专利名称：燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池系统的驱动控制，该燃料电池系统通过氢和氧的电化学反应产生电。
背景技术：
近年来，利用氢和氧的电化学反应来发电的燃料电池作为能源成为关注的焦点。例如，一种燃料电池，亦即固体聚合物电解质燃料电池，具有下述结构，所述结构配有一堆多个分层的电池，其通过用氢电极(在下文中称其为阳极)和氧电极(在下文中称其为阴极)从两侧夹住固体聚合物电解质层形成。
在燃料电池中，氢气被提供给阳极，作为燃料，而空气被提供给阴极，作为氧化剂。提供给燃料电池的阳极的氢与阳极的催化剂反应，从而产生氢离子。这些氢离子穿过固体聚合物电解质层，启动与阴极的氧的电化学反应，从而产生电。
燃料电池中电化学反应所需的氢气和空气的供给量(在下文中称其为“反应气体”)根据施加给燃料电池的负载而变化。因此，提出了一种燃料电池系统，其中，通过根据负载的大小，控制压力调节阀(压力调节器)或相似装置的开放程度，使得每种气体的流分布均匀，并且提高了燃料电池的发电效率(例如，参看日本专利申请公开(JP-A)No.7-302603)。
但是，在燃料电池的运行过程中，氢和氧的电化学反应伴随着水的产生。产生的水被用来冷却燃料电池系统，并且，为了防止其进入压力调节器-驱动部分或相似部件，运转排气装置，从而将水排到燃料电池之外(例如，参看JP-A No.2002-305017)。
如果燃料电池系统低于冰点或相近温度，或者驱动被停止了一段时间，存在这样的风险残留在系统内的水有可能在这样一些地方冻结如阀、泵以及相似的地方。具体地，在如上所述驱动压力调节器的燃料电池系统中，当在低于冰点或相近温度的非常低的温度下根据负载的大小控制系统时，存在这样的风险压力调节器有可能在关闭状态下被冻结，当阀关闭时，阀有可能咬入冰(被冰冻住)，或出现相似情况，并且压力调节器的阀装置可能变得不能正确驱动和/或被损坏。
而且，即使在水被如上所述的排气装置排出系统的情况下，仍然不可能防止水附着在压力调节器上。因此，同样的问题可能仍会出现。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种燃料电池系统，即使在低于冰点或相近温度的非常低的温度下也能够正确驱动。
本发明的第一方面的燃料电池系统是这样一种燃料电池系统，它包括燃料电池；气体供给/排放装置，其将用于发电的气体提供给燃料电池或从燃料电池排出，该气体供给/排放装置配有至少一个阀；冻结判断装置，用来判断在包括至少一个阀的预定位置是否有冻结的可能性；以及控制装置，当冻结判断装置判断有冻结的可能性时，其用来阻止至少一个阀的开放程度变得小于预定的开放程度。
本发明的第二方面的燃料电池系统是这样一种燃料电池系统，它包括燃料电池；气体供给/排放装置，其将用于发电的气体提供给燃料电池或从燃料电池排出；压力调节器，其被安装在气体供给/排放装置上并且根据负载的大小调节提供给燃料电池或从燃料电池排出的气体的压力；冻结判断装置，用来判断在包括压力调节器的预定位置是否有冻结的可能性；以及控制装置，当冻结判断装置判断有冻结的可能性时，其用来阻止压力调节器的开放程度变得小于预定的开放程度。
本发明的第三方面的燃料电池系统是这样一种燃料电池系统，它包括通过气体反应发电的燃料电池；将气体提供给燃料电池或从燃料电池排出的气体元件，该气体元件配有至少一个阀；以及用于控制至少一个阀的开放程度的控制元件，当气体元件的至少一个阀有冻结的可能性时，该控制元件控制以阻止至少一个阀的开放程度变得小于预定值。
