燃料电池系统的制作方法

专利名称：燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种燃料电池系统，其具有通过反应气体的电化 学反应发电的燃料电池组、用于向燃料电池组供给反应气体的气体供 给流路、设置在气体供给流路上的中间冷却器。
背景技术：
燃料电池组例如将由阳极侧电极、电解质膜及阴极侧电极构成的 膜一电极组件(MEA)和隔板作为一组燃料电池单体，通过层叠了多 组该单元的燃料电池单体层叠体构成。g卩，各燃料电池单体在由高分 子离子交换膜构成的电解质膜的一个面上配置阳极侧电极，在另一个 面上配置阴极侧电极，进一步在两侧设置隔板而构成。并且，层叠多 组这种燃料电池单体，并由集电板、绝缘板及端板夹持，从而构成产 生高电压的燃料电池组。
在这种燃料电池中，向阳极侧电极供给燃料气体，例如含有氢的 气体，并且向阴极侧电极供给氧化气体，例如空气。这样一来，燃料 气体及氧化气体用于电池反应，产生电动势，在阴极侧电极中生成水。
并且，为了向燃料电池组供给氧化气体，设置气体供给流路的同 时，在气体供给流路的上游侧设置作为气体压缩机的空气压縮机。并 且，在气体供给流路的中途，在空气压縮机和燃料电池之间设置中间 冷却器，在由空气压縮机压縮的空气等氧化气体温度上升时也可冷却 氧化气体，防止温度过度上升的高温的氧化气体进入到燃料电池组。 即，温度过度上升的氧化气体进入到燃料电池组时，燃料电池组内的 电解质膜等燃料电池组的构成配件可能会热劣化，而当设置中间冷却 器时，可有效防止热劣化。在设置中间冷却器的情况下，设置中间冷却器冷却用的致冷剂流路、及致冷剂流路中途的致冷剂泵。并且，通 过致冷剂泵使冷却水等致冷剂在致冷剂流路中循环。
如上所述，在向燃料电池系统设置中间冷却器的情况下，致冷剂 泵等用于冷却中间冷却器的冷却部的构成配件中产生故障等异常时， 也可能无法通过中间冷却器防止送入到燃料电池组的氧化气体的过度
的温度上升。对此，日本特开2002-184435号公报中所述的燃料电池系 统中，当检测出冷却与中间冷却器对应的热交换装置的冷却系统产生 异常时，控制装置停止空气压縮装置。因此，当热交换装置的冷却系 统中产生异常时，燃料电池的发电运转无论其他条件如何而总是停止 的。
但是在即使对送入到燃料电池的气体进行冷却的热交换装置的冷 却系统中产生异常、送入到燃料电池的氧化气体的温度也没有过度上 升的情况下，使燃料电池发电没有问题。
鉴于这种情况，本发明人想到，如果即使在热交换装置的冷却部 产生异常的情况下，也能够在不对燃料电池发电产生影响时发电，则 可延长燃料电池的发电运转时间。
本发明的目的在于，即使在含有致冷剂泵的中间冷却器的冷却部 产生异常的情况下，也能够在不对燃料电池发电产生影响时发电，据 此，提供一种可延长燃料电池的发电运转时间的燃料电池系统。

发明内容
本发明涉及的燃料电池系统的特征在于，燃料电池，通过反应气 体的电化学反应发电；气体供给流路，用于向燃料电池供给反应气体；
气体供给装置，设置在气体供给流路上；温度检测单元，检测反 应气体的温度；中间冷却器，对通过气体供给装置的气体进行冷却； 致冷剂流路，对中间冷却器进行冷却的致冷剂流过其中；致冷剂泵，设置在致冷剂流路上；和控制部，其特征在于，控制部具有冷却部 异常判断单元，判断包括致冷剂泵的中间冷却器的冷却部有无异常状 态；和气体供给装置动作控制单元，在判断为中间冷却器的冷却部发 生异常的情况下，根据由温度检测单元检测出的反应气体的温度控制 气体供给装置的动作状态。
并且，在本发明涉及的燃料电池系统中优选气体供给装置是气 体压縮机，气体供给装置动作控制单元在判断为中间冷却器的冷却部 发生异常的情况下，根据由温度检测单元检测出的反应气体的温度控 制气体压縮机的转速，以使反应气体的温度变为规定值以下。
