燃料电池系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种燃料电池系统。
【背景技术】
[0002]在日本JP2009-123550A中，作为以往的燃料电池系统，记载了如下的燃料电池系统:使从正极压缩机喷出的正极气体中的燃料电池堆的发电所不需要的量流过旁路通路后排出到正极气体排出通路。由此，该以往的燃料电池系统将供给到燃料电池堆的正极气体的流量(堆供给流量)控制为根据发电要求设定的目标堆供给流量。
【发明内容】
[0003]上述的以往的燃料电池系统基于堆供给流量和目标堆供给流量来控制设置于旁路通路的旁路阀的开度，使得堆供给流量为目标堆供给流量。
[0004]在实施这种控制的燃料电池系统中，特别是在旁路阀的开度分辨率粗糙的情况下等，存在以下情况:无法使堆供给流量与目标堆供给流量一致，而在目标堆供给流量附近反复进行旁路阀的开闭。这样一来，在旁路阀为步进电动机这样的情况下存在产生异声的担忧。作为防止这种旁路阀的开闭的方法，列举出了以下做法:在堆供给流量变为目标堆供给流量附近时，固定旁路阀。
[0005]然而，当在堆供给流量大于目标堆供给流量的状态下固定旁路阀时，会将发电所需的流量以上的正极气体供给到燃料电池堆，从而存在使电解质膜干燥的问题。
[0006]本发明是着眼于这种问题而完成的，其目的在于抑制反复进行旁路阀的开闭的同时还抑制电解质膜的干燥。
_7] 用于解决问题的方案
[0008]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:正极气体供给通路，其用于向燃料电池堆供给正极气体；压缩机，其设置于正极气体供给通路；旁路通路，其用于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；旁路阀，其用于调节流过旁路通路的正极气体的流量；以及堆供给流量检测单元，其用于检测向燃料电池堆供给的堆供给流量。
[0009]该燃料电池系统将基于燃料电池堆的要求而计算出的堆要求压缩机供给流量和基于燃料电池系统的要求而计算出的系统要求压缩机供给流量中的大的一方设定为目标压缩机供给流量，根据该目标压缩机供给流量来控制压缩机。另外，燃料电池系统基于堆供给流量和应该向燃料电池堆供给的目标堆供给流量来控制旁路阀。
[0010]而且，燃料电池系统在系统要求压缩机供给流量被设定为目标压缩机供给流量、且堆供给流量变得小于目标堆供给流量时，固定旁路阀或者限制旁路阀的驱动。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的一个实施方式的燃料电池系统的概要图。
[0012]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达到发电要求堆供给流量的关系的图。
[0013]图3示出了本实施方式的正极系统的控制模块。
[0014]图4是说明控制器在旁路阀固定信号输出部中实施的控制内容的流程图。
[0015]图5是说明本实施方式的正极系统的控制的动作的时序图。
[0016]图6示出了比较例的正极系统的控制模块。
[0017]图7是表示比较例的正极系统的控制的动作的时序图。
[0018]图8是表示在比较例的正极系统的控制中成为一打开旁路阀实际堆供给流量就会低于目标堆供给流量的状态的情况下禁止旁路阀的驱动时的动作的时序图。
【具体实施方式】
[0019]下面，参照附图等来说明本发明的一个实施方式。
[0020]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。
[0021]负极电极:2H2—4H ++4e...(I)
[0022]正极电极:4H++4e+02— 2H20…(2)
[0023]通过该(I)、⑵的电极反应，燃料电池产生I伏特左右的电动势。
[0024]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。
[0025]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。
[0026]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。
[0027]燃料电池堆I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。
[0028]正极气体供排装置2向燃料电池堆I供给正极气体，并且将从燃料电池堆I排出的正极排气排出到外部大气。正极气体供排装置2具备正极气体供给通路20、过滤器21、正极压缩机22、正极气体排出通路23、正极压力调节阀24、旁路通路25、旁路阀26、第一流量传感器41、第二流量传感器42、压力传感器43以及温度传感器44。
[0029]正极气体供给通路20是流通向燃料电池堆I供给的正极气体的通路。正极气体供给通路20 —端连接于过滤器21，另一端连接于燃料电池堆I的正极气体入口孔。
[0030]过滤器21将取入到正极气体供给通路20的正极气体中的异物去除。
[0031]正极压缩机22设置于正极气体供给通路20。正极压缩机22经由过滤器21将作为正极气体的空气(外部大气)取入到正极气体供给通路20，供给到燃料电池堆I。
[0032]正极气体排出通路23是流通从燃料电池堆I排出的正极排气的通路。正极气体排出通路23 —端连接于燃料电池堆I的正极气体出口孔，另一端为开口端。
[0033]正极压力调节阀24设置于正极气体排出通路23。正极压力调节阀24由控制器4来控制开闭，将供给到燃料电池堆I的正极气体的压力调节为期望的压力。
[0034]旁路通路25是为了能够将从正极压缩机22喷出的正极气体的一部分根据需要来不经由燃料电池堆I地直接排出到正极气体排出通路23而设置的通路。旁路通路25 —端连接于正极压缩机23下游的正极气体供给通路21，另一端连接于正极压力调节阀24下游的正极气体排出通路24。
[0035]旁路阀26是其开度阶段性地每次变化单位开度的开闭阀，设置于旁路通路25。旁路阀26由控制器4来控制开闭，调节在旁路通路25中流动的正极气体的流量(以下称为“旁路流量”。)。
[0036]第一流量传感器41设置于正极压缩机23上游的正极气体供给通路20。第一流量传感器41检测供给(吸入)到压缩机23的正极气体的流量(以下称为“压缩机供给流醫，，nI
O ) O
[0037]第二流量传感器42设置于与旁路通路26连接的连接部下游的正极气体供给通路20、即燃料电池堆I的正极气体入口孔附近的正极供给通路20。第二流量传感器42检测向燃料电池堆I供给的正极气体的流量(以下称为“堆供给流量”。)。
[0038]压力传感器43设置于与旁路通路26连接的连接部下游的正极气体供给通路20、即燃料电池堆I的正极气体入口孔附近的正极供给通路20。压力传感器43检测燃料电池堆I的入口压力(以下称为“堆入口压力”。)。
[0039]温度传感器44设置于正极压缩机23的喷出侧附近的正极气体供给通路20。温度传感器44检测从正极压缩机23喷出的正极气体的温度(以下称为“吸气温度”。)。
[0040]负极气体供排装置3向燃料电池堆I供给负极气体，并且将从燃料电池堆I排出的负极排气排出到正极气体排出通路23。负极气体供排装置3具备高压罐31、负极气体供给通路32、负极压力调节阀33、负极气体排出通路34以及放气阀35。
[0041]高压罐31将要向燃料电池堆I供给的负极气体保持为高压状态来贮存。
[0042]负极气体供给通路32是用于将从高压罐31排出的负极气体供给