專利名稱：燃料電池系統(tǒng)和估算燃料電池輸出特性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)和估算燃料電池輸出特性的方法。
背景技術(shù)：
為了提高燃料電池的發(fā)電效率，通常執(zhí)行的控制方法是基于燃料 電池的電流-電壓特性(以下稱為"輸出特性")確定燃料電池輸出。 然而，電流-電壓特性根據(jù)燃料電池的狀態(tài)或隨時間而變化。因此，在
例如JP-A-2002-231295中提出這樣的相關(guān)技術(shù)，其中根據(jù)燃料電池的 溫度、氫壓力等估算燃料電池的輸出特性，并使用估算的輸出特性控 制燃料電池的輸出，以有效地操作燃料電池。
然而，在上述的相關(guān)技術(shù)中，僅從氫供給壓力和燃料電池的溫度 導(dǎo)出燃料電池的輸出特性。而沒有考慮到對于燃料電池的輸出特性具 有較大影響的其它運行參數(shù)。因此，必然不會獲得較高的估算精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提高了燃料電池的輸出特性的估算精度。 本發(fā)明的第一方面涉及燃料電池系統(tǒng)。該燃料電池系統(tǒng)包括運 行參數(shù)存儲單元，存儲燃料電池的內(nèi)阻與表示所述燃料電池的運行狀 態(tài)的至少一個運行參數(shù)之間的關(guān)系，所述燃料電池的內(nèi)阻不包括根據(jù)
阻兩者；檢測單元，檢測所述至少一個運行參數(shù)的現(xiàn)值；內(nèi)阻估算單 元，參照在所述運行參數(shù)存儲單元中存儲的關(guān)系基于所述運行參數(shù)的 所檢測現(xiàn)值估算所述燃料電池的內(nèi)阻，并設(shè)定所估算的內(nèi)阻作為基本 內(nèi)阻；IR無關(guān)(內(nèi)阻無關(guān))輸出特性存儲單元，存儲IR無關(guān)輸出特
性以及向所述燃料電池供應(yīng)的空氣的不同流速和壓力，其中所述IR 無關(guān)輸出特性是所述燃料電池的輸出電流和輸出電壓之間的關(guān)系，其 不包括在所述空氣的流速和壓力下內(nèi)阻的影響；流速測量單元，測量 向所述燃料電池供應(yīng)的空氣的流速；壓力測量單元，測量向所述燃料 電池供應(yīng)的空氣的壓力；確定單元，基于所述空氣的流速和壓力確定 所述燃料電池的IR無關(guān)輸出特性；和設(shè)定單元，基于所述基本內(nèi)阻 和所述IR無關(guān)輸出特性設(shè)定所述燃料電池的基本輸出特性。在上述 配置中，所述燃料電池系統(tǒng)還可具有輸出電流測量單元，測量所述 燃料電池的輸出電流；輸出電壓測量單元，測量輸出所述輸出電流的 所述燃料電池的輸出電壓；和計算單元，基于所述輸出電流和所述輸 出電壓校正所述基本輸出特性。
根據(jù)所述燃料電池系統(tǒng)，所述IR無關(guān)輸出特性是所述燃料電池 的輸出電流和輸出電壓之間的關(guān)系，其不包括向所述燃料電池供應(yīng)的 空氣處于不同流速和壓力下時內(nèi)阻的影響。IR無關(guān)輸出特性和流速及 壓力一起存儲。測量向所述燃料電池供應(yīng)的流速和氣壓，以及基于所 測量的流速和氣壓確定所述燃料電池的IR無關(guān)輸出特性。因此，可 精確估算燃料電池的基本輸出特性，從而可精確校正基本輸出特性。
所述運行參數(shù)可以包括所述燃料電池的溫度、所述燃料電池中的 濕度、和阻抗中的至少一個，所述阻抗是通過使用具有預(yù)定頻率的交 流(AC)信號在所述燃料電池的輸出端子之間測量的。根據(jù)該配置， 可基于所述燃料電池的溫度、所述燃料電池中的濕度或所述燃料電池 的輸出端子之間的阻抗估算基本內(nèi)阻。
所述計算單元可具有第一校正單元，基于所述輸出電流和所述 輸出電壓校正所述燃料電池的基本內(nèi)阻；和第二校正單元，使用所校 正的基本內(nèi)阻校正所述基本輸出特性。根據(jù)該配置，基于所述輸出電 流和所述輸出電壓校正所述燃料電池的基本內(nèi)阻，以及校正所述基本 輸出特性。因此，可提高基本輸出特性的估算精度。
所述計算單元還可具有校正值存儲單元，存儲所校正的基本內(nèi) 阻作為新基本內(nèi)阻；第三校正單元，當所述基本內(nèi)阻存儲在所述校正
值存儲單元中時，基于所述輸出電流和所述輸出電壓進一步校正所述
基本內(nèi)阻；和第四校正單元，使用進一步校正的基本內(nèi)阻校正所述基 本輸出特性。根據(jù)該配置，將所校正的基本內(nèi)阻存儲為新基本內(nèi)阻， 當所述基本內(nèi)阻存儲在所述校正值存儲單元中時，基于所述輸出電流 和所述輸出電壓進一步校正所述基本內(nèi)阻。因此，可提高基本輸出特 性的估算精度。
所述檢測單元可具有阻抗測量單元，通過使用具有預(yù)定頻率的 交流信號測量在所述燃料電池的輸出端子之間的阻抗；和阻抗存儲單 元，存儲所測量的阻抗。所述計算單元可具有比較單元，將所述阻 抗測量單元測量的阻抗與在所述阻抗存儲單元中存儲的先前測量的 阻抗進行比較；和輸出特性校正單元，當所述比較單元的比較結(jié)果為 所測量的阻抗與先前測量的阻抗之間的差等于或大于預(yù)定值時，所述 輸出特性校正單元校正所述基本內(nèi)阻，當所述差小于所述預(yù)定值時， 所述輸出特性校正單元校正所述IR無關(guān)輸出特性。
根據(jù)該配置，將所述測量單元測量的阻抗與在所述阻抗存儲單元 中先前測量和存儲的阻抗進行比較。當存在等于或大于在所測量的阻 抗和先前測量的阻抗之間的預(yù)定值的差時，校正所述基本內(nèi)阻。當不 存在這種差時，校正所述IR無關(guān)輸出特性。'因此，可限制要校正的 目標，并且可提高校正的精度。
本發(fā)明的第二方面涉及一種估算燃料電池的輸出特性的方法。該 方法包括檢測用以表示所述燃料電池的運行狀態(tài)的至少一個運行參 數(shù)的現(xiàn)值；參照所述燃料電池的內(nèi)阻與所述運行參數(shù)之間的關(guān)系，基 于所檢測的所述運行參數(shù)的現(xiàn)值估算所述燃料電池的內(nèi)阻，其中所述