并且，在本发明涉及的燃料电池系统中优选气体供给装置是气 体压縮机，气体供给装置动作控制单元在判断为中间冷却器的冷却部 发生异常的情况下，根据由温度检测单元检测出的反应气体的温度、 及表示与反应气体的温度对应设定的气体压縮机的最大允许转速或最 大允许转速的关系值的映射的数据，控制气体压縮机的转速。
并且进一步优选在气体供给流路中燃料电池的气体上游侧、中 间冷却器的气体下游侧设置加湿器，温度检测单元检测出气体供给流 路中加湿器的上游侧的反应气体的温度。
根据本发明涉及的燃料电池系统，控制部具有冷却部异常判断 单元，判断包括致冷剂泵的中间冷却器的冷却部有无异常状态；和气 体供给装置动作控制单元，在判断为中间冷却器的冷却部发生异常的 情况下，根据由温度检测单元检测出的反应气体的温度控制气体供给 装置的动作状态，因此可防止温度过度上升的反应气体送入到燃料电 池，可延长燃料电池发电运转的时间。因此，与中间冷却器的冷却部 产生异常时无论其他条件如何都停止燃料电池的发电的日本特开 2002-184435号公报所述的燃料电池系统相比，可延长燃料电池的发电 运转时间。并且，将本发明的燃料电池系统搭载于车辆作为燃料电池车的情 况下，当中间冷却器的冷却部发生异常时，防止燃料电池车持续保持 停止状态，不用牵引车等其他车辆牵引、搬运燃料电池车而可使燃料 电池力运转到修理工厂、安全车道等，能够容易地进行这种跛行回家 (limp home)运转，并且可延长进行高输出发电运转的时间，縮短跛 行回家运转所需的时间。
并且，日本特开2003-129961号公报所述的燃料电池系统中，使 向燃料电池供给空气的压縮机由低压段压縮机和高压段压縮机这二段 构成，在通常运转时，使空气通过低压段压縮机及高压段压縮机二段， 从而将压縮空气供给到燃料电池，当燃料电池负荷降低时，使空气通 过低压段压縮机后，不通过高压段压縮机而供给到燃料电池。并且， 使压縮机的排出空气温度与燃料电池的动作温度对应。
但该日本特开2003-129961号公报所述的燃料电池系统中，与本 发明不同，未考虑即使在冷却送入到燃料电池的空气的中间冷却器的 冷却部发生异常时也能够使燃料电池发电的情况。在冷却部发生异常 但燃料电池的负荷未降低的通常运转时，被低压段压縮机压縮的空气 进一步送入到高压段压縮机，温度过度上升的空气可能送入到燃料电 池。这种日本特开2003-129961号公报所述的燃料电池系统与本发明不 同，不具有以下构造当冷却送入到燃料电池的空气的中间冷却器的 冷却部发生异常时，根据由温度检测单元检测出的反应气体的温度来 控制气体供给装置的动作状态的构造。
并且，日本特开2005-251694号公报所述的燃料电池系统中，取 代外部气体的空气密度而测定外部气体温度，获得根据外部气体温度 校正的空气的供给流量，因此控制压縮机的转速，推测基于转速的燃 料电池的发电响应时间。而在日本特开2005-251694号公报所述的燃料 电池系统中，与本发明不同，甚至不具有冷却通过气体供给装置的空
7气的中间冷却器。更不具有以下构造当冷却中间冷却器的冷却部发 生异常时，根据由温度检测单元检测出的反应气体的温度来控制气体 供给装置的动作状态的构造。


图1是表示第一发明的实施方式的燃料电池系统的基本构造的图。
图2是说明在第一发明的实施方式中控制空气压縮机的转速的方 法的流程图。
图3是说明在第二发明的实施方式中控制空气压縮机的转速的方 法的流程图。
图4是表示第二发明的实施方式中使用的、表示空气压縮机排出 后的空气的温度和空气压縮机的转速限制率之间的关系的映射的一例 的图。
图5是说明在第3发明的实施方式中控制空气压縮机的转速的方
法的流程图。
具体实施例方式
(第一发明的实施方式)
以下参照附图详细说明本发明涉及的实施方式。图l至图2表示
第一发明的实施方式。图1是本实施方式的概要构成图。
