燃料电池系统及其控制方法技术方案

一种燃料电池系统包括：供给通道，其具有分别与罐连接的第一通道和与第一通道中的每个第一通道交汇的第二通道；第一通道的第一开关阀；第二通道的第二开关阀；以及控制器，其被配置成控制第一开关阀和第二开关阀的打开和关闭。在第二开关阀关闭的状态下，控制器向至少一个第一开关阀供给用于抵抗第一差压来打开第一开关阀的第一电力，并且向除了所述至少一个第一开关阀之外的第一开关阀供给小于第一电力并且用于抵抗小于第一差压的第二差压来打开第一开关阀的第二电力。

Fuel cell system and its control method

A fuel cell system includes a supply channel with a first channel connected to the tank and a second channel intersecting each first channel in the first channel, a first switching valve in the first channel, a second switching valve in the second channel, and a controller configured to control the opening and closing of the first switching valve and the second switching valve. When the second on-off valve is closed, the controller supplies the first power for resisting the first differential pressure to open the first on-off valve, and supplies the first on-off valve with less than the first power and the second power for resisting the second differential pressure less than the first differential pressure to open the first on-off valve.

【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以及燃料电池系统的控制方法。
技术介绍
存在燃料电池系统，包括：燃料电池、存储用于在燃料电池中发电的燃料气体的多个罐、以及设置在每个罐中的用于切换罐的打开和关闭的开关阀(参见日本专利申请公布第2009-018803号)。
技术实现思路
作为如JP2009-018803A中的燃料电池系统中的罐的开关阀，利用罐侧的气体压力将阀体压向阀座的类型的开关阀用于确保密封性能。为了抵抗差压来打开这种开关阀，需要相对大的电力。因此，如JP2009-018803A中的燃料电池系统具有以下问题：当在燃料电池中发电时打开所有开关阀时，大量电力用于打开开关阀。为了解决这样的问题，在包括多个罐的燃料电池系统中，期望一种允许减少当在燃料电池中发电时打开所有开关阀时打开开关阀所需电力的技术。本专利技术可以实现为如下方面。本专利技术的第一方面涉及一种燃料电池系统。该燃料电池系统包括：燃料电池；多个罐，其存储用于在燃料电池中发电的燃料气体；供给通道，其具有分别与罐连接的第一通道以及与每个第一通道交汇并且连接至燃料电池的第二通道；设置在每个第一通道中的第一开关阀，第一开关阀被配置成切换第一通道的打开和关闭，第一开关阀均包括阀体，第一开关阀被配置成利用阀体的第一侧和第二侧之间的差压来密封第一通道；设置在第二通道中的第二开关阀，第二开关阀被配置成切换第二通道的打开和关闭；以及控制器，其被配置成控制向第一开关阀和第二开关阀供给的电力，以控制第一开关阀的打开和关闭以及第二开关阀的打开和关闭。在第二开关阀关闭的状态下，控制器响应于用于启动燃料电池系统的启动命令而：向第一开关阀中的至少一个第一开关阀供给第一电力，第一电力用于抵抗第一差压来打开第一开关阀，并且向除了所述至少一个第一开关阀之外的第一开关阀供给小于第一电力的第二电力，第二电力用于抵抗小于第一差压的第二差压来打开第一开关阀。根据这一方面，接收第一电力的供给的第一开关阀被打开，并且燃料气体流入供给通道。因此，配备有接收第二电力的供给的第一开关阀的罐中的罐内压力与供给通道中的压力之间的差压减小。因此，即使供给小于第一电力的第二电力，也可以打开第一开关阀。因此，与向所有第一开关阀供给第一电力的方面相比，可以减少打开所有第一开关阀所需的电力。在第一方面，燃料电池系统还可以包括：填充通道，其从作为氢气的填充端口的容器分支并且与每个罐连接；第一压力传感器，其被配置成获取填充通道中的压力值；以及第二压力传感器，其被配置成获取供给通道中的压力值。当燃料电池系统停止时，控制器可以获取填充通道中的压力值和供给通道中的压力值，并且当处于填充通道中的压力值与供给通道中的压力值之间的差压值高达设定值或更高值的高差压状态时，控制器可以执行阀打开处理，阀打开处理被配置成向至少一个第一开关阀供给第一电力，并且向除了所述至少一个第一开关阀之外的第一开关阀供给第二电力。