燃料电池系统中的残留水扫气处理方法及燃料电池系统的制作方法_4

文档序号:9827416阅读:来源:国知局
时残留水扫气的情况下(步骤S160:是),参照存储于扫气履历存储部680的扫气履历,判定结束时残留水扫气(步骤S115)是否执行完(步骤S165)。相对于此,在上述的步骤S160中,在判定为不执行驻车时残留水扫气的情况下(步骤S160:否),返回上述的步骤S125。因此,设置唤醒计时(步骤S125),再次切断控制装置600的电源(步骤S130)。
[0052]当在上述的步骤S165中判定为结束时残留水扫气已执行完时(步骤S165 ??是),阳极侧扫气控制部630执行阳极侧的扫气(步骤S170)。而且,这种情况下,阴极侧扫气控制部640不执行阴极侧的扫气。相对于此,当判定为结束时残留水扫气未执行完时(步骤S165:否),阴极侧扫气控制部640进行阴极侧的扫气,而且,阳极侧扫气控制部630进行阳极侧的扫气(步骤S175)。在上述的步骤S170或S175的执行完成后,残留水扫气处理结束。
[0053]如上所述,关于在清洗阀260的温度为0°C以下的情况下执行阳极侧的扫气或阴极侧及阳极侧的扫气的理由,以下进行说明。清洗阀260与燃料电池系统10的各构成要素中除了第二燃料气体排出路262及氧化剂气体排出路332之外的其他的构成要素相比,容易受到环境温度的影响。而且,水容易积存于清洗阀260,因此在环境温度下降的情况下在清洗阀260中最先发生水的冻结的可能性高。因此,在推定为清洗阀260的温度为(TC以下的情况下,执行扫气,抑制燃料电池系统10的各部位处的水的冻结。
[0054]而且,如上所述,在结束时残留水扫气已执行完的情况下,作为驻车时残留水扫气处理,不执行阴极侧的扫气的理由如下。在阴极侧,在各单电池110的催化剂层及气体扩散层的细孔内存在较多的水(生成水),该水的大部分能够在结束时残留水扫气时除去。而且,积存于阴极侧的氧化剂气体排出路332及背压阀340等单电池110的内部以外的场所的水也能够通过在结束时残留水扫气的时供给的氧化剂气体的势头而排出。因此,在控制装置600的电源切断后伴随于环境温度的下降而燃料电池100的温度下降的情况下,即使不重新执行驻车时残留水扫气,也能够抑制在阴极侧发生水冻结的情况。而且,通过省略作为驻车时残留水扫气处理的阴极侧的扫气,能减少扫气所需的电力。
[0055]而且,如上所述,阳极侧的扫气作为驻车时残留水扫气处理被执行,未作为结束时残留水扫气处理执行的理由如下。积存于各单电池110的阳极侧的催化剂层及气体扩散层的细孔的水的量与阴极侧相比极少。因此,积存于阳极侧的水主要是积存于燃料电池100内的歧管、第一燃料气体排出路232、气液分离器250、清洗阀260及第二燃料气体排出路262等的水,这些水通过在扫气时供给的燃料气体的势头能够充分排出。换言之,即使燃料电池系统10的温度为比较低的温度,阳极侧的水也能够充分排出。在此,结束时残留水扫气判定在推定为燃料电池100内的温度会成为0°C以下的可能性高的情况下执行,因此未必非要是燃料电池100的温度及包括燃料电池100的燃料电池系统10整体的温度成为0°C以下。在燃料电池系统10的温度不会成为o°c以下的情况下,即使不对阳极侧进行扫气也能够抑制水的冻结。相对于此,在推定为清洗阀260的温度为0°C以下的情况下,燃料电池系统10的温度会成为(TC以下的可能性极高。因此,关于阳极侧的扫气,作为在燃料电池系统10的温度会成为0°C以下的可能性极高的情况下进行的驻车时残留水扫气处理来执行,由此能减少扫气所需的电力。而且,燃料电池系统10的温度在驻车中与扫气处理开始时即燃料电池100的运转即将停止之前相比较低,因此气氛中的水蒸气的凝结更多地发生,更多的液体的水存在于阳极侧。因此,在驻车中进行扫气能够排出更多的水。因此,关于阳极侦U,在结束时残留水扫气中不执行,由此能减少扫气所需的电力,并且在扫气的实效性高的驻车时期间进行扫气。
[0056]相对于此,关于阴极侧,如上所述不是燃料电池100的温度比较高的状态时,无法排出催化剂层及气体扩散层的细孔内的水,因此在结束时残留水扫气判定的结果是判定为燃料电池100的温度会成为o°c以下的可能性高的情况下,即使存在扫气变得浪费的可能性,也执行扫气而能可靠地抑制水的冻结。
[0057]根据以上说明的实施方式的燃料电池系统10,在结束时残留水扫气处理中,仅对阴极侧及阳极侧中的阴极侧进行扫气而不对阳极侧进行扫气,因此与除了阴极侧之外阳极侧也进行扫气的结构相比,能够抑制扫气用的消耗电力。而且,能够缩短结束时残留水扫气的处理时间,因此能够减轻给使用者带来的不适感,例如尽管点火装置切断但产生与扫气相伴的振动或噪音所引起的不适感。而且,由于进行阴极侧的扫气作为结束时残留水扫气处理,因此与在驻车中进行阴极侧的扫气的结构相比,能够更可靠地排出各单电池110的阴极侧的催化剂层及气体扩散层内的水。
[0058]而且,在驻车中执行扫气判定即驻车时残留水扫气判定,在清洗阀260的推定温度成为0°c以下的情况下进行阳极侧的扫气,因此在阳极侧能够抑制水的冻结,并且与进行阳极侧的扫气作为结束时残留水扫气的结构相比,能在阳极侧的温度更低的状态下进行扫气。因此,能够在阳极侧的气氛内的更多的水蒸气冷凝后的状态下进行扫气,能够排出更多的水。
