燃料电池系统及其控制方法、干燥状态的推断方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃料电池系统、干燥状态的推断方法、燃料电池系统的控制方法。
【背景技术】
[0002]已知有一种诊断燃料电池的各种状态(内部含水量、电流密度等)的燃料电池系统(例如，日本特开2013 — 118140)。
[0003]日本特开2013 - 118140的技术是检测出燃料电池的电池单元(cell)中的流过至少2处的电流之差，并根据检测值来判断燃料电池的干燥状态的技术。
[0004]但是，在日本特开2013 — 118140的技术中，由于需要对电池单元中的至少2处的电流值进行测定的部件，所以存在燃料电池的制造成本提高这一课题。除此以外，在现有的燃料电池系统中，期望构成简化、节约资源、制造容易、使用便利性的提高等。
【发明内容】
[0005]本发明的第I方式涉及一种燃料电池系统，包括:传感器，其测定对燃料电池进行冷却的介质的温度；取得部，其构成为取得单位时间的燃料电池的负荷变动次数；以及推断部，其构成为基于包括上述测定出的温度、和上述取得的负荷变动次数的信息，来推断上述燃料电池是否是干燥状态。根据该燃料电池系统，能够使用燃料电池系统通常所具备的装置来推断燃料电池是否是干燥状态。
[0006]燃料电池系统可以还具备改善部，该改善部构成为在推断为上述燃料电池是干燥状态的情况下，改善干燥状态。根据该燃料电池系统，能够使用燃料电池系统通常所具备的装置来改善燃料电池的干燥状态。
[0007]上述推断部也可以在上述测定出的温度小于阈值的情况下不推断上述燃料电池是否是干燥状态，而在上述测定出的温度是上述阈值以上的情况下推断上述燃料电池是否是干燥状态。根据该方式的燃料电池系统，推断部在温度低于阈值的情况下不进行推断。因此，根据该方式的燃料电池系统，能够使处理简化。
[0008]本发明的第2方式涉及一种推断方法，包括下述步骤:测定对燃料电池进行冷却的介质的温度；取得单位时间的燃料电池的负荷变动次数；以及基于包括上述测定出的温度、和上述取得的负荷变动次数的信息，来推断上述燃料电池是否是干燥状态。根据该方法，能够使用燃料电池系统通常所具备的装置来推断燃料电池是否是干燥状态。
[0009]本发明的第3方式涉及燃料电池系统的控制方法。该方法具备下述步骤:执行上述推断方法；以及在推断为上述燃料电池是干燥状态的情况下，改善干燥状态。
[0010]本发明能够以各种方式实现，例如，能够以燃料电池系统的制造方法、或者用于实现该制造方法的计算机程序、记录有该计算机程序的记录介质等方式来实现。
【附图说明】
[0011]以下，通过参照附图来对本发明的优选实施方式进行详细的描述，能够进一步明确本发明的上述特点和优点以及其它特点和优点。其中，附图标记表示本发明的要素，其中:
[0012]图1是表示作为本发明的一个实施方式的燃料电池系统100的构成的概略图。
[0013]图2是表示燃料电池系统100的电气构成的概略图。
[0014]图3是表示电池单元电压与制冷剂温度的关系的图。
[0015]图4是表示电池单元内的位置与电流密度的关系的图。
[0016]图5是表示第I实施方式中的燃料电池系统100的控制处理的流程的说明图。
[0017]图6是表示负荷变动次数与制冷剂的温度的关系的图。
[0018]图7A?图7C是用于对干燥状态的检测和干燥抑制控制进行说明的图。
[0019]图8A、图8B是用于对干燥状态的检测和干燥抑制控制进行说明的图。
【具体实施方式】
[0020]A.第I实施方式:
[0021]Al.燃料电池系统100的构成:
[0022]图1是表示作为本发明的一个实施方式的燃料电池系统100的构成的概略图。在本实施方式中，燃料电池系统100被搭载于车辆。燃料电池系统100根据来自车辆的驾驶者的要求而输出成为车辆的动力源的电力。
[0023]燃料电池系统100具备燃料电池10、控制部20、阴极气体供给系统30、阴极气体排出系统40、阳极气体供给系统50、阳极气体排出系统60、以及制冷剂循环系统70。
[0024]燃料电池10是接受作为阳极气体的氢气和作为阴极气体的空气的供给来进行发电的固体高分子型燃料电池。以下，也将阳极气体和阴极气体统称为“反应气体”。燃料电池10具有层叠了多个单电池11的电池组构造。在本实施方式中，燃料电池10是所谓的对流式燃料电池，阳极气体和阴极气体对抗而反向流动。其中，在燃料电池10中反应气体、制冷剂用的歧管作为沿层叠方向的贯通孔形成，但省略了图示。
[0025]单电池11具有膜电极接合体、以及作为板状基材的2个隔板(未图示)，上述2个隔板夹持膜电极接合体来形成反应气体、制冷剂的流路，并且也作为集电板发挥作用。膜电极接合体具有电解质膜、以及配置于电解质膜的两面的电极。电解质膜是在湿润状态时显示良好的质子传导性的固体高分子薄膜。在本实施方式中，电解质膜具有磺酸基(一 SO3H)作为尚子交换基。
[0026]电极通过涂覆所谓的催化剂墨水来形成为膜。这里，“催化剂墨水”是指使担载有用于促进发电反应的催化剂的导电性粒子、和与构成电解质膜I的离聚物相同种类或者类似的离聚物分散而成的分散液。在本实施方式中，催化剂采用铂(Pt)，导电性粒子采用碳(C)粒子。
[0027]控制部20由具备中央处理装置和主存储装置的微型计算机构成。控制部20控制以下说明的阴极气体供给系统30、阴极气体排出系统40、阳极气体供给系统50、阳极气体排出系统60、以及制冷剂循环系统70，来使燃料电池10发出与从外部针对系统的输出要求对应的电力。
[0028]阴极气体供给系统30具备阴极气体配管31、空气流量计32、开闭阀33、空气压缩机34、以及压力计测部35。阴极气体配管31是与燃料电池10的阴极侧的供给用歧管连接的配管。空气压缩机34经由阴极气体配管31与燃料电池10连接。空气压缩机34将吸入外部空气并进行了压缩的空气作为阴极气体向燃料电池10供给。
[0029]空气流量计32在空气压缩机34的下游侧计测空气压缩机34吸入的外部空气的量，并将该计测值向控制部20发送。控制部20通过基于该计测值对空气压缩机34进行驱动，来控制针对燃料电池10的空气的供给量。
[0030]开闭阀33被设置在空气压缩机34与燃料电池10之间。开闭阀33通常是关闭的状态，在从空气压缩机34向阴极气体配管31供给了具有规定的压力的空气时打开。压力计测部35计测燃料电池10的阴极侧的供给用歧管的入口附近处的空气的压力，并将该计测结果向控制部20输出。
[0031]阴极气体排出系统40具备阴极废气配管41、调压阀43、以及压力计测部44。阴极废气配管41是与燃料电池10的阴极侧的排出用歧管连接的配管。阴极废气经由阴极废气配管41向燃料电池系统100的外部排出。
[0032]调压阀43通过控制部20来控制其开度，对阴极废气配管41中的阴极废气的压力(燃料电池10的阴极侧的背压)进行调整。压力计测部44被设置在调压阀43的上游侧，计测阴极废气的压力，并将其计测结果向控制部20输出。
[0033]阳极气体供给系统50具备阳极气体配管51、氢气罐52、开闭阀53、稳压器(regulator) 54、氢气供给装置55、以及压力计测部56。氢气罐52经由阳极气体配管51与燃料电池10的阳极侧的供给用歧管连接，向燃料电池10供给已被填充到罐内的氢气。
[0034]开闭阀53、稳压器54、氢气供给装置55、以及压力计测部56按照该顺序从上游侧(氢气罐