专利名称：：燃料电池系统及其控制方法
技术领域：
：本发明涉及燃料电池系统，特别是提供一种适于漏气检测等的循环通路的结构。
背景技术：
：以往，为了提高燃料电池系统中的极间压差的可控制性，将空气压力作为信号压力供应给燃料气体的压力调整阀。例如，在日本专利文献特开2003-68334号公报中，公开了以下循环通路通过压力调整阀使氢气减压，并经由氢气供应通路将其供应给燃料电池的阳极，再通过氢泵对从燃料电池排出的氢废气(offgas)进行加压，然后使其在压力调整阀的下游一侧返回氢气供应通路。在该系统中，氢气供应通路上的压力调整阀将被压缩机加压的空气压力作为信号压力来调整阀开度，该压缩机向阴极一侧供应空气。
发明内容但是，在上述的现有技术中，为了使燃料电池的氢废气返回氢气供应通路而使用了氢泵或喷射器(ejector)，但是，例如当使用氢泵时，由于该氢泵的结构，有时在喷出压力中包含变动(脉动)成分。另外，由于循环通路的结构或存在与通路连接的部件(例如阀部件或传感器)，有时会在循环通路内产生压力变动(脉动)。因此，在上述的现有技术中，当使来自循环通路的循环氢气汇合时，被压力调整阀减压的氢供应压力会受到循环氢气的压力变动的影响。结果可能造成供应给燃料电池的氢气的压力产生变动，从而导致发电控制变得不稳定。因此，本发明的目的在于提供一种能够正确控制供应给燃料电池的燃料气体的供应压力的燃料电池系统。为了解决上述问题，本发明的特征在于，具有燃料气体供应通路，从燃料气体供应源向燃料电池供应燃料气体；压力调整单元，被设置在燃料气体供应通路中，并调整来自燃料气体供应源的燃料气体的压力；以及循环通路，使从燃料电池排出的燃料气体返回燃料气体供应通路，其中，循环通路被连接在燃料气体供应通路上，使得燃料气体在压力调整单元的上游一侧返回燃料气体供应通路。根据上述结构，虽然从燃料电池排出的燃料气体经由循环通路返回燃料气体供应通路，但该循环通路与压力调整单元的上游一侧连接。因此，由于即使在该循环通路中产生了压力变动(脉动)，压力调整单元也会使其下游的压力稳定，所以，在供应给燃料电池的燃料气体的压力中不会产生微小的变动。在这里，“燃料气体供应源”没有限定，可以列举出高压氢罐、使用了贮氢合金的氢罐、基于重整气的氢供应机构、液体氢罐、以及液化燃料罐等各种燃料气体供应源。“压力调整单元”没有限定，可以使用使下游侧的压力稳定在预期压力的所谓的调压阀(调整器)。当压力调整单元可以使用供应给燃料电池的氧化气体的压力来调整燃料气体供应通路中的燃料气体的压力时，本发明尤其有效。即，本发明具有氧化气体供应通路，供应供应给燃料电池的阴极的氧化气体；氧化气体供应单元，被设置在氧化气体供应通路中，并将氧化气体加压供应给阴极；阴极侧压力检测单元，检测供应给燃料电池的阴极一侧的氧化气体的压力；阳极侧压力检测单元，检测供应给燃料电池的阳极一侧的燃料气体的压力；以及控制单元，控制燃料气体供应通路和氧化气体供应通路中的至少一个向燃料电池供应气体的压力，使得由阴极侧压力检测单元检测出的氧化气体与由阳极侧压力检测单元检测出的燃料气体的压力差在预定的范围之内。另外，本发明具有以下步骤对经由燃料气体供应通路供应给燃料电池的阴极的氧化气体的压力进行检测；对经由氧化气体供应通路供应给燃料电池的阳极一侧的燃料气体的压力进行检测；控制燃料气体供应通路和氧化气体供应通路中的至少一个向燃料电池供应气体的压力，使得检测出的氧化气体和燃料气体的压力差在预定的范围之内。根据上述发明，由于控制单元改变燃料气体供应通路或氧化气体供应通路的气体供应压力，使得将阳极和阴极的压力差限定在预定的范围之内，所以能够抑制在燃料电池中产生的电解质膜(MEA)的恶化或气体的交叉泄漏(crossleakage)。