燃料電池系統(tǒng)以及燃料電池系統(tǒng)的控制方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)以及燃料電池系統(tǒng)的控制方法。
【背景技術】
[0002]在JP2010 - 270725A中，作為以往的燃料電池系統(tǒng)，記載了具有冷卻從陰極壓縮機排出的陰極氣體的冷熱氣自動調(diào)節(jié)器、以及將冷卻用空氣送至冷熱氣自動調(diào)節(jié)器的冷熱氣自動調(diào)節(jié)器風扇的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]如上述以往的燃料電池系統(tǒng)那樣，具有冷熱氣自動調(diào)節(jié)器風扇的系統(tǒng)，通過冷熱氣自動調(diào)節(jié)器風扇控制冷熱氣自動調(diào)節(jié)器的散熱量，從而可以實現(xiàn)冷熱氣自動調(diào)節(jié)器的下游部件的耐熱保護。
[0004]但是，當前開發(fā)中的燃料電池系統(tǒng)中，為了削減成本，考慮去掉冷熱氣自動調(diào)節(jié)器風扇。這樣，由于不能控制冷熱氣自動調(diào)節(jié)器的散熱量，所以存在不能實現(xiàn)冷熱氣自動調(diào)節(jié)器的下游部件的耐熱保護的問題點。
[0005]本發(fā)明著眼于這樣的問題而完成，目的是通過與基于冷熱氣自動調(diào)節(jié)器風扇的冷熱氣自動調(diào)節(jié)器下游部件的耐熱保護不同的方法，實現(xiàn)冷熱氣自動調(diào)節(jié)器下游部件的耐熱保護。
[0006]用于解決課題的手段
[0007]按照本發(fā)明的某個方式，提供將陽極氣體以及陰極氣體提供給燃料電池而發(fā)電的燃料電池系統(tǒng)。并且，該燃料電池系統(tǒng)的特征是，包括:對燃料電池供給陰極氣體的壓縮機；設置在壓縮機的下游，冷卻從壓縮機排出的陰極氣體的冷熱氣自動調(diào)節(jié)器；調(diào)節(jié)冷熱氣自動調(diào)節(jié)器的下游壓力的調(diào)壓閥；檢測冷熱氣自動調(diào)節(jié)器的下游溫度的冷熱氣自動調(diào)節(jié)器下游溫度檢測單元；根據(jù)燃料電池的目標輸出，計算冷熱氣自動調(diào)節(jié)器下游壓力的第I目標壓力的第I目標壓力計算單元；根據(jù)冷熱氣自動調(diào)節(jié)器下游溫度，計算冷熱氣自動調(diào)節(jié)器下游壓力的第2目標壓力的第2目標壓力計算單元；將第I目標壓力以及第2目標壓力中較小的一方設定作為冷熱氣自動調(diào)節(jié)器下游壓力的目標壓力的目標壓力設定單元；以及根據(jù)目標壓力控制壓縮機以及調(diào)壓閥，將冷熱氣自動調(diào)節(jié)器下游壓力控制為目標壓力的壓力控制單元。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的一個實施方式的燃料電池系統(tǒng)的概略圖。
[0009]圖2是說明本發(fā)明的一個實施方式的陰極系統(tǒng)的控制的控制方框圖。
[0010]圖3是根據(jù)燃料電池組的目標輸出電流和大氣壓，計算組要求WRD入口壓力的映射圖。
[0011]圖4是根據(jù)燃料電池組的目標輸出電流，計算組要求供給流量的表。
[0012]圖5是根據(jù)WRD入口限制壓力和大氣壓，計算組供給限制流量的映射圖。
[0013]圖6是說明本發(fā)明的一個實施方式的陰極系統(tǒng)的控制的動作的定時圖。
【具體實施方式】
[0014]以下，參照附圖等說明本發(fā)明的實施方式。
[0015]燃料電池通過陽極電極(燃料極)和陰極電極(氧化劑極)夾持電解質膜，通過對陽極電極供給含有氫的陽極氣體(燃料氣體)，對陰極電極供給含有氧的陰極氣體(氧化劑氣體)來發(fā)電。陽極電極以及陰極電極的兩電極中進行的電極反應如下。
[0016]陽極電極:2H2—4H ++4e …(I)
[0017]陰極電極:4H++4e+02—2H20…(2)