生的所述燃料電池的反應(yīng)電阻兩者，以及將所估算的內(nèi)阻設(shè)置為基本 內(nèi)阻；測量向所述燃料電池供應(yīng)的空氣的流速；測量向所述燃料電池 供應(yīng)的空氣的壓力；基于所述空氣的流速和壓力確定所述燃料電池的 IR無關(guān)輸出特性；和基于所述基本內(nèi)阻和所述IR無關(guān)輸出特性設(shè)定 所述燃料電池的基本輸出特性，其中所述IR無關(guān)輸出特性是所述燃 料電池的輸出電流和輸出電壓之間的關(guān)系，其不包括向所述燃料電池 供應(yīng)的空氣處于不同流速和壓力下時內(nèi)阻的影響。在上述配置中，該 方法還包括測量所述燃料電池的輸出電流和測量所述燃料電池的輸 出電壓；和基于所述輸出電流和所述輸出電壓校正所述基本輸出特 性。
所述運行參數(shù)包括所述燃料電池的溫度、所述燃料電池中的濕 度、和阻抗中的至少一個，所述阻抗是通過使用具有預(yù)定頻率的交流 信號在所述燃料電池的輸出端子之間測量的。
該方法還可包括基于所述輸出電流和所述輸出電壓校正所述燃 料電池的基本內(nèi)阻；和使用所校正的基本內(nèi)阻校正所述基本輸出特 性。
該方法還可包括存儲所校正的基本內(nèi)阻作為新基本內(nèi)阻；當基 本內(nèi)阻被存儲時，基于所述輸出電流和所述輸出電壓校正所述基本內(nèi) 阻；和使用進一步校正的基本內(nèi)阻校正所述基本輸出特性。
該方法還可包括通過使用具有預(yù)定頻率的交流信號測量在所述 燃料電池的輸出端子之間的阻抗；將所測量的阻抗與先前測量的阻抗 進行比較；和當比較結(jié)果為所測量的阻抗與先前測量的阻抗之間的差 等于或大于預(yù)定值時，校正所述基本內(nèi)阻，當所述差小于所述預(yù)定值 時，校正所述IR無關(guān)輸出特性。


參照附圖，根據(jù)優(yōu)選實施例的以下描述，本發(fā)明的上述和其它目 的、特點和優(yōu)點將變得清楚，其中使用相似的標號表示相似的元件， 在附圖中
圖l是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)配置圖。 圖2是示出在電池組溫度和內(nèi)阻之間的關(guān)系的實例的曲線圖。 圖3是示出在空氣電極端上在不同壓力情況下電流-電壓特性的 變化的實例的曲線圖。
圖4是示出空氣以不同流速向燃料電池流動時的電流-電壓特性 的實例的曲線圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的燃料電池系統(tǒng)控制操作的流程圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)配置圖。 圖7是示出燃料電池中加濕量、燃料電池溫度和內(nèi)阻之間的關(guān)系 的曲線圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的燃料電池系統(tǒng)控制操作的流程圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)配置圖。 圖IO是示出在加濕器、燃料電池體l的溫度和加濕量之間的關(guān) 系的實例的曲線圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的燃料電池系統(tǒng)控制操作的流程圖。
圖12是示出交流阻抗的實例的流程圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的燃料電池系統(tǒng)控制操作的流程圖。
圖14是示出在對空氣不同加濕量的情況下在交流阻抗和內(nèi)阻之 間關(guān)系的測量結(jié)果的實例的曲線圖。
圖15A和15B是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的燃料電池系統(tǒng)控制操 作的流程圖。
圖16A和16B是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的燃料電池系統(tǒng)控制操 作的流程圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖描述根據(jù)用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳實施方式(以下 稱為"實施例，，)的燃料電池系統(tǒng)。這些實施例的結(jié)構(gòu)是示例性的， 并且本發(fā)明不限于這些實施例的結(jié)構(gòu)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。燃
料電池系統(tǒng)包括燃料電池體l，其包含堆疊有多個單元電池的電池 組；空氣壓縮機2，其通過供氣通路Ll向燃料電池體1中的空氣電 極端供應(yīng)空氣；氣流計3 (其可看作流速測量單元)，其測量從空氣 壓縮機2向燃料電池體1供應(yīng)的空氣的流速；壓力傳感器4 (其可看 作壓力測量單元)，其測量在經(jīng)由燃料電池體l的空氣電極端上的排 放通路L2的空氣電極端的氣壓；壓力控制閥5，其控制在包含排放 通路L2的空氣電極端上的氣壓；氫儲存罐7,從其中通過供氫通路 L3向燃料電池體l中的氫電極端供應(yīng)氫；電流傳感器8(其可看作輸 出電流測量單元)和電壓傳感器9 (其可看作輸出電壓測量單元)， 分別測量向連接至燃料電池體1的輸出端子的負栽10供應(yīng)的電流和 電壓；溫度傳感器6 (其可看作檢測單元)，其測量燃料電池體1的 溫度(電池組的溫度)；和電子控制單元(ECU) 20，其監(jiān)控燃料電 池系統(tǒng)的每個部分的狀態(tài)，并控制整個燃料電池系統(tǒng)。構(gòu)成燃料電池 系統(tǒng)的每一個組件都是已知的，因此省略對它們的描述。
