燃料电池系统技术方案

燃料电池系统具备：压缩机，其向燃料电池供给正极气体；以及驱动装置，其至少具备驱动马达和以驱动马达以外为动力源的驱动体这两方来驱动压缩机，其中，将燃料电池系统所具有的能量源用作驱动体的动力源。

Fuel cell system

Fuel cell system including: compressor, the positive supply gas to the fuel cell; and a driving device, at least the drive motor and the drive motor for driving to outside the body of the two party power source to drive the compressor, wherein, the fuel cell system is used as the power source of the driving body energy source.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种燃料电池系统。
技术介绍
在JP2005-259439A中公开了以下内容：利用从高压罐向燃料电池供给的负极气体(氢气)来驱动压缩机，通过该压缩机向燃料电池供给正极气体(空气)。另外，虽然与通过压缩机向燃料电池供给正极气体没有直接关联，但是在JP2003-31244A中公开了一种燃料电池系统中的负极排气循环装置。负极排气循环装置具备：压缩机，其使从燃料电池排出的负极排气回流到负极供给通路；以及涡轮，其被从燃料电池排出的正极排气所驱动，使该压缩机进行旋转。
技术实现思路
当如JP2005-259439A中公开的燃料电池系统那样构成为仅利用从高压罐向燃料电池供给的负极气体来驱动压缩机时，在不向燃料电池供给负极气体的情况下，无法驱动压缩机，从而无法向燃料电池供给正极气体。另一方面，当构成为仅利用电动马达来驱动压缩机时，为了驱动压缩机而对电动马达要求的动力性能变高，从而招致电动马达的大型化。本专利技术的目的在于提供一种能够使压缩机驱动用的驱动马达小型化的燃料电池系统。用于解决问题的方案根据本专利技术的某个方式，提供一种具备被供给负极气体和正极气体的燃料电池的燃料电池系统。燃料电池系统具备：压缩机，其向燃料电池供给正极气体；以及驱动装置，其至少具备驱动马达和以驱动马达以外为动力源的驱动体这两方来驱动所述压缩机，其中，使用燃料电池系统所具有的能量源来作为驱动体的动力源。附图说明图1是本专利技术的第一实施方式的具备正极气体供给装置的燃料电池系统的概要结构图。图2A是表示离合器接合状态的正极气体供给装置的截面图。图2B是表示离合器分离状态的正极气体供给装置的截面图。图3是说明本专利技术的第一实施方式的正极气体供给装置的控制的流程图。图4是说明目标压缩机吸入流量的计算方法的流程图。图5是基于作为工作流体的负极气体的压力来计算涡轮叶轮的可输出转矩的表。图6是本专利技术的第二实施方式的正极气体供给装置的截面图。图7是第一实施方式或第二实施方式的具备正极气体供给装置的燃料电池系统的其它变形例。图8是第一实施方式或第二实施方式的具备正极气体供给装置的燃料电池系统的一个变形例。图9是基于作为工作流体的负极气体的压力和温度来计算涡轮的可输出转矩的图表。具体实施方式下面，参照附图等来说明本专利技术的实施方式。<第一实施方式>参照图1来说明本专利技术的第一实施方式的车辆用的燃料电池系统100。燃料电池系统100具备燃料电池堆110、正极气体供排装置120、负极气体供排装置130以及控制器140。燃料电池堆110是层叠多个燃料电池而成的层叠电池。燃料电池堆110接受负极气体和正极气体的供给，发出车辆行驶所需的电力。该发电电力被在运转燃料电池系统时使用的各种辅机、车轮驱动用马达所使用。正极气体供排装置120向燃料电池堆110供给正极气体，并且将从燃料电池堆110排出的正极排气排出到外部。正极气体供排装置120具备正极气体供给通路121、正极气体排出通路122、气体过滤器123、正极气体供给装置1、正极气体冷却器124、水分回收装置(WaterRecoveryDevice；以下称为“WRD”。)125、正极压力调节阀126、旁路通路127、旁路阀128、正极压力传感器141、第一气流传感器142以及第二气流传感器143。正极气体供给通路121是流通向燃料电池堆110供给的正极气体的通路。正极气体供给通路121的一端连接于气体过滤器123，另一端连接于燃料电池堆110的正极气体入口部。正极气体排出通路122是流通从燃料电池堆110排出的正极排气的通路。正极气体排出通路122的一端连接于燃料电池堆110的正极气体出口部，另一端形成为开口端。正极排气是包含正极气体、通过电极反应而产生的水蒸气等的混合气体。气体过滤器123设置于正极气体供给通路121的前端。