电源系统及燃料电池的电压控制方法技术方案

一种电源系统及燃料电池的电压控制方法，燃料电池(100)的电压控制方法包括：在低负载状态时，切断燃料电池与负载(170、172)的电连接；在将电连接的切断期间，以预先设定的条件向所述燃料电池供给氧；以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后，检测所述燃料电池的开路电压；在所述开路电压比目标电压高第一值以上时，减少向所述燃料电池供给的氧量；在所述开路电压比所述目标电压低第二值以上时，增加向所述燃料电池供给的氧量；及在所述开路电压小于所述目标电压与所述第一值之和且大于从所述目标电压减去所述第二值所得到的值时，维持向所述燃料电池供给的氧量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电源系统及燃料电池的电压控制方法。
技术介绍
在具备燃料电池的电源系统中，在根据来自负载的要求电力(以下，也称为负载要求)而从电源系统取出电力时，即使在电源系统的运转中也存在暂时性地负载要求极小的情况。在具备燃料电池的系统中，通常，在燃料电池的发电电力非常小的情况下，具有系统整体的能量效率下降这样的性质。因此，作为在对于电源系统的负载要求极小时进行的控制之一，进行了使燃料电池的发电停止的控制。并且，对于负载，通过与燃料电池一起搭载于电源系统的二次电池，输出所要求的电力。当在燃料电池的阳极侧流路内残留有氢并且在阴极侧流路内残留有氧的状态下使燃料电池的发电停止时，燃料电池显示出极高的开路电压(OCV)。若燃料电池的开路电压过度升高，则燃料电池具备的电极(阴极)的电极电位过度升高，在阴极电极处，催化剂的溶出(劣化)进展，由此燃料电池的发电性能及耐久性下降。而且，在燃料电池的发电停止后，残留在阳极侧流路内的氢经由燃料电池的电解质膜向阴极侧流路透过，且在阴极上被氧化的反应进展。其结果是，当燃料电池的发电停止后不久，残留于阴极侧流路的氧被消耗，由此开路电压下降(阴极电位下降)。在这样的情况下，由于阴极催化剂被还原而之后阴极电位再上升时，阴极催化剂的溶出更容易产生。因此，在负载要求极小时，希望将燃料电池的电压(电极电位)保持在适当的范围内。在负载要求极小时，作为用于将燃料电池的电压保持在适当的范围内的方法，提出了即使在负载要求极小之后在燃料电池中也继续微小的发电的方法(例如，参照日本特开2013-161571)。作为继续微小的发电的方法，提出了例如在燃料电池的输出电压下降至上述规定的范围的下限之前停止对燃料电池的氧的供给，在输出电压下降至上述下限之后，在输出电压上升至上述规定的范围的上限之前进行对燃料电池的氧的供给这样的方法。然而，当即使负载要求变为极小之后也继续燃料电池的发电时，会产生为了电压维持而进行未要求的过度的发电的事态。这样过度地发电的电力在暂时向二次电池充电之后能够利用。然而，将燃料电池发电的电力暂时蓄积于二次电池的方法与直接利用由燃料电池发电的电力的情况相比，能量效率差，因此会导致具备燃料电池的系统整体的能量效率的下降。
技术实现思路
本专利技术提供一种电源系统及燃料电池的电压控制方法。本专利技术的第一方案是具备燃料电池的电源系统中的所述燃料电池的电压控制方法，所述燃料电池构成为向负载供给电力。所述电压控制方法包括：在来自所述负载的要求电力为预先确定的基准值以下的低负载状态时，切断所述燃料电池与所述负载的电连接；在切断所述燃料电池与所述负载的电连接时，以预先设定的条件向所述燃料电池供给氧，所述预先设定的条件是用于将为了使所述燃料电池的开路电压成为预先确定的目标电压而需要的氧向所述燃料电池供给的条件；以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后，检测所述燃料电池的开路电压；在所述检测到的开路电压比所述目标电压高第一值以上的第一电压状态下，减少向所述燃料电池供给的氧量；在所述检测到的开路电压比所述目标电压低第二值以上的第二电压状态下，增加向所述燃料电池供给的氧量；以及在所述检测到的开路电压小于所述目标电压与所述第一值之和且大于从所述目标电压减去所述第二值而得到的值的电压维持状态下，维持向所述燃料电池供给的氧量。根据本专利技术的第一方案，在负载要求为预先设定的基准值以下的低负载状态时，不使燃料电池发电而能够将燃料电池的开路电压维持在目标电压的附近。因此，无需进行未要求的过度的发电，能够抑制以将发电了的电力暂时蓄积于二次电池的情况等为起因而电源系统的能量效率下降的情况。