本发明的第四方面的燃料电池系统是这样一种燃料电池系统，它包括通过气体反应发电的燃料电池；将气体提供给燃料电池或从燃料电池排出的气体元件；压力调节器，其被安装在气体元件上，用于调节提供给燃料电池或从燃料电池排出的气体的至少一种的压力；以及控制元件，当气体元件的压力调节器有冻结的可能性时，其用来阻止压力调节器的开放程度变得小于预定值。
该控制器可以是可编程的，它的程序包括以下步骤判断气体元件的压力调节器是否有冻结的可能；并且当判断有冻结的可能时，控制压力调节器以阻止压力调节器的开放程度变得小于预定值。
根据本发明的燃料电池系统，在燃料电池系统(特别是压力调节器)有可能冻结的情况下，如在温度非常低或相似的条件下，能够阻止压力调节器变得低于某一开放程度。这样，有可能防止由冻结引起的压力调节器的驱动不良或压力调节器咬入冰(被冰冻住)。因此，可以防止这样的情况出现压力调节器在关闭状态下被冻结并且不可能打开，和/或压力调节器被损坏，从而防止燃料电池的损坏。
判断是否有可能冻结的对象位置，是包括压力调节器的预定位置，可以是压力调节器本身，可以是它的驱动系统，也可以是整个燃料电池系统。
当本发明的燃料电池系统配备用于探测温度的温度探测器(装置)时，当探测到的温度低于预定温度时，可以判断有可能冻结。据此，通过参照探测到的温度，可以判断冻结的风险，并且可以更准确地判断冻结的风险。温度探测器可以探测任何位置的温度，只要该温度可以确定冻结的可能性，如外部空气的温度，即燃料电池外的温度(在该情况下，当燃料电池系统被安装在车辆上，可以是车辆外的温度)，压力调节器或其附近的温度，燃料电池本身的温度，管道的温度，或相似的温度。
注意用于判断本发明的燃料电池中的冻结可能性的参量并不局限于上述的温度，还可以是驱动元件的压力，电元件的电压或相似参量。
在判断有冻结的可能性的情况下，压力调节器的控制元件(控制器/装置)可以使压力调节器的开放程度固定在一个预定的开放程度或更高程度。这样，可以更可靠地防止被冰冻住或相似的情况。而且，可以避免在冻结时由于被驱动而对压力调节器造成的损坏。
而且，通过本发明的燃料电池系统，当燃料电池停止时，压力调节器可以被控制元件固定在预定的开放程度或更高程度。因此，由于当燃料电池启动时，调节器必然处于开放的状态，所以可以防止不利效应的出现，如当燃料电池停止时，压力调节器被冻结并且不能打开；反应气体压力变得非常高并且燃料电池系统被损坏，或是相似情况。注意当燃料电池停止时，使压力调节器的开放程度固定在预定的开放程度或更高程度的控制不必与前述的冻结判断联系在一起，可以是一种独立的模式。
无需限制燃料电池的种类即可应用本发明的燃料电池系统，但对于固体聚合物电解质燃料电池尤其出色。而且，优选这样的模式其中，压力调节器被安装在来自将电解质层夹在中间的氧电极的排气系统(下文中称其为阴极废气系统)上。这是因为在固体聚合物电解质燃料电池中，用加湿装置将水和反应气体混合以保持固体聚合物电解质层的离子传导率是必需的，并且因为电化学反应在阴极废气系统中产生了水。
有可能将上述不同特点适当结合和/或略去一个或几个特点实现本发明。而且，本发明的燃料电池系统并不局限于上述的结构，还可以通过不同的模式构成，如用来控制燃料电池系统、控制过程等等的启动的装置。
图1为显示与本发明的实施例相关的燃料电池系统的整体结构的示意图；图2为显示由控制元件控制压力调节器的顺序的流程图；图3为显示判断压力调节器的冻结可能性的过程的顺序的流程图；图4为显示压力调节器的温度与温度α和温度β之间的关系的示意图。
具体实施例方式
下文将对本发明的燃料电池系统进行详细的描述。首先，用图1对本发明的装置的结构进行描述。图1为显示本发明的燃料电池系统的整体结构的示意图。注意本发明的燃料电池系统，在本实施例中，不是一定要安装在车辆上，而是可以用于在普通家庭等中使用的不同的固定式的或相似的结构中。本发明的燃料电池系统可以由驾驶员通过加速器操作驱动以产生电。
在图1中，本发明的燃料电池系统由以下元件构成燃料电池堆栈10，压缩机12，氢罐14和控制元件16。燃料电池堆栈10由利用氢和氧的电化学反应发电的堆栈电池构成。每个燃料电池具有下述结构，在所述结构中，氢电极(阳极)和氧电极(阴极)将电解质层夹在中间，并通过氢离子和电子的运动产生电。在本实施例中，利用NAFION固体聚合物层或相似物的固体聚合物型电池被用作电解质层。但是，本发明并不局限于此。
由压缩机12压缩的空气作为含氧的气体被提供给燃料电池堆栈10的阴极。空气由过滤器18吸入并由压缩机12压缩。压缩空气在加湿器20被加湿，并随后通过管22被提供给燃料电池堆栈10。
通过管道24和安装在管道24上的消音器26，来自阴极的废气(阴极废气)被排出燃料电池系统。压力传感器28和压力调节器(压力调节阀)30被安装在管道24上。而且，温度传感器32被安装在压力调节器30的附近。压力传感器28和温度传感器32与控制元件16电连接(链接)。压力传感器28和压力调节器30被配置，以便探测提供的空气的供给压力和压力调节器30的温度，并将输出发送给控制元件16。
配备压力调节器30用于调节空气的供给压力，并且压力调节器30的开放程度由控制元件16控制。由于具有固体聚合物电解质燃料电池的结构对阴极废气侧的残留水尤其敏感，所以在冻结时通过控制元件16控制压力调节器30是非常重要的。
燃料电池堆栈10的阳极通过管道34与储存着高压氢的氢罐14相连。氢从氢罐14被提供给燃料电池堆栈10的阳极。注意本实施例是这样一种模式其中配有氢罐14，但并不局限于这种模式。其它的模式，其中不用氢罐14，通过作为原料的乙醇、碳氢化合物、乙醛或相似化合物的重整反应产生氢并将这样的氢输送给阳极也是可能的。
在氢罐14的输出端口配有一个关闭阀36，并且在管道34上配有调节器38。当储存在氢罐14中的氢被提供给阳极时，通过关闭阀36和调节器38调节压力和供给量。而且，来自阳极的废气(下文称其为阳极废气)通过管道44被排出。压力传感器46和压力调节器(压力调节阀)48，其与控制元件16电连接，被安装在阳极的输出端口。根据压力传感器46探测到的氢的供给压力，控制压力调节器48的开放程度，并且压力调节器48被安装以调节供给压力和阳极的供给量。在压力调节器48的附近配有温度传感器49。温度传感器49探测压力调节器48的温度，并将输出发送给与温度传感器49电连接的控制元件16。而且，为了减少通过压力调节器48排放到管道44的氢的量，调节器38的压力调节与控制压力调节器48协同进行。即，当压力调节器48被固定在更大的开放程度时，调节器38被控制以变得更紧。因此，可以减少排放到管道44的氢的量。管道44的一端与管道24相连，并且被安装使得阳极气体通过消音器26被排出。
除了氢和氧，用于控制温度的冷却水也被提供给燃料电池堆栈10。冷却水通过泵60流过管道62进行冷却，在散热器64被冷却，被提供给燃料电池堆栈10，并被用来控制燃料电池堆栈10的温度在某个水平。
控制元件16与压力传感器28、压力调节器30、温度传感器32、压力传感器46、压力调节器48以及温度传感器49电连接。由压力传感器28、温度传感器32、压力传感器46和温度传感器49中的每一个探测到的压力和温度作为测量信号被输入给控制元件16。在此基础上，控制信号被输出给压力调节器30和压力调节器48，以控制调节器的开放程度。而且，尽管未示出，控制元件16被构造以输出控制信号给压缩机12、关闭阀36及相似元件，以便能够控制这些元件。
接下来，将对通过控制元件16控制压力调节器进行描述。在通常的驱动中，根据由压力传感器输出的测量信号，控制元件16判断施加给燃料电池堆栈10的负载的大小，根据该判断，控制调节器的开放程度处于0到100％以内，并调节所提供的气体的供给压力和供给量。而且，除了控制压力及相似参量，如供给压力，根据温度传感器32和温度传感器49探测到的温度，控制元件16判断压力调节器30和48是否有可能变得冻结。
当温度传感器32和49探测到的温度低于预定温度时，控制元件16判断压力调节器30和48有可能冻结，并阻止压力调节器30和48的开放程度低于预定的开放程度。预定温度是预先确定的有可能冻结的温度，通常被设定为0℃附近。
预定的开放程度被相似地预先确定。例如，在预定开放程度被设定为50％的情况下，控制元件16执行控制，使得在驱动过程中，压力调节器30和48的开放程度被驱动在50到100％以内。现在，本实施例是这样的模式其中预定的开放程度被设定为50％，并当有可能冻结时执行控制，以便在驱动过程中，在50到100％的范围内驱动。但是，这样的结构也是可能的，其中当判断有可能冻结时，在驱动过程中，压力调节器30和48的开放程度被固定在预定的开放程度或更高的程度。因此，在冻结过程中，根本不执行控制以调节压力调节器30和48的开放程度，并且可以更可靠地防止压力调节器30和48咬入冰(被冰冻住)。
而且，当燃料电池系统停止并且不向车辆提供电力时，如当点火开关被关闭时，车辆有一段时间停止移动，控制元件16将压力调节器30和48的开放程度固定在至少是预定的开放程度(如100％)。因此，可以防止以下情况当燃料电池系统停止时，压力调节器30和48变得冻结且不能驱动，反应气体的供给压力变得非常高而在系统随后被重新启动时造成损坏。在这样的时候，作为固定的开放程度，处于50到100％范围内的预定值是有利的。而且，这样的结构是可能的，其中，例如，当压力调节器30和48被控制在50到100％的范围以内，开放程度被固定并保持在驱动停止之前的那一刻所采用的值。
注意这样的结构也是可能的，其中，若干步长中的每一步具有某一指定的开放程度，并且压力调节器30和48由步长数控制。
接下来，用图2和4对利用控制元件16对压力调节器30和48进行控制的程序进行描述。将控制元件16构造为包括可编程的CPU将是共同的。首先，对于由控制元件16控制压力调节器的主要程序，作为例子，由控制元件16控制压力调节器30将被描述。图2为由控制元件16对压力调节器进行控制的顺序的流程图。
当燃料电池系统由驾驶员或相似人员打开点火开关启动时，根据图3所示的中断程序，其将在下文中描述，被转换成“开”或“关”的温度判断标记的状态由控制元件16确定(步骤S100)。如果控制元件16确定温度判断标记为关(步骤S100的肯定的结果)，即，压力调节器没有冻结的可能性，则象平常一样实施调节器的驱动，并且根据负载的大小将压力调节器的开放程度控制在0到100％的范围以内(步骤S101)。随后，程序进行到步骤S103。
另一方面，如果控制元件16确定温度判断标记为开(步骤S100的否定的结果)，即，压力调节器有冻结的可能性，压力调节器30的控制转变为冻结时的控制。具体地，冻结时由控制元件16对压力调节器30进行的控制中，禁止将压力调节器的开放程度设定为小于50％，并且通过在50到100％的开放程度的范围内，根据负载的大小驱动压力调节器来控制压力调节器。随后程序进行到步骤S103。注意这样的结构是可能的，其中，在步骤S102中，压力调节器被固定在预定的开放程度，介于50到100％之间(优选为100％(完全开放))，并且在冻结时根本不进行压力调节器的驱动。
接下来，确定系统暂停请求标记的状态是“开”或“关”(步骤S103)。如果系统暂停请求标记被确定为“关”(步骤S103的否定结果)，程序返回到步骤S100，并重复相同的过程。
