燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法
【专利说明】燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法
[0001]本申请主张基于在2014年11月12日提出申请的申请编号2014-229445号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及燃料电池系统的控制方法。
【背景技术】
[0003]以往，已知有在对燃料电池系统进行控制的ECU (Electric Control Unit)中，以规定的运算周期，根据氢气供给流路的内部的压力来运算氢的供给时期、供给量、供给时间的结构(JP2014-102948A、JP2011-138790A、JP2011-003507A、JP2008-103167A、JP2007-311304A)。
【发明内容】
[0004]为了更早地检测氢气供给流路的内压的变化等燃料电池系统的状态的变化并进行与该变化对应的控制，优选进一步缩短运算氢的供给时期、供给量、供给时间的周期。若ECU的运算周期长，则例如在氢气供给流路的内压急剧下降时，虽然内压低于阈值，但到检测到改情为止需要时间，内压的下降进展而氢缺乏的状态持续，有时会产生膜电极接合体(MEA)的劣化。然而，若缩短运算氢的供给时期、供给量、供给时间的周期，则存在进行运算的CPU(Central Processing Unit)的负荷增加这样其他的问题。
[0005]本发明为了解决上述的课题而作出，能够作为以下的方式实现。
[0006](I)根据本发明的一方式，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统具备:燃料电池；氢供给部，经由氢供给配管向所述燃料电池供给氢；压力检测部，检测所述氢供给配管的内压的压力值；电流检测部，检测所述燃料电池的发电电流的电流值；及控制部，基于所述检测到的电流值及所述压力值来算出所述燃料电池所需的氢供给量，以将与算出的氢供给量相当的氢向所述燃料电池供给的方式控制所述氢供给部，所述控制部构成为每隔第一周期基于所述压力值及所述电流值来算出氢供给量，并每隔比所述第一周期短的第二周期取得所述压力值，在基于所述取得的压力值而判断为需要供给氢的情况下，将与上一次算出的氢供给量相当的氢向所述燃料电池供给。根据该结构，进行燃料电池是否需要氢供给的判定的运算周期与算出所需的氢供给量的运算周期独立，因此能够相对地缩短进行是否需要氢供给的判定的运算周期，能够抑制氢缺乏引起的EA的劣化的发生。另一方面，能够相对地延长算出所需的氢供给量的周期，从而抑制CPU的负荷的增大。
[0007](2)根据本发明的另一方式，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统具备:燃料电池；氢供给部，经由氢供给配管向所述燃料电池供给氢；压力检测部，检测所述氢供给配管的内压的压力值；电流检测部，检测所述燃料电池的发电电流的电流值；及控制部，执行第一例程，并执行第二例程，在该第一例程中，每隔第一周期取得所述电流值及所述压力值，根据取得的所述电流值及所述压力值算出需要由所述氢供给部供给的氢供给量，并使用算出的所述氢供给量对存储于存储部的氢供给量进行更新；在第二例程中，每隔比所述第一周期短的第二周期取得所述压力值，根据取得的所述压力值，判定是否需要基于所述氢供给部的氢供给，当判定为需要所述氢供给时，从所述存储部取得所述氢供给量，使所述氢供给部开始与取得的所述氢供给量对应的氢的供给。根据该结构，由于进行氢供给配管是否需要氢供给的判定的运算周期与算出所需的氢供给量的运算周期独立，因此能够相对地缩短进行是否需要氢供给的判定的运算周期，能够抑制氢缺乏引起的MEA的劣化的发生。另一方面，能够相对于延长算出所需的氢供给量的周期，能够抑制CPU的负荷的增大。
[0008](3)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第一例程中，所述控制部每隔所述第一周期根据取得的所述电流值算出所述氢供给配管的内压的目标压力值，并使用算出的所述目标压力值对存储于所述存储部的目标压力值进行更新，在所述第二例程中，所述控制部每隔所述第二周期从所述存储部取得所述目标压力值，根据从所述压力检测部取得的所述压力值是否低于取得的所述目标压力值，来判定是否需要基于所述氢供给部的氢供给。根据该结构，由于进行氢供给配管的内压是否低于目标压力值的判定的运算周期与算出所需的氢供给量的运算周期独立，因此能够相对地缩短进行氢供给配管的内压是否低于目标压力值的判定的运算周期，能够将目标压力值设定得较低。由此，能够抑制交叉泄漏的发生。
[0009](4)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述第二例程中，所述控制部在从所述压力检测部取得的所述压力值低于取得的所述目标压力值的情况下，再次取得所述压力值及所述目标压力值，在再次取得的所述压力值低于再次取得的所述目标压力值的情况下，判定为需要基于所述氢供给部的氢供给。根据该结构，在由于氢供给配管的内部压力的暂时性的变动而压力值低于目标压力值的情况下，限制向氢供给配管的氢供给。由此，能够抑制向氢供给配管的氢的过供给。
[0010](5)在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，所述控制部执行第三例程，在该第三例程中，在使所述氢供给部执行与从所述存储部取得的第一所述氢供给量对应的氢的供给时，每隔比所述第一周期短的第三周期从所述存储部取得所述氢供给量，判定取得的所述氢供给量即第二所述氢供给量相对于所述第一氢供给量是否变化了预先设定的阈值以上，在判定为变化了所述阈值以上时，即使基于所述氢供给部的与所述第一氢供给量对应的氢的供给未完成，也使所述氢供给部开始与所述第二氢供给量对应的氢的供给。根据该结构，在基于氢供给部的氢的供给开始后，即使在氢供给配管的内部压力急剧变化的情况下，也能够迅速地进行与变化后的内部压力对应的氢的供给。由此，例如，在氢供给配管的内部压力急剧下降的情况下，能够抑制氢供给量不足而发生氢缺乏的情况。
[0011](6)根据本发明的另一方式，提供一种具备经由氢供给配管向燃料电池供给氢的氢供给部的燃料电池系统的控制方法。该控制方法中，每隔第一周期取得所述燃料电池的发电电流的电流值及所述氢供给配管的内压的压力值，根据取得的所述电流值及所述压力值算出需要由所述氢供给部供给的氢供给量，并使用算出的所述氢供给量对存储于存储部的氢供给量进行更新的工序，每隔比所述第一周期短的第二周期取得所述压力值，根据取得的所述压力值判定是否需要基于所述氢供给部的氢供给，当判定为需要所述氢供给时，从所述存储部取得所述氢供给量，使所述氢供给部开始与取得的所述氢供给量对应的氢的供给。根据该结构，进行氢供给配管是否需要氢供给的判定的运算周期与算出所需的氢供给量的运算周期独立，因此能够相对地缩短进行是否需要氢供给的判定的运算周期，能够抑制氢缺乏引起的MEA的劣化的发生。另一方面，能够相对地延长算出所需的氢供给量的周期，能够抑制CPU的负荷的增大。
[0012]需要说明的是，本发明能够以各种方式实现，例如，能够以搭载有燃料电池系统的车辆、向燃料电池的氢的供给方法、实现燃料电池系统的控制方法的计算机程序、记录有该计算机程序的记录介质等方式实现。
【附图说明】
[0013]图1是表示第一实施方式的燃料电池系统的结构的概略图。
[0014]图2是用于说明第一例程的处理内容的流程图。
[0015]图3是用于说明第二例程的处理内容的流程图。
[0016]图4A是用于说明第一实施方式的效果的一例的图。
[0017]图4B是用于说明第一实施方式的效果的一例的图。
[0018]图5是用于说明第二实施方式的第二例程的流程图。
[0019]图6是用于说明第二实施方式的第二例程的图。
[0020]图7是用于说明第三例程的处理内容的流程图。
[0021]图8是用于说明第三实施方式的效果的一例的图。
【具体实施方式】
[0022]A.第一实施方式:
[0023]图1是表示第一实施方式的燃料电池系统100的结构的概略图。该燃料电池系统100例如搭载于燃料电池车辆，向车辆的驱动电动机或电气安装件等供给电力。燃料电池系统100具备燃料电池10、控制部20、阴极气体供给部30、阴极废气排出部40、阳极气体供给部50、阳极气体循环部60。
[0024]燃料电池10是接受作为阳极气体的氢及作为阴极气体的氧的供给而发电的固体高分子型燃料电池。燃料电池10具备串联地层叠排列的也称为单电池的多个发电体。各单电池包括具有电解质膜1、在电解质膜I的一侧的面上配置的阴极2、在电解质膜I的另一侧的面上的阳极3的膜电极接合体(MEA)。需要说明的是，在图1中，作为燃料电池10，示出了一个单电池。电解质膜I是在湿润状态下表现出良好的质子传导性的固体高分子电解质膜，例如由氟系的离子交换树脂构成。阴极2及阳极3是具有气体扩散性和导电性的催化剂电极层，包括使电化学反应进展的催化剂金属和具有质子传导性的高分子电解质。催化剂电极层例如形成为使铂载持碳和与电解质膜I相同或类似的高分子电解质分散于溶剂的催化剂墨液的干燥涂膜。在MEA的两侧分别形成有气体流路。气体流路例如通过隔板的槽部或膨胀金属形成。在此，将阴极侧的气体流路也称为阴极气体流路，将阳极侧的气体流路也称为阳极气体流路。在燃料电池10安装有电流检测部13。电流检测部13检测燃料电池10的发电电流的电流值Is，并将该检测值向控制部20发送。
[0025]控制部20是具备CPU、包含ROM、RAM的存储部23、输入输出接口的计算机，对燃料电池系统100的各构成部进行控制。例如，控制部20接受油门踏