燃料电池系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池系统及其控制方法。燃料电池系统包含控制部，该控制部构成为：在通过外部气压相关信息而决定的外部气压小于预先决定的外部气压阈值，并且通过水含量相关信息而决定的水含量为预先决定的水含量阈值以上这样的减压条件成立的情况下，执行减压控制，在减压控制中，通过控制调压阀，从而与减压条件不成立的情况相比，使燃料电池内的压力降低，由此使从涡轮压缩机向燃料电池供给的阴极气体的流量增加。

Fuel cell system and its control method

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统及其控制方法
本专利技术涉及燃料电池系统及其控制方法。
技术介绍
在日本特开2008－91257中，公开了通过使燃料电池系统在高地运转，在空气压缩机成为过载状态时，使燃料电池的温度上升，并使燃料电池内的水含量减少，并减少用于排出在阴极产生的水而所需要的过剩空气量，来减少空气压缩机的负载的方法。在该方法中，通过使阴极气体在燃料电池内高效地反应，从而使燃料电池的输出上升。在日本特开2008－91257的技术中，通过使燃料电池10内的温度上升，存在燃料电池10内干燥的担忧，因此为了抑制干燥，需要使燃料电池内的压力增加。的确，在日本特开2008－91257的技术中，在作为空气压缩机而使用罗茨式压缩机的情况下，即便使燃料电池内的压力增加，也能够减少压缩机的负载。但是，本申请的专利技术人发现了存在如下技术问题，即：在作为空气压缩机而使用涡轮压缩机的情况下，由于燃料电池内的压力增加，反而具有压缩机的负载增加的担忧，从而无法充分地提高燃料电池的输出。因此，在具备涡轮压缩机的燃料电池系统中，希望在高地运转的情况下提高燃料电池的输出的其它技术。
技术实现思路
本专利技术作为以下的方式来实现。根据本专利技术的第一方式，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统包含：燃料电池，其构成为通过阳极气体和阴极气体之间的电化学反应而发电；阴极气体供给流路，其构成为向上述燃料电池供给上述阴极气体；阴极气体排出流路，其构成为从上述燃料电池排出上述阴极气体；涡轮压缩机，其设置于上述阴极气体供给流路；调压阀，其设置于上述阴极气体排出流路；外部气压获取部，其构成为获取与外部气压相关的外部气压相关信息；水含量获取部，其构成为获取与上述燃料电池内的水含量相关的水含量相关信息；以及控制部，其构成为：在通过上述外部气压相关信息而决定的外部气压小于预先决定的外部气压阈值，并且通过上述水含量相关信息而决定的水含量为预先决定的水含量阈值以上这样的减压条件成立的情况下，执行减压控制，在上述减压控制中，通过控制上述调压阀，从而与上述减压条件不成立的情况相比，使上述燃料电池内的压力降低，由此使从上述涡轮压缩机向上述燃料电池供给的上述阴极气体的流量增加。根据该方式的燃料电池系统，通过在推断为在高地运转的情况下进行减压控制，能够使被送入燃料电池的阴极气体流量增加，因此能够提高燃料电池的输出。在上述第一方式的燃料电池系统中，上述控制部也可以构成为：在上述减压控制中，上述外部气压越低，则越降低上述燃料电池内的压力。根据该方式的燃料电池系统，通过进行减压控制，能够高效地增加被送入燃料电池的阴极气体流量。在上述第一方式的燃料电池系统中，也可以包含温度测定部，其构成为测定上述燃料电池的温度，上述控制部构成为：在上述温度为预先决定的温度阈值以上的情况下，可以不进行上述减压控制。根据该方式的燃料电池系统，能够抑制燃料电池内急剧干燥的情况。在上述第一方式的燃料电池系统中，上述控制部也可以构成为：在上述温度小于预先决定出的上述温度阈值的情况下，进行上述减压控制。在上述第一方式的燃料电池系统中，也可以包含第一压力测定部，其构成为对上述燃料电池内的上述压力进行测定，上述控制部构成为：在上述压力大于预先决定的压力上限值的情况下，进行上述减压控制。根据本专利技术的第二方式，提供一种燃料电池系统的控制方法，上述燃料电池系统包含：燃料电池，其构成为通过阳极气体和阴极气体之间的电化学反应而发电；阴极气体供给流路，其构成为向上述燃料电池供给上述阴极气体；阴极气体排出流路，其构成为从上述燃料电池排出上述阴极气体；涡轮压缩机，其设置于上述阴极气体供给流路；以及调压阀，其设置于上述阴极气体排出流路，在上述控制方法中，在外部气压小于预先决定的外部气压阈值，并且上述燃料电池内的水含量为预先决定的水含量阈值以上这样的减压条件成立的情况下，执行减压控制，在上述减压控制中，通过控制上述调压阀，从而与上述减压条件不成立的情况相比，使上述燃料电池内的压力降低，由此使从上述涡轮压缩机向上述燃料电池供给的上述阴极气体的流量增加。本专利技术能够以各种方式来实现，例如，能够以燃料电池系统的控制方法等方式来实现。附图说明以下，将参照附图对本专利技术的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业重要性进行描述，附图中相同的数字表示相同的部件。图1是表示作为本专利技术的一个实施方式的燃料电池系统的结构的示意图。图2是表示压力比与阴极气体流量之间的关系的图。图3是对燃料电池10内的压力与水含量之间的关系进行说明的图。图4是用于对减压控制进行说明的流程图。图5是表示外部气压与减压控制时的燃料电池内的压力值的图。图6是第二实施方式中的流程图。图7是第三实施方式中的流程图。图8是表示外部气压与压力上限值之间的关系的图。具体实施方式A.第一实施方式图1是表示作为本专利技术的一个实施方式的燃料电池系统110的结构的示意图。燃料电池系统110具备燃料电磁组(以下，仅称为“燃料电池”)10、阴极气体流路20、阳极气体流路30、冷却流路70以及控制部80。在本实施方式中，燃料电池系统110搭载于车辆。燃料电池10例如通过层叠发电模块而构成，上述发电模块具备在电解质膜的两侧接合有阳极和阴极这两个电极的膜电极接合体(MembraneElectrodeAssembly/MEA)。燃料电池10通过从阳极气体罐60供给的作为阳极气体的氢气与作为阴极气体的大气中的氧气之间的电化学反应来进行发电。此外，作为阳极气体，也可以代替氢气而例如使用醇、烃。阴极气体流路20是对燃料电池10进行阴极气体的供给以及排出的流路。阴极气体流路20具备向燃料电池10供给阴极气体的阴极气体供给流路22、从燃料电池10排出阴极气体的阴极气体排出流路24、以及连通阴极气体供给流路22和阴极气体排出流路24的旁通流路26。在阴极气体供给流路22中，自上游侧依次设置有外部气压计41、流量计40、涡轮压缩机42、供给阀44以及压力计45。外部气压计41是测定外部气压的设备。流量计40是测定进入燃料电池系统110的阴极气体的流量的设备。涡轮压缩机42是对进入的阴极气体进行压缩，并送出至燃料电池10的设备。供给阀44是控制从涡轮压缩机42向燃料电池10有无阴极气体流入的阀，其设置于阴极气体供给流路22中的、比与旁通流路26连接的连接部靠下游侧的位置。压力计45是测定燃料电池10的阴极气体入口的压力的设备。在本实施方式中，压力计45测定燃料电池10的阴极气体入口的压力，但是并不局限于此，例如，也可以通过将压力计45设置于阴极气体排出流路24，来测定燃料电池10的阴极气体出口的压力。在阴极气体排出流路24的比与旁通流路26连接的连接部靠上游侧的位置，设置有调整燃料电池10的阴极出口侧的阴极气体的压力的调压阀46。在旁通流路26设置有调节旁通流路26中的阴极气体的流量的旁通阀48。在本实施方式中，旁通流路26是将阴极气体供给流路22中的涡轮压缩机42与供给阀44之间、和阴极气体排出流路24中的比调压阀46靠下游侧连结起来的流路。阳极气体流路30是对燃料电池10进行阳极气体的供给以及排出的流路。阳极气体流路30具备向燃料电池10供给阳极气体的阳极气体供给流路32、从燃料电池10排出阳极气体的阳极气体排出流路34、以及连通阳极气体供给本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，其特征在于，包含：燃料电池，其构成为通过阳极气体和阴极气体之间的电化学反应而发电；阴极气体供给流路，其构成为向所述燃料电池供给所述阴极气体；阴极气体排出流路，其构成为从所述燃料电池排出所述阴极气体；涡轮压缩机，其设置于所述阴极气体供给流路；调压阀，其设置于所述阴极气体排出流路；外部气压获取部，其构成为获取与外部气压相关的外部气压相关信息；水含量获取部，其构成为获取与所述燃料电池内的水含量相关的水含量相关信息；以及控制部，其构成为：在通过所述外部气压相关信息而决定的外部气压小于预先决定的外部气压阈值，并且通过所述水含量相关信息而决定的水含量为预先决定的水含量阈值以上这样的减压条件成立的情况下，执行减压控制，在所述减压控制中，通过控制所述调压阀，从而与所述减压条件不成立的情况相比，使所述燃料电池内的压力降低，由此使从所述涡轮压缩机向所述燃料电池供给的所述阴极气体的流量增加。