在圖1中所示的燃料電池系統(tǒng)中，ECU20具有以下功能。(1) ECU 20基于燃料電池體1的電池組的溫度確定燃料電池體l的內(nèi)阻。 所述內(nèi)阻是當從燃料電池體1向負載10供應(yīng)輸出電流時在燃料電池 體l中引起壓降的電阻。內(nèi)阻的成因的實例包括當從燃料電池體l中 的聚合物電解質(zhì)膜得到質(zhì)子時產(chǎn)生的電阻，以及當通過分離器得到電 子時產(chǎn)生的電阻。
在本實施例中，ECU 20具有存儲器(其可看作運行參數(shù)存儲單 元)，在其中存儲經(jīng)過預(yù)先試驗性測量的在電池組溫度和內(nèi)阻之間的 關(guān)系作為映射。因此，ECU 20可通過監(jiān)控來自溫度傳感器6的輸出 信號檢測電池組溫度和確定內(nèi)阻。根據(jù)所存儲的映射基于電池組溫度 確定的內(nèi)阻稱為"基本內(nèi)阻RO"。
圖2示出在電池組溫度Tfc和內(nèi)阻R0之間的關(guān)系的實例。 一般 地，隨著電池組溫度Tfc的增加，電池組的內(nèi)阻單調(diào)減少。這是因為， 主要通過活性物質(zhì)(在聚合物電解質(zhì)膜型燃料電池中的質(zhì)子)的行動 速度確定燃料電池的內(nèi)阻，并且一般地，當溫度越高，質(zhì)子的行動速度越快，內(nèi)阻越低。
(2 )ECU 20基于在燃料電池體1中的空氣電極端上的壓力和對 空氣電極的氣流速率確定燃料電池體1的IR無關(guān)輸出特性。燃料電 池體1的IR無關(guān)輸出特性還可以預(yù)先通過試驗性測量，并存儲在ECU 20的存儲器(其可看作輸出特性存儲單元)作為映射。
例如，可通過以下過程獲得這種映射。使用通過試驗預(yù)先改變的 空氣電極端上的壓力和對空氣電極的氣流速率來測量輸出特性，即， 在燃料電池的輸出電流和輸出電壓之間的關(guān)系。然后，根據(jù)例如如圖 2所示在電池組溫度和內(nèi)阻之間的關(guān)系的映射基于當前電池組溫度估 算燃料電池的內(nèi)阻。最后，通過所測量的輸出特性減去由估算的內(nèi)阻 造成的壓降獲得IR無關(guān)輸出特性。如上所述，使用在空氣電極端上 的壓力和對空氣電極的氣流速率作為運行參數(shù)測量IR無關(guān)輸出特性。
圖3示出在空氣電極端在不同壓力情況下電流-電壓特性的變化 的實例。公知的是，當繪制在水平軸作為輸出電流Ifc和垂直軸作為 輸出電壓Vfc的曲線圖上時，燃料電池體1的電流-電壓特性形成向下 傾斜的曲線。然而，在圖3所示的實例中，由于排除了燃料電池體l 的內(nèi)阻，因此盡管輸出電流Ifc變化，但輸出電壓Vfc在曲線圖的中 間部分中基本恒定。
如果輸出電流Ifc超過某個限制，則輸出電壓Vfc快速下降。這 是因為，用以產(chǎn)生輸出電流Ifc的反應(yīng)氣體供應(yīng)不足，因此當在電極 中擴散氣體時產(chǎn)生的氣體擴散電阻可明顯看作電阻值。當反應(yīng)氣體的 量(例如，在空氣電極端上的氣流速率)足以產(chǎn)生輸出電流Ifc時， 反應(yīng)氣體擴散電阻的影響較小，并且輸出電壓的壓降較小。
此外，已知的是，即使當以相同速率供應(yīng)氣體時，在氣體電極端 上的壓力越大，與輸出電流Ifc對應(yīng)的輸出電壓Vfc越高，如圖3所 示。即，向燃料電池供應(yīng)的氣體壓力對電極反應(yīng)活性具有較大影響， 并且在氣體壓力增加時，在燃料電池體l中使用催化劑(未示出)的 反應(yīng)效率也增加。當氣體壓力較小時，使用催化劑的反應(yīng)效率較低， 并且輸出電壓Vfc較低。因此，燃料電池體1的電流-電壓特性表現(xiàn)出
這樣一種曲線，即根據(jù)空氣電極端上的壓力在中間處以兩個不同電壓
值垂直分開，如圖3所示。
圖4示出電流-電壓特性的實例，這是當對于空氣電極的氣流速 率改變時，同時在燃料電池體l中的氣體電極上的氣壓保持恒定時獲 得的。如圖4所示，當氣流速率較高時，輸出電壓Vfc不降低，直到 輸出電流Ifc到達與氣體供應(yīng)量對應(yīng)的現(xiàn)值。當氣流速率較低時，當 輸出電流Ifc到達與氣體供應(yīng)量對應(yīng)的較低現(xiàn)值時，輸出電壓Vfc快 速降低。這是因為，限制現(xiàn)值和氣體擴散電阻根據(jù)向燃料電池供應(yīng)的 氣體的流速而改變。
即，當氣流速率較低時，限制現(xiàn)值較低。然后，氣體擴散電阻的 影響(以下稱為濃差極化)出現(xiàn)在較小現(xiàn)值區(qū)域內(nèi)，并且IR無關(guān)電 壓Virf (Ifc)降低。這是因為，氣流速率沒有對應(yīng)于輸出電流Ifc值 那樣高，因此氣體擴散電阻的效果增加。因此，燃料電池體l的電流 -電壓特性表現(xiàn)出這樣一種曲線，即根據(jù)輸出電流Ifc的值分叉，如圖 4所示。
(3 ) ECU 20根據(jù)分別如(1)和(2 )中描述所獲得的基本內(nèi)阻 R0和IR無關(guān)輸出特性之間的關(guān)系估算包含此時的內(nèi)阻的燃料電池體 1的電流-電壓特性。在本實施例中，該電流-電壓特性稱為"基本輸 出特性"。
然后，ECU20基于分別由電流傳感器8和電壓傳感器9實際測 量的輸出電流和輸出電壓的差計算用于校正基本內(nèi)阻RO的校正量 △R，和基本輸出特性，以獲得校正后的內(nèi)阻R1 = R0 + AR。然后， ECU 20使用校正后的內(nèi)阻R1重新設(shè)置電流-電壓特性。將如此設(shè)置 的電流-電壓特性用作設(shè)置供應(yīng)反應(yīng)氣體的量的基準，或與燃料電池體 1所需的電力的量相關(guān)的其它操作。ECU 20以預(yù)定時間間隔重復(fù)執(zhí)行 上述處理(1)至(3)。