燃料电池系统IO搭载到燃料电池车上使用，具有燃料电池组12。 该燃料电池组12是层叠多个燃料电池单体的燃料电池单体层叠体，并 且在燃料电池单体层叠体的层叠方向两端部上设有集电板、端板。并 且，用拉杆、螺母等固定燃料电池单体层叠体和集电板。此外，集电 板和端板之间也可设置绝缘板。
省略各燃料电池单体的详细图示，例如其具有阳极侧电极和阴
极侧电极夹持电解质膜而形成的膜一电极组件和其两侧的隔板。并且，作为燃料气体的氢气可供给到阳极侧电极，作为氧化气体的空气可供 给到阴极侧电极。并且，在阳极侧电极通过催化剂反应产生的氢离子 通过电解质膜移动到阴极侧电极，在阴极侧电极与氧产生电化学反应， 从而生成水。从阳极侧电极到阴极侧电极通过未图示的外部电路使电 子移动，从而产生电动势。燃料气体和氧化气体分别相当于反应气体。
并且，在燃料电池组12的内部，在隔板附近设有未图示的内部致 冷剂流路。通过使作为致冷剂的冷却水在该内部致冷剂流路流过，即 使伴随燃料电池组12的发电产生的发热导致温度上升，其温度也不会 过度上升。
并且，为了将作为氧化气体的空气供给到燃料电池组12，设置氧 化气体供给流路14。在氧化气体供给流路14的气体上游部设置空气清
洁器16，使外部气体通过空气清洁器16取入到氧化气体供给流路14， 从而将空气供给到作为气体压縮机的空气压縮机18，由空气压縮机18 加压后，由加湿器20加湿。空气压縮机18由马达22驱动。并且，将 加湿的空气供给到燃料电池组12的阴极侧电极侧的氧化气体内部流 路。并且在氧化气体供给流路14中，在空气压縮机18和加湿器20之 间设置中间冷却器24，用中间冷却器24冷却通过了空气压縮机18的 空气。并且，在氧化气体供给流路14中，为了检测出中间冷却器24 和加湿器20之间的、空气压縮机18的出口侧的空气的温度即出口侧 空气温度，设置作为温度检测单元的温度传感器26。
加湿器20起到以下作用将从燃料电池组12排出到氧化气体排 出流路28的空气中含有的水分施予供给到燃料电池组12前的空气， 以加湿空气。例如，加湿器20在含水量不同的气体供给到多个中空丝 膜的内侧和外侧时，使含水量多的气体中的水分通过中空丝膜，向含 水量少的气体施予水分。
并且，为了冷却中间冷却器24，设置作为致冷剂的冷却水流经的第一致冷剂流路30，通过在第一致冷剂流路30的中途设置的致冷剂泵
即第一冷却水泵32，使冷却水在第一致冷剂流路30内循环。第一冷却 水泵32由旋转速度可调节的马达34驱动，从而可改变排出流量。并 且，在第一致冷剂流路30的中途设有用于冷却冷却水的第一散热器36。 冷却水通过第一冷却水泵36升压，供给到中间冷却器24，从而在中间 冷却器24温度上升时冷却中间冷却器24。本实施方式中，通过第一致 冷剂流路30和第一冷却水泵32及第一散热器36，构成中间冷却器24 的冷却部。
供给到燃料电池组12、并在各燃料电池单体中用于电池化学反应 后的空气，从燃料电池组12经过氧化气体排出流路28被排出，在通 过加湿器20及消声器38后，排出到大气。在氧化气体排出流路28的 中途，在加湿器20的气体上游侧设置压力控制阀40，进行控制以使送 到燃料电池组12的空气的供给压力成为与燃料电池组12的运转状态 对应的适当的压力值。消声器38起到降低伴随气体排出的排气音的作 用。
并且，为了将作为燃料气体的氢气供给到燃料电池组12，设置燃 料气体供给流路42。从作为燃料气体供给装置的高压氢罐等未图示的 氢气供给装置供给到燃料气体供给流路42的氢气，通过燃料控制阀44 及入口开关阀46供给到燃料电池组12。供给到燃料电池组12的阳极 侧电极侧的燃料气体流路、并用于电池化学反应后的氢气，从燃料电 池组12排出到燃料气体排出流路48后，通过第一出口开关阀50及第 二出口开关阀52排出。在燃料气体排出流路48的中途设有氢泵54， 使从燃料电池组12排出的氢气升压。
并且，在燃料气体排出流路48上的氢泵54的气体下游侧，设有 与燃料气体供给流路42连接的循环流路56，当第二出口开关阀52关 闭时，使由氢泵54升压的氢气通过循环流路56返回到燃料气体供给 流路42。
