燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法
【技术领域】
[0001 ] 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】
[0002]在JP2010 - 270725A中，作为以往的燃料电池系统，记载了具有冷却从阴极压缩机排出的阴极气体的冷热气自动调节器、以及将冷却用空气送至冷热气自动调节器的冷热气自动调节器风扇的系统。
【发明内容】
[0003]如上述以往的燃料电池系统那样，具有冷热气自动调节器风扇的系统，通过冷热气自动调节器风扇控制冷热气自动调节器的散热量，从而可以实现冷热气自动调节器的下游部件的耐热保护。
[0004]但是，当前开发中的燃料电池系统中，为了削减成本，考虑去掉冷热气自动调节器风扇。这样，由于不能控制冷热气自动调节器的散热量，所以存在不能实现冷热气自动调节器的下游部件的耐热保护的问题点。
[0005]本发明着眼于这样的问题而完成，目的是通过与基于冷热气自动调节器风扇的冷热气自动调节器下游部件的耐热保护不同的方法，实现冷热气自动调节器下游部件的耐热保护。
[0006]用于解决课题的手段
[0007]按照本发明的某个方式，提供将阳极气体以及阴极气体提供给燃料电池而发电的燃料电池系统。并且，该燃料电池系统的特征是，包括:对燃料电池供给阴极气体的压缩机；设置在压缩机的下游，冷却从压缩机排出的阴极气体的冷热气自动调节器；调节冷热气自动调节器的下游压力的调压阀；检测冷热气自动调节器的下游温度的冷热气自动调节器下游温度检测单元；根据燃料电池的目标输出，计算冷热气自动调节器下游压力的第I目标压力的第I目标压力计算单元；根据冷热气自动调节器下游温度，计算冷热气自动调节器下游压力的第2目标压力的第2目标压力计算单元；将第I目标压力以及第2目标压力中较小的一方设定作为冷热气自动调节器下游压力的目标压力的目标压力设定单元；以及根据目标压力控制压缩机以及调压阀，将冷热气自动调节器下游压力控制为目标压力的压力控制单元。
【附图说明】
[0008]图1是本发明的一个实施方式的燃料电池系统的概略图。
[0009]图2是说明本发明的一个实施方式的阴极系统的控制的控制方框图。
[0010]图3是根据燃料电池组的目标输出电流和大气压，计算组要求WRD入口压力的映射图。
[0011]图4是根据燃料电池组的目标输出电流，计算组要求供给流量的表。
[0012]图5是根据WRD入口限制压力和大气压，计算组供给限制流量的映射图。
[0013]图6是说明本发明的一个实施方式的阴极系统的控制的动作的定时图。
【具体实施方式】
[0014]以下，参照附图等说明本发明的实施方式。
[0015]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。
[0016]阳极电极:2H2—4H ++4e …(I)
[0017]阴极电极:4H++4e+02—2H20…(2)
[0018]通过该(I)、(2)的电极反应，燃料电池产生I伏特左右的电动势。
[0019]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。
[0020]图1是本发明的第I实施方式的燃料电池系统100的概略图。
[0021]燃料电池系统100包括:燃料电池组I ;阴极气体给排装置2 ;阳极气体给排装置3;以及控制器4。
[0022]燃料电池组I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。
[0023]阴极气体给排装置2对燃料电池组I供给阴极气体，同时将从燃料电池组I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(WaterRecovery Device ;以下称为“WRD”。)26 ;阴极调压阀27 ;气流传感器41 ;温度传感器42 ;以及压力传感器43。
[0024]阴极气体供给通路21是流过对燃料电池组I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I的阴极气体入口孔。
[0025]阴极气体排出通路22是流过从燃料电池组I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I的阴极气体出口孔，另一端成为开口端。阴极废气是阴极气体和通过电极反应产生的水蒸气的混合气体。
[0026]过滤器23去除被取入到阴极气体供给通路21的阴极气体中的异物。
[0027]阴极压缩机24设置在阴极气体供给通路21中。阴极压缩机24经由过滤器23将作为阴极气体的空气(外部大气)取入阴极气体供给通路21，提供给燃料电池组I。
[0028]冷热气自动调节器25设置在阴极压缩机24下游的阴极气体供给通路21上。冷热气自动调节器25冷却从阴极压缩机24排出的阴极气体。
[0029]WRD26分别连接到阴极气体供给通路21以及阴极气体排出通路22，回收流过阴极气体排出通路22的阴极废气中的水分，用该回收的水分对流过阴极气体供给通路21的阴极气体进行加湿。
[0030]阴极调压阀27设置在WRD26下游的阴极气体排出通路22上。阴极调压阀27通过控制器4进行开闭控制，将对燃料电池组11供给的阴极气体的压力调节为所要求的压力。
[0031]气流传感器41被设置在阴极压缩机24上游的阴极气体供给通路21上。气流传感器41检测对阴极压缩机24供给的、最终供给到燃料电池组I的阴极气体的流量(以下称为“组供给流量”。)。
[0032]温度传感器42设置在冷热气自动调节器25和WRD26之间的阴极气体供给通路21上。温度传感器42检测WRD26的阴极气体入口侧的温度(以下称为“WRD入口温度”。)。
[0033]压力传感器43设置在冷热气自动调节器25和WRD26之间的阴极气体供给通路21上。压力传感器43检测WRD26的阴极气体入口侧的压力(以下称为“WRD入口压力”。)。
[0034]阳极气体给排装置3对燃料电池组I供给阳极气体，同时将从燃料电池组I排出的阳极废气排出到阴极气体排出通路22。阳极气体给排装置3包括:高压罐31 ;阳极气体供给通路32 ;阳极调压阀33 ;阳极气体排出通路34 ;以及清洗阀35。
[0035]高压罐31将对燃料电池组I供给的阳极气体保持为高压状态进行储藏。
[0036]阳极气体供给通路32是用于将从高压罐31排出的阳极气体提供给燃料电池组I的通路。阳极气体供给通路32的一端连接到高压罐31，另一端连接到燃料电池组I的阳极气体入口孔。
[0037]阳极调压阀33设置在阳极气体供给通路32上。阳极调压阀34通过