圖5示出由ECU 20執(zhí)行的燃料電池系統(tǒng)控制操作的流程圖。在 圖5中，具體地，詳細示出輸出特性估算操作以及燃料電池系統(tǒng)控制 操作。在該操作中，ECU 20首先從溫度傳感器6讀取燃料電池體1
的溫度Tfc ( S100 ) 。 ECU 20還從氣流計2讀取氣流速率Fair。此 外，ECU20還從壓力傳感器4讀取氣壓Pair,
然后，ECU 20基于燃料電池體1的溫度Tfc計算基本內(nèi)阻RO (S101:執(zhí)行該步驟的ECU20可看作內(nèi)阻估算單元)。然后，ECU 20計算IR無關(guān)輸出特性Virf (Ifc),它是基于氣流速率Fair和氣壓 Pair預(yù)先測量的(S102:執(zhí)行該步驟的ECU 20可看作確定單元)。 Virf (Ifc)是表示在輸出電流Ifc和IR無關(guān)電壓Virf之間的關(guān)系的 函數(shù)，并且例如，可描述成輸出電流Ifc和IR無關(guān)電壓Virf的對。 而在輸出電流Ifc和IR無關(guān)電壓Virf之間的關(guān)系可表示成試驗性公 式。
然后，ECU20計算基本輸出特性(S103:執(zhí)行該步驟的ECU 20 可看作設(shè)置單元)。通過將基本內(nèi)阻RO的效果添加到上述IR無關(guān)輸 出特性中來計算基本輸出特性，可通過Virf(Ifc) - IfcxRO導(dǎo)出。
然后，ECU20基于燃料電池系統(tǒng)所需的輸出確定在基本輸出特 性Virf (Ifc) -IfcxRO上的操作點(Ifc， Vfc),并且控制燃料電 池體l對于Vfc的輸出端子中的電壓(S104)。更具體地，例如，ECU 20經(jīng)由DC-DC轉(zhuǎn)換器(未示出)控制對于Vfc的輸出端子中的電壓。 此時，當沒有向燃料電池供應(yīng)與燃料電池的輸出對應(yīng)的反應(yīng)氣體的量 (氫或空氣)，并因此而不足時，電流減少。因此，雖然圖5中沒有 示出，但是ECU 20基于燃料電池所需的電力確定反應(yīng)氣體的必需量， 以及基于以該反應(yīng)氣體量的電流-電壓特性確定操作點。
然后，ECU20分別從電流傳感器8和電壓傳感器9讀取燃料電 池的實際輸出電流Ifc—m和輸出電壓Vfc—m(S105)。然后，ECU 20 導(dǎo)出關(guān)于與輸出電流Ifc—m對應(yīng)的基本輸出特性的值VfcO = Virf (Ifc_m) - Ifc_m x RO ( S106 )。當作為試驗性公式給出IR無關(guān)輸 出特性Virf (Ifc)時，例如，通過將基本內(nèi)阻RO引起的壓降添加到 使用該公式計算的值來獲得值VfcO。當通過多個電流-電壓對(1， V) 給出IR無關(guān)輸出特性Virf (Ifc)時，通過將基本內(nèi)阻RO引起的壓 降添加到在通過插值獲得I - Ifc一m時的輸出電壓值來獲得值VfcO。
然后，ECU 20確定從基本輸出特性獲得的輸出電壓VfcO與從電 壓傳感器9獲得的輸出電壓Vfc一m之間的差是否在預(yù)定范圍內(nèi) (S107)。當確定所述差在預(yù)定范圍內(nèi)并且存在較大的差時，ECU 20 按如下方式校正基本輸出特性，以獲得新輸出特性。
即，ECU 20根據(jù)等式AR - ( VfcO - Vfc一m ) /Ifc—m計算對于基 本內(nèi)阻RO的校正值(S108)。然后，ECU20根據(jù)等式R1 = R0 +AR 校正基本內(nèi)阻RO,以獲得新內(nèi)阻R1 (S109:執(zhí)行該步驟的ECU 20 可看作第一校正單元)。
此外，ECU 20使用新獲得的內(nèi)阻R1計算輸出特性Vfc (Ifc) -Virf(Ifc) -Rl xifc (S110:執(zhí)行該步驟的ECU 20可看作計算單 元和第二校正單元)。
如上所述，根據(jù)本實施例的燃料電池系統(tǒng)，在基本輸出特性中反 應(yīng)出由氣流速率變化引起的限制現(xiàn)值和氣體擴散電阻的變化，以及由 氣壓變化引起的反應(yīng)電阻的變化。因此，估算其中反應(yīng)了氣流速率和 氣壓變化的輸出特性，并且可以估算具有更高精度的輸出特性。
在上述實施例中，由于所檢測的內(nèi)阻差值A(chǔ)R作為如圖5的步驟 S109所示的內(nèi)阻的校正值，所以使用該值。然而，本發(fā)明不限于這種 方法。即，為了避免由如圖5所示的內(nèi)阻的校正所引起的突變，可在 獲得新電阻Rl之后執(zhí)行濾波過程，以減慢該值的變化。此外，可將 校正量AR分配給如以下所示等式中的比例項和積分項，并且可執(zhí)行
具有比例和積分動作的PI控制。
Rl = RO + Kp x AR + Ki x卩ARdt;
其中，Kp和Ki分別是比例增益和積分增益。
此外，在圖5中所示的流程圖中，在SIOI中獲得基本內(nèi)阻RO， 在S109中根據(jù)基本內(nèi)阻R0校正燃料電池的內(nèi)阻R1。然而，本發(fā)明 的操作不限于這個過程。當根據(jù)基本內(nèi)阻RO獲得內(nèi)阻Rl時，可將 內(nèi)阻R1存儲在ECU 20的存儲器中。然后，在下一個和隨后的操作 中，ECU 20可使用在所存儲的內(nèi)阻Rl和根據(jù)輸出電流和輸出電壓實 際測量的內(nèi)阻之間的差連續(xù)校正內(nèi)阻Rl。
參照圖6至圖8，描述本發(fā)明的第二實施例。在第一實施例中， 基于在空氣電極端的氣壓和向空氣電極供應(yīng)的氣流速率估算基本輸 出特性，并且使用實際檢測的輸出電流和輸出電壓校正基本輸出特 性，以獲得燃料電池的輸出特性。同樣在第一實施例中，基于燃料電 池體1的溫度確定在基本輸出特性中包含的基本內(nèi)阻。在本實施例 中，描述了在確定基本內(nèi)阻的過程中反映了燃料電池體的加濕量的燃 料電池系統(tǒng)。本實施例的其它配置和功能與第一實施例中的相同。因 此，通過相同的標號指示相同的組件，并且不重復(fù)它們的描述。
