力的情况相比，能量效率差，因此会导致具备燃料电池的系统整体的能量效率的下降。

发明内容

本发明提供一种电源系统及燃料电池的电压控制方法。

本发明的第一方案是具备燃料电池的电源系统中的所述燃料电池的电压控制方法，所述燃料电池构成为向负载供给电力。所述电压控制方法包括：在来自所述负载的要求电力为预先确定的基准值以下的低负载状态时，切断所述燃料电池与所述负载的电连接；在切断所述燃料电池与所述负载的电连接时，以预先设定的条件向所述燃料电池供给氧，所述预先设定的条件是用于将为了使所述燃料电池的开路电压成为预先确定的目标电压而需要的氧向所述燃料电池供给的条件；以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后，检测所述燃料电池的开路电压；在所述检测到的开路电压比所述目标电压高第一值以上的第一电压状态下，减少向所述燃料电池供给的氧量；在所述检测到的开路电压比所述目标电压低第二值以上的第二电压状态下，增加向所述燃料电池供给的氧量；以及在所述检测到的开路电压小于所述目标电压与所述第一值之和且大于从所述目标电压减去所述第二值而得到的值的电压维持状态下，维持向所述燃料电池供给的氧量。