燃料電池系統(tǒng)及其控制方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】燃料電池系統(tǒng)及其控制方法
[0001]本申請(qǐng)主張基于在2014年11月14日提出申請(qǐng)的申請(qǐng)編號(hào)2014-231982號(hào)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，并將其公開(kāi)的全部通過(guò)參照而援引于本申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)和燃料電池系統(tǒng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0003]以往的燃料電池系統(tǒng)例如國(guó)際公開(kāi)W0/2010/073383號(hào)公報(bào)記載那樣，推定燃料電池的單電池面內(nèi)的含水量分布，基于其推定結(jié)果，限制從燃料電池取出的電流。上述推定例如基于燃料電池的冷卻水溫進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]【發(fā)明要解決的課題】
[0005]然而，在所述現(xiàn)有技術(shù)中，在以高負(fù)載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，冷卻水溫的上升相對(duì)于燃料電池單電池的實(shí)際的干燥的進(jìn)展發(fā)生延遲，因此在燃料電池單電池的干燥進(jìn)展之后進(jìn)行電流限制，控制性惡化，燃料電池的發(fā)熱量增加。為此，產(chǎn)生燃料電池單電池的干燥進(jìn)展，而電解質(zhì)膜難以返回適度的濕潤(rùn)狀態(tài)這樣的問(wèn)題。
[0006]【用于解決課題的方案】
[0007]本發(fā)明為了解決上述的課題的至少一部分而作出，能夠作為以下的方式實(shí)現(xiàn)。
[0008](I)本發(fā)明的一方式涉及在具備燃料電池的燃料電池系統(tǒng)中，燃料電池系統(tǒng)可以具備:阻抗檢測(cè)部，檢測(cè)所述燃料電池的阻抗；及電流限制部，將從所述燃料電池取出的電流限制為上限電流值以下。所述電流限制部可以基于所述檢測(cè)出的阻抗來(lái)變更所述上限電流值。阻抗的變化與冷卻水溫相比，相對(duì)于燃料電池的干燥表現(xiàn)出高的響應(yīng)性，因此根據(jù)該方式的燃料電池系統(tǒng)，能夠在燃料電池的干燥進(jìn)展之前進(jìn)行電流限制。其結(jié)果是，即使在以高負(fù)載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，也能夠抑制燃料電池的發(fā)熱的增大。因此，該方式的燃料電池系統(tǒng)能夠抑制高負(fù)載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃料電池的干燥。
[0009](2)在所述方式的燃料電池系統(tǒng)中，可以是，在所述阻抗為比第一阻抗值高的第二阻抗值時(shí)，將所述上限電流值設(shè)為比所述第一阻抗值時(shí)的上限電流值低的值。根據(jù)該燃料電池系統(tǒng)，阻抗高時(shí)與阻抗低時(shí)相比，上限電流值成為低值，嚴(yán)格地設(shè)定電流限制。阻抗越高則燃料電池的水分量越少而越容易干燥，這種情況下，由于能夠更嚴(yán)格地設(shè)定電流限制，因此能夠充分抑制燃料電池的干燥。
[0010](3)在所述方式的燃料電池系統(tǒng)中，可以是，還具備檢測(cè)所述燃料電池的溫度的溫度檢測(cè)部，基于所述檢測(cè)出的溫度來(lái)變更所述上限電流值。根據(jù)該燃料電池系統(tǒng)，通過(guò)燃料電池的溫度能夠控制燃料電池的干燥，因此能夠進(jìn)一步抑制燃料電池的干燥。
[0011 ] (4)在所述方式的燃料電池系統(tǒng)中，可以是，在所述檢測(cè)出的溫度為比第一溫度高的第二溫度時(shí)，將所述上限電流值設(shè)為比所述第一溫度時(shí)的上限電流值低的值。根據(jù)該燃料電池系統(tǒng)，燃料電池的溫度高時(shí)與溫度低時(shí)相比，上限電流值成為低值，嚴(yán)格地設(shè)定電流限制。溫度越高則燃料電池越容易干燥，這種情況下，由于更嚴(yán)格地設(shè)定電流限制，因此能夠進(jìn)一步抑制燃料電池的干燥。
[0012](5)本發(fā)明的另一方式是具備燃料電池的燃料電池系統(tǒng)的控制方法。該燃料電池系統(tǒng)的控制方法可以包括:檢測(cè)所述燃料電池的阻抗的工序；及將從所述燃料電池取出的電流限制為上限電流值以下的工序。限制所述電流的工序可以基于所述檢測(cè)出的阻抗來(lái)變更所述上限電流值。根據(jù)該結(jié)構(gòu)的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，與所述方式的燃料電池系統(tǒng)同樣，能夠抑制高負(fù)載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃料電池的干燥。