圖6示出本實施例的燃料電池系統(tǒng)。該燃料電池系統(tǒng)與笫一實施 例的燃料電池系統(tǒng)的不同在于，在供氣通路L1上的空氣壓縮機2的 下游(即，在燃料電池體1附近側(cè))增加加濕器11和濕度傳感器12 (其可看作檢測單元)。
ECU 20具有溫度Tfc和燃料電池體l的內(nèi)阻以及作為存儲器中 的參數(shù)的燃料電池體1的加濕量之間的關(guān)系的映射。這里，加濕量是 當空氣被加濕時所測量的濕度。因此，ECU 20從來自濕度傳感器12 的檢測信號獲得空氣加濕量Sair,以及從來自溫度傳感器6的檢測信 號獲得燃料電池體1的溫度Tfc。然后，ECU 20基于加濕量Sair和 溫度Tfc計算基本內(nèi)阻RO。
圖7是示出ECU 20在存儲器中具有的加濕量、燃料電池溫度 Tfc和內(nèi)阻之間的關(guān)系的曲線圖。聚合物電解質(zhì)膜的燃料電池的內(nèi)阻 取決于活性物質(zhì)(質(zhì)子)的行動速度(電導(dǎo)率)。通過聚合物電解質(zhì) 膜的質(zhì)子電導(dǎo)率取決于聚合物電解質(zhì)膜的水含量和膜的溫度。聚合物 電解質(zhì)膜的水含量通過所供應(yīng)氣體的濕度的影響來變化。
當燃料電池體1的溫度較高時，由于聚合物電解質(zhì)膜的溫度較 高，并且此時所供應(yīng)的空氣的溫度也較高，所以空氣的飽和蒸汽壓較 高。因此，空氣的加濕量的變化對于聚合物電解質(zhì)膜中水的量具有較 大影響。因此，如圖7所示，內(nèi)阻很大程度上取決于在高溫度側(cè)的空 氣的加濕量而改變。
當燃料電池體l的溫度較低時，由于此時所供應(yīng)的空氣的溫度也
較低，所以空氣的飽和蒸汽壓較低。因此，與較高溫度的情況相比， 空氣的加濕量的變化對于聚合物電解質(zhì)膜中水的量具有較小影響。因
此，如圖7所示，由空氣的加濕量的差引起的內(nèi)阻變化在低溫度側(cè)上 較低。
此外，如圖7所示，當氣體的濕度較低時，在燃料電池體l的溫 度增加時，聚合物電解質(zhì)膜趨向于變干。因此，在這種情況下，內(nèi)阻 增加。當濕度較高時，即使在燃料電池l的溫度較高時，聚合物電解 質(zhì)膜也不可能變干。在這種情況下，由于溫度增加，所以質(zhì)子的行動 速度增加，并且內(nèi)阻減少，如圖2所示。
圖8示出由ECU20執(zhí)行的燃料電池系統(tǒng)控制操作的流程圖。在 該操作中，ECU 20首先從溫度傳感器6讀取燃料電池體的溫度Tfc (S200) 。 ECU20還從氣流計3讀取氣流速率。此外，ECU 20還從 壓力傳感器4讀取氣壓Pair。此外，ECU 20還從壓力傳感器4讀取 空氣加濕量Sair。
然后，ECU20基于燃料電池體1的溫度Tfc和加濕量Sair計算 基本內(nèi)阻RO (S201)。隨后的步驟與圖5中S102之后的步驟相同。
如上所述，在本實施例的燃料電池系統(tǒng)中，根據(jù)燃料電池溫度 Tfc和空氣加濕量Sair估算歸因于膜質(zhì)子電導(dǎo)率的基本內(nèi)阻RO。即， 在估算基本內(nèi)阻RO過程中反應(yīng)了空氣的加濕度。因此，可以估算出 具有比第一實施例的系統(tǒng)更高精度的輸出特性。
參照圖9至圖11，描述本發(fā)明的第三實施例。在第二實施例中， 根據(jù)來自濕度傳感器12的檢測信號獲得空氣加濕量，并將其用于估 算基本內(nèi)阻RO。在本實施例中，描述了基于流過加濕器的氣流速率 和燃料電池溫度代替根據(jù)來自濕度傳感器12的檢測信號，獲得空氣 加濕量，并將其用于估算基本內(nèi)阻RO。本實施例的其它配置和功能 與第二實施例中的相同。因此，通過相同的標號指示相同的組件，并 且不重復(fù)它們的描述。
圖9示出本實施例的燃料電池系統(tǒng)。與第二實施例的燃料電池系 統(tǒng)相比，該燃料電池系統(tǒng)不具有濕度傳感器12。此外，該燃料電池系
統(tǒng)具有包含對空氣加濕的水蒸汽交換膜的水蒸汽交換膜型加濕器13， 代替圖6中的加濕器11。水蒸汽交換膜型加濕器通過其中的交換膜將 通過空氣電極端上的排放通路L2所排放的廢氣中的水蒸汽(產(chǎn)生的 水)返回至上游側(cè)的供氣通路L1。
圖10示出在水蒸汽交換膜型加濕器13中的氣流速率Fair、燃料 電池體l的溫度Tfc和加濕量Sair之間的關(guān)系的實例。這里，氣流速 率Fair是在上游側(cè)的空氣通路Ll中的流速。
一般地，如圖IO所示，在水蒸汽交換膜型加濕器13中，當供氣 通路L1中的氣流速率Fair增加時，加濕量Sair增加。然而，當氣流 速率Fair增加時，加濕量Sair的增加速率逐漸減少，并且加濕量Sair 在高流速區(qū)域飽和。此外，當燃料電池溫度Tfc較高時，空氣的飽和 蒸汽壓增加，并且加濕量增加。
當燃料電池溫度Tfc較低時，與燃料電池溫度Tfc較高時相比， 空氣的飽和蒸汽壓減少，并且加濕量減少。因此，將氣流速率Fair、 燃料電池體1的溫度Tfc和加濕量Sair之間的關(guān)系作為映射預(yù)先存儲 在ECU 20的存儲器中，從而可基于燃料電池體l的氣流速率Fair和 溫度Tfc的測量結(jié)果計算加濕量Sair。
圖11示出由ECU 20執(zhí)行的燃料電池系統(tǒng)控制操作的流程圖。 在該操作中，ECU 20讀取燃料電池體1的溫度Tfc、氣流速率Fair 和氣壓Pair (S100)。這個步驟與圖5所示的第一實施例的S100相 同。
然后，ECU20根據(jù)在存儲器中存儲的映射基于燃料電池體1的 溫度Tfc和氣流速率Fair計算空氣加濕量Sair ( S210 )。
然后，ECU 20基于燃料電池體1的溫度Tfc和空氣加濕量Sair 計算基本內(nèi)阻RO (S201)。隨后的步驟與圖5中S102之后的步驟相同。