【技术特征摘要】
2018.03.12 JP 2018-0436861.一种燃料电池系统，其特征在于，包含：燃料电池，其构成为通过阳极气体和阴极气体之间的电化学反应而发电；阴极气体供给流路，其构成为向所述燃料电池供给所述阴极气体；阴极气体排出流路，其构成为从所述燃料电池排出所述阴极气体；涡轮压缩机，其设置于所述阴极气体供给流路；调压阀，其设置于所述阴极气体排出流路；外部气压获取部，其构成为获取与外部气压相关的外部气压相关信息；水含量获取部，其构成为获取与所述燃料电池内的水含量相关的水含量相关信息；以及控制部，其构成为：在通过所述外部气压相关信息而决定的外部气压小于预先决定的外部气压阈值，并且通过所述水含量相关信息而决定的水含量为预先决定的水含量阈值以上这样的减压条件成立的情况下，执行减压控制，在所述减压控制中，通过控制所述调压阀，从而与所述减压条件不成立的情况相比，使所述燃料电池内的压力降低，由此使从所述涡轮压缩机向所述燃料电池供给的所述阴极气体的流量增加。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述控制部构成为：在所述减压控制中，所述外部气压越低，则越降低所述燃料电池内的压力。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，还包含：温度测定部，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边聪，深谷德宏，
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