尤其是当压力调整单元可以使用氧化气体的压力来控制燃料气体的压力时，由于氧化气体的压力会对燃料气体的压力造成影响，因此，可以通过机械式的相互作用来辅助控制单元进行控制，从而可以迅速地消除压力差。并且，在本发明中，控制单元也可以通过控制氧化气体供应单元或压力调整单元中的至少一个而将压力差控制在预定的范围内。根据上述结构，控制单元通过控制压力单元的驱动或停止、压力调整单元的调整量的增减而将压力差控制在预期的范围内。另外，在本发明中，还可以具有使循环通路的燃料气体流入燃料气体供应通路的流入单元。燃料气体通过上述结构的流入单元而流入燃料气体供应通路，从而形成循环型燃料电池系统。在这里，作为“流入单元”，可以考虑设置在循环通路中的燃料气体用泵。另外，“流入单元”也可以是设置在燃料气体供应通路与循环通路的汇合部上的喷射器。在这里，阴极侧压力检测单元也可以根据氧化气体供应单元的驱动量来推测并检测氧化气体的压力。另外，阳极侧压力检测单元同样也可以根据流入单元的驱动量来推测并检测燃料气体的压力。即，虽然也可以通过直接检测氧化气体或燃料气体供应通路中的压力的压力传感器这样的计测装置来实际检测氧化气体或燃料气体的压力，但是，由于氧化气体或燃料气体供应单元的驱动量(例如，如果是泵或压缩机的话，则为其转数、消耗功率等)与氧化气体或燃料气体的压力相关，所以可以根据该驱动量来计算并推测氧化气体或燃料气体的压力。在这里，优选具有能够独立于阴极一侧的氧化气体来控制供应给压力调整单元的氧化气体的压力的氧化气体调压单元，当燃料气体的压力比氧化气体的压力大并位于预定的范围以外时，通过氧化气体调压单元使供应给压力调整单元的氧化气体减压，其结果是，经上述压力调整单元调整的阳极一侧的燃料气体被减压，从而减小了压力差。根据上述结构，由于供应给压力调整单元的氧化气体被氧化气体调压单元减压，所以，供应给阳极一侧的燃料气体的压力也减小，因此压力差减小。另外，“氧化气体调压单元”是能够使施加在压力调整单元上的氧化气体的压力增减的单元，对其没有特别的限定，例如，可由限制来自阴极一侧的氧化气体供应的阀单元和使施加在压力调整单元上的氧化气体减压的阀单元组合构成。另外，当燃料气体的压力比氧化气体的压力大并位于预定的范围以外时，也可以通过氧化气体供应单元使供应给阴极一侧的氧化气体加压，从而使压力差减小。根据上述结构，由于相对较小的氧化气体的压力上升，因此压力差被消除。另外，当具有放出循环通路内的燃料气体的放气单元时，在燃料气体的压力比氧化气体的压力大并位于预定范围以外的情况下，也可以通过放气单元使阳极一侧的燃料气体减压，从而使压力差减小。根据上述结构，由于通过放气单元直接减小燃料气体的压力，所以可以消除压力差。另外，也可以按照以下方式来构成具有能够独立于阴极一侧的氧化气体来控制供应给压力调整单元的氧化气体的压力的氧化气体调压单元，当氧化气体的压力比燃料气体的压力大并位于预定范围以外时，通过氧化气体调压单元对供应给压力调整单元的氧化气体进行加压，其结果是，经上述压力调整单元调整的阳极一侧的燃料气体被加压，从而使压力差减小。根据上述结构，由于通过氧化气体调压单元对供应给压力调整单元的氧化气体进行加压，所以，供应给阳极一侧的燃料气体的压力也增加，因此压力差减小。另外，当氧化气体的压力比燃料气体的压力大并位于预定的范围以外时，也可以通过氧化气体供应单元使供应给阴极一侧的氧化气体减压，从而减小压力差。根据上述结构，通过抑制氧化气体供应单元的加压而直接消除压力差。图1是本实施方式的燃料电池系统的框图；图2是说明本实施方式的燃料电池系统的控制方法的流程图；图3A是燃料气体加压时的调整器(压力调整单元)的截面图；图3B是燃料气体减压时的调整器(压力调整单元)的截面图；图4是本发明的功能框图。