系统暂停请求标记是这样的标记当系统暂停请求(停止请求的时间)并被打开时，例如，当点火开关从开转变为关时，车辆停止超过一段时间或相似情况，或当请求的电力供应较小时，该标记被打开。通过判断请求的驱动电力(例如，其以加速器是否打开或类似情况为基础)是否小于预定的临界值XPW，实现对系统暂停请求标记开/关的转换。在这种情况下，如果判断请求的驱动电力小于临界值XPW，系统暂停请求标记被打开，以请求燃料电池系统的暂停。
如果控制元件16确定系统暂停请求标记为开(步骤S103的肯定结果)，控制元件16将压力调节器30固定在完全开放的状态(开放程度为100％)(步骤S104)，然后执行停止时的通常处理，并暂停(停止)燃料电池系统，该程序结束。
接下来，将参照图3对通过在预定的时间间隔执行的中断程序判断压力调节器30的冻结可能性的过程进行描述。
当执行该中断程序时，控制元件16从温度传感器32获得压力调节器30的温度T0(步骤S200)，并将温度T0与预定温度α进行比较(步骤S201)。如果温度T0大于温度α(步骤S201的肯定结果)，控制元件16判断压力调节器30没有冻结的可能性，将冻结判断标记设定为“关”(步骤S202)，并进行步骤S203。
另一方面，当温度T0小于或等于温度α(步骤S201的否定结果)时，控制元件16将温度T0与预定温度β进行比较(步骤S203)。如果判断温度T0大于或等于温度β(步骤S203的否定结果)，控制元件16保留原先判断的冻结判断标记，而不会将标记转换为开或关，并且在一定的时间间隔后重复相同的过程。
如果温度T0小于温度β(步骤S203的肯定结果)，控制元件16判断压力调节器30有冻结的可能性，并将冻结判断标记打开(步骤S204)。随后，在一定的时间间隔后重复相同的过程。
这样，建立了滞后特点其中，当温度T0从比温度α低的温度变为比温度α高的温度时，标记被重新设置(为‘关’)，并且当温度T0从比温度β高的温度变为比温度β低的温度时，标记被设定(为‘开’)，并且这种结构防止了‘搜索’。
接下来，将参照图4对温度α和温度β进行讨论，它们是将冻结判断标记转换为开和关的依据。图4为压力调节器的温度与温度α和β之间的关系的示意图。
温度β，其为将冻结判断标记打开的依据，是这样的值其被定义为当温度下降时，压力调节器有可能冻结的温度，并通常被设定为0℃附近。当冻结判断标记为关，如果由温度传感器32探测到的温度T0低于温度β，控制元件16将冻结判断标记打开。
温度α，其为将冻结判断标记关闭的依据，被设定为这样的温度其要足够大，以便在压力调节器被冻结之后，温度升高并且冻结状态被解除时(例如，5或10℃)，能够正确驱动。当冻结判断标记为开时，如果由温度传感器32探测到的温度T0大于温度α，控制元件16将冻结判断标记关闭。
如上所述，根据本发明的燃料电池系统，当压力调节器30和压力调节器48有冻结的可能时，可以防止将压力调节器30和48的开放程度设置为小于预定的开放程度。因此，即使当压力调节器在非常低的温度下冻结，咬入冰时，仍然可以避免驱动部分或相似部分的损坏。而且，压力调节器冻结关闭以及燃料电池系统内的供给压力上升并造成损坏的情况都可以被避免。
本发明是这样的模式其中，只对燃料电池堆栈10的阳极废气系统和阴极废气系统的压力调节器的冻结可能性进行判断，并且相应地只控制它的开放程度。但是，这样的结构也是可能的其中，对负责供给或排放反应气体的气体元件(供给/排放装置)的阀如流体控制阀或相似的装置进行相似的控制，并且可以提供抵消阀冻结的装置和加热器以及相似的装置。
