燃料电池系统的制作方法
【专利说明】燃料电池系统
[0001]本申请主张基于在2014年10月16日提出申请的申请番号2014-211328的日本专利申请的优先权，并将其公开的全部通过参照而援引于本申请。
技术领域
[0002]本发明涉及燃料电池系统。
【背景技术】
[0003]已知有使由燃料电池生成的生成水不垂流而暂时积存于罐内，使用空气压缩机将积存的生成水排出的燃料电池系统(日本特开2008-235203号公报)。
【发明内容】
[0004]然而，当为了排水而增多空气压缩机的流量时，消耗电力增加，燃料电池的燃油经济性变差，而且，空气压缩机的动作声也增大。在上述技术中，如在屋内不排水而在屋外排水那样执行排水处理，但是对于燃料电池或搭载有燃料电池的车辆的动作状态或燃油经济性与空气压缩机的流量之间的关系，并未充分研究。
[0005]本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出，可以作为以下的方式实现。
[0006]第一方式提供一种燃料电池系统。第一方式的燃料电池系统具备:使燃料气体与空气反应来发电的燃料电池；向所述燃料电池供给空气的空气压缩机；控制所述燃料电池及空气压缩机的动作的控制部；及从所述燃料电池排出废气及生成水的排气系统构件。在第一条件成立的情况下，所述控制部使所述空气压缩机的转速增大，将比第一流量大的第二流量以上的空气向所述燃料电池供给而使所述燃料电池中的水排出，所述第一条件包括通过所述空气压缩机向所述燃料电池供给的空气的流量大于所述第一流量。在第一方式的燃料电池系统中，在空气的流量比第一流量大的情况下，使空气压缩机的转速增大而向燃料电池供给追加的空气。因此，为了从燃料电池排出水，例如在将第二流量以上的空气向燃料电池供给时，与在空气的流量不大于第一流量的情况下使空气压缩机的转速增大而向燃料电池供给追加的空气的情况相比，追加的空气的流量可以减少。其结果是，与行驶没有直接关系的燃料消耗可以减少，能够提高燃油经济性。
[0007]在第一方式的燃料电池系统中，可以的是，所述控制部推定所述燃料电池内的水的量与存在于所述排气系统构件内的水的量之和即生成水残余量，所述第一条件还包括所述生成水残余量的推定值大于第一值，所述控制部在所述第一条件成立的情况下，使所述空气压缩机的转速增大，将比所述第一流量大的第二流量以上的空气向所述燃料电池供给而使所述燃料电池中的水排出。根据该方式，在生成水残余量多的情况下进行排水，因此在生成水残余量少时，不使空气压缩机的转速增大，因此燃料消耗可以减少，能够提高燃油经济性。
[0008]在第一方式的燃料电池系统中，可以的是，在第二条件成立的情况下，无论所述第一条件是否成立，所述控制部都使所述空气压缩机的转速增大，将所述第二流量以上的空气向所述燃料电池供给而使所述燃料电池中的水排出，所述第二条件包括所述生成水残余量的推定值大于所述第一值且所述燃料电池的要求电力量大于第一电力量。在燃料电池的要求电力量大于第一电力量的情况下，发电所需的空气量也多。因此，为了将水排出而需要追加的空气的量可以减少，能够减少与行驶没有直接关系的燃料消耗。
[0009]在第一方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述生成水残余量的推定值大于比所述第一值大的第二值的情况下，无论第一条件是否成立，所述控制部都使所述空气压缩机的转速增大，将所述第二流量以上的空气向所述燃料电池供给而使所述燃料电池中的水排出。在生成水残余量的推定值大于比所述第一值大的第二值的情况下，水引起溢流等而给发电造成大的影响。因此，在上述情况下，无论第一条件是否成立，即不考虑燃油经济性，优选进行排水处理。
[0010]在第一方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述生成水残余量的推定值大于第一值但所述空气压缩机供给的空气的流量不大于第一流量的情况下，除了根据其他的条件而使所述空气压缩机的转速增大的情况之外，所述控制部维持所述空气压缩机的转速。控制部在不满足第一条件的情况下，除了根据其他的条件而不使空气压缩机的转速上升的情况之外，都维持所述空气压缩机的转速，因此能够维持燃油经济性。
[0011]在第一方式的燃料电池系统中，可以的是，所述控制部推定所述燃料电池内的水的量或存在于所述排气系统构件内的水的量，所述第一条件还包括所述燃料电池内的水的量的推定值或存在于所述排气系统构件内的水的量大于第一值，所述控制部在所述第一条件成立的情况下，使所述空气压缩机的转速增大，将比所述第一流量大的第二流量以上的空气向所述燃料电池供给而使所述燃料电池中的水排出。根据该方式，仅在燃料电池内或者排气系统构件中的一方滞留有水的情况下，也能够执行排水。
[0012]在第一方式的燃料电池系统中，可以的是，所述燃料电池系统搭载于车辆，所述控制部还在所述车辆的速度大于第一速度的情况下，设为所述第一条件成立。当提高空气压缩机的转速时，空气压缩机的动作声也增大，但是在车辆的速度大的情况下，风声和道路噪声也大。因此，控制部还在满足车辆的速度较大的情况(例如比第一速度大的情况)下，设为满足第一条件。这种情况下，即使提升空气压缩机的转速而空气压缩机的动作声等增大，空气压缩机的动作声也会被风声和道路噪声消去，因此与空气压缩机的动作声的增大相伴的影响少。
[0013]需要说明的是，本发明能够以各种方式实现。例如，除了燃料电池系统之外，还可以通过燃料电池搭载车辆、燃料电池的控制方法等方式实现。
【附图说明】
[0014]图1是表示搭载有燃料电池的车辆的说明图。
[0015]图2是表示车辆的燃料电池系统的说明图。
[0016]图3是表示第一实施方式的排水处理的控制流程的说明图。
[0017]图4是表示第一实施方式的效果的说明图。
[0018]图5是表示第二实施方式的燃料电池系统中的排水处理的控制流程的说明图。
[0019]图6是表不本发明的第一变形例的说明图。
[0020]图7是表示本发明的第二变形例的说明图。
【具体实施方式】
[0021]第一实施方式:
[0022]图1是表示搭载燃料电池的车辆的说明图。车辆10具备燃料电池100、控制部110 (也称为ECU (Electronic Control Unit))、要求输出检测部120、二次电池130、分配控制器140、驱动马达150、传动轴160、分配齿轮170、车轮180。
[0023]燃料电池100是通过燃料气体与氧化气体的电化学性的反应而生成电力的发电装置。控制部110基于从要求输出检测部120取得的要求输出值，控制从燃料电池100和二次电池130的电力的输出。要求输出检测部120检测驾驶者对油门踏板(未图示)的踏入量，根据该踏入量的大小来检测驾驶者的要求输出。控制部110基于要求输出来算出对燃料电池100要求的要求电力量。作为二次电池130，例如，可以采用镍氢电池或锂离子电池。向二次电池130的充电例如可以通过使用了从燃料电池100输出的电力的充电、使用了车辆10减速时通过驱动马达150对车辆10的动能进行再生而得到的再生电力的充电来进行。分配控制器140接受来自控制部110的命令，来控制从燃料电池100向驱动马达150引出的电力量和从二次电池130向驱动马达150引出的电力量。而且，分配控制器140在车辆10的减速时，接受来自控制部110的命令，将通过驱动马达150再生的再生电力向二次电池130供给。驱动马达150接受电力的供给，作为用于使车辆10移动的电动机起作用。而且，驱动马达1