在第一方面，燃料电池系统还可以包括：第一压力传感器，其被配置成获取每个罐中的罐内压力值；以及第二压力传感器，其被配置成获取供给通道中的压力值。当燃料电池系统停止时，控制器可以获取罐中的罐内压力值和供给通道中的压力值，并且当处于罐中的至少一个罐中的罐内压力值与供给通道中的压力值之间的差压值高达设定值或更高值的高差压状态时，控制器可以执行阀打开处理，阀打开处理被配置成向至少一个第一开关阀供给第一电力，并且向除了所述至少一个第一开关阀之外的第一开关阀供给第二电力。根据这一方面，当燃料电池系统停止时，可以预先增加供给通道中的压力。这使得可以缩短在燃料电池系统启动之后到接收第二电力的供给的第一开关阀打开的时间段。在第一方面，当燃料电池系统停止时，控制器可以配置成定期执行阀打开处理。在第一方面，控制器可以被配置成向除了所述至少一个第一开关阀之外的第一开关阀供给第二电力，并且一旦所有第一开关阀打开，控制器可以被配置成向接收第一电力的供给的所述至少一个第一开关阀供给第二电力。在第一方面，接收第二电力的供给的第一开关阀的上限差压可以小于接收第一电力的供给的第一开关阀的上限差压，上限差压是开关阀的第一侧和第二侧之间的差压的上限，差压处于能够使开关阀打开的范围内。根据这一方面，由于具有小上限差压的开关阀通常比具有大上限差压的开关阀更便宜，所以可以降低燃料电池系统的成本。本专利技术的第二方面涉及一种燃料电池系统的控制方法。该燃料电池系统包括：燃料电池；多个罐，其存储用于在燃料电池中发电的燃料气体；供给通道，其具有分别与罐连接的第一通道以及与每个第一通道交汇并且连接至燃料电池的第二通道；设置在每个第一通道中的第一开关阀，第一开关阀被配置成切换第一通道的打开和关闭，第一开关阀均包括阀体，第一开关阀被配置成利用阀体的第一侧和第二侧之间的差压来密封第一通道；设置在第二通道中的第二开关阀，第二开关阀被配置成切换第二通道的打开和关闭。燃料电池系统的控制方法包括：在第二开关阀关闭的状态下，响应于用于启动燃料电池系统的启动命令，向第一开关阀中的至少一个第一开关阀供给第一电力，第一电力用于抵抗第一差压来打开第一开关阀；以及在该状态下，向除了所述至少一个第一开关阀之外的第一开关阀供给小于第一电力的第二电力，第二电力用于抵抗小于第一差压的第二差压来打开第一开关阀。本专利技术还可以在除了燃料电池系统之外的多个方面中实现。例如，本专利技术还可以在下述方面中实现：诸如向安装在车辆上的燃料电池系统中的燃料电池供给燃料气体的供给方法、执行该供给方法的控制器、实现该供给方法的计算机程序、存储该计算机程序的记录介质以及包含燃料电池系统的移动物体。附图说明下面将参照附图描述本专利技术的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：图1是示出根据第一实施方式的燃料电池系统的配置的说明图；图2是示出由控制器执行的启动时的阀打开处理的流程；图3是示出由控制器执行的停止时的阀打开处理的流程；图4是示出在停止时的阀打开处理中供给通道中的压力波动的说明图；以及图5是示出根据第三实施方式的燃料电池系统的配置的说明图。具体实施方式A.第一实施方式A1.设备配置：图1是示出根据本专利技术的第一实施方式的燃料电池系统10的配置的说明图。燃料电池系统10安装在利用电动机驱动的车辆上，作为车辆的动力源。车辆的示例包括客车、公共汽车等。燃料电池系统10包括：燃料电池堆50、容器100、填充通道110、罐TK1至TK10、供给通道200以及控制器300。燃料电池系统10包括从罐TK1至罐TK10共计10个罐。在图1中，示出了罐TK1、罐TK2、罐TK10，而省略了罐TK3至TK9。在随后的描述中，10个罐可以统一用附图标记“TK”表示。燃料电池堆50具有通过堆叠多个单电池而形成的堆叠结构。单电池均由介于隔板之间的膜电极组件构成，膜电极组件通过接合具有质子传导性的电解质膜的两个表面上的阳极和阴极来形成。燃料电池堆50在接收到氢气和空气的供给时通过氢气和氧气之间的电化学反应生成电力。容器100是作为燃料气体的氢气的填充端口。在填充燃料气体时，氢气站的喷嘴附接到容器100。容器100具有止回阀105。止回阀105防止填充的燃料气体回流。填充通道110用于将填充的燃料气体从容器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，其特征在于包括：燃料电池；多个罐，其存储用于在所述燃料电池中发电的燃料气体；供给通道，其具有：分别与所述罐连接的第一通道，以及与所述第一通道中的每个第一通道交汇并且连接至所述燃料电池的第二通道；设置在所述第一通道中的每个第一通道中的第一开关阀，所述第一开关阀被配置成切换所述第一通道的打开和关闭，所述第一开关阀每个均包括阀体，所述第一开关阀被配置成利用所述阀体的第一侧和第二侧之间的差压来密封所述第一通道；设置在所述第二通道中的第二开关阀，所述第二开关阀被配置成切换所述第二通道的打开和关闭；以及控制器，其被配置成控制向所述第一开关阀和所述第二开关阀供给的电力，以控制所述第一开关阀的打开和关闭以及所述第二开关阀的打开和关闭，其中，在所述第二开关阀关闭的状态下，所述控制器响应于用于启动所述燃料电池系统的启动命令而：向所述第一开关阀中的至少一个第一开关阀供给第一电力，所述第一电力用于抵抗第一差压来打开第一开关阀；并且向除了所述至少一个第一开关阀之外的第一开关阀供给小于所述第一电力的第二电力，所述第二电力用于抵抗小于所述第一差压的第二差压来打开第一开关阀。

