燃料电池搭载车辆、燃料电池系统及其控制方法

文档序号:9845730阅读:852来源:国知局
燃料电池搭载车辆、燃料电池系统及其控制方法
【专利说明】燃料电池搭载车辆、燃料电池系统及其控制方法
[0001]本申请主张基于在2014年11月14日提出申请的申请编号2014-231916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]本发明涉及搭载于燃料电池搭载车辆的燃料电池系统。
【背景技术】
[0003]在燃料电池系统中,燃料罐的氢通过喷射器向氢供给流路喷射而向燃料电池供给。燃料电池的废气包含的未反应的氢经由设有氢循环栗的氢循环流路向氢供给流路再循环。在此,燃料电池的废气包含水蒸气,存在该水蒸气结露而成为液态水并附着于氢循环流路的情况。在附着于氢循环流路而滞留的液态水的量多的情况下,燃料电池的输出上升且氢循环栗的转速增大,由此液态水容易流入氢循环栗。其结果是,会产生在氢循环栗中产生噪音或者成为氢循环栗的旋转负载而转速下降等问题。作为应对此种问题的方法,在日本国专利公开公报(特开2007-115460号)中记载了与燃料电池的运转独立地使氢循环栗的转速增大而将滞留于氢循环流路的液态水吹走的技术。