10并且，为了冷却燃料电池组12，设置与燃料电池组12的内部致
冷剂流路连通的第二致冷剂流路58。在第二致冷剂流路58的中途设有 第二冷却水泵60和第二散热器62。第二冷却水泵60使冷却水在第二 致冷剂流路58中循环。第二冷却水泵60由可调节旋转速度的马达64 驱动，从而可改变排出流量。
另一方面，为了判断中间冷却器24冷却用的第一致冷剂流路30 上设置的第一冷却水泵32的故障等异常的有无，设有控制部66。控制 部66具有冷却部异常判断单元，判断有无第一冷却水泵32的故障 等的异常；空气压縮机动作控制单元，控制作为空气压縮机18的动作 状态的转速，即气体供给装置动作控制单元。并且，控制部66与来自 未图示的起动开关的信号等的输入信号的施加对应地，进行压力控制 阀40、燃料控制阀44等的控制。
冷却部异常判断单元根据送到控制部66的、驱动第一冷却水泵 32的马达34的转速的检测信号，无论有无旋转要求，在转速为0等异 常情况下，判断为第一冷却水泵32发生异常。并且，冷却部异常判断 单元也能够不监视第一冷却水泵32的马达34的转速，而在检测出作 为与马达34连接的电路的未图示的马达电路产生断线或短路时，判断 为第一冷却水泵32发生异常。并且，设置检测马达34的温度的温度 传感器的同时，将来自温度传感器的马达34的温度的检测信号送入到 控制部66，在马达34的温度异常地下降或上升的情况下，通过控制部 66可判断为第一冷却水泵32发生异常。
并且，空气压縮机动作控制单元在判断第一冷却水泵32发生异常 时，根据由温度传感器26检测出的空气压縮机18的出口侧的空气的 温度(出口侧空气温度)，通过空气压縮机18的马达22，对空气压缩 机18的转速进行反馈控制，以使出口侧空气温度为一定的规定值以下。接着，使用图l所示的基本构成图、及图2所示的流程图，说明
通过控制部66控制空气压縮机18的转速的方法。控制部66的冷却部 异常判断单元在步骤Sl中判断第一冷却水泵32发生异常时，在步骤 S2中，控制部66利用温度传感器26检测出氧化气体供给流路14的空 气压縮机18排出后的出口侧空气温度，转移到使该检测信号输入到控 制部66的温度监视模式。并且，在步骤S3中，控制部66的空气压縮 机动作控制单元根据来自温度传感器26的检测信号，反馈控制空气压 縮机18的转速，以使由温度传感器26检测温度的部分的出口侧空气 温度为一定的规定温度以下。
艮P，当空气压縮机18的转速变大时，因空气的隔热压縮，出口侧 空气温度上升。相反，当空气压縮机18的转速变小时，出口侧空气温 度下降。因此，空气压縮机动作控制单元监视出口侧空气温度的同时 控制空气压縮机18的转速，从而可将出口侧空气温度调整为一定的规 定温度以下。规定温度是指，当空气送入到比温度传感器26靠气体下 游侧设置的加湿器20及燃料电池组12时，加湿器20的构成配件及燃 料电池12的构成配件均不发生热劣化，即可正常使用加湿器20及燃 料电池组12的温度。并且，降低空气压縮机18的转速时，送入到燃 料电池组12的空气的流量下降，对燃料电池组12的发电电力产生限 制。
并且在步骤Sl中，当判断为第一冷却水泵32中未发生异常而处 于正常状态时，根据燃料电池车的加速踏板的踏下程度、未图示的行 驶用马达的转速等，计算出燃料电池组12中的需要发电量，通过控制 部66控制空气压縮机18的转速，以获得根据需要发电量确定的空气 压縮机18的转速。
如上所述，当判断第一冷却水泵32发生异常时，根据由温度传感 器26检测出的出口侧空气温度控制空气压縮机18的转速，因此即使 在第一冷却水泵32发生异常时，也可使向加湿器20及燃料电池组12中送入的空气的温度为加湿器20及燃料电池组12不产生性能问题的 温度，并且可延长燃料电池组12的发电运转时间。
艮P，根据本实施方式，可防止温度过度上升的反应气体送入到燃