【技术特征摘要】
2017.11.20 JP 2017-2223621.一种燃料电池系统，其特征在于包括：燃料电池；多个罐，其存储用于在所述燃料电池中发电的燃料气体；供给通道，其具有：分别与所述罐连接的第一通道，以及与所述第一通道中的每个第一通道交汇并且连接至所述燃料电池的第二通道；设置在所述第一通道中的每个第一通道中的第一开关阀，所述第一开关阀被配置成切换所述第一通道的打开和关闭，所述第一开关阀每个均包括阀体，所述第一开关阀被配置成利用所述阀体的第一侧和第二侧之间的差压来密封所述第一通道；设置在所述第二通道中的第二开关阀，所述第二开关阀被配置成切换所述第二通道的打开和关闭；以及控制器，其被配置成控制向所述第一开关阀和所述第二开关阀供给的电力，以控制所述第一开关阀的打开和关闭以及所述第二开关阀的打开和关闭，其中，在所述第二开关阀关闭的状态下，所述控制器响应于用于启动所述燃料电池系统的启动命令而：向所述第一开关阀中的至少一个第一开关阀供给第一电力，所述第一电力用于抵抗第一差压来打开第一开关阀；并且向除了所述至少一个第一开关阀之外的第一开关阀供给小于所述第一电力的第二电力，所述第二电力用于抵抗小于所述第一差压的第二差压来打开第一开关阀。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于还包括：填充通道，其从作为氢气的填充端口的容器分支并且与所述罐中的每个罐连接；第一压力传感器，其被配置成获取所述填充通道中的压力值；以及第二压力传感器，其被配置成获取所述供给通道中的压力值，其中，当所述燃料电池系统停止时，所述控制器获取所述填充通道中的压力值和所述供给通道中的压力值，并且当处于所述填充通道中的压力值与所述供给通道中的压力值之间的差压值高达设定值或更高值的高差压状态时，所述控制器执行阀打开处理，所述阀打开处理被配置成向所述至少一个第一开关阀供给所述第一电力，并且向除了所述至少一个第一开关阀之外的第一开关阀供给所述第二电力。3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于还包括：第一压力传感器，其被配置成获取所述罐中的每个罐中的罐内压力值；以及第二压力传感器，其被配置成获取所述供给通道中的压力值，其中，当所述燃料电...

【专利技术属性】
技术研发人员：内村治弘，横山幸秀，滨野高吉，
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