具体实施例方式接着，参照附图对用于实施本发明的优选实施方式进行说明。本发明的实施方式将本发明应用于装载在电动自行车等移动体上的燃料电池系统。以下的实施方式仅为本发明的一种方式，本发明的应用可以不限于此。图1示出了本燃料电池系统的系统整体图。如图1所示，该燃料电池系统具有用于向燃料电池组(stack)10供应作为燃料气体的氢气的系统、用于供应作为氧化气体的空气的系统、以及用于冷却燃料电池组10的系统。燃料电池组10具有将多个电池(cell)层积在一起的叠层结构，该电池由具有氢气、空气、冷却水的流路的隔板(separator)、以及被一对隔板夹持的MEA(MembraneElectrodeAssembly，膜电极组)构成。MEA具有在阳极(燃料极)和阴极(空气极)两个电极之间夹持高分子电解质膜的结构。阳极是在多孔支撑层上设置阳极用触媒层，阴极是在多孔支撑层上设置阴极用触媒层。由于燃料电池是引起水电解的逆反应的电池，因此，向作为负极的阳极一侧供应作为燃料气体的氢气，向作为正极的阴极一侧供应包含氧的氧化气体(空气)，并在阳极一侧发生式(1)所示的反应，在阴极一侧发生式(2)所示的反应，从而使电子循环产生电流。…(1)…(2)用于向该燃料电池组10供应氢气的系统为以下结构在从相当于本发明的燃料气体供应源的氢罐11到燃料电池组10的氢气供应通路SL上设有主阀(罐开关阀或罐截止阀)SV1、相当于本发明的压力调整单元的调压阀RG、以及燃料电池入口截止阀SV2，压力传感器p1能够测量调压阀RG上部的氢气供应通路SL的通路压力，压力传感器p2能够测量燃料电池组10的氢气供应压力。另外，在从燃料电池组10的出口开始的循环通路R上设有燃料电池出口截止阀SV3、气液分离器12和气液分离器用截止阀SV4、氢泵13、以及循环通路截止阀SV6。在氢泵13的上游一侧设有氢废气的排出通路，在排出通路上设有放气截止阀SV5。在氢罐11中充有高压氢气。作为氢罐，除了高压氢罐以外，使用了贮氢合金的氢罐、基于重整气(reformedgas)的氢供应机构、液体氢罐、以及液化燃料罐等也可适用。通过控制部20的控制信号来控制主阀SV1的开闭，从而选择将氢气供应给供应通路还是切断供应。调整阀RG例如为公知的信号压力导入型(introducingsignalpressure)的旁通式调整阀或隔膜式调整阀(参照日本专利文献特开2003-68334号公报)，其具有以下结构通过向其信号压力室导入阴极一侧压缩机22下游的空气压力，将来自氢罐11的高压氢气调整(减压)到比罐内压力低。参照图3A和图3B来说明在本实施方式中使用的调压阀RG的一个例子。图3A示出了提高二次侧的燃料气体压力的情况，图3B示出了降低二次侧的燃料压力的情况。该调压阀RG按照以下方式构成通过弹簧的偏置力(biasingforce)和大气压力来调整由于隔膜而可动的提升件(puppet)110，由此来调整阀开度。即，调压阀RG具有燃料气体从出口一侧(一次侧)燃料气体供应通路101流入的弹簧室102、连通通路104、以及被调压的燃料气体流入的隔膜室105，被调压的燃料气体被排出到出口一侧(二次侧)燃料气体供应通路106中。通过插入连通通路104中的提升件110的上下移动来控制流入弹簧室102中的燃料气体的流量。在该提升件110中，配置在弹簧室102一侧的锥形的提升件头部(poppethead)114通过插入连通通路104中的提升件轴116与配置在隔膜室105中的主体113连结。隔膜室105被设置在提升件的主体113周围的、具有可挠性的隔膜118间隔开。隔膜118的上侧为燃料气体流通的空间，下侧为空气流入的空气室202。提升件110可以在该隔膜118的弹性的作用下自如地在连通通路104中往复移动。