如上所述，在本實施例的燃料電池系統(tǒng)中，在不需要濕度傳感器 12的情況下，可根據(jù)燃料電池體1的溫度Tfc和氣流速率Fair獲得 空氣加濕量Sair。因此，由于濕度傳感器12不是必須的，所以燃料
電池系統(tǒng)可有利地應(yīng)用于需要長使用壽命的車輛等。
參照圖12和圖13，描述本發(fā)明的第四實施例。在第一至第三實 施例中，基于燃料電池體l的溫度或空氣加濕量估算燃料電池體的基 本內(nèi)阻R0，并且測量輸出電流和輸出電壓，以校正基本內(nèi)阻RO。
在第四實施例中，描述了其中將交流信號輸入至燃料電池體1 的輸出端子并且基于輸出端子之間的阻抗估算基本內(nèi)阻R0的燃料電 池系統(tǒng)。其它配置和功能與第一實施例中的相同。因此，通過相同的 標號指示與第一至第三實施例相同的組件，并且不重復(fù)它們的描述。
作為測量燃料電池內(nèi)阻的方法，在例如JP-A-2003-297408中公 開了一種測量燃料電池交流阻抗的方法?？赏ㄟ^電流和電壓的頻率分 析獲得燃料電池的交流阻抗，其中使用疊加在燃料電池的輸出電流 (或輸出電壓)上的正弦波來測量所述頻率分析。
圖12示出燃料電池的交流阻抗的實例。已知的是，交流阻抗可 以按頻率分成分別反應(yīng)氣體擴散電阻、反應(yīng)電阻和歐姆電阻的區(qū)域， 如圖12所示。還已知的是，頻率U)在大約lkHz的范圍內(nèi)可以是無 窮大的(U) = 8),或更大，如圖12所示，并且交流阻抗的實部通常 等于歐姆電阻。
在這種情況下，歐姆電阻通常歸因于聚合物電解質(zhì)膜和分離器部 件的電阻，并且構(gòu)成燃料電池的內(nèi)阻的主要元素。因此，通過監(jiān)控歐 姆電阻的波動，可以獲知內(nèi)阻的波動。
圖13示出由ECU 20執(zhí)行的燃料電池系統(tǒng)控制操作的流程圖。 在該操作中，ECU 20首先執(zhí)行與圖1中所示的S100至S104相同的 步驟，以確定基本內(nèi)阻R0和燃料電池的基本輸出特性，并將燃料電 池體l控制在預(yù)定操作點。這里，基本內(nèi)阻RO可以是根據(jù)預(yù)先存儲 的映射基于燃料電池的運行參數(shù)(例如，燃料電池體的溫度和空氣加 濕量)估算的內(nèi)阻。
然后，ECU20分別從電流傳感器8和電壓傳感器9讀取燃料電 池的實際輸出電流Ifc—m和輸出電壓Vfc—m (S105)。
然后，ECU 20測量交流阻抗，并獲得交流阻抗的實部Zre(co)
(S301:執(zhí)行該步驟的ECU 20可看作檢測單元和交流阻抗測量單 元)。以下，在本實施例中，將交流阻抗的實部簡稱為"交流阻抗"。 然后，ECU20導(dǎo)出關(guān)于與輸出電流Ifc—m對應(yīng)的基本輸出特性 的值VfcO = Virf (Ifc一m ) - Ifc一m x R0 ( S106 )。
然后，ECU 20確定從基本輸出特性獲得的輸出電壓VfcO與從電 壓傳感器9獲得的輸出電壓Vfc—m之間的差是否在預(yù)定范圍內(nèi) (S107)。當確定所述差不在預(yù)定范圍內(nèi)并且存在較大的差時，ECU 20按如下方式校正基本輸出特性，以獲得新輸出特性。
即，ECU20比較在S301中獲得的交流阻抗Zre(co)和在先前時 間測量的交流阻抗Zre(co)_old，并確定它們的差是否在預(yù)定范圍內(nèi) (S302:執(zhí)行該步驟的ECU20可看作比較單元)。如果確定該差不 在預(yù)定范圍內(nèi)并且存在較大的差時，ECU 20確定燃料電池的內(nèi)阻已 經(jīng)改變成與基本內(nèi)阻RO不同的值，并且如圖l所示的情況校正內(nèi)阻 和輸出特性(S108至S110)。
當在S302中確定交流阻抗之間的差在預(yù)定范圍內(nèi)并且僅存在較 小改變時，確定IR無關(guān)輸出特性已經(jīng)改變。然后，ECU20計算在基 于基本輸出特性獲得的輸出電壓VfcO和電壓傳感器9測量的實際輸 出電壓Vfc—m之間的差A(yù)V ( S303 )。
然后，ECU 20根據(jù)以下所示的等式校正IR無關(guān)輸出特性 (S304)。
Virf'-Virf + AV;
然后，ECU 20基于校正后的IR無關(guān)輸出特性獲得燃料電池的
輸出特性(S305 )。
Vfc(lf) = Virf，(If) + RO x K;
在上述處理之后，ECU 20將測量的交流阻抗存儲為在先前測量 的交流阻抗(S306:執(zhí)行該步驟的ECU20可看作阻抗存儲單元)。 之后，ECU 20結(jié)束輸出特性估算操作。執(zhí)行步驟S108至S110或S303 至S305的ECU 20可看作輸出特性校正單元。
如上所述，根據(jù)本實施例的燃料電池系統(tǒng)，確定在基本輸出特性
和實際測量的電流-電壓特性之間的差是否歸因于內(nèi)阻或IR無關(guān)輸出 特性，并且估算燃料電池的輸出特性。因此，可以估算出具有比第一 實施例更高精度的燃料電池的輸出特性。結(jié)果，由于預(yù)先獲得的IR 無關(guān)輸出特性的精度允許包括某種程度的誤差，所以可大大減少獲得 該精度的步驟的數(shù)目。
在圖13的S109中校正后的內(nèi)阻Rl可存儲在ECU 20的存儲器 中。在這種情況下，當已經(jīng)存儲了校正后的內(nèi)阻R1時，在S305可以 使用校正后的內(nèi)阻Rl代替基本內(nèi)阻RO來獲得輸出特性。即，可以
使用以下等式校正輸出特性。 Vfc(If) = W(H) + Rl x If;
參照圖14和圖15，描述本發(fā)明的第五實施例。在第二實施例中， 基于燃料電池體1的溫度和空氣加濕量估算燃料電池體1的基本內(nèi)阻 RO。在第四實施例中，基于燃料電池的交流阻抗的變化確定基本內(nèi)阻 RO是否應(yīng)該被校正，或基本輸出特性應(yīng)該被校正。在本實施例中，
描述了基于燃料電池的空氣加濕量和交流阻抗估算基本內(nèi)阻RO的燃