[0059]而且,在结束时残留水扫气判定中,设定比0°C低的温度作为环境温度的阈值,因此在燃料电池100内的温度会成为0°C以下的可能性高的情况下,能够执行结束时残留水扫气。因此,能够抑制尽管燃料电池100内的温度比0°C高而燃料电池100内的水不冻结也执行扫气的情况,能够减少消耗电力。
[0060]而且,作为在驻车时残留水扫气判定中与阈值进行比较的温度,使用容易受到环境温度的影响且排水容易积存的清洗阀260的温度,而且,将阈值设为0°C,因此至少关于阳极侧能够在大致全部的构成要素的水冻结之前执行扫气。
[0061]而且,在执行了结束时残留水扫气的情况下,作为驻车时残留水扫气,不执行阴极侧的扫气,因此与执行阴极侧的扫气作为结束时残留水扫气并且执行阴极侧的扫气作为驻车时残留水扫气的结构相比,能够减少消耗电力。而且,能够抑制由于在未对负载装置510输出电力的状态下向燃料电池100供给氧化剂气体而阴极侧的电位变更从而各单电池110劣化的情况。
[0062]而且,由于定期地进行驻车时残留水扫气判定,因此与对于驻车时残留水扫气判定的执行次数设置上限值的结构相比,能够更可靠地抑制燃料电池系统10中的水的冻结,并且能够提高在清洗阀260的温度接近(TC的定时执行结束时残留水扫气的可能性。因此,能够提高在使气氛内的更多的水蒸气冷凝后的状态下进行扫气的可能性。
[0063]B.变形例:
[0064]B1.变形例 1:
[0065]在上述实施方式中,用于决定为在结束时残留水扫气判定处理中执行扫气的条件是“当前的环境温度为_5°C以下且紧前3天的平均最低气温为0°C以下”,但是本发明没有限定于此。例如,作为当前的温度,可以取代_5°C而采用其他的任意的温度。而且,可以取代紧前3天的平均最低气温,而采用紧前一周的平均最低气温、紧前3天的最低气温等与驻车中的最低气温相关的任意的温度。而且,作为紧前3天的平均最低气温,并不局限于(TC,可以采用接近0°C的任意的温度。而且,例如,也可以采用“当前的环境温度为0°C且紧前3天的最低气温的变化为单调减小”等推测到燃料电池100的温度会成为0°C以下的任意的条件。
[0066]B2.变形例 2:
[0067]在上述实施方式中,用于决定为在驻车时残留水扫气判定处理中执行驻车时残留水扫气处理的条件是“清洗阀260的温度为0°C以下”,但是本发明没有限定于此。例如,可以将清洗阀260的温度为与0°C不同的其他的任意的阈值以下的情况作为条件。而且,可以取代清洗阀260的温度,或者在清洗阀260的温度的基础上,将背压阀340的温度为0°C以下的情况作为条件。背压阀340与清洗阀260 —样,在燃料电池系统10中,除了第二燃料气体排出路262、氧化剂气体排出路332及清洗阀260之外,配置在最铅垂下方处。因此,容易受到环境温度的影响,而且,水容易积存,因此在环境温度下降的情况下在比较早的定时会发生水的冻结。因此,通过将背压阀340的温度为0°C以下的情况作为条件,至少在阴极侧的大致全部的部位能够避免不产生水的冻结。在第二燃料气体排出路262设置与清洗阀260不同的阀的结构中,也可以采用上述阀的温度为0°C以下的条件。在氧化剂气体排出路332上设置与背压阀340不同的阀的结构中,可以采用上述阀的温度为0°C以下的条件。即,通常,可以采用在燃料气体供给排出机构200中设于排水用的流路上的阀和在氧化剂气体供给排出机构300中设于排水用的流路上的阀中的至少一方的阀的温度为0°C以下的条件。
[0068]B3.变形例 3:
[0069]在上述实施方式中,燃料电池系统10作为用于供给驱动用电力的系统而搭载于燃料电池汽车上使用,但是本发明没有限定于此。例如,可以取代燃料电池汽车,搭载于电动汽车等需要驱动用电力的其他的任意的移动体上使用。而且,可以作为固定型电源,例如在办公室或家庭中设置于屋内或屋外使用。而且,燃料电池100包含的各单电池110是固体高分子型燃料电池用的单电池,但也可以构成作为磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池、固体氧化物型燃料电池等各种燃料电池用的单电池。
[0070]B4.变形例 4:
[0071]在上述实施方式中,使用环境温度映射来推定环境温度,而且,使用清洗阀温度映射来推定清洗阀的温度,但是本发明没有限定于此。例如,可以使用表示燃料电池温度与燃料电池温度的变化的程度与环境温度之间的关系的关系式,通过运算来推定环境温度。同样,可以使用表示燃料电池温度与环境温度与清洗阀260的温度之间的关系的关系式,通过运算来推定清洗阀260的温度。
[0072]B5.变形例 5:
[0073]上述实施方式的燃料电池系统10的结构只不过是一例,能够进行各种变更。例如,可以形成为不将第二燃料气体排出路262与氧化剂气体排出路332连接,而分别独立地排出废气的结构。而且,可以取代控制装置600,形成为起动控制装置
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