提升件110由设置在弹簧室102中的弹簧112和设置在隔膜室105中的调压弹簧111支撑。在上述结构中，供应空气，从而空气室202的压力相对变高，提升件110由于施加在隔膜118和提升件110上的压力而被压向上侧，提升件头部114与连通通路104分离。由此，来自入口一侧燃料气体供应通路101的高压燃料气体经由连通通路104与提升轴116之间的间隙流入隔膜室105中，并被供应给出口一侧燃料气体供应通路106，从而供应给燃料电池组10的燃料气体的压力上升。另外，如果空气的供应压力下降、从而空气室202的压力相对变低的话，施加在隔膜118和提升件110上的压力减小，结果，弹簧112的偏置力变强，提升件头部114被压向下侧。由此，提升件头部114向堵塞连通通路104的方向移动，从而来自入口一侧燃料气体供应通路101的燃料气体的流通面积减小。因此，流入隔膜室105中的燃料气体的流量减少，供应给出口一侧燃料气体供应通路106的燃料气体的压力也随之降低。在这里，如图1所示，供应给调压阀RG的空气压力是根据基于压缩机22的驱动量来决定的阴极一侧的空气压力，以及相当于本发明的氧化气体调压单元的截止阀SV8和SV9的控制来确定的。即，通过基于控制部20的压缩机22的驱动，以及对截止阀SV8、SV9的操作来调整调压阀RG的出口一侧的压力。例如，通过打开截止阀SV8而使供应给调压阀RG的空气压力上升，从而使调整阀RG的出口一侧的压力上升，通过打开截止阀SV9而使供应给调整阀RG的空气压力下降，从而使调整阀RG的出口一侧的压力下降。在燃料电池停止发电时等，根据控制部20的控制信号而使燃料电池入口截止阀SV2关闭。气液分离器12在通常运转时从氢废气中除去由于燃料电池组10的电化学反应而产生的水分和其他杂质，并通过截止阀SV4释放到外部。放气截止阀SV5与循环通路R连接，除了在放气时打开之外，在停止发电时也打开，从而使循环通路R内的压力降低。从放气截止阀SV5排出的氢废气被供应给稀释器14，并被空气废气稀释。氢泵13根据控制部20的控制信号强制使氢废气在氢气供应通路(燃料电池组10的入口一侧)中循环。循环截止阀SV6在停止发电时关闭，在燃料电池运转时打开并将氢废气供应给燃料电池组10。另外，也可以设置止回阀来代替循环截止阀SV6。用于向燃料电池组10供应空气的系统具有空气过滤器21、压缩机22、以及加湿器23。空气过滤器21对外部气体进行净化并将其引入到燃料电池系统中。压缩机22根据控制部20的控制信号对引入的空气进行加压，由此来改变供应给燃料电池组10的空气量或空气压力。加湿器23在被加压的空气和空气废气之间进行水分的交换，从而增加适当的湿度。被压缩机22加压的空气的一部分被供应给调压阀RG的信号压力室以用于控制燃料系统的调压阀RG，截止阀SV8-SV9之间区间的空气压力被施加在调压阀RG的隔膜上。从燃料电池组10排出的空气废气被供应给稀释器14，并对氢废气进行稀释。燃料电池组10的冷却系统具有散热器31、冷却风扇32、以及冷却泵33。冷却水被循环供应到燃料电池组10的内部。在燃料电池组10中，单个电池串连或并联连接，从而在该燃料电池组10的阳极A和阴极C之间产生预定的电压(例如500V)。变流器40介于作为燃料电池组10的辅助供电而设置的二次电池41与燃料电池组10之间。并且，对来自二次电池41的电压进行电压转换(升压)以能够与燃料电池组10连接，从而可以将二次电池41的电能作为燃料电池组10的辅助电源来使用。相反，当来自燃料电池组10或三相电机43、辅助电机45的电能有剩余时，对燃料电池组10的电压进行电压转换(降压)，并将剩余电能供应给二次电池41。逆变流器42将直流电能转换成三相交流电，并供应给三相电机42。