燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法技术方案

燃料电池系统具备：燃料电池组；供对上述燃料电池组进行冷却的制冷剂循环的制冷剂循环路径；与上述燃料电池组的入口连接、且配置有向上述燃料电池组供给阴极气体的压缩机的阴极气体供给流路；在上述阴极气体供给流路中配置于上述压缩机的出口与上述燃料电池组的入口之间、与上述制冷剂循环路径连接、利用上述制冷剂对从上述压缩机排出的阴极气体进行冷却的内部冷却器；以及设置在上述阴极气体供给流路上、并调节上述压缩机的出口与上述燃料电池组的入口之间的压力的调压阀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法
本专利技术涉及燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法。
技术介绍
公知有如下的燃料电池系统：将对燃料电池组进行冷却的制冷剂引入配置于压力供给阴极气体(氧化气体)的压缩机的下游侧的内部冷却器，对在该内部冷却器通过的阴极气体进行冷却(例如参照专利文献1)。装备内部冷却器的燃料电池系统例如亦在专利文献2中公开。专利文献1：日本特开2010－277747号公报专利文献2：日本特开2008－277075号公报然而，在使燃料电池系统低温起动的情况下等，有时要求燃料电池组急速升温。此处，着眼于在配置于压缩机的下游侧的内部冷却器流通有由压缩机压缩而升温后的阴极气体这一情况，考虑促进与该阴极气体进行热交换的制冷剂的升温，从而使燃料电池组急速升温。此时，若使压缩机的出口侧的压力上升，则能够更有效地使阴极气体的温度上升，进而能够使被引入内部冷却器的制冷剂的温度上升。此处，若使用设置于燃料电池组的出口侧的所谓的背压阀使背压上升，则能够使压缩机的出口侧的压力上升。然而，由于在燃料电池组设定有基于燃料电池系统的运转状况等的要求的要求压力，因此难以将使制冷剂温度上升作为目的而随意地使背压上升。尤其是在低温起动时，有时通过进行缩减朝燃料电池组供给的阴极气体量的低效率运转来进行使燃料电池组升温的控制。与此相对，使背压上升而使压缩机的出口侧的压力上升这一做法在使朝燃料电池组供给的阴极气体量增量的方面发挥作用。即，若使背压上升，则朝阴极侧供给的阴极气体的量增加，从而阴极气体积存，无法进行低效率运转，无法提高电池组温度。因此，处于难以通过使背压上升来使阴极气体的温度上升的状况。即，背压的上升相对于燃料电池组的压力要求和阴极气体的温度上升的要求处于相互矛盾的关系。
技术实现思路
因此，本说明书公开的燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法的课题在于，使向燃料电池组供给的制冷剂的温度迅速上升，使燃料电池组的温度上升。为了解决上述课题，本说明书中公开的燃料电池系统具备：燃料电池组；制冷剂循环路径，对上述燃料电池组进行冷却的制冷剂在该制冷剂循环路径循环；阴极气体供给流路，该阴极气体供给流路与上述燃料电池组的入口连接，且配置有向上述燃料电池组供给阴极气体的压缩机；内部冷却器，该内部冷却器在上述阴极气体供给流路中配置于上述压缩机的出口与上述燃料电池组的入口之间，与上述制冷剂循环路径连接，利用上述制冷剂对从上述压缩机排出的阴极气体进行冷却；以及调压阀，该调压阀设置在上述阴极气体供给流路上，在上述燃料电池组处于低温起动状态时，调节上述压缩机的出口与上述燃料电池组的入口之间的压力。由此，能够与燃料电池组内部相分离地使压缩机的出口与燃料电池组的入口之间的压力上升，能够在内部冷却器中使制冷剂的温度上升。由此，能够利用升温后的制冷剂尽快使燃料电池组迅速升温。燃料电池系统能够具备：循环路径，该循环路径在上述压缩机的下游侧从上述阴极气体供给流路分支，并且与上述压缩机的上游侧连接；以及循环控制阀，该循环控制阀配置于上述循环路径，且能够调整开度。例如，上述循环路径可以在上述压缩机与上述内部冷却器之间从上述阴极气体供给流路分支，上述循环路径也可以在上述内部冷却器的下游侧从上述阴极气体供给流路分支。使向燃料电池组供给前的阴极气体循环，并使之多次通过压缩机，由此，能够有效地使阴极气体的温度上升。在本说明书所公开的燃料电池系统的控制方法中，上述燃料电池系统具备：燃料电池组；制冷剂循环路径，对上述燃料电池组进行冷却的制冷剂在该制冷剂循环路径循环；阴极气体供给流路，该阴极气体供给流路与上述燃料电池组的入口连接，且配置有向上述燃料电池组供给阴极气体的压缩机；以及内部冷却器，该内部冷却器在上述阴极气体供给流路中配置于上述压缩机的出口与上述燃料电池组的入口之间，与上述制冷剂循环路径连接，利用上述制冷剂对从上述压缩机排出的阴极气体进行冷却，其中，当要求上述燃料电池组升温时，利用设置在上述阴极气体供给流路上、并调节上述压缩机的出口与上述燃料电池组的入口之间的压力的调压阀，使上述压缩机的出口与上述燃料电池组的入口之间的压力上升。由此，能够与燃料电池组内部相分离地使压缩机的出口与燃料电池组的入口之间的压力上升，能够在内部冷却器中使制冷剂的温度上升。由此，能够利用升温后的制冷剂尽快使燃料电池组升温。