【发明内容】

[0004]然而,当使氢循环栗以高转速运行时,工作声也增大。在该条件下,当通过喷射器喷射氢时,在氢供给流路或氢循环流路产生压力脉动,该压力脉动的频率与氢循环栗的工作声的频率(旋转频率)一致,存在因共振而产生噪音(噪声振动)的可能性。这样的课题通常是在燃料气体的循环栗的工作声的发生与燃料气体的喷射引起的压力脉动重叠的情况下产生的问题。
[0005]本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出,能够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:燃料电池;燃料气体供给流路,向所述燃料电池供给燃料气体;喷射器,向所述燃料气体供给流路间歇地喷射所述燃料气体;燃料气体排出流路,从所述燃料电池排出燃料废气;循环流路,将所述燃料气体供给流路与所述燃料气体排出流路连接;循环栗,设于所述循环流路,将所述燃料废气向所述燃料气体供给流路供给;及控制部,将所述循环栗的转速控制成预先设定的转速而将滞留于所述循环流路的水分排出。所述控制部在通过所述喷射器向所述燃料气体供给流路喷射所述燃料气体的第一定时与控制所述循环栗的转速而将滞留于所述循环流路的水分排出的第二定时一致时,执行如下两个处理中的任一个处理:(i)不通过所述喷射器向所述燃料气体供给流路喷射所述燃料气体而使所述循环栗以所述预先设定的转速动作的第一处理;(ii)通过所述喷射器向所述燃料气体供给流路喷射所述燃料气体并且以比所述预先设定的转速低的转速使所述循环栗动作的第二处理。根据该方式,在第一处理中,执行使循环栗以所述预先设定的转速动作的第一处理,因此能够将液态水排出,在第二处理中,通过喷射器向燃料气体供给流路喷射燃料气体并且以比预先设定的转速低的转速使所述循环栗动作,因此以比为了吹走液态水而预先设定的转速低的转速使循环栗动作,因此能够抑制压力脉动与循环栗的工作声共振而产生噪音(噪声振动)的情况。
[0007]在第一方式的燃料电池系统中,可以的是,所述控制部在未进行所述第一处理或第二处理且所述燃料电池的输出为预先确定的输出值以下的情况下,进行如下的第三处理:与所述燃料电池的输出大于所述预先确定的输出值的情况相比使从所述喷射器每一次喷射的所述燃料气体的喷射量增加,并且以比为了喷射所述燃料气体而预先设定的喷射周期长的喷射周期间歇地喷射所述燃料气体。根据该方式,延长喷射器的喷射周期,即减少单位时间的喷射次数,因此能够进一步抑制压力脉动与循环栗的工作声共振而产生噪音(噪声振动)的情况。
[0008]在第一方式的燃料电池系统中,可以的是,在所述第三处理中,所述控制部使所述一次的喷射量变为r倍,并且使所述喷射周期变为r倍(r为I以上的实数)。根据该方式,通过将一次的喷射量变为r倍,即使将喷射周期延长为r倍,也能够供给必要的燃料气体。其结果是,能够降低噪声振动的发生频度并供给充分的燃料气体。
[0009]第二方式提供一种燃料电池搭载车辆,具备:车辆;及上述任一燃料电池系统。所述控制部在通过所述喷射器向所述燃料气体供给流路喷射所述燃料气体的第一定时与通过提高所述循环栗的转速而将滞留于所述循环流路的液态水吹走的第二定时一致时,(a)在所述车辆的行驶速度为预先确定的低速阈值以下的情况下,执行所述第一处理或所述第二处理,(b)在所述车辆的行驶速度超过所述低速阈值的情况下,以为了将所述液态水吹走而预先设定的转速使所述循环栗动作。根据该燃料电池搭载车辆,在车辆停止或以低速行驶的情况下执行第一处理或第二处理,因此能够以避免给乘员造成过度的噪声振动的方式排水。而且,在车辆以比较高的速度行驶时,以为了吹走液态水而预先设定的转速使循环栗动作,因此能够将滞留于循环流路的液态水充分地吹走。
[0010]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,也能够以燃料电池搭载车辆、燃料电池系统的控制方法等方式实现。
【附图说明】
[0011]图1是表示搭载燃料电池的燃料电池搭载车辆的说明图。
[0012]图2是表示燃料电池和燃料气体供给排出系统的说明图。
[0013]图3是表示车辆的即将起动之前和刚起动之后的燃料气体供给排出系统的状态的说明图。
[0014]图4是表示车辆的起动时的控制流程图的说明图。
[0015]图5是表示车辆的起动后的循环栗和喷射器的动作的说明图。
[0016]图6是表示第二实施方式的说明图。
【具体实施方式】
[0017]第一实施方式:
[0018]图1是表示搭载燃料电池的燃料电池搭载车辆10(以下,也简称为“车辆10”)的说明图。车辆10具备燃料电池100、控制部110 (也称为ECU (Electronic Control Un1:电子控制单元t))、二次电池130、电力分配控制器140、驱动马达150、驱动轴160、动力分配齿轮170、车轮180。
[0019]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对车辆的动作进行控制。控制部110使用燃料电池100作为车辆的主要动力源,但是在车辆10的刚起动之后等燃料电池100的发电力小的情况下,使用二次电池130作为用于使车辆10移动的电力源。作为二次电池130,可以采用例如镍氢电池或锂离子电池。向二次电池130的充电可以通过例如使用了从燃料电池100输出的电力的充电、在车辆10减速的差异中使用通过驱动马达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。电力分配控制器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,电力分配控制器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150在车辆10的减速时,作为将车辆10的动能再生为电能的发电机起作用。驱动轴160是用于将驱动马达150产生的驱动力向动力分配齿轮170传递的旋转轴。动力分配齿轮170向后侧车轮180的左右各自的车轮分配驱动力。
[0020]图2是表示燃料电池和燃料气体供给排出系统200的说明图。燃料电池系统除了具备燃料气体供给排出系统200之外,还具备氧化气体的供给排出系统和冷却系统,但是在本说明书中,仅对燃料气体供给排出系统200进行说明,对于燃料气体的供给排出系统和冷却系统,省略说明。
[0021]燃料气体供给排出系统200具备燃料气体罐210、燃料气体供给流路220、燃料气体排出流路230、燃料气体循环流路240(也称为“循环流路240”)、主截止阀250、调节器260、燃料气体喷射器270 (也简称为“喷射器270”)、气液分离器280、排气排水阀285、燃料气体循环栗290 (也称为“循环栗290”)、转速计295。燃料气体罐210贮藏燃料气体。在本实施方式中,作为燃料气体,使用氢气。燃料气体罐210与燃料电池100由燃料气体供给流路220连接。燃料气体供给流路220具备上游侧的燃料气体供给流路220a和下游侧的燃料气体供给流路220b。在燃料气体供给流路220a上,从燃料气体罐210侧起设有主截止阀250、调节器260、喷射器270。主截止阀250对从燃料气体罐210的燃料气体的供给进行开闭控制。调节器260将向燃料电池100供给的燃料气体的压力调整成预先确定的压力。喷射器270以规定的第一周期间歇地向下游侧的燃料气体供给流路220b喷射燃料气体。需要说明的是,该第一周期可以根据对应于燃料电池100的输出而要求的燃料气体的量进行变化。
[0022]燃料气体排出流路230为了从燃料电池100排出燃料气体的废气(以下也称为“燃料废气”)而使用。循环流路240的一端与燃料气体排出流路230连接,另一端与下游侧的燃料气体供给流路220b连接。在燃料气体排出流
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