三相电机42在本实施方式中例如连结在车轮上，是电能的主要消耗源，但在负荷轻的场合下，可以经由逆变流器42、变流器40将再生电能(regenerativeelectricpower)供应给二次电池41。逆变流器44也将直流电能转换为交流电能来驱动辅助电机45。辅助电机45例如为图1中的氢泵13、压缩机22、风扇32、冷却水泵33等驱动单元。控制部20为ECU(ElectricControlUnit，电子控制单元)等公知的计算机系统，未图示的CPU(中央处理装置)顺次执行存储在未图示的ROM等中的实施本发明的软件程序，由此可以使该系统作为本发明的燃料气体系统而动作。即，控制部20通过后面说明的程序(图2)将在燃料电池组10内的阳极和阴极之间产生的压差控制在一定的范围内。另外，对上述各个截止阀的结构没有限定，例如是使用了导引式螺线管(pilottypesolenoid)的截止阀。其原因在于，在该类型的阀中，若在使下游减压的同时关闭阀，能够提高密封性。在该类型的阀中，当关闭时，停止向螺线管供电，以根据剩余磁通和弹簧力的平衡而确定的速度来关闭阀。此时，阀体的密封强度依赖于弹簧的偏置力，但如果阀下游的压力小，则与该阀前后的压差相当的力有力地施加在阀体上，从而提高了密封的可靠性。使用图4的功能框图来比较上述本实施方式的结构与本发明的结构。如图4所示，作为第一点，本发明具有从燃料气体供应源1(相当于氢罐11)向燃料电池10供应燃料气体的燃料气体供应通路2(相当于燃料气体供应通路SL)、设置在燃料气体供应通路2上并调整来自燃料气体供应源1的燃料气体压力的压力调整单元3(相当于调压阀RG)、以及使从燃料电池10排出的燃料气体返回燃料气体供应通路的循环通路4(相当于循环通路R)。而且，循环通路4具有以下特征该循环通路4与燃料气体供应通路2相连，使得燃料气体在压力调整单元3的上游一侧返回燃料气体供应通路2。另外，作为第二点，本发明被构成为其压力调整单元3可以使用供应给燃料电池的氧化气体的压力来调整燃料气体供应通路2中的燃料气体的压力，本发明具有氧化气体供应通路5(相当于空气系统)，供应供应给燃料电池10的阴极的氧化气体；氧化气体供应单元6(相当于压缩机22)，设置在氧化气体供应通路5中，将氧化气体加压供应给阴极；阴极侧压力检测单元7(相当于压力传感器p3)，检测供应给燃料电池10的阴极一侧的氧化气体的压力；阳极侧压力检测单元8(相当于压力传感器p2)，检测供应给燃料电池10的阳极一侧的燃料气体的压力；以及控制单元9(相当于控制部20)，控制燃料气体供应通路(循环通路)2和氧化气体供应通路5中的至少一个给燃料电池10供应的气体的压力，使得由阴极侧压力检测单元7检测出的氧化气体与由阳极侧压力检测单元8检测出的燃料气体的压力差在预定的范围之内。具体通过图2的流程图来实现。接着，参照图2的流程图来说明本实施方式中的动作。当该燃料电池系统处于运转状态时，在接通电源期间以适当的时间间隔重复执行该流程。在本发明中进行膜压差判定。在这里，膜压差判定是指对作为位于燃料电池的电解质膜两侧的电极的阳极一侧的氢气压力和阴极一侧的空气压力的压力差进行判定。在进行本发明膜压差判定的定时(timing)以外(S1NO)进行其他处理，当变为该膜压差判定的定时时(S1YES)，控制部20分别求出施加在燃料电池组10的阴极上的空气压力和施加在阳极上的氢气压力。即，控制部20参照来自压力传感器p2的检测信号来规定氢气供应压力P2(S2)。同样，控制部20参照来自压力传感器p3的检测信号来规定空气压力P3(S3)。另外，虽然在这里通过压力传感器来实际测定通路内的压力，但是也可以通过其他方法来获得空气或氢气的相应值。