气体过滤器123将取入到正极气体供给通路121的空气(正极气体)中含有的尘、埃等去除。正极气体供给装置1设置于比气体过滤器123更靠下游侧的正极气体供给通路121。正极气体供给装置1向燃料电池堆110供给已通过气体过滤器123去除了异物的正极气体。参照图2A和图2B来说明正极气体供给装置1的详情。如图2A所示，正极气体供给装置1具备加压输送正极气体的压缩机10以及驱动压缩机10的驱动装置11。驱动装置11具备作为驱动压缩机10的第一驱动源的电动马达20、作为驱动压缩机10的第二驱动源的涡轮30以及设置于电动马达20与涡轮30之间的离合器40。而且，在本实施方式中，使用用于向燃料电池堆110供给负极气体的高压罐131，来作为对涡轮30供给用于驱动涡轮30的工作流体的工作流体供给装置50，使用从高压罐131供给的负极气体来作为工作流体。即，将负极气体用作涡轮30的动力源。这样，驱动装置11至少包括电动马达20和以电动马达20以外为动力源的涡轮30这两个压缩机驱动源，通过这些压缩机驱动源来驱动压缩机10。压缩机10设置于正极气体供给通路121内。压缩机10配置于气体过滤器123与正极气体冷却器124之间。压缩机10构成为通过被驱动旋转来向燃料电池堆110供给正极气体。通过电动马达20和涡轮30的一方或双方的动力来驱动压缩机10。电动马达20配置于正极气体供给通路121与负极气体供给通路132之间。电动马达20具备马达机壳21、固定于马达机壳21的内周面的定子22、以能够旋转的方式配置于定子22的内侧的转子23以及设置于转子23的输出旋转轴24。电动马达20具有从外部电源等接受电力的供给来驱动旋转的作为电动机的功能以及通过被外力驱动旋转来进行发电的作为发电机的功能。电动马达20的输出旋转轴24的一端连接于压缩机10，输出旋转轴24的另一端经由离合器40而与涡轮30连接。涡轮30设置于负极气体供给通路132内。涡轮30配置于高压罐131与负极压力调节阀133之间。涡轮30构成为被从高压罐131向燃料电池堆110供给的负极气体(工作流体)驱动旋转。即，涡轮30将负极气体所具有的能量转换为驱动力。在本实施方式中，将用于向燃料电池堆110供给负极气体的高压罐131用作向涡轮30供给工作流体的工作流体供给装置50。涡轮30的旋转驱动力经由离合器40和电动马达20的输出旋转轴24被传递到压缩机10。压缩机10、电动马达20以及涡轮30被配置成压缩机10的旋转中心轴、电动马达20的输出旋转轴24以及涡轮30的旋转中心轴为相同的轴。通过像这样配置，能够使正极气体供给装置1为小型的结构。离合器40是对电动马达20的输出旋转轴24与涡轮30的连接状态进行切换的动力传递装置。在如图2A所示那样离合器40连接的状态(也包括半离合的状态)下，电动马达20的输出旋转轴24与涡轮30被连接。在如图2B所示那样离合器40分离的状态下，电动马达20的输出旋转轴24与涡轮30的连接被切断。在正极气体供给装置1中，关于压缩机10的驱动，电动马达20和涡轮30各自作为独立的驱动源而发挥功能。即，在图2A所示的离合器连接状态下，能够仅通过受负极气体的供给驱动而进行旋转的涡轮30的旋转驱动力来驱动压缩机10，从而向燃料电池堆110供给正极气体。另外，在图2A所示的离合器连接状态下，也能够通过利用电力驱动进行旋转的电动马达20的旋转驱动力以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，具备被供给负极气体和正极气体的燃料电池，该燃料电池系统具备：压缩机，其向所述燃料电池供给正极气体；以及驱动装置，其至少具备驱动马达和以驱动马达以外为动力源的驱动体这两方来驱动所述压缩机，其中，使用所述燃料电池系统所具有的能量源来作为所述驱动体的动力源。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池系统，具备被供给负极气体和正极气体的燃料电池，该燃料电池系统具备：压缩机，其向所述燃料电池供给正极气体；以及驱动装置，其至少具备驱动马达和以驱动马达以外为动力源的驱动体这两方来驱动所述压缩机，其中，使用所述燃料电池系统所具有的能量源来作为所述驱动体的动力源。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述驱动马达和所述驱动体同轴地设置。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述驱动装置在将所述驱动体的驱动力传递到所述压缩机的动力传递路径上具备离合器。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，使用向所述燃料电池供给的高压的负极气体来作...

【专利技术属性】
技术研发人员：金子庸平，竹本真一郎，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP