燃料电池系统及燃料电池的控制方法
【专利说明】燃料电池系统及燃料电池的控制方法
[0001]本申请主张基于在2014年11月12日提出申请的申请编号2014-229381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。
【背景技术】
[0003]为了控制燃料电池的发电，已知有搭载多个E⑶的结构。这多个E⑶分别为了执行自身分担的控制而决定各种物理量的目标范围(JP2006-139972)。
【发明内容】
[0004]【发明要解决的课题】
[0005]在上述现有技术的情况下，关于通过各E⑶决定的目标范围未兼顾而控制彼此发生冲突的情况并未充分考虑。这样的课题并不局限于多个ECU分担地执行控制的情况，在将这些控制汇集于I个ECU的情况下也共通。本发明鉴于上述情况，提供一种在燃料电池的控制中关于各种物理量的控制彼此发生冲突的情况下的控制方法。
[0006]【用于解决课题的方案】
[0007]本发明用于解决上述课题，可以作为以下的方式来实现。
[0008]根据本发明的一方式，提供一种通过燃料电池来发电的燃料电池系统。该燃料电池系统具备:发电控制部，执行第一控制及第二控制，所述第一控制执行避免发电电力超过上限值的电力控制、避免发电电压低于下限值的电压控制、避免发电电流超过上限值的电流控制中的至少一个控制，所述第二控制是避免发电电压超过上限值的控制；及优先指示部，在所述第一控制及所述第二控制冲突的情况下，对所述发电控制部指示相比所述第二控制优先执行所述第一控制。根据该方式，在第一及第二控制发生冲突的情况下，即使不执行复杂的调停等也能够决定控制内容。此外，通过使第一控制比第二控制优先，能够避免更应避免的状况。
[0009]在上述方式中，可以是，所述发电控制部还执行第三控制，所述第三控制是对于阳极和阴极中的至少一方避免化学计量比低于规定值的控制，在所述第二控制与所述第三控制冲突的情况下，所述优先指示部对所述发电控制部指示相比所述第三控制优先执行所述第二控制。根据该方式，在第二及第三控制发生冲突的情况下，即使不执行复杂的调停等也能够决定控制内容。
[0010]在上述方式中，可以是，所述燃料电池系统具备相互通信的多个控制装置，所述多个控制装置分担执行所述电力控制、所述电压控制、所述电流控制、所述第二控制、所述指示。根据该方式，在多个控制装置分担地进行控制的情况下，能够应用上述方式。
[0011 ] 在上述方式中，可以是，所述发电控制部将所述电力控制、所述电压控制、所述电流控制中的至少两个控制作为所述第一控制而执行，所述发电控制部具备:第一控制用统一部，将所述发电电力的上限值、所述发电电压的下限值、所述发电电流的上限值中的用于所述第一控制的值统一成相同的物理量；及选择部，选择所述统一后的值中的实现所述第一控制的值作为所述第一控制的限制值。根据该方式，能够容易地实现第一控制。
[0012]在上述方式中，可以是，所述发电控制部具备第二控制用统一部，所述第二控制用统一部将所述发电电压的上限值统一成所述物理量，在通过所述第二控制用统一部统一后的限制值与通过所述选择部选择了的限制值冲突的情况下，所述优先指示部判定为所述第一控制与所述第二控制冲突。根据该方式，能够容易地判定第一及第二控制发生冲突的情况。
[0013]在上述方式中，所述物理量可以是电流。根据该方式，能够容易地判定第一及第二控制发生冲突的情况。
[0014]本发明能够以上述以外的各种方式实现。例如，能够以燃料电池的控制方法、实现该方法的控制装置、用于实现该方法的计算机程序、存储有该计算机程序的非暂时性的存储介质等方式实现。
【附图说明】
[0015]图1是表示燃料电池系统的结构的概略图。
[0016]图2是表示燃料电池系统的电气结构的概略图。
[0017]图3是表示发电控制处理的流程图。
[0018]图4是表示电流-电压特性的坐标图。
[0019]图5是上述坐标图的放大图。
[0020]图6是表不上限电流值决定处理的流程图。
[0021]图7是表示目标电流值校正处理的流程图。
[0022]图8是关于优先规则的适用的表。
[0023]【标号说明】
[0024]10…燃料电池
[0025]11…发电体
[0026]20…控制部
[0027]21…燃料电池ECU
[0028]22 …FDC-ECU
[0029]23…电力控制ECU
[0030]30…阴极气体供给部
[0031]31…阴极气体配管
[0032]32…空气压缩器
[0033]34…开闭阀
[0034]40…阴极气体排出部
[0035]41…阴极废气配管
[0036]43…调压阀
[0037]50…阳极气体供给部
[0038]51…阳极气体配管
[0039]52…氢罐
[0040]53…开闭阀
[0041]54…调节器
[0042]55…喷射器
[0043]60…阳极气体循环排出部
[0044]61…阳极废气配管
[0045]62…气液分离部
[0046]63…阳极气体循环配管
[0047]64…氢循环用栗
[0048]65…阳极排水配管
[0049]66…排水阀
[0050]70…冷却介质供给部
[0051]71…冷却介质用配管
[0052]72…散热器
[0053]73…冷却介质循环用栗
[0054]81…二次电池
[0055]82 …FDC
[0056]85 …BDC
[0057]91…单电池电压计测部
[0058]92…电流计测部
[0059]100…燃料电池系统
[0060]200…负载
[0061]300…发电控制部
[0062]310…第一控制用统一部
[0063]320…第二控制用统一部
[0064]330…选择部
[0065]400…优先指示部
【具体实施方式】
[0066]图1是表示燃料电池系统100的结构的概略图。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、阴极气体排出部40、阳极气体供给部50、阳极气体循环排出部60、冷却介质供给部70。
[0067]燃料电池10是接受作为反应气体的氢(阳极气体)和空气(阴极气体)的供给而发电的固体高分子型燃料电池。燃料电池10具有层叠有多个(例如400个)单电池11的堆叠结构。各单电池11具有在电解质膜的两面配置有电极的作为发电体的膜电极接合体、夹持膜电极接合体的2张隔板。
[0068]电解质膜由在湿润状态下表现出良好的质子传导性的固体高分子薄膜构成。电极由碳构成。在电极的电解质膜侧的面上载持有用于促进发电反应的铂催化剂。在各单电池11设有反应气体或冷却介质用的歧管(未图示)。歧管的反应气体经由设于各单电池11的气体流路，向各单电池11的发电区域供给。
[0069]控制部20具备发电控制部300和优先指示部400。发电控制部300具备第一控制用统一部310、第二控制用统一部320、选择部330。控制部20接受来自负载200的发电要求，并根据该要求，控制以下说明的燃料电池系统100的各结构部，实现基于燃料电池10的发电。
[0070]阴极气体供给部30具备阴极气体配管31、空气压缩器32、开闭阀34。阴极气体配管31是与燃料电池10的阴极侧连接的配管。空气压缩器32经由阴极气体配管31而与燃料电池10连接，将取入外部空气并进行了压缩后的空气作为阴极气体向燃料电池10供给。控制部20对空气压缩器32进行驱动，由此将空气向燃料电池10的供给量与向负载200的电力供给建立关联，或者与电力供给分开地控制。
[0071]开闭阀34设置在空气压缩器32与燃料电池10之间，根据阴极气体配管31中的供给空气的流动而开闭。具体而言，开闭阀34通常为关闭的状态，在具有规定的压力的空气从空气压缩器32向阴极气体配管31供给时打开。
[0072]阴极气体排出部40具备阴极废气配管41和调压阀43。阴极废气配管41是与燃料电池10的阴极侧连接的配管，将阴极废气向燃料电池系统100的外部排出。调压阀43调整阴极废气配管41中的阴极废