燃料电池系统技术方案

技术编号:15101531 阅读:198 留言:0更新日期:2017-04-08 10:47
公开了一种燃料电池系统,包括:燃料电池、燃料供应源、供应通道、循环通道、气液分离器、排放通道、排放阀、差压检测部;以及控制单元,其中,控制单元估计燃料气体的流量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池系统
技术介绍
已知一种燃料电池系统,包括:气液分离器,该气液分离器从自燃料电池部分地排放的燃料气体中分离水并储存水;以及排放阀,该排放阀连接至气液分离器并且将燃料气体连同气液分离器中所储存的水一起部分地排放至外部。例如,日本未审查专利申请公开No.2005-302708描述了用于估计通过打开排放阀而导致的燃料气体的排放量的技术。在一些情况下,本文中的排放阀包括由阀体打开和关闭的排放出口。为了精细地估计燃料气体的排放量,优选精细地估计每单位时间燃料气体的排放流量。例如可以想到基于在排放阀的打开时段期间排放阀的上游侧与下游侧之间的差压来精细地估计燃料气体的排放流量。例如可以想到基于通过试验结果预先定义的差压与气体排放流量之间的关系而通过使用检测到的差压来估计排放流量。然而,仅基于差压来估计气体排放流量会降低估计准确度。例如,在所储存的水被通过打开排放阀排放之后,尽管燃料气体被部分地排放,然而即使在燃料气体的排放期间,通过燃料电池的发电所生成的水也会作为来自气液分离器的所储存的水通过排放阀的排放出口被排放至外部。此时,可以想到所储存的水和燃料气体同时从排放出口被排放。本文中通过从排放出口的横截面积的百分比中减去所储存的水占排放出口的横截面积的百分比来得到燃料气体实质上流过的面积占排放出口的横截面积的百分比。所储存的水占排放出口的横截面积的百分比随所储存的水的量而变化。从而,燃料气体实质上流过的面积占排放出口的横截面积的百分比变化。因此,如果仅基于差压而不考虑燃料气体实质上流过的面积占排放出口的横截面积的百分比来估计气体排放流量,则气体排放流量的估计准确度会恶化。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是要提供一种抑制燃料气体的排放流量的估计准确度的恶化的燃料电池系统。根据本专利技术的一方面,燃料电池系统包括:燃料电池;燃料供应源,该燃料供应源向燃料电池供应燃料气体;供应通道,通过供应通道,从燃料供应源供应的燃料气体流动至燃料电池;循环通道,通过循环通道,从燃料电池部分地排放的燃料气体流动至供应通道;气液分离器,该气液分离器布置在循环通道中,并且从自燃料电池部分地排放的燃料气体中分离水并储存水;排放通道,该排放通道连接至气液分离器,将气液分离器中储存的水排放至外部,以及将从燃料电池部分地排放的燃料气体部分地排放至外部;排放阀,该排放阀布置在排放通道中;差压检测部,该差压检测部检测排放阀的下游侧与以下之一之间的差压:供应通道、循环通道、气液分离器以及排放通道中排放阀的上游侧;以及控制单元,该控制单元估计通过打开排放阀而部分地排放的从燃料电池部分地排放的燃料气体的流量,其中,排放阀包括:排放出口,所储存的水和从燃料电池部分地排放的燃料气体部分地流过排放出口;以及阀体,该阀体打开和关闭排放出口,以及控制单元基于当排放阀被打开时的差压,以及基于当排放阀被打开时将所储存的水占排放出口的横截面积的百分比除外的燃料气体占该横截面积的百分比,来估计燃料气体的流量。控制单元可以基于燃料电池的电流值来估计燃料气体的百分比。控制单元可以基于燃料气体的组分来估计流量。根据本专利技术的另一方面,燃料电池系统包括:燃料电池;燃料供应源,该燃料供应源向燃料电池供应燃料气体;供应通道,通过供应通道,从燃料供应源供应的燃料气体流动至燃料电池;气液分离器,该气液分离器从自燃料电池部分地排放的燃料气体中分离水并储存水;第一排放通道,通过第一排放通道,从燃料电池部分地排放的燃料气体流动至气液分离器;第二排放通道,该第二排放通道连接至气液分离器,将气液分离器中储存的水排放至外部,以及将从燃料电池部分地排放的燃料气体部分地排放至外部;排放阀,该排放阀布置在第二排放通道中;差压检测部,该差压检测部检测排放阀的下游侧与以下之一之间的差压:供应通道、第一排放通道、气液分离器以及第二排放通道中排放阀的上游侧;以及控制单元,该控制单元估计通过打开排放阀而部分地排放的从燃料电池部分地排放的燃料气体的流量,其中,该燃料电池系统为阳极非循环型,其中,从燃料电池部分地排放的燃料气体不返回至供应通道,排放阀包括:排放出口,所储存的水和从燃料电池部分地排放的燃料气体部分地流过排放出口;以及阀体,该阀体打开和关闭排放出口,以及控制单元基于当排放阀被打开时的差压,以及基于当排放阀被打开时将所储存的水占排放出口的横截面积的百分比除外的燃料气体占该横截面积的百分比来估计燃料气体的流量。专利技术效果根据本专利技术,能够提供一种抑制燃料气体的排放流量的估计准确度恶化的燃料电池系统。附图说明图1是燃料电池系统的示意图;图2是指示排放阀的操作以及循环通道与排放通道中的排放阀的下游侧之间的压力差的变化的时序图(timingchart);图3是由ECU执行的针对排放阀的打开和关闭控制的流程图;图4是定义差压与水排放流量之间的关系的映射;图5是用于描述基准流量与基准差压的图;图6是定义所需的燃料电池的发电量与目标氢气分压之间的关系的映射;图7是排放阀的截面视图;图8是排放阀的截面视图;图9是在确定水排放要完成之后排放出口的截面视图;图10是在确定水排放要完成之后排放出口的截面视图;图11是定义校正系数Kc与燃料电池的电流值之间的关系的映射;以及图12是根据一个变型的燃料电池系统的示意图。具体实施方式在下文中,将参照附图来描述根据本实施方式的燃料电池系统1(称为系统)。系统1可以应用于安装在车辆中的系统。然而,系统1可以应用于其它系统。图1是系统1的示意图。系统1包括作为电源的燃料电池2。在燃料电池2中,诸如固态聚合物电解质膜的电解质薄膜夹在催化剂电极的阳极与阴极之间(未图示电解质薄膜、阳极以及阴极)。对阳极供应包含氢气的燃料气体,并且对阴极供应诸如空气的包含氧气的氧化气体,从而生成电力。箱3是向燃料电池2供应燃料气体的燃料供应源。燃料电池2的阳极入口连接至供应通道4,通过供应通道4从箱3供应的燃料气体流动至燃料电池2。在供应通道4中布置了调节阀6。调节阀6将从箱3供应的燃料气体的压力减小至预定压力,然后燃料气体被供应至燃料电池2。此外,在供应通道4中的调节阀6的下游侧布置了注入器10。注入器10是电磁双位阀。对于双位阀,通过预定时段内的电磁驱动力来直接地驱动阀体远离阀座,由此调节气体流量以及气体压力。注入器1本文档来自技高网
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燃料电池系统