本专利技术的第一方案的电压控制方法可以还包括：在所述低负载状态时判断是否符合第一状态和第二状态中的任一个状态，在所述第一状态下所述负载快速地要求所述电力的概率比在所述第二状态下高；在判断为是所述第一状态的情况下，使用预先确定的第一目标电压作为所述目标电压；以及在判断为是所述第二状态的情况下，使用比所述第一目标电压低的第二目标电压作为所述目标电压。根据上述方案，在判断为从负载迅速地显示出负载要求的概率高的第一状态的情况下，使用更高的第一目标电压作为燃料电池的目标电压。因此，能够在燃料电池内确保氧，能够确保下次负载要求增加时的响应性。而且，在判断为从负载迅速地显示出负载要求的概率为比第一状态低的第二状态的情况下，使用更低的第二目标电压作为燃料电池的目标电压。因此，即使构成燃料电池的各单电池的开路电压的变动扩大，也能抑制电压过度上升的单电池的产生，能够提高燃料电池整体的耐久性。本专利技术的第一方案的电压控制方法也可以还包括：在成为所述低负载状态且以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后经过的时间小于预先设定的基准时间的情况下，使用第一目标电压作为所述目标电压；以及在以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后经过了所述预先设定的基准时间的情况下，将所述目标电压从所述第一目标电压变更为比所述第一目标电压低的第二目标电压。当使用第一目标电压作为目标电压的控制继续时，构成燃料电池的各单电池的开路电压的变动能够扩大。根据上述方案，由于将目标电压变更为比第一目标电压低的第二目标电压，因此能抑制电压过度上升的单电池的产生，能够提高燃料电池整体的耐久性。本专利技术的第一方案的电压控制方法也可以还包括：在所述低负载状态时判断档位为规定的驱动档和规定的非驱动档中的哪一个；在判断为所述档位是所述规定的驱动档的情况下，使用预先确定的第一目标电压作为所述目标电压；以及在判断为所述档位是所述规定的非驱动档的情况下，使用比所述第一目标电压低的第二目标电压作为所述目标电压。在上述结构中，电压控制方法也可以还包括：在以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后经过的时间小于预先设定的基准时间且判断为所述档位是所述规定的驱动档的情况下，使用所述第一目标电压作为所述目标电压；以及在以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后经过了所述预先设定的基准时间且判断为所述档位是所述规定的驱动档的情况下，将所述目标电压从所述第一目标电压变更为所述第二目标电压。本专利技术的第一方案的电压控制方法也可以还包括：在所述低负载状态时判断具备所述燃料电池的车辆是否符合第一状态和第二状态中的任一个状态，所述负载在所述第一状态下要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池的电压控制方法，是具备燃料电池(100)的电源系统(30)中的所述燃料电池的电压控制方法，所述燃料电池(100)构成为向负载(170、172)供给电力，所述燃料电池的电压控制方法的特征在于，包括：在来自所述负载的要求电力为预先确定的基准值以下的低负载状态时，切断所述燃料电池与所述负载的电连接；在切断所述燃料电池与所述负载的电连接时，以预先设定的条件向所述燃料电池供给氧，所述预先设定的条件是用于将为了使平均单电池电压成为预先确定的目标电压而需要的氧向所述燃料电池供给的条件，所述平均单电池电压是将所述燃料电池的开路电压除以所述燃料电池具备的单电池数而得到的电压；以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后，检测所述燃料电池的开路电压；在所述平均单电池电压比所述目标电压高第一值以上的第一电压状态下，减少向所述燃料电池供给的氧量；在所述平均单电池电压比所述目标电压低第二值以上的第二电压状态下，增加向所述燃料电池供给的氧量；以及在所述平均单电池电压小于所述目标电压与所述第一值之和且大于从所述目标电压减去所述第二值而得到的值的电压维持状态下，维持向所述燃料电池供给的氧量。

【技术特征摘要】
2014.11.15 JP 2014-2322501.一种燃料电池的电压控制方法，是具备燃料电池(100)的电
源系统(30)中的所述燃料电池的电压控制方法，所述燃料电池(100)
构成为向负载(170、172)供给电力，所述燃料电池的电压控制方法