料电池组12，同时可延长燃料电池组12发电运转的时间。因此，与中
间冷却器的冷却部发生异常时无论其他条件如何而停止燃料电池的发
电运转的上述日本特开2002-184435号公报所述的燃料电池系统相比， 可延长燃料电池组12的发电运转时间。
并且，将燃料电池系统IO搭载到车辆作为燃料电池车的本实施方 式中，当第一冷却水泵32发生异常时，可防止燃料电池车持续保持停 止状态。因此，不用牵引车等其他车辆牵引、搬运燃料电池车，而可 使燃料电池力运转到修理工厂、安全车道等，可容易地进行这种跛行 回家运转，并且可延长进行高输出的发电运转的时间，縮短跛行回家 运转所需的时间。
此外，在本实施方式中，在氧化气体供给流路14中，在加湿器 20的气体上游侧设置温度传感器26，检测出从空气压縮机18排出后 的空气的温度，但也可使温度传感器26检测出氧化气体供给流路14 的图1的A位置处、即加湿器20的气体下游侧的空气温度。这种情况 下，可防止温度过度上升的空气送入到燃料电池组12。并且如本实施 方式所示，在氧化气体供给流路14中，在加湿器20的气体上游侧设 置温度传感器26，检测出从空气压縮机18排出后的空气的温度，这一 点从防止温度过度上升的空气送入到加湿器20的方面而言是有效的。
(第二发明的实施方式)
图3至图4表示第二发明的实施方式。本实施方式的情况下，在 上述图1至图2所示的第一发明的实施方式中，通过温度传感器26(参 照图1)检测从空气压縮机18 (参照图1)排出的空气的温度即出口侧 空气温度，并且通过控制部66 (参照图1)，使用图4所示的映射的
13数据，决定与检测出的出口侧空气温度所对应的空气压縮机转速限制 率。空气压縮机转速限制率是指，与出口侧空气温度对应的空气压縮 机18的最大允许转速TB相对于空气压縮机18设计时的最大额定转速
1\的比率{= (TB/TA) X100}，是空气压缩机18的最大允许转速TB 的关系值。例如，当空气压縮机18的最大额定转速Ta是1万min—1 (r.p.m.)时转速限制率为50%，这与空气压縮机18的最大允许转速 TB为5000min" (r.p.m.)相当。此外，本实施方式的燃料电池系统的 基本构成本身和上述图l所示的第一实施方式相同，因此在和图1相 同的部分使用图1所示的标号进行说明。
本实施方式中，预先制成图4所示的、表示作为空气压縮机18排 出后的空气温度即出口侧空气温度与对应出口侧空气温度设定的转速 限制率之间的关系的映射。在该映射中，随着上述出口侧空气温度变 高，转速限制率减小。并且，通过将空气压縮机18的转速控制为与该 转速限制率对应的转速以下，空气压縮机18排出后的空气的出口侧空 气温度变为加湿器20及燃料电池组12不产生性能上的问题的温度、 即界限温度(图4的例子中为80°C)以下。此外，在图4中，当出口 侧空气温度为80。C时使转速限制率为0，但只是表示映射的温度和转 速限制率的关系倾向的一例，本实施方式使用的映射不限定为图4的
映射。例如，映射的转速限制率和出口侧空气温度之间的关系根据加 湿器20及燃料电池组12的构成配件的耐热性等适当决定。
控制部66将这种映射数据提前存储到存储器中，在图3的步骤 S3中，根据该映射数据、及由温度传感器26检测出的出口侧空气温度， 决定和温度对应的转速限制率。并且，控制部66的空气压縮机动作控 制单元在步骤S4中，控制空气压縮机18，使空气压縮机18的转速为 与上述转速限制率对应的最大允许转速以下。例如，使用图4所示的 映射的数据时，空气压縮机18的最大额定转速为1万min—1，检测出的 出口侧空气温度为60。C时，空气压縮机18动作控制单元控制空气压縮 机18的动作以使空气压縮机18的转速为与转速限制率20%对应的2000min"以下。并且，相同情况下，当上述出口侧空气温度为80。C时， 空气压缩机动作控制单元使空气压縮机18的转速为0，即停止空气压 縮机18的旋转。
