燃料电池系统及其控制方法
【专利说明】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2014-231982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和燃料电池系统的控制方法。
【背景技术】
[0003]以往的燃料电池系统例如国际公开W0/2010/073383号公报记载那样，推定燃料电池的单电池面内的含水量分布，基于其推定结果，限制从燃料电池取出的电流。上述推定例如基于燃料电池的冷却水温进行。
【发明内容】
[0004]【发明要解决的课题】
[0005]然而，在所述现有技术中，在以高负载连续运转的情况下，冷却水温的上升相对于燃料电池单电池的实际的干燥的进展发生延迟，因此在燃料电池单电池的干燥进展之后进行电流限制，控制性恶化，燃料电池的发热量增加。为此，产生燃料电池单电池的干燥进展，而电解质膜难以返回适度的湿润状态这样的问题。
[0006]【用于解决课题的方案】
[0007]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。
[0008](I)本发明的一方式涉及在具备燃料电池的燃料电池系统中，燃料电池系统可以具备:阻抗检测部，检测所述燃料电池的阻抗；及电流限制部，将从所述燃料电池取出的电流限制为上限电流值以下。所述电流限制部可以基于所述检测出的阻抗来变更所述上限电流值。阻抗的变化与冷却水温相比，相对于燃料电池的干燥表现出高的响应性，因此根据该方式的燃料电池系统，能够在燃料电池的干燥进展之前进行电流限制。其结果是，即使在以高负载连续运转的情况下，也能够抑制燃料电池的发热的增大。因此，该方式的燃料电池系统能够抑制高负载连续运转时的燃料电池的干燥。
[0009](2)在所述方式的燃料电池系统中，可以是，在所述阻抗为比第一阻抗值高的第二阻抗值时，将所述上限电流值设为比所述第一阻抗值时的上限电流值低的值。根据该燃料电池系统，阻抗高时与阻抗低时相比，上限电流值成为低值，严格地设定电流限制。阻抗越高则燃料电池的水分量越少而越容易干燥，这种情况下，由于能够更严格地设定电流限制，因此能够充分抑制燃料电池的干燥。
[0010](3)在所述方式的燃料电池系统中，可以是，还具备检测所述燃料电池的温度的温度检测部，基于所述检测出的温度来变更所述上限电流值。根据该燃料电池系统，通过燃料电池的温度能够控制燃料电池的干燥，因此能够进一步抑制燃料电池的干燥。
[0011 ] (4)在所述方式的燃料电池系统中，可以是，在所述检测出的温度为比第一温度高的第二温度时，将所述上限电流值设为比所述第一温度时的上限电流值低的值。根据该燃料电池系统，燃料电池的温度高时与温度低时相比，上限电流值成为低值，严格地设定电流限制。温度越高则燃料电池越容易干燥，这种情况下，由于更严格地设定电流限制，因此能够进一步抑制燃料电池的干燥。
[0012](5)本发明的另一方式是具备燃料电池的燃料电池系统的控制方法。该燃料电池系统的控制方法可以包括:检测所述燃料电池的阻抗的工序；及将从所述燃料电池取出的电流限制为上限电流值以下的工序。限制所述电流的工序可以基于所述检测出的阻抗来变更所述上限电流值。根据该结构的燃料电池系统的控制方法，与所述方式的燃料电池系统同样，能够抑制高负载连续运转时的燃料电池的干燥。
[0013]本发明也能够以燃料电池系统或燃料电池系统的控制方法以外的各种方式实现。能够以具备燃料电池系统的车辆、用于实现与燃料电池系统的控制方法的各工序对应的功能的计算机程序、记录有该计算机程序的非临时性的记录介质(non-transitory storagemedium)等方式实现。
【附图说明】
[0014]图1是表示作为本发明的一实施方式的燃料电池车辆的概略结构的说明图。
[0015]图2是表示燃料电池车辆的电气性的结构的框图。
[0016]图3是表示控制单元执行的输出控制处理的流程图。
[0017]图4是用于说明电流的目标值的取得工序的说明图。
[0018]图5是表不电流限制用映射的一例的说明图。
[0019]图6是电流限制用映射的制作所使用的坐标图的图。
[0020]图7是电流限制用映射的制作所使用的坐标图的图。
[0021 ]图8是电流限制用映射的制作所使用的坐标图的图。
[0022]图9是电流限制用映射的制作所使用的坐标图的图。
[0023]图10是表示通过输出控制处理而变化的电流限制用映射上的动作点的迀移的说明图。
[0024]图11是表示通过输出控制处理而变化的燃料电池组的发电状态的迀移的说明图。
[0025]图12是表示参考例的燃料电池组的发电状态的迀移的说明图。
[0026]【标号说明】
[0027]10…燃料电池车辆
[0028]20…燃料电池车辆
[0029]30…燃料电池系统
[0030]40…燃料电池组
[0031]41…单电池
[0032]50…氢气供给排出机构
[0033]51…氢罐
[0034]52…氢气供给流路
[0035]53…氢气循环流路
[0036]54…氢气排出流路
[0037]55…喷射器
[0038]56…压力传感器
[0039]57…氢循环栗
[0040]58…流放阀
[0041]60...空气供给排出机构
[0042]61…空气供给路
[0043]62…空气压缩器
[0044]63…分流截止阀
[0045]65…压力传感器
[0046]66…空气排出路
[0047]67…压力调整截止阀
[0048]69…旁通路
[0049]70…冷却水循环机构
[0050]71…散热器
[0051]72…冷却水循环栗
[0052]73…水温传感器
[0053]74…水温传感器
[0054]76…冷却水循环路
[0055]75…分流截止阀
[0056]77...旁通路
[0057]81...二次电池
[0058]85…驱动电动机
[0059]91…电流计
[0060]92...电压计
[0061]93…阻抗计
[0062]100…控制单元
[0063]110…油门踏板
[0064]112…油门位置传感器
[0065]MP…电流限制用映射
【具体实施方式】
[0066]接下来，对本发明的实施方式进行说明。
[0067]A.整体结构:
[0068]图1是表示作为本发明的一实施方式的燃料电池车辆10的概略结构的说明图。燃料电池车辆10是四轮机动车，搭载有燃料电池系统30。燃料电池系统30具备燃料电池组40、氢气供给排出机构50、空气供给排出机构60、冷却水循环机构70及控制单元100。
[0069]燃料电池组40是通过氢与氧的电化学反应进行发电的单元，将多个单电池41层叠而形成。单电池41由阳极、阴极、电解质、隔板等构成。燃料电池组40能够适用各种类型，但是在本实施方式中，使用了固体高分子型。
[0070]氢气供给排出机构50向燃料电池组40供给及排出氢气。氢气是指富含氢的气体，没有限定为纯氢。氢气供给排出机构50具备氢罐51、氢气供给流路52、氢气循环流路53、氢气排出流路54。
[0071]氢罐51 IC存高压的氢气。氢气供给流路52是用于将氢罐51的氢气向燃料电池组40供给的