燃料电池系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种燃料电池系统。
【背景技术】
[0002]传统上，提出一种其中由安装在车辆中的燃料电池执行发电，并且将电力供应给家用电器的电源系统，即执行所谓的外部电力馈送的电源系统。例如，日本特开2014-060068号公报(下文称为“专利文件I”)提出一种在外部电力馈送期间检测燃料电池的干燥状态，并且驱动散热器风扇以在燃料电池处于干燥状态时避免所谓的干透状态的技术。
[0003]顺便提及，考虑到当由安装在车辆中的燃料电池执行外部电力馈送时，车辆处于停车状态，所以不能将行驶风引入散热器，并且不能适当地冷却燃料电池。专利文件I中公开的电源系统通过驱动风扇而向散热器传送风，并且因此冷却燃料电池。然而，驱动风扇也消耗电功率。在这一点上，专利文件I中公开的电源系统具有改进空间。
【发明内容】
[0004]本发明的目标在于提供一种有效地冷却执行外部电力馈送的燃料电池的燃料电池系统。
[0005]根据本发明的一方面，提供一种燃料电池系统(1)，其特征在于包括:燃料电池
(2)，其被配置为执行外部电力馈送；冷却剂循环通道(17)，冷却燃料电池的冷却剂通过其循环；散热器(18)，其安装在冷却剂循环通道上；水栗(23)，其被配置为使冷却剂在冷却剂循环通道中循环；分流阀(19)，其被配置为控制流经散热器的冷却剂的流量；风扇(18a)，其被配置为向散热器传送空气；和控制器(21)，其被配置为，当在冷却剂的温度等于或者大于第一规定温度，并且分流阀的开度使得流入散热器的冷却剂的流量等于或者大于规定流量的状态下，经过第一规定时间段时，与借助水栗的流量的增大相比，向风扇的驱动电压的升高赋予优先权，并且当在风扇的驱动电压升高后，冷却剂的温度等于或者大于第二规定温度的状态下经过第二规定时间段时，借助水栗增大流量。由此可能有效地冷却执行外部电力馈送的燃料电池。
[0006]控制器可以步进地升高风扇的驱动电压。此外，控制器可以通过步进地升高第一规定温度而步进地升高风扇的驱动电压。控制器可以持续升高风扇的驱动电压，直到冷却剂的温度等于或者小于第三规定温度。第一规定时间段和第二规定时间段可以比利用散热器冷却的冷却剂循环一次的时间段长。
[0007]当冷却剂的温度小于第一规定温度时，控制器可以计算燃料电池的发热值，当发热值等于或者小于预定阈值时，控制器可以停止水栗、风扇和分流阀的操作，并且然后获取燃料电池的发热值的积分值，并且当发热值的积分值等于或者大于预定阈值时，控制器可以起动水栗、风扇和分流阀。在该情况下，控制器可以以水栗的最小流量驱动水栗。
[0008]当在控制器将分流阀的开度增大至规定值后，冷却剂的温度等于或者大于第四规定温度的状态下经过第三规定时间段时，控制器可以驱动风扇。在该情况下，控制器可以以最小驱动电压驱动风扇。
[0009]本发明的效果
[0010]根据本文所述的燃料电池系统，可能有效地冷却执行外部电力馈送的燃料电池。
【附图说明】
[0011]图1是示出根据实施例的燃料电池系统的一部分的示意性结构的解释图；
[0012]图2A和2B是示出根据实施例的燃料电池系统的控制的示例的流程图；
[0013]图3是示出根据实施例的燃料电池系统的操作状态的示例的时间图；
[0014]图4是示出根据实施例的燃料电池的电流-电压曲线的图示；
[0015]图5是示出当根据实施例的燃料电池系统处于电力馈送状态时，冷却系统致动器的驱动线的示例的图示；并且
[0016]图6是示出当根据实施例的燃料电池系统安装在其中的车辆以40km/h操作时的冷却系统致动器的驱动线的示例的图示。
【具体实施方式】
[0017]将参考附图描述根据本发明的实施例。然而，附图中所示的每个部件的尺寸和比例可能不对应于实体。