的特征在于，包括：
在来自所述负载的要求电力为预先确定的基准值以下的低负载状
态时，切断所述燃料电池与所述负载的电连接；
在切断所述燃料电池与所述负载的电连接时，以预先设定的条件
向所述燃料电池供给氧，所述预先设定的条件是用于将为了使平均单
电池电压成为预先确定的目标电压而需要的氧向所述燃料电池供给的
条件，所述平均单电池电压是将所述燃料电池的开路电压除以所述燃
料电池具备的单电池数而得到的电压；
以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后，检测所述
燃料电池的开路电压；
在所述平均单电池电压比所述目标电压高第一值以上的第一电压
状态下，减少向所述燃料电池供给的氧量；
在所述平均单电池电压比所述目标电压低第二值以上的第二电压
状态下，增加向所述燃料电池供给的氧量；以及
在所述平均单电池电压小于所述目标电压与所述第一值之和且大
于从所述目标电压减去所述第二值而得到的值的电压维持状态下，维
持向所述燃料电池供给的氧量。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的电压控制方法，其中，
所述燃料电池的电压控制方法还包括：
在成为所述低负载状态且以所述预先设定的条件向所述燃料电池
供给了氧之后经过的时间小于预先设定的基准时间的情况下，使用第
一目标电压作为所述目标电压；以及
在以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后经过了所
述预先设定的基准时间的情况下，将所述目标电压从所述第一目标电

\t压变更为比所述第一目标电压低的第二目标电压。
3.根据权利要求1所述的燃料电池的电压控制方法，其中，
所述燃料电池的电压控制方法还包括：
在所述低负载状态时判断档位为规定的驱动档和规定的非驱动档
中的哪一个；
在判断为所述档位是所述规定的驱动档的情况下，使用预先确定
的第一目标电压作为所述目标电压；以及
在判断为所述档位是所述规定的非驱动档的情况下，使用比所述
第一目标电压低的第二目标电压作为所述目标电压。
4.根据权利要求3所述的燃料电池的电压控制方法，其中，
所述燃料电池的电压控制方法还包括：
在以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后经过的时
间小于预先设定的基准时间且判断为所述档位是所述规定的驱动档的
情况下，使用所述第一目标电压作为所述目标电压；以及
在以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后经过了所
述预先设定的基准时间且判断为所述档位是所述规定的驱动档的情况
下，将所述目标电压从所述第一目标电压变更为所述第二目标电压。
5.根据权利要求1所述的燃料电池的电压控制方法，其中，
所述燃料电池的电压控制方法还包括：
在所述低负载状态时判断具备所述燃料电池的车辆是否符合第一
状态和第二状态中的任一个状态，所述负载在所述第一状态下要求规
定等级以上的电力的响应性的概率比在所述第二状态下高；
在所述车辆处于第一状态的情况下，使用预先确定的第一目标电
压作为所述目标电压；以及
在所述车辆处于第二状态的情况下，使用比所述第一目标电压低
的第二目标电压作为所述目标电压。
6.根据权利要求1所述的燃料电池的电压控制方法，其中，
所述燃料电池的电压控制方法还包括：
在成为所述低负载状态且以所述预先设定的条件向所述燃料电池
供给了氧之后，所述平均单电池电压相对于作为所述目标电压而设定
的第一目标电压下降了预先设定的允许值以上的情况下，将所述目标
电压从所述第一目标电压变更为比所述第一目标电压低的第二目标电
压。
7.根据权利要求4或6所述的燃料电池的电压控制方法，其中，
所述燃料电池的电压控制方法还包括：
在将所述目标电压从所述第一目标电压变更为所述第二目标电压
之后，在向所述燃料电池供给氧之前暂时停止对所述燃料电池的氧的
供给。
8.一种燃料电池的电压控制方法，是具备燃料电池(100)的电
源系统(30)中的所述燃料电池的电压控制方法，所述燃料电池(100)
构成为向负载(170、172)供给电力，所述燃料电池的电压控制方法
的特征在于，包括：
在来自所述负载的要求电力为预先确定的基准值以下的低负载状
态时...

【专利技术属性】
技术研发人员：山中富夫，滩光博，铃木博之，
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