例如，由于供应给阴极的空气的压力与压缩机22的转数有密切的相关关系，因此可以根据压缩机的转数或供应电能并使用数据表(datatable)或计算等来推定压力。另外，供应给阳极的氢气的压力基本上由调压阀RG决定，该调压阀RG的调整通过控制部20控制截止阀SV8和SV9的开闭来进行。因此，也可以根据调压阀RG的调整量来推定氢气的压力。一旦测定了燃料电池组10的阳极一侧的氢气供应压力P2和阴极一侧的空气压力P3，则控制部20计算两者的差并输出压差ΔP(S4)。此时的压差ΔP根据氢气供应压力P2和空气压力P3的大小关系可取正值或负值。然后，控制部20判定该压差ΔP是否在预定的压力范围±Pr之内(S5/S7)。可以根据各种条件来设定该压力范围，该压力范围是根据该燃料电池的动作状态而优选的压差。如果压差大，则影响燃料电池可靠性的电解质膜的恶化或氢气的交叉泄漏(crossleak)量有增加的趋势，但由于针对每种电解质膜求其界限值，所以可以将压差的范围设定为在该界限值的基础上具有余量的值。首先，当压差ΔP为正值，即阳极一侧的氢气压力高、与阴极一侧的压差超过了Pr时(S5YES)，需要缩小压差。因此，控制部20开闭截止阀SV9以减小施加在调压阀RG的隔膜上的空气压力，从而减小氢气的供应压力(S6)。另外，也可以通过开闭放气截止阀而暂时地减小阳极一侧的氢气的供应压力。但是，由于当被放出的氢废气的量过多时，必须增加通过稀释器14而使其稀释的空气，所以，以使放气量不至过多的方式来进行调整。另外，由于通过使阴极一侧的压力上升也会减小压差ΔP，因此当从维持输出等角度出发无法减小氢气的供应压力时，控制部20输出提高压缩机22的转数、从而使空气压力上升的控制信号。当然，如果在减小阳极一侧的氢气的供应压力的同时使阴极一侧的压力上升的话，可以更快地缩小压差。另一方面，当压差ΔP为负值、即阴极一侧的压力高并且与阳极一侧的压差超过了Pr时(S7YES)，需要通过与上述步骤S5的情况相反的方法来消除压差。由于可以通过减小阴极一侧的压力来减小压差ΔP，因此，控制部20输出使压缩机22的转数减少的控制信号(S8)。另外，由于也可以通过使阳极一侧的氢气的供应压力上升来减小压差ΔP，因此可以采取以下方法来代替改变压缩机22的转数的方法开闭截止阀SV8，使施加在调压阀RG的隔膜上的空气压力上升，从而使氢气的供应压力上升(S9)。当然，也可以按照在使阴极一侧的空气压力减小的同时使阳极一侧的氢气供应压力上升的方式进行控制，从而更快地缩小压差。当压差ΔP位于预定的压力范围±Pr以内时(S5NO；S7NO)，认为控制部20对燃料电池组10的压差控制非常顺利，并转移到其他处理。在以上的结构中，当驱动氢泵13时，在其出口压力中产生脉动，在各个截止阀打开的情况下，该脉动会波及到氢气供应通路SL。根据本实施方式，由于循环通路R连接在氢气供应通路SL上的连接点位于调压阀RG的上游一侧，所以调压阀RG能够缓和该脉动，从而可以使供应给燃料电池组10的氢气的供应压力极为稳定。另外，根据本实施方式，由于在这种稳定的氢气供应压力的基础上，还能够将燃料电池组10的阳极一侧与阴极一侧的压差控制在预定的范围±Pr以内，所以能够极大地抑制交叉泄漏的发生，并能够抑制由于压差过大而造成的电解质膜的恶化。特别地，根据本实施方式，调压阀RG可以使用空气压力来控制氢气压力，由于空气压力会对氢气压力造成影响，因此可以通过调压阀RG等的机械式的相互作用来辅助控制部20的控制，并由此来迅速消除压力差。另外，本发明不限于上述实施方式的结构，可以在不脱离本发明主旨的范围内进行各种变形来应用。例如，虽然在上述实施方式中示出了在循环通路R上设置氢泵13，并通过氢泵13的驱动使氢废气在氢气供应通路SL中循环的例子，但是不限于此。