根据本发明的燃料电池系统，以下装置被提供燃料电池；气体元件(气体供给/排放装置)，其将发电所用的气体提供给燃料电池或从燃料电池排出；安装在气体元件(气体供给/排放装置)上的压力调节器，其根据负载的大小调节提供给燃料电池和从燃料电池排出的气体的压力；冻结判断部件(装置)，其判断包括压力调节器的预定区域是否有冻结的可能性；以及压力调节器控制元件(控制器或控制装置)，当冻结判断部件(装置)判断有冻结的可能性，其防止压力调节器的开放程度被设置为低于预定的开放程度。这样，当燃料电池系统(尤其是压力调节器)在温度非常低或相似的条件下有可能冻结时，可以防止压力调节器变得低于预定的开放程度。
结果，由于冻结压力调节器被固定在关闭的状态，它的阀变得不能打开，并且它的正确驱动变得不可能，以及相应地，燃料电池系统内的压力变得非常高，从而造成对燃料电池系统的损坏或出现类似的情况，诸如此类的问题都可以被避免。
而且，通过在冻结判断部件(装置)上提供探测温度的温度探测器(装置)，可以探测外部温度、压力调节器的温度或相似的温度。相应地，通过参考探测到的温度，可以判断是否有可能冻结。因此，可以更可靠地探测冻结的可能性。
而且，这样的模式也是可能的其中，当冻结判断部件(装置)判断有冻结的可能性时，压力调节器的开放程度被固定在预定的开放程度或更高的开放程度，并且在冻结时并不执行对压力调节器的控制。
结果，可以更可靠地防止压力调节器咬入冰。而且，由于在冻结过程中压力调节器被驱动所造成的对压力调节器的损坏也可以被避免。
而且，如果当燃料电池停止时，压力调节器被压力调节器控制元件(控制器或控制装置)固定在预定的开放程度或更高的开放程度，可以确保当燃料电池启动时，压力调节器将始终处于这样的状态，其按照至少预定的开放程度打开。
这样，可以避免这种情况的出现其中在燃料电池停止的过程中，压力调节器冻结，并且压力调节器的驱动因此变得不可能。并且还可以避免这些问题如当燃料电池启动时反应气体压力非常高，而且燃料电池系统被损坏，或是类似的问题。
当固体聚合物电解质燃料电池被用于燃料电池并且由压力调节器控制元件(控制器或控制装置)控制的压力调节器被安装在阴极废气系统上时，可以更可靠地防止由残留在阴极废气系统中的水的冻结所造成的损坏。
工业适用性本发明可用于不同的配有气体供给和排放系统的燃料电池系统，如安装在车辆的燃料电池，并且可以预空防止由于在较冷时残留水的冻结对安装在气体供给和排放系统的气体压力调节阀所造成的损坏。
权利要求
1.一种燃料电池系统，包括燃料电池；气体供给/排放装置，用来将用于发电的气体提供给所述燃料电池或从所述燃料电池排出，所述气体供给/排放装置配有至少一个阀；冻结判断装置，用于判断在包括至少一个阀的预定的位置是否有冻结的可能性；以及控制装置，当所述冻结判断装置判断有冻结的可能性时，其用来阻止所述至少一个阀的开放程度变得小于预定的开放程度。
2.一种燃料电池系统，包括燃料电池；气体供给/排放装置，用来将用于发电的气体提供给所述燃料电池或从所述燃料电池排出；压力调节器，其被安装在所述气体供给/排放装置上，并根据负载的大小调节提供给所述燃料电池或从所述燃料电池排出的气体的压力；冻结判断装置，用于判断在包括所述压力调节器的预定的位置是否有冻结的可能性；以及控制装置，当所述冻结判断装置判断有冻结的可能性时，其用来阻止所述压力调节器的开放程度变得小于预定的开放程度。
3.如权利要求1或2所述的燃料电池系统，其中，所述冻结判断装置包括用于探测所述燃料电池系统的预定位置的温度的温度探测装置，并且当所述温度探测装置探测到的温度低于预定温度时，判断有冻结的可能性。
4.如权利要求1或2所述的燃料电池系统，其中，所述冻结判断装置包括用于探测外部空气温度的温度探测装置，并且当所述温度探测装置探测到的温度低于预定温度时，判断有冻结的可能性。