【技术保护点】
一种燃料电池系统,包括:燃料电池;燃料供应源,所述燃料供应源向所述燃料电池供应燃料气体;供应通道,通过所述供应通道,从所述燃料供应源供应的所述燃料气体流动至所述燃料电池;循环通道,通过所述循环通道,从所述燃料电池部分地排放的燃料气体流动至所述供应通道;气液分离器,所述气液分离器布置在所述循环通道中,并且从自所述燃料电池部分地排放的燃料气体中分离水并储存所述水;排放通道,所述排放通道连接至所述气液分离器,将所述气液分离器中储存的水排放至外部,以及将从所述燃料电池部分地排放的所述燃料气体部分地排放至所述外部;排放阀,所述排放阀布置在所述排放通道中;差压检测部,所述差压检测部检测所述排放阀的下游侧与以下之一之间的差压:所述供应通道、所述循环通道、所述气液分离器以及所述排放通道中所述排放阀的上游侧;以及控制单元,所述控制单元估计通过打开所述排放阀而部分地排放的从所述燃料电池部分地排放的所述燃料气体的流量,其中,所述排放阀包括:排放出口,所储存的水和从所述燃料电池部分地排放的所述燃料气体部分地流过所述排放出口;以及阀体,所述阀体打开和关闭所述排放出口,以及所述控制单元基于当所述排放阀被打开时的所述差压,以及基于当所述排放阀被打开时将所储存的水占所述排放出口的横截面积的百分比除外的所述燃料气体占所述横截面积的百分比,来估计所述燃料气体的所述流量。...

【技术特征摘要】
2014.11.12 JP 2014-230143;2015.09.04 JP 2015-174971.一种燃料电池系统,包括:
燃料电池;
燃料供应源,所述燃料供应源向所述燃料电池供应燃料气体;
供应通道,通过所述供应通道,从所述燃料供应源供应的所述燃料气
体流动至所述燃料电池;
循环通道,通过所述循环通道,从所述燃料电池部分地排放的燃料气
体流动至所述供应通道;
气液分离器,所述气液分离器布置在所述循环通道中,并且从自所述
燃料电池部分地排放的燃料气体中分离水并储存所述水;
排放通道,所述排放通道连接至所述气液分离器,将所述气液分离器
中储存的水排放至外部,以及将从所述燃料电池部分地排放的所述燃料气
体部分地排放至所述外部;
排放阀,所述排放阀布置在所述排放通道中;
差压检测部,所述差压检测部检测所述排放阀的下游侧与以下之一之
间的差压:所述供应通道、所述循环通道、所述气液分离器以及所述排放
通道中所述排放阀的上游侧;以及
控制单元,所述控制单元估计通过打开所述排放阀而部分地排放的从
所述燃料电池部分地排放的所述燃料气体的流量,
其中,所述排放阀包括:
排放出口,所储存的水和从所述燃料电池部分地排放的所述燃料
气体部分地流过所述排放出口;以及
阀体,所述阀体打开和关闭所述排放出口,以及
所述控制单元基于当所述排放阀被打开时的所述差压,以及基于当所
述排放阀被打开时将所储存的水占所述排放出口的横截面积的百分比除
外的所述燃料气体占所述横截面积的百分比,来估计所述燃料气体的所述
流量。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统,其中,所述控制单元基于
所述燃料电池...

【专利技术属性】
技术研发人员:山本和男今西启之
申请(专利权)人:丰田自动车株式会社
类型:发明
国别省市:日本;JP

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