根据这样的本实施方式，和上述第一实施方式一样，也可防止温 度过度上升的反应气体输送到燃料电池组12，并可延长燃料电池组12 发电运转的时间。此外，在空气压縮机18的最大额定转速预先决定的 情况下，替代图4所示的映射，也可以制成表示出口侧空气温度和与 出口侧空气温度对应设定的空气压縮机18的最大允许转速自身之间的 关系的映射，使用该映射的数据。
其他构成和上述第一实施方式一样，因此省略重复的说明。
(第3发明的实施方式)
图5表示第三发明的实施方式。本实施方式中，不通过温度传感 器26 (参照图1)检测从空气压縮机18 (参照图1)排出的空气的出 口侧空气温度，而检测作为供给到空气压縮机18前的空气温度即入口 侧空气温度。具体而言，在氧化气体供给流路14 (参照图1)中，通 过温度传感器26检测出空气清洁器16 (参照图1)和空气压縮机18 之间的位置(图1的B位置)的内侧的空气温度。并且将来自温度传 感器26的检测信号送入到控制部66 (参照图1)。此外，本实施方式 的燃料电池系统的基本构成也和上述图1所示的第一实施方式相同， 以下对和图l相同的部分使用图l所示的标号进行说明。
在本实施方式的情况下，根据供给到空气压縮机18前的入口侧空 气温度，预测在空气压縮机18中隔热压縮空气而使温度上升的上升温 度量，通过空气压縮动作控制单元控制空气压縮机18的转速，从而即 使通过空气压縮机18后的空气输送到加湿器20及燃料电池组12，也 能够使空气的温度为加湿器20及燃料电池组12的构成配件不产生性 能上的问题的温度以下。因此，在本实施方式的情况下，制成表示输送到空气压縮机18的空气的入口侧空气温度和对应入口侧空气温度设 定的空气压縮机18的转速限制率之间的关系的映射。转速限制率的含 义与上述图3至图4所示的第二实施方式相同。
本实施方式的映射的曲线在上述图4所示的映射中，在使横轴的 温度为供给到空气压縮机18前的空气的入口侧空气温度时，位于图4 的映射的曲线的下侧。即，考虑到空气通过空气压縮机18而使温度上 升的量，使与入口侧空气温度对应的转速限制率低于与图4中的空气 压縮机18排出后的出口侧空气温度对应的转速限制率。在控制部66 中，将上述映射的数据存储到存储器中。
发电运转时，在图5的步骤Sl中，控制部66的冷却部异常判断 单元判断出在第一冷却水泵32发生异常时，在步骤S2中，控制部66 通过温度传感器26检测氧化气体供给流路14的空气压縮机18的入口 侧空气温度，转换到将该检测信号输入控制部66的温度监视模式。并 且，在步骤S3中，控制部66的空气压縮机动作控制单元根据温度传 感器26的检测信号所表示的入口侧空气温度的检测值、及上述映射的 数据，决定与入口侧空气温度对应的转速限制率。然后，空气压縮机 动作控制单元在步骤S4中控制空气压縮机18的动作，使空气压縮机 18的转速为与存.定的转速限制率对应的最大允许转速以下。
上述转速限制率对应于通过空气压縮机18后的空气送入到加湿 器20及燃料电池组12时、加湿器20的构成配件及燃料电池组12的 构成配件均不会热劣化、即可正常使用加湿器20及燃料电池组12的 最大允许转速。
因此，当检测出第一冷却水泵32的异常时，根据由温度传感器 26检测出的入口侧空气温度控制空气压縮机18的转速，因此在第一冷 却水泵32发生异常的情况下，也可使送入到加湿器20及燃料电池组 12的空气温度为加湿器20及燃料电池组12性能上不产生问题的温度，
16并且可延长燃料电池组12的发电运转时间。并且，在本实施方式中， 可省略检测空气压縮机18排出后的空气温度的温度传感器。
