，估算部71可以估算仅关于被设置在组21s的端部中的电池21a、21b和组21s的中央电池的阳极含水量Wa。此外，在第二实施例中，估算部71通过测量每个电池21的电压变化Vdev来估算阳极气体通路24中的水阻塞。在此方面，估算部71可以不估算组21s中的所有电池21的电压变化Vdev。例如，估算部71可以估算仅关于被设置在组21s的端部中的电池21a、21b和组21s的中央电池的电压变化Vdev，以确定在阳极气体通路24中的水阻塞。
[0054]C2.第二变型:
[0055]在第一实施例中，当电池21中的任意电池中的阳极含水量Wa为阈值Ta或高于阈值Ta时，估算部71确定阳极含水量Wa是阈值Ta或高于阈值Ta(图2，步骤S102:YES)。在该方面，当对于各电池21估算的阳极含水量Wa的值的平均值超过阈值Ta时，估算部71可以确定阳极含水量Wa是阈值Ta或高于阈值Ta。此外，在第二实施例中，当电池21的任何电池中的电压变化Vdev处于或高于阈值Tv时，估算部71确定电压变化Vdev处于或高于阈值Tv (图5，步骤S202:YES)。在此方面，当对于各电池21测量的电压变化Vdev的值的平均值超过阈值Ta时，估算部71可以确定电压变化Vdev为Tv或高于阈值Tv。
[0056]C3.第三变型:
[0057]在以上的实施例中，可为每个电池21设定阳极含水量Wa的阈值Ta和电压变化Vdev的阈值Tv。例如，与组的中央电池和组的另一端部中的电池2 Ib相比，对于阳极面向组21s的外侧的电池21a可以设定较低的阈值Ta、Tv。与被设置在包括组的中央的其他位置处的电池相比，用于气体润湿而冗余地生成的水和水蒸气容易蓄积在被设置在组的端部中的电池21a、21b中。此外，由于温度梯度，被设置在组的端部中的电池21a、21b的温度低于被设置在组21s中的其他位置处的电池的温度，使得水容易蓄积在电池21a、21b中。此夕卜，在阳极面向组的外侧的情况中，水进一步易于蓄积在阳极侧中。因此，如果就阳极面向组21s的外侧的电池21a而言含水量Wa的阈值Ta和电压变化Vdev的阈值Tv降低，则能够进一步抑制水在燃料电池20中的阳极侧中蓄积。
[0058]C4.第四变型:
[0059]在第一实施例中，估算部71基于多种参数估算蓄积在每个电池21中的阳极含水量Wa，所述参数诸如是在每个电池21中生成的含水量，流入到每个电池21中的含水量，从每个电池21排出的含水量，气体流速等。在此方面，估算部71可以将被设置在组21s的端部中的燃料电池2la、2Ib中的阳极面向组的外侧的燃料电池21a的含水量估算为阳极含水量Wa。在阳极面向组的外侧的电池21a中，与阴极的温度相比，阳极的温度容易降低。因此，水进一步易于蓄积在阳极侧中。因此，电池21a的含水量能够被估算为阳极含水量Wa。该构造使得估算部71易于估算阳极含水量Wa。此外，类似地，在第二实施例中，估算部71可基于被设置在组21s的端部分中的电池2la、2Ib中的阳极面向组的外侧的电极2Ia的电压变化Vdev来估算阳极气体通路24中的水阻塞。
[0060]C5.第五变型:
[0061]在第一实施例中，在估算出的阳极含水量Wa为阈值Ta或高于阈值Ta的情况下，流速控制部72将阴极气体流速从用于正常发电的阴极气体流速降低20%至40%。此外，在第二实施例中，在电压变化Vdev是阈值Tv或高于阈值Tv的情况下，流速控制部72将阴极气体流速从用于正常发电的阴极气体流速降低20%至40%。在此方面，流速控制部72可将阴极气体流速降低20%至40%或更多。例如，流速控制部72可停止向燃料电池20供给阴极气体。
[0062]C6.第六变型:
[0063]燃料电池系统100可执行第一实施例中的含水量控制过程和第二实施例中的含水量控制过程。例如，控制部70的估算部71执行阳极含水量Wa的估算和电压变化Vdev的测量。在阳极含水量Wa和电压变化Vdev中的至少任一个为阈值Ta、Tv或高于阈值Ta、Tv的情况下，流速控制部72可将阳极气体流速维持在用于燃料电池20的正常发电的阳极气体流速下，并且将阴极气体流速控制为低于用于燃料电池20的正常发电的阴极气体流速。
[0064]C7.第七变型:
[0065]在第一实施例中，估算部71将存在于包括相对于电解质膜11的阳极侧催化层12、MPL 14、阳极侧气体扩散层16、阳极侧分离器18和阳极气体通路24的区域中的含水量估算为阳极含水量Wa。在此方面，估算部71可将存在于阳极侧催化层12、MPL 14、阳极侧气体扩散层16、阳极侧分离器18和阳极气体通路24中的至少任意一个中的含水量估算为阳极含水量Wa。
[0066]C8.第八变型:
[0067]在以上的实施例中，控制部70在包括多个电池21的堆叠电池20上执行含水量控制过程。在此方面，控制部70可在不是堆叠燃料电池的燃料电池(电池21)上执行含水量控制过程。
[0068]C9.第九变型:
[0069]在以上的实施例中，控制部70可将两个不同的电池21的电压进行比较，并且当其间的电压差为预定值或高于预定值时，控制部70可估算在带有较低电压的电池中发生了水阻塞。
【主权项】
1.一种燃料电池系统，其特征在于包括: 燃料电池(20)，所述燃料电池(20)包括:电解质膜(11);阳极(12)，所述阳极(12)被形成在所述电解质膜的一个表面上；以及阴极(13)，所述阴极(13)被形成在所述电解质膜的另一个表面上； 估算部(71)，所述估算部(71)被构造成估算在阳极侧中的水堵塞；和 控制部(72)，所述控制部(72)被构造成使得当所述估算部估算出所述阳极侧处于水堵塞状态时，所述控制部将在所述阳极侧中流动的阳极气体的流速维持在预定速度，并且将在阴极侧中流动的阴极气体的流速控制成小于预定速度。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于: 基于所述阳极侧中存在的含水量，来估算所述水堵塞；并且 所述估算部估算出所述阳极侧处于水堵塞状态的情况指示了所述阳极侧的含水量为阈值或高于阈值的情况。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于包括: 组(21s)，所述组(21s)被构造成使得多个燃料电池被层叠起来，其中 所述估算部基于被设置在所述组的端部中使得其阳极面向所述组的外侧的燃料电池的含水量，来估算所述阳极侧的含水量。4.根据权利要求2或3所述的燃料电池系统，其特征在于: 所述估算部基于所述燃料电池的电压波动来估算所述阳极侧的含水量。5.一种用于通过燃料电池系统(100)来控制燃料电池的含水量的含水量控制方法，所述燃料电池(20)包括:电解质膜(11);阳极(12)，所述阳极(12)被形成在所述电解质膜的一个表面上；以及阴极(13)，所述阴极(13)被形成在所述电解质膜的另一个表面上，所述含水量控制方法的特征在于包括: 估算在阳极侧中的水堵塞(S100、S200);和 当估算出所述阳极侧处于水堵塞状态时，将在所述阳极侧中流动的阳极气体的流速维持在预定速度，并且将在阴极侧中流动的阴极气体的流速控制成小于预定速度(S104、S204)ο6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其特征在于: 基于所述阳极侧中存在的含水量，来估算所述水堵塞；并且 估算出所述阳极侧处于水堵塞状态的情况指示了所述阳极侧的含水量为阈值或高于阈值的情况。
【专利摘要】本发明涉及燃料电池系统和燃料电池的含水量控制方法。燃料电池系统被构造成控制燃料电池的含水量，该燃料电池系统包括：燃料电池，该燃料电池包括电解质膜、阳极和阴极，该阳极被形成在电解质膜的一个表面上，该阴极被形成在电解质膜的另一个表面上；估算部，该估算部被构造成估算在阳极侧中存在的含水量；和控制部，该控制部被构造成使得当估算部估算出阳极侧中的含水量为阈值或高于阈值时，控制部将在阳极侧中流动的阳极气体的流速维持在预定速度，并且将在阴极侧中流动的阴极气体的流速控制为小于预定速度。
【IPC分类】H01M8/04
【公开号】CN104953144
【申请号】CN201510132288
【发明人】手岛刚
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年3月25日
【公告号】CA2885733A1, EP2924791A1, US20150280255