[0013]本發(fā)明也能夠以燃料電池系統(tǒng)或燃料電池系統(tǒng)的控制方法以外的各種方式實(shí)現(xiàn)。能夠以具備燃料電池系統(tǒng)的車(chē)輛、用于實(shí)現(xiàn)與燃料電池系統(tǒng)的控制方法的各工序?qū)?yīng)的功能的計(jì)算機(jī)程序、記錄有該計(jì)算機(jī)程序的非臨時(shí)性的記錄介質(zhì)(non-transitory storagemedium)等方式實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是表示作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的燃料電池車(chē)輛的概略結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
[0015]圖2是表示燃料電池車(chē)輛的電氣性的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0016]圖3是表示控制單元執(zhí)行的輸出控制處理的流程圖。
[0017]圖4是用于說(shuō)明電流的目標(biāo)值的取得工序的說(shuō)明圖。
[0018]圖5是表不電流限制用映射的一例的說(shuō)明圖。
[0019]圖6是電流限制用映射的制作所使用的坐標(biāo)圖的圖。
[0020]圖7是電流限制用映射的制作所使用的坐標(biāo)圖的圖。
[0021 ]圖8是電流限制用映射的制作所使用的坐標(biāo)圖的圖。
[0022]圖9是電流限制用映射的制作所使用的坐標(biāo)圖的圖。
[0023]圖10是表示通過(guò)輸出控制處理而變化的電流限制用映射上的動(dòng)作點(diǎn)的迀移的說(shuō)明圖。
[0024]圖11是表示通過(guò)輸出控制處理而變化的燃料電池組的發(fā)電狀態(tài)的迀移的說(shuō)明圖。
[0025]圖12是表示參考例的燃料電池組的發(fā)電狀態(tài)的迀移的說(shuō)明圖。
[0026]【標(biāo)號(hào)說(shuō)明】
[0027]10…燃料電池車(chē)輛
[0028]20…燃料電池車(chē)輛
[0029]30…燃料電池系統(tǒng)
[0030]40…燃料電池組
[0031]41…單電池
[0032]50…氫氣供給排出機(jī)構(gòu)
[0033]51…氫罐
[0034]52…氫氣供給流路
[0035]53…氫氣循環(huán)流路
[0036]54…氫氣排出流路
[0037]55…噴射器
[0038]56…壓力傳感器
[0039]57…氫循環(huán)栗
[0040]58…流放閥
[0041]60...空氣供給排出機(jī)構(gòu)
[0042]61…空氣供給路
[0043]62…空氣壓縮器
[0044]63…分流截止閥
[0045]65…壓力傳感器
[0046]66…空氣排出路
[0047]67…壓力調(diào)整截止閥
[0048]69…旁通路
[0049]70…冷卻水循環(huán)機(jī)構(gòu)
[0050]71…散熱器
[0051]72…冷卻水循環(huán)栗
[0052]73…水溫傳感器
[0053]74…水溫傳感器
[0054]76…冷卻水循環(huán)路
[0055]75…分流截止閥
[0056]77...旁通路
[0057]81...二次電池
[0058]85…驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)
[0059]91…電流計(jì)
[0060]92...電壓計(jì)
[0061]93…阻抗計(jì)
[0062]100…控制單元
[0063]110…油門(mén)踏板
[0064]112…油門(mén)位置傳感器
[0065]MP…電流限制用映射
【具體實(shí)施方式】
[0066]接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0067]A.整體結(jié)構(gòu):
[0068]圖1是表示作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的燃料電池車(chē)輛10的概略結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。燃料電池車(chē)輛10是四輪機(jī)動(dòng)車(chē)，搭載有燃料電池系統(tǒng)30。燃料電池系統(tǒng)30具備燃料電池組40、氫氣供給排出機(jī)構(gòu)50、空氣供給排出機(jī)構(gòu)60、冷卻水循環(huán)機(jī)構(gòu)70及控制單元100。
[0069]燃料電池組40是通過(guò)氫與氧的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電的單元，將多個(gè)單電池41層疊而形成。單電池41由陽(yáng)極、陰極、電解質(zhì)、隔板等構(gòu)成。燃料電池組40能夠適用各種類(lèi)型，但是在本實(shí)施方式中，使用了固體高分子型。
[0070]氫氣供給排出機(jī)構(gòu)50向燃料電池組40供給及排出氫氣。氫氣是指富含氫的氣體，沒(méi)有限定為純氫。氫氣供給排出機(jī)構(gòu)50具備氫罐51、氫氣供給流路52、氫氣循環(huán)流路53、氫氣排出流路54。
[0071]氫罐51 IC存高壓的氫氣。氫氣供給流路52是用于將氫罐51的氫氣向燃料電池組40供給的