此外，在本实施方式的情况下，通过温度传感器26检测氧化气体 供给流路14中比空气压縮机18靠近气体上游侧的空气的温度，也可 将温度传感器26设置在可检测出氧化气体供给流路14以外的外部气 体温度的部分，将表示由温度传感器检测出的外部气体温度的检测信 号输入到控制部66。并且，当空气压縮机18的最大额定转速预先确定 时，可替代表示入口侧空气温度和空气压縮机18的转速限制率的关系 的映射，制成表示入口侧空气温度和对应入口侧空气温度设定的空气 压縮机18的最大允许转速自身之间的关系的映射，使用该映射的数据。
其他构成和上述图3到图4所示的第二实施方式一样，因此省略 重复的说明。
此外，上述各实施方式中，通过控制部66判断出中间冷却器24 用的第一冷却水泵32发生异常时，根据由温度传感器26检测出的空 气的温度控制空气压縮机18的转速。但本发明不限于这种构成，例如 也可以对于冷却中间冷却器24的致冷剂流经的第一致冷剂流路30、第 一散热器36等的中间冷却器24的冷却部的其他构成配件中发生故障、 破损等异常的有无，通过冷却部异常判断单元进行判断，当判断发生 异常时，通过空气压縮机动作控制单元，根据由温度传感器26检测出 的空气温度控制空气压縮机18的转速。
并且，上述各实施方式中，使中间冷却器24和燃料电池组12通 过彼此设置了不同的冷却水泵32、 60的不同的二个冷却部进行冷却， 但本发明也可在将中间冷却器24和燃料电池组12的冷却部通用化的 构成中实施。此时，可省略第一冷却水泵32及第二冷却水泵60的任 意一个，并且可省略第一散热器36和第二散热器62中的任意一个， 因此可减少配件个数，降低成本。此外，本发明不限定燃料电池组的构造，可采用既有的构造等各 种构造。
本发明应用于燃料电池系统。例如应用于搭载在燃料电池车上使 用的燃料电池系统中。
权利要求
1.一种燃料电池系统，具有燃料电池，通过反应气体的电化学反应发电；气体供给流路，用于向燃料电池供给反应气体；气体供给装置，设置在气体供给流路上；温度检测单元，检测反应气体的温度；中间冷却器，对通过气体供给装置的气体进行冷却；致冷剂流路，对中间冷却器进行冷却的致冷剂流过其中；致冷剂泵，设置在致冷剂流路上；和控制部，其特征在于，控制部具有冷却部异常判断单元，判断包括致冷剂泵的中间冷却器的冷却部有无异常状态；和气体供给装置动作控制单元，在判断为中间冷却器的冷却部发生异常的情况下，根据由温度检测单元检测出的反应气体的温度控制气体供给装置的动作状态。
2.根据权利要求l所述的燃料电池系统，其特征在于， 气体供给装置是气体压縮机，气体供给装置动作控制单元在判断为中间冷却器的冷却部发生异 常的情况下，根据由温度检测单元检测出的反应气体的温度控制气体 压缩机的转速，以使反应气体的温度变为规定值以下。
3.根据权利要求l所述的燃料电池系统，其特征在于， 气体供给装置是气体压縮机，气体供给装置动作控制单元在判断为中间冷却器的冷却部发生异 常的情况下，根据由温度检测单元检测出的反应气体的温度、及表示 与反应气体的温度对应设定的气体压縮机的最大允许转速或最大允许 转速的关系值的映射的数据，控制气体压縮机的转速。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的燃料电池系统，其特征 在于，在气体供给流路中燃料电池的气体上游侧、中间冷却器的气体下 游侧设置加湿器，温度检测单元检测出气体供给流路中加湿器的上游侧的反应气体 的温度。
全文摘要
设置空气压缩机(18)，向燃料电池组(12)供给空气；温度传感器(26)，检测出氧化气体供给流路(14)的中途中比中间冷却器(24)靠近空气下游侧的空气的温度；控制部(66)，控制部(66)具有冷却部异常判断单元，判断第一冷却水泵(32)有无异常；空气压缩机动作控制单元，当判断产生异常时，根据由温度传感器(26)检测出的空气温度，控制空气压缩机(18)的转速。
文档编号H01M8/04GK101496211SQ20078002841
公开日2009年7月29日 申请日期2007年6月29日 优先权日2006年7月26日
发明者坊农哲也 申请人:丰田自动车株式会社