在这样的燃料电池系统的控制方法中，也可以构成为：当要求上述燃料电池组升温时，使上述阴极气体在包括上述压缩机在内的循环路径循环。使向燃料电池组供给前的阴极气体循环，并使之多次通过压缩机，由此，能够有效地使阴极气体的温度上升。根据本说明书所公开的燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法，能够使向燃料电池组供给的制冷剂的温度迅速上升，能够使燃料电池组的温度上升。附图说明图1是示出第一实施方式的燃料电池系统的简要结构的说明图。图2是示出第一实施方式的燃料电池系统的控制的一个例子的流程图。图3是示出第二实施方式的燃料电池系统的简要结构的说明图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。其中，在图中，各部的尺寸、比率等有时并不以与实际情况完全一致的方式进行图示。并且，根据附图不同，有时省略细节部分而进行描绘、或省略实际上装备着的结构。(第一实施方式)首先，参照图1，对第一实施方式的燃料电池系统1进行说明。图1是示出第一实施方式的燃料电池系统1的简要结构的说明图。燃料电池系统1能够搭载于车辆、船舶、飞机、机器人等各种移动体，除此之外也能够应用于固定式电源。此处，以搭载于汽车的燃料电池系统1为例进行说明。燃料电池系统1包括固体高分子型的燃料电池2。燃料电池2包括燃料电池组3，该燃料电池组3通过层叠多个具有阴极电极、阳极电极、配置于它们之间的电解质膜的单电池而形成，并且在内部形成有阴极流路3a和阳极流路3b。电解质膜例如是质子导电性的固体高分子电解质膜。此外，图1中省略了单电池的图示。并且，在燃料电池组3内，设有供对燃料电池组3进行冷却的制冷剂流通的制冷剂流路3c。对于燃料电池组3，向阳极电极供给氢气即阳极气体，并且向阴极电极供给包含氧气的空气即阴极气体。而且，通过阳极电极处的催化剂反应而产生的氢离子透过电解质膜，移动至阴极电极，与氧气发生电化学反应，从而发电。在燃料电池组3连接有测定所产生的电的电压值的电压计V和测定电流值的电流计A。而且，在制冷剂流路3c流通的制冷剂对燃料电池组3进行冷却。其中，在燃料电池2的低温起动时，利用制冷剂使燃料电池组3的温度上升。在燃料电池组3的入口，更具体而言为燃料电池组3的阴极流路3a的入口3a1侧，连接有阴极气体供给流路4。在阴极气体供给流路4的端部安装有空气滤清器4a。并且，在阴极气体供给流路4配置有压力供给阴极气体、从而向燃料电池组3供给阴极气体的压缩机K1。并且，在阴极气体供给流路4、且在阴极流路3a的入口3a1与压缩机K1的出口K1a之间，配置有内部冷却器5。内部冷却器5与制冷剂循环流路17连接，与制冷剂之间进行热交换，对从压缩机K1排出的阴极气体进行冷却。供制冷剂循环的制冷剂循环流路17将在下面详细说明。在阴极气体供给流路4、且是在压缩机K1与内部冷却器5之间，设置有第一温度计T1，并且在内部冷却器5的下游侧设置有压力计P。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，其中，具备：燃料电池组；制冷剂循环路径，对上述燃料电池组进行冷却的制冷剂在该制冷剂循环路径循环；阴极气体供给流路，该阴极气体供给流路与上述燃料电池组的入口连接，且配置有向上述燃料电池组供给阴极气体的压缩机；内部冷却器，该内部冷却器在上述阴极气体供给流路中配置于上述压缩机的出口与上述燃料电池组的入口之间，与上述制冷剂循环路径连接，利用上述制冷剂对从上述压缩机排出的阴极气体进行冷却；以及调压阀，该调压阀设置在上述阴极气体供给流路上，在上述燃料电池组处于低温起动状态时，调节上述压缩机的出口与上述燃料电池组的入口之间的压力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.29 JP 2014-2207301.一种燃料电池系统，其中，具备：燃料电池组；制冷剂循环路径，对上述燃料电池组进行冷却的制冷剂在该制冷剂循环路径循环；阴极气体供给流路，该阴极气体供给流路与上述燃料电池组的入口连接，且配置有向上述燃料电池组供给阴极气体的压缩机；内部冷却器，该内部冷却器在上述阴极气体供给流路中配置于上述压缩机的出口与上述燃料电池组的入口之间，与上述制冷剂循环路径连接，利用上述制冷剂对从上述压缩机排出的阴极气体进行冷却；以及调压阀，该调压阀设置在上述阴极气体供给流路上，在上述燃料电池组处于低温起动状态时，调节上述压缩机的出口与上述燃料电池组的入口之间的压力。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，具备：循环路径，该循环路径在上述压缩机的下游侧从上述阴极气体供给流路分支，并且与上述压缩机的上游侧连接；以及循环控制阀，该循环控制阀配置于上述循环路径，且能够调整开度。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，上述循环路径在...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅花丰一，
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