例如，本发明也适用于代替氢泵而在循环通路R与氢气供应通路SL的汇合点上设置公知的喷射器，并通过喷射器的作用使氢废气在氢气供应通路SL中循环的情况。当采用该结构时，在调整阀RG的上游设置喷射器。工业实用性根据上述的本发明，即使在循环通路中产生压力的变动(脉动)，压力调整单元也会使其下游的压力稳定，因此能够抑制在供应给燃料电池的燃料气体的压力中产生微小的变动，从而正确地控制供应给燃料电池的燃料气体的压力，并最终实现稳定的发电。另外，根据本发明，由于将燃料电池的阳极一侧与阴极一侧的压差控制在预定的范围以下，所以能够极大地抑制交叉泄漏的产生，并抑制由于压差过大而造成的电解质膜的恶化。并且，根据本发明，由于根据氧化气体的压力来调整燃料气体的压力，所以能够通过控制单元对压差的消除和压力调整单元的机械式动作的相互作用来更迅速地消除压差。因此，本发明一般可以适用于需要稳定的运转并需要进行漏气检测的燃料电池系统。该燃料电池系统既可以装载在像车辆这样的陆地移动体、像船舶这样的水上移动体、像潜水艇这样的水下移动体、以及像航空器这样的空中移动体上来使用，也可以被设置为像发电厂这样的不动产来使用。权利要求1.一种燃料电池系统，其特征在于，具有燃料气体供应通路，从燃料气体供应源向燃料电池供应燃料气体；压力调整单元，被设置在该燃料气体供应通路中，调整来自该燃料气体供应源的燃料气体的压力；以及循环通路，使从该燃料电池排出的燃料气体返回该燃料气体供应通路，其中，该循环通路被连接在该燃料气体供应通路上，使得燃料气体在该压力调整单元的上游侧返回该燃料气体供应通路。2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述压力调整单元可以使用供应给燃料电池的氧化气体的压力来调整燃料气体供应通路中的燃料气体的压力，所述燃料电池系统还具有氧化气体供应通路，供应向所述燃料电池的阴极供应的氧化气体；氧化气体供应单元，被设置在所述氧化气体供应通路中，将氧化气体加压供应给阴极；阴极侧压力检测单元，检测向所述燃料电池的阴极一侧供应的氧化气体的压力；阳极侧压力检测单元，检测向所述燃料电池的阳极一侧供应的燃料气体的压力；以及控制单元，控制所述燃料气体供应通路和所述氧化气体供应通路中的至少一个通路向所述燃料电池供应的气体的压力，使得由所述阴极侧压力检测单元检测出的氧化气体与由所述阳极侧压力检测单元检测出的燃料气体的压力差在预定范围之内。3.如权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述控制单元通过对所述氧化气体供应单元或所述压力调整单元中的至少一个进行控制而将所述压力差控制在预定范围之内。4.如权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，还具有使所述循环通路中的燃料气体流入所述燃料气体供应通路的流入单元。5.如权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，所述流入单元为燃料气体用泵。6.如权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，所述流入单元为喷射器。7.如权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述阴极侧压力检测单元根据所述氧化气体供应单元的驱动量来推测并检测氧化气体的压力。8.如权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，所述阳极侧压力检测单元根据所述流入单元的驱动量来推测并检测燃料气体的压力。9.