料電池系統(tǒng)。本實施例的其它配置和功能與第一實施例中的相同。因 此，通過相同的標號指示相同的組件，并且不重復(fù)它們的描述。
圖14示出在不同的空氣加濕量下在交流阻抗(歐姆電阻)和內(nèi) 阻之間的關(guān)系的測量結(jié)果的實例。如圖14所示，在較低濕度時內(nèi)阻 通常較高。例如可通過與第一實施例相同的方法測量內(nèi)阻，可通過與 第四實施例相同的方法測量交流阻抗。即，首先測量燃料電池體l的 溫度、空氣加濕量和交流阻抗，并且基于根據(jù)圖7的燃料電池體1的 溫度和加濕量獲得基本內(nèi)阻RO。此時，獲得在相同溫度和加濕量條 件下的交流阻抗。然后，可繪制在基本內(nèi)阻RO和交流阻抗之間的關(guān) 系。
在本實施例中，將加濕量、交流阻抗和基本內(nèi)阻RO之間的關(guān)系 作為映射預(yù)先存儲在ECU20的存儲器中。然后，基于加濕量和交流 阻抗的測量結(jié)果確定基本內(nèi)阻RO。
圖15示出由ECU 20執(zhí)行的燃料電池系統(tǒng)控制操作的流程圖。
在該操作中，ECU 20讀取燃料電池體1的溫度Tfc、氣流速率Fair 和氣壓Pair (S100)。這個步驟與圖5所示的第一實施例中的相同。
然后，ECU20測量燃料電池的交流阻抗Zre(co)。這個步驟與圖 13所示的第四實施例的S301相同。
然后，ECU 20基于濕度傳感器或加濕器的流速計算加濕量Sair (S210)。然后，ECU20基于交流阻抗Zre(co)和加濕量從映射(見 圖14)導(dǎo)出基本內(nèi)阻RO (S401)。隨后的步驟與圖5中S102之后的 步驟相同。
如上所述，在本實施例中，參照在交流阻抗、空氣加濕量和基本 內(nèi)阻RO之間的關(guān)系的映射，根據(jù)燃料電池的交流阻抗和空氣加濕量 確定基本內(nèi)阻RO。因此，可估算出具有比第二實施例更高精度的燃 料電池的輸出特性，在所述第二實施例中簡單地根據(jù)加濕量確定基本 內(nèi)阻RO。同樣，可估算出具有比第四實施例更高精度的燃料電池的 輸出特性，在所述第四實施例中使用交流阻抗測量值確定內(nèi)阻是否改 變。
參照圖16，描述根據(jù)本發(fā)明第六實施例的燃料電池系統(tǒng)。在第 五實施例中，描述了基于燃料電池的交流阻抗和空氣加濕量計算燃料 電池的基本內(nèi)阻RO的燃料電池系統(tǒng)的實例。在本實施例中，使用交 流阻抗校正使用通過上述方法獲得的基本內(nèi)阻RO所計算的燃料電池 的輸出特性。即，在本實施例中，在第五實施例中的燃料電池系統(tǒng)中 執(zhí)行與第四實施例中相同的校正操作。
本實施例的其它配置和功能與第四和第五實施例中的相同。因 此，通過相同的標號指示與第四和第五實施例相同的組件，并且不重 復(fù)它們的描述。
圖16示出由ECU 20執(zhí)行的燃料電池系統(tǒng)控制操作的流程圖。 在該操作中，ECU 20讀取燃料電池體1的溫度Tfc、氣流速率Fair 和氣壓Pair (S100)。這個步驟與圖5所示的第一實施例中的相同。
然后，ECU20測量燃料電池的交流阻抗Zre(w)。 ECU 20還計 算空氣加濕量Sair (S210)。然后，ECU 20基于交流阻抗Zre(co)
和加濕量從映射(見圖14)導(dǎo)出基本內(nèi)阻R0 (S401)。這些步驟與 圖15中的相同。之后，ECU20執(zhí)行在燃料電池的輸出電壓和基本輸 出特性之間的差的確定(S107)以及交流阻抗的變化的量的確定 (S302)，并校正燃料電池的輸出特性。這些步驟與圖13所示的第 四實施例中的相同。
如上所述，在本實施例中，基于燃料電池的交流阻抗和空氣加濕 量計算基本內(nèi)阻RO，基于燃料電池的交流阻抗的變化的量校正燃料 電池的輸出特性。因此，可以計算出具有比第四和第五實施例更高精 度的燃料電池的輸出特性。
盡管參照本發(fā)明的實施例描述了本發(fā)明，但是可以理解，本發(fā)明 不限于所述的實施例或結(jié)構(gòu)。相反地，本發(fā)明旨在覆蓋各種修改和等 同布置。此外，盡管在各種實例性組合和配置中示出實施例的各個元 件，但是包括更多、更少或僅一個元件的其它組合和配置也在本發(fā)明 的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)，包括:運行參數(shù)存儲單元，存儲燃料電池的內(nèi)阻與表示所述燃料電池的運行狀態(tài)的至少一個運行參數(shù)之間的關(guān)系，所述燃料電池的內(nèi)阻不包括根據(jù)流向所述燃料電池的反應(yīng)氣體的流速所產(chǎn)生的所述燃料電池的擴散電阻以及根據(jù)所述反應(yīng)氣體的壓力所產(chǎn)生的所述燃料電池的反應(yīng)電阻兩者；檢測單元，檢測所述至少一個運行參數(shù)的現(xiàn)值；內(nèi)阻估算單元，參照在所述運行參數(shù)存儲單元中存儲的關(guān)系基于所述運行參數(shù)的所檢測現(xiàn)值估算所述燃料電池的內(nèi)阻，并設(shè)定所估算的內(nèi)阻作為基本內(nèi)阻；IR無關(guān)輸出特性存儲單元，存儲IR無關(guān)輸出特性以及向所述燃料電池供應(yīng)的空氣的不同流速和壓力，其中所述IR無關(guān)輸出特性是所述燃料電池的輸出電流和輸出電壓之間的關(guān)系，其不包括在所述空氣的流速和壓力下內(nèi)阻的影響；流速測量單元，測量向所述燃料電池供應(yīng)的空氣的流速；壓力測量單元，測量向所述燃料電池供應(yīng)的空氣的壓力；確定單元，基于所述空氣的流速和壓力確定所述燃料電池的IR無關(guān)輸出特性；和設(shè)定單元，基于所述基本內(nèi)阻和所述IR無關(guān)輸出特性設(shè)定所述燃料電池的基本輸出特性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，還包括輸出電流測量單元，測量所述燃料電池的輸出電流；輸出電壓測量單元，測量所述燃料電池的輸出電壓；和 計算單元，基于所述輸出電流和所述輸出電壓校正所述基本輸出特性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池系統(tǒng)，其中 所迷運行參數(shù)包括所述燃料電池的溫度、所述燃料電池中的濕 度、和阻抗中的至少一個，所述阻抗是通過使用具有預(yù)定頻率的交流 信號在所述燃料電池的輸出端子之間測量的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述計算單元包括第一校正單元，基于所述輸出電流和所述輸出電壓校正所迷 燃料電池的基本內(nèi)阻；和第二校正單元，使用所校正的基本內(nèi)阻校正所述基本輸出特性。