燃料电池的运转控制方法及燃料电池的运转控制装置的制造方法_4

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的说明图。图7的横轴及纵轴与图6的横轴及纵轴相同,因此省略详细的说明。而且,图7中的曲线Lp、曲线Lc、通常动作点pO及动作点PI也与图6的曲线Lp、曲线Lc、通常动作点pO及动作点PI相同,因此省略详细的说明。
[0061 ]在输出电压值为上限电压值Vth的动作点p2 (输出电流值:Ib)处燃料电池1动作的情况下,燃料电池10的废热量Q2大于在图6所示的动作点pi处燃料电池10动作的情况下的废热量Q1。如上所述,上限电压值Vth设定作为能够防止与燃料电池10的运转相伴的生成水的冻结的输出电压值。因此,将目标动作点设定成动作点P2,通过在上述动作点p2处使燃料电池10运转能够抑制生成水的冻结。
[0062]在上述的步骤S165或S170中,当设定目标动作点时,急速预热控制部61d以使动作点成为目标动作点即动作点Pl或动作点p2的方式控制反应气体量、冷却介质流量及燃料电池10的电压(步骤S175)。例如,通过减少作为氧化剂气体的空气的供给量而使发电效率下降,能够使燃料电池10在从1-V特性曲线Lc偏离的动作点处动作。在步骤S175完成后,返回上述的步骤S105。上述的步骤S140?S175相当于急速预热控制。
[0063]在以上说明的本实施方式的燃料电池系统100中,在急速预热控制时,若当前温度相同,则起动时温度越低而设定越低的输出电压值的动作点作为目标动作点,因此在当前温度超过冰点为止的期间,能够进一步抑制各单电池中的阴极侧的电化学反应而减少生成水量,并且能够进一步增多废热量而抑制生成水的冻结。因此,能够抑制燃料电池10的起动时的气体的扩散性的下降。而且,在起动时温度相同的情况下,当前温度越高而设定越高的输出电压值的动作点作为目标动作点,因此与无论当前温度的值如何都使目标动作点的输出电压值恒定的结构相比,能够使燃料电池10进行高效率运转。因此,能够抑制燃油经济性的下降。而且,由于设定要求输出值Pr的等输出曲线上的动作点作为目标动作点,因此能够以满足要求输出的方式使燃料电池10运转。
[0064]而且,在废热量QO比要求发热量Qr低的情况下,执行急速预热控制而使废热量增大,因此能够使燃料电池10的当前温度迅速地升温。
[0065]B.变形例:
[0066]B1.变形例 1:
[0067]上述实施方式中的电压上限值映射的设定内容只不过是一例,可以适当变更。例如,在图3所示的电压上限值映射中,若当前温度相同,则起动时温度越低而设定越低的上限电压值的情况是当前温度的范围为-30°C以上且大约+50°C以下的范围,但并不局限于此,可以在任意的温度范围内,若当前温度相同,则起动时温度越低而设定越低的上限电压值。而且,如图3所示,除了线L8之外的其他的7条线LI?L7都是在大约+50°C以下的范围内,当前温度越高而设定越高的上限电压值,但并不局限于此,也可以与线L8同样地设为无论当前温度如何都表示规定的固定值的线。
[0068]B2.变形例 2:
[0069]在上述实施方式的运转控制处理中,在步骤S125中,在判定为废热量QO不是要求发热量Qr以上,S卩,比要求发热量Qr小的情况下,执行了步骤S140?S175,但是本发明没有限定于此。在步骤S125中,在判定为废热量QO不是要求发热量Qr以上的情况下(步骤S125:否),取得燃料电池10的当前温度,在上述当前温度为0°C以下的情况下,执行上述的步骤S140?S175,在当前温度比0°C高的情况下,可以不执行这些步骤。在该结构中,在当前温度比0°C高的情况下,例如,可以求出满足要求发热量Qr的要求输出值Pr的等输出曲线上的动作点,将上述的动作点作为目标动作点,控制反应气体量、冷却介质流量及燃料电池10的电压。在当前温度比0°c高的情况下,各单电池中的生成水的冻结可能性低,因此即便不执行急速预热控制也能够抑制气体扩散性的下降。因此,通过采用上述的变形例的结构,能够减少进行低效率运转的机会,能够抑制燃油经济性的下降。而且,在当前温度为0°c以下且各单电池中的生成水的冻结可能性高的情况下,执行上述的急速预热控制,因此能够以更高的可靠性抑制与生成水的冻结相伴的气体扩散性的下降。
[0070]B3.变形例3:
[0071 ]在上述实施方式中,将要求输出值Pr的等输出曲线上的动作点设定作为目标动作点,但是本发明没有限定于此。图8A是示意性地表示变形例中的目标动作点的设定的第一方式的说明图。图SB是示意性地表示变形例中的目标动作点的设定的第二方式的说明图。图8A及图SB的横轴及纵轴与图5的横轴及纵轴相同,因此省略详细的说明。而且,图8A及图8B中的曲线Lc及通常动作点pO与图5的曲线Lc及通常动作点pO相同,因此省略详细的说明。
[0072]在图8A的方式中,在判定为废热量QO不是要求发热量Qr以上的情况下(步骤S125:否),设定动作点pii作为目标动作点,并以成为上述的动作点pii的方式控制反应气体量、冷却介质流量及燃料电池10的电压。动作点Pl I是输出电流值设定为与通常动作点PO的输出电流值Iref相同的电流值的动作点。在以动作点Pl I动作的情况下的燃料电池10的废热量Ql I与要求发热量Qr—致。因此,动作点pi I的输出电压值能够根据输出电流值Iref和要求发热量Qr来求出。动作点pi I的输出电压值Vc比通常动作点pO的输出电压值Vref低。
[0073]在图8B的方式中,示出了动作点piI的输出电压值Vc为上限电压值Vth以上的情况下的目标动作点的设定方式。在该方式中,输出电流值与通常动作点PO及动作点pi I的输出电流值Iref相同且输出电压值为电压值Vth的动作点pl2设定作为目标动作点。以动作点P12动作的情况下的燃料电池10的废热量Q12大于图8A所示的废热量Ql I。该图8B的方式和上述的图8A的方式可以在I个处理流程中实现。即,与上述实施方式同样,首先,设定与通常动作点PO的输出电流值相同的输出电流值,求出得到与要求发热量Qr—致的发热量的动作点,判定上述的动作点处的输出电压值是否为上限电压值Vth以上。并且,在求出的动作点的输出电压值为上限电压值Vth以上的情况下,可以如图SB的方式那样设定动作点pl2作为目标动作点。相对于此,在比上限电压值Vth以上低的情况下,如图8A的方式那样,可以将动作点pi I设为目标动作点。
[0074]在上述的变形例的结构中,可以将上限电压值Vth确定作为例如相对于通常动作点PO的输出电压值Vref的比例。此时,若是相同的当前温度,则起动时温度越低而设定越低的比例。
[0075]B4.变形例4:
[0076]在上述实施方式中,使用上限电压值映射求出了上限电压值Vth,但也可以取代映射,通过以起动时温度及当前温度为变量的运算式,导出上限电压值Vth。而且,作为该结构的变形例,可以不求出对应电压值Va或上限电压值Vth,通过运算式而直接地求出目标动作点的输出电压值。在该结构中,若是相同的当前温度,则使用起动时温度越低而能够导出越低的电压值导出作为目标动作点的输出电压值的运算式。
[0077]B5.变形例5:
[0078]在上述实施方式中,在步骤S135及步骤S175中,以使动作点成为目标动作点的方式控制了反应气体量、冷却介质流量及燃料电池10的电压,但是可以省略额它们中的I个或2个的控制。即,以使动作点成为目标动作点的方式控制反应气体量、冷却介质流量及燃料电池10的电压中的至少I个。
[0079]B6.变形例6:
[0080]在上述实施方式中,燃料电池系统100作为用于供给驱动用电力的系统,搭载于燃料电池汽车使用,但本发明没有限定于此。例如,可以取代燃料电池汽车,搭载于电动汽车等需要驱动用电力的其他的任意的移动体而使用。而且,可以作为固定型电源,例如,在办公室或家庭中设置于屋内或屋外使用。而且,燃料电池10包含的各单电池是固体高分子型燃料电池用的单电池,但也可以构成作为磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池、固体氧化物型燃料电池等各种燃料电池用的单电池。
[0081]本发明并不局限于上述的实施方式及变形例,在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构实现。例如,在
【发明内容】
一栏记载的各方式中的技术特征所对应的实施方式、变形例中的技术特征为了解决上述的课题的一部分或全部,或者为了实现上述的效果的一部分或全部,可以适当进行更换、组合。而且,该技术特征在本说明书中只要不是作为必须的结构进行说明,就可以适当删除。
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