如权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，具有能够独立于所述阴极侧的氧化气体来控制供应给所述压力调整单元的氧化气体的压力的氧化气体调压单元，当燃料气体的压力比氧化气体的压力大并处于所述预定的范围以外时，通过所述氧化气体调压单元而使供应给所述压力调整单元的氧化气体减压，其结果是，经所述压力调整单元调整的所述阳极一侧的燃料气体被减压，从而使所述压力差减小。10.如权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，当燃料气体的压力比氧化气体的压力大并处于所述预定的范围以外时，通过所述氧化气体供应单元而使供应给所述阴极一侧的氧化气体加压，从而使所述压力差减小。11.如权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，具有放出所述循环通路中的燃料气体的放气单元，当燃料气体的压力比氧化气体的压力大并处于所述预定的范围以外时，通过所述放气单元而使所述阳极一侧的燃料气体减压，从而使所述压力差减小。12.如权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，具有能够独立于所述阴极一侧的氧化气体来控制供应给所述压力调整单元的氧化气体的压力的氧化气体调压单元，当氧化气体的压力比燃料气体的压力大并处于所述预定的范围以外时，通过所述氧化气体调压单元对供应给所述压力调整单元的氧化气体进行加压，其结果是，经所述压力调整单元调整的所述阳极一侧的燃料气体被加压，从而使所述压力差减小。13.如权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，当氧化气体的压力比燃料气体的压力大并处于所述预定的范围以外时，通过所述氧化气体供应单元而使供应给所述阴极一侧的氧化气体减压，从而使所述压力差减小。14.一种燃料电池系统，其特征在于，具有氧化气体供应通路，供应供应给燃料电池的阴极的氧化气体；氧化气体供应单元，被设置在所述氧化气体供应通路中，并将氧化气体加压供应给阴极；阴极侧压力检测单元，检测供应给所述燃料电池的阴极一侧的氧化气体的压力；阳极侧压力检测单元，检测供应给所述燃料电池的阳极一侧的燃料气体的压力；以及控制单元，控制所述燃料气体供应通路和所述氧化气体供应通路中的至少一个向所述燃料电池供应气体的压力，使得由所述阴极侧压力检测单元检测出的氧化气体与由所述阳极侧压力检测单元检测出的燃料气体的压力差在预定范围之内。15.如权利要求14所述的燃料电池系统，其特征在于，所述控制单元通过对所述氧化气体供应单元或所述压力调整单元中的至少一个进行控制而将所述压力差控制在预定的范围之内。16.如权利要求14或15所述的燃料电池系统，其特征在于，还具有使所述循环通路中的燃料气体流入所述燃料气体供应通路的流入单元。全文摘要为了提供一种能够正确地控制供应给燃料电池的燃料气体压力的燃料电池系统，该燃料电池系统的特征在于，具有将燃料气体从燃料气体供应源(11)供应给燃料电池(10)的燃料气体供应通路(SL)、设置在燃料气体供应通路(SL)中，并调整来自燃料气体供应源(11)的燃料气体的压力的压力调整单元(RG)、以及使从燃料电池(10)排出的燃料气体返回燃料气体供应通路(SL)的循环通路(R)，其中，循环通路(R)被连接在燃料气体供应通路(SL)上，使得燃料气体在压力调整单元(RG)的上游一侧返回燃料气体供应通路(SL)。文档编号H01M8/10GK1930714SQ20058000720公开日2007年3月14日申请日期2005年3月16日优先权日2004年3月17日发明者吉田尚弘申请人:丰田自动车株式会社