5.如权利要求2到4中任何一项所述的燃料电池系统，其中，当所述冻结判断装置判断有冻结的可能性时，所述控制装置将所述压力调节器固定在至少预定的开放程度。
6.如权利要求2到5中任何一项所述的燃料电池系统，其中，当所述燃料电池停止时，所述控制装置将所述压力调节器固定在至少预定的开放程度。
7.如权利要求2到6中任何一项所述的燃料电池系统，其中，所述燃料电池包括固体聚合物电解质燃料电池，所述气体供给/排放装置包括阴极废气系统，并且所述压力调节器被安装在所述阴极废气系统上。
8.一种燃料电池系统，包括通过气体反应发电的燃料电池；气体元件，用来将气体提供给所述燃料电池或从所述燃料电池排出，所述气体元件配有至少一个阀；以及控制元件，用来控制所述至少一个阀的开放程度，当所述气体元件的所述至少一个阀有冻结的可能性时，所述控制元件控制以阻止所述至少一个阀的开放程度变得小于预定值。
9.一种燃料电池系统，包括通过气体反应发电的燃料电池；气体元件，用来将气体提供给所述燃料电池或从所述燃料电池排出；安装在所述气体元件上的压力调节器，用来调节提供给所述燃料电池或从所述燃料电池排出的气体中的至少一种的压力；以及用来控制所述压力调节器的开放程度的控制元件，当所述气体元件的所述压力调节器有冻结的可能性时，所述控制元件控制以阻止所述压力调节器的开放程度变得小于预定值。
10.如权利要求9中所述的燃料电池系统，其中，所述压力调节器根据与所述燃料电池相连的负载的大小调节提供给所述燃料电池或从所述燃料电池排出的气体中的至少一种的压力。
11.如权利要求9或10中所述的燃料电池系统，其中，所述控制元件判断所述气体元件的所述压力调节器是否有冻结的可能性，并且，当所述控制元件判断有冻结的可能性时，阻止所述压力调节器的开放程度变得小于预定值。
12.如权利要求8至11中任何一项所述的燃料电池系统，还包括探测所述气体元件的预定位置的温度的传感器，其中，所述控制元件根据来自所述传感器的温度测量值判断冻结的可能性。
13.如权利要求8至11中任何一项所述的燃料电池系统，还包括探测外部空气的温度的传感器，其中，所述控制元件根据来自所述传感器的温度测量值判断冻结的可能性。
14.如权利要求9至13中任何一项所述的燃料电池系统，其中，当所述压力调节器有冻结的可能性时，所述控制元件将所述压力调节器的开放程度设置为特定值，其等于或大于所述预定值，并保持开放程度在所述值。
15.如权利要求9至14中任何一项所述的燃料电池系统，其中，当所述燃料电池的运行停止时，所述控制元件将所述压力调节器的开放程度设置为特定值，其等于或大于所述预定值，并保持开放程度在所述值。
16.如权利要求9至15中任何一项所述的燃料电池系统，其中，所述燃料电池包括固体聚合物电解质燃料电池，并且所述压力调节器被安装在所述气体元件的阴极侧。
全文摘要
即使在低于冰点或相似条件的低温时也能够正确驱动的燃料电池系统。该燃料电池系统包括燃料电池堆栈(10)，管道(24，44)，压力调节器(30，48)，以及控制元件(16)。管道(24，44)从燃料电池堆栈(10)排出用于发电的氢或空气。压力调节器(30，48)根据负载的大小调节提供给燃料电池堆栈和从燃料电池堆栈排出的气体的压力。控制元件(16)判断压力调节器(30，48)是否有冻结的可能性，并且当判断有冻结的可能性时，阻止压力调节器(30，48)的开放程度变得低于预定的开放程度。
文档编号H01M8/04GK1771623SQ20048000950
公开日2006年5月10日 申请日期2004年4月9日 优先权日2003年4月9日
发明者菅野善仁 申请人:丰田自动车株式会社