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述計算單元還包括校正值存儲單元，存儲所校正的基本內(nèi)阻作為新基本內(nèi)阻； 第三校正單元，當所述基本內(nèi)阻存儲在所述校正值存儲單元中時，基于所述輸出電流和所述輸出電壓進一步校正所述基本內(nèi)阻；和第四校正單元，使用進一步校正的基本內(nèi)阻校正所述基本輸 出特性。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的燃料電池系統(tǒng)，其中 所述檢測單元包括阻抗測量單元，通過使用具有預(yù)定頻率的交流信號測量在所 述燃料電池的輸出端子之間的阻抗；和阻抗存儲單元，存儲所測量的阻抗；并且 所述計算單元包括比較單元，將所述阻抗測量單元測量的阻抗與所述阻抗存儲 單元中存儲的先前測量的阻抗進行比較；和輸出特性校正單元，當所述比較單元的比較結(jié)果的所測量的 阻抗與先前測量的阻抗之間的差等于或大于預(yù)定值時，所述輸出 特性校正單元校正所述基本內(nèi)阻，當所述差小于所述預(yù)定值時， 所述輸出特性校正單元校正所述IR無關(guān)輸出特性。
7， 一種估算燃料電池的輸出特性的方法，包括 檢測用以表示所述燃料電池的運行狀態(tài)的至少一個運行參數(shù)的現(xiàn)值；參照所述燃料電池的內(nèi)阻與所述運行參數(shù)之間的關(guān)系，基于所檢 測的所述運行參數(shù)的現(xiàn)值估算所述燃料電池的內(nèi)阻，其中所述燃料電述燃料電池的反應(yīng)電阻兩者，以及將所估算的內(nèi)阻設(shè)置為基本內(nèi)阻； 測量向所述燃料電池供應(yīng)的空氣的流速； 測量向所述燃料電池供應(yīng)的空氣的壓力； 基于所述空氣的流速和壓力確定所述燃料電池的IR無關(guān)輸出特性；和基于所述基本內(nèi)阻和所述IR無關(guān)輸出特性設(shè)定所述燃料電池的 基本輸出特性，其中所述IR無關(guān)輸出特性是所述燃料電池的輸出電 流和輸出電壓之間的關(guān)系，其不包括向所述燃料電池供應(yīng)的空氣處于 不同流速和壓力下時內(nèi)阻的影響。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的估算燃料電池的輸出特性的方法，還包括測量所述燃料電池的輸出電流和輸出電壓；和 基于所述輸出電流和所述輸出電壓校正所述基本輸出特性。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的估算燃料電池的輸出特性的方法，其中所述運行參數(shù)包括所述燃料電池的溫度、所述燃料電池中的濕 度、和阻抗中的至少一個，所述阻抗是通過使用具有預(yù)定頻率的交流 信號在所述燃料電池的輸出端子之間測量的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的估算燃料電池的輸出特性的方法， 還包括基于所述輸出電流和所述輸出電壓校正所述燃料電池的基本內(nèi) 阻；和使用所校正的基本內(nèi)阻校正所述基本輸出特性。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的估算燃料電池的輸出特性的方法， 還包括存儲所校正的基本內(nèi)阻作為新基本內(nèi)阻；當基本內(nèi)阻被存儲時，基于所述輸出電流和所述輸出電壓校正所 述基本內(nèi)阻；和使用進一步校正的基本內(nèi)阻校正所述輸出特性。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的估算燃料電池的輸出特性的方法， 還包括通過使用具有預(yù)定頻率的交流信號測量在所述燃料電池的輸出端子之間的阻抗；將所測量的阻抗與先前測量的阻抗進行比較；和當比較結(jié)果為所測量的阻抗與先前測量的阻抗之間的差等于或大于預(yù)定值時，校正所述基本內(nèi)阻，當所述差小于所述預(yù)定值時，校正所述IR無關(guān)輸出特性。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)包括檢測單元(6，12)，檢測燃料電池的運行參數(shù)；內(nèi)阻估算單元(20)，將燃料電池的內(nèi)阻設(shè)置成基本內(nèi)阻；流速測量單元(3)，測量氣流速率；壓力測量單元(4)，測量氣壓；確定單元(20)，確定燃料電池的IR無關(guān)輸出特性；設(shè)置單元(20)，設(shè)置燃料電池的基本輸出特性；輸出電流測量單元(8)，測量燃料電池的輸出電流；輸出電壓測量單元(9)，測量燃料電池的輸出電壓；和計算單元(20)，使用輸出電流和輸出電壓校正基本輸出特性。
文檔編號B60L11/18GK101375455SQ200780003718
公開日2009年2月25日 申請日期2007年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月30日
發(fā)明者渡邊修夫 申請人:豐田自動車株式會社