[0018](实施例)
[0019]首先将参考图1给出根据实施例的燃料电池系统I的说明。图1是示出根据实施例的燃料电池系统I的一部分的示意性结构的解释图。图1示出了燃料电池系统I的、特别是围绕燃料电池堆3和冷却剂循环通道17的部分。为此，将不在图1中示出下文将描述的元件。除了各种移动物体，诸如车辆、舰船、飞机和机器人之外，燃料电池系统还能够安装在固定电路中。作为示例，这里将描述安装在汽车中的燃料电池系统I。燃料电池系统I包括固体聚合物燃料电池2。燃料电池2包括通过堆叠每个都具有阴极电极、阳极电极以及布置在两者之间的电解质膜的单个电池而形成的燃料电池堆3。阴极通路3a和阳极通路3b在燃料电池堆3的内部形成。电解质膜例如为质子导电固体聚合物电解质膜。另外，在图1中省略了单个单元电池的图示。此外，燃料电池堆3设置在用于冷却燃料电池堆3的冷却剂流经的冷却剂通路3c中。在燃料电池堆3中，向阳极电极供应氢气，即阳极气体。向阴极电极供应含氧气的空气，即阴极气体。由阳极电极中的催化反应产生的氢离子穿过电解质膜移动至阴极电极，从而与氧电化学反应，这产生电。燃料电池堆3连接至用于测量电压值的电压计，以及用于测量所产生的电的电流值的电流计。流经冷却剂通路3c的冷却剂冷却燃料电池堆3。如上所述，燃料电池2能够用于外部电力馈送。
[0020]燃料电池堆3的进口，特别地，燃料电池堆3的阴极通路3a的进口 3al侧连接至阴极气体供应通道4。空气净化器安装在阴极气体供应通道4的末端处。此外，在阴极气体供应通道4上布置有压缩机，以将阴极气体栗送和供应至燃料电池堆3。在阴极气体供应通道4上布置有压力调节阀，以调节压缩机的出口和燃料电池堆3的进口 3al之间的压力。
[0021]燃料电池堆3的阴极通路3a的出口 3a2侧连接至阴极废气排出通道6。在阴极废气排出通道6上布置有背压阀。背压阀调节阴极通路3a中的阴极气体供应通道4上的压缩机的下游侧中，以及阴极废气排出通道6上的背压阀的上游侧中的区域中的压力，即调节阴极背压。在阴极废气排出通道6上，在背压阀的下游侧上布置有消音器。
[0022]燃料电池堆3的阳极通路3b的进口 3bI侧连接至阳极供应通道9。用作氢气供应源的储氢罐连接至阳极供应通道9的末端。在储氢罐内存储高压氢气。在阳极供应通道9上布置有截止阀，以截止氢气的供应，并且布置有调节器，以减小氢气的压力。排气管13连接至燃料电池堆3的阳极通路3b的出口 3b2侧。在排气管13的末端上布置有气-液分离器。在气-液分离器处，循环通道和吹扫通道分支。在气-液分离器中，分离阳极废气中所含的水。与水分离的阳极废气被排入循环通道。相反，所分离的水被排入吹扫通道。栗布置在循环通道上。在循环通道上布置栗能够将阳极废气再次供应至阳极通路3b。在气-液分离器处分支的吹扫通道连接至设置在阴极废气排出通道6上的背压阀的下游侧。在吹扫通道上布置有吹扫阀。通过开启吹扫阀，能够与阴极废气一起排出将不循环的阳极废气。
[0023]燃料电池堆3的冷却剂通路3c的进口 3c I连接至冷却剂循环通道17的末端。此夕卜，冷却剂循环通道17的另一末端连接至冷却剂通路3c的出口 3c2。在冷却剂循环通道17上布置有水栗(下文称为“W/P”)23，以使冷却剂循环并且将冷却剂供应至燃料电池堆
3。此外，在冷却剂循环通道17上布置有散热器18。散热器18包括风扇18a。当驱动风扇18a时，就朝着散热器18传送空气。在冷却剂循环通道17上，作为分流阀的示例布置有旋转阀(下文称为“R/V”)19。从R/V 19分支绕过散热器18的旁路流动通道20。R/V 19为电动三向阀，并且电连接至起控制器作用的ECU(电子控制单元)21。R/V 19取决于冷却剂的温度(下文称为“FC水温”)而改变R/V 19的开度，并且控制流经散热器18的冷却剂的流量。在散热