[0018]通過該(I)、(2)的電極反應，燃料電池產(chǎn)生I伏特左右的電動勢。
[0019]在將燃料電池作為汽車用動力源使用的情況下，由于要求的電力大，所以使用將數(shù)百張的燃料電池層積后的燃料電池組。于是，構成對燃料電池組供給陽極氣體以及陰極氣體的燃料電池系統(tǒng)，取出車輛驅動用的電力。
[0020]圖1是本發(fā)明的第I實施方式的燃料電池系統(tǒng)100的概略圖。
[0021]燃料電池系統(tǒng)100包括:燃料電池組I ;陰極氣體給排裝置2 ;陽極氣體給排裝置3;以及控制器4。
[0022]燃料電池組I是將數(shù)百張的燃料電池層積后的電池組，接受陽極氣體以及陰極氣體的供給，發(fā)電車輛的驅動所需要的電力。
[0023]陰極氣體給排裝置2對燃料電池組I供給陰極氣體，同時將從燃料電池組I排出的陰極廢氣排出到外部大氣。陰極氣體給排裝置2包括:陰極氣體供給通路21 ;陰極氣體排出通路22 ;過濾器23 ;陰極壓縮機24 ;冷熱氣自動調(diào)節(jié)器25 ;水分回收裝置(WaterRecovery Device ;以下稱為“WRD”。)26 ;陰極調(diào)壓閥27 ;氣流傳感器41 ;溫度傳感器42 ;以及壓力傳感器43。
[0024]陰極氣體供給通路21是流過對燃料電池組I供給的陰極氣體的通路。陰極氣體供給通路21的一端連接到過濾器23，另一端連接到燃料電池組I的陰極氣體入口孔。
[0025]陰極氣體排出通路22是流過從燃料電池組I排出的陰極廢氣的通路。陰極氣體排出通路22的一端連接到燃料電池組I的陰極氣體出口孔，另一端成為開口端。陰極廢氣是陰極氣體和通過電極反應產(chǎn)生的水蒸氣的混合氣體。
[0026]過濾器23去除被取入到陰極氣體供給通路21的陰極氣體中的異物。
[0027]陰極壓縮機24設置在陰極氣體供給通路21中。陰極壓縮機24經(jīng)由過濾器23將作為陰極氣體的空氣(外部大氣)取入陰極氣體供給通路21，提供給燃料電池組I。
[0028]冷熱氣自動調(diào)節(jié)器25設置在陰極壓縮機24下游的陰極氣體供給通路21上。冷熱氣自動調(diào)節(jié)器25冷卻從陰極壓縮機24排出的陰極氣體。
[0029]WRD26分別連接到陰極氣體供給通路21以及陰極氣體排出通路22，回收流過陰極氣體排出通路22的陰極廢氣中的水分，用該回收的水分對流過陰極氣體供給通路21的陰極氣體進行加濕。
[0030]陰極調(diào)壓閥27設置在WRD26下游的陰極氣體排出通路22上。陰極調(diào)壓閥27通過控制器4進行開閉控制，將對燃料電池組11供給的陰極氣體的壓力調(diào)節(jié)為所要求的壓力。
[0031]氣流傳感器41被設置在陰極壓縮機24上游的陰極氣體供給通路21上。氣流傳感器41檢測對陰極壓縮機24供給的、最終供給到燃料電池組I的陰極氣體的流量(以下稱為“組供給流量”。)。
[0032]溫度傳感器42設置在冷熱氣自動調(diào)節(jié)器25和WRD26之間的陰極氣體供給通路21上。溫度傳感器42檢測WRD26的陰極氣體入口側的溫度(以下稱為“WRD入口溫度”。)。
[0033]壓力傳感器43設置在冷熱氣自動調(diào)節(jié)器25和WRD26之間的陰極氣體供給通路21上。壓力傳感器43檢測WRD26的陰極氣體入口側的壓力(以下稱為“WRD入口壓力”。)。
[0034]陽極氣體給排裝置3對燃料電池組I供給陽極氣體，同時將從燃料電池組I排出的陽極廢氣排出到陰極氣體排出通路22。陽極氣體給排裝置3包括:高壓罐31 ;陽極氣體供給通路32 ;陽極調(diào)壓閥33 ;陽極氣體排出通路34 ;以及清洗閥35。
[0035]高壓罐31將對燃料電池組I供給的陽極氣體保持為高壓狀態(tài)進行儲藏。
[0036]陽極氣體供給通路32是用于將從高壓罐31排出的陽極氣體提供給燃料電池組I的通路。陽極氣體供給通路32的一端連接到高壓罐31，另一端連接到燃料電池組I的陽極氣體入口孔。
[0037]陽極調(diào)壓閥33設置在陽極氣體供給通路32上。陽極調(diào)壓閥34通過