燃料电池系统以及燃料电池系统的制冷剂流量估计方法技术方案

提供一种燃料电池系统，该燃料电池系统具有：燃料电池组，其具有多个燃料电池；制冷剂分配流路，其向构成燃料电池组的各燃料电池个别地分配制冷剂；分配前制冷剂流量获取部，其获取分配前制冷剂流量，该分配前制冷剂流量是分配前的制冷剂的流量；第一出口温度检测部，其设置于制冷剂分配流路上的、燃料电池组中的至少一个第一燃料电池的制冷剂出口，检测第一出口温度，该第一出口温度是第一燃料电池的制冷剂的出口温度；电压获取部，其至少获取第一电压，该第一电压是第一燃料电池的电压；电流获取部，其至少获取第一电流，该第一电流是第一燃料电池的电流；以及控制器，其中，控制器基于第一电压、第一电流以及第一出口温度来计算第一燃料电池的第一个别供给流量，基于第一个别供给流量和分配前制冷剂流量来计算第一燃料电池以外的至少一个第二燃料电池的第二个别供给流量。

Refrigerant flow estimation method for fuel cell system and fuel cell system

【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制冷剂流量估计方法
本专利技术涉及一种在向燃料电池供给空气等制冷剂来进行冷却的燃料电池系统中估计燃料电池的制冷剂出口的流量的燃料电池系统以及燃料电池系统的制冷剂流量估计方法。
技术介绍
已知一种为了将燃料电池控制为规定温度而向燃料电池供给冷却水、空气等制冷剂的燃料电池系统。在JP2007-188667A中公开了作为这种燃料电池系统的、特别是设置有多个燃料电池单元组的燃料电池系统的一例。在JP2007-188667A的燃料电池系统中，多个燃料电池单元组在制冷剂供给系统中并联地配置，该燃料电池系统具有：制冷剂供给流路，其用于向燃料电池单元组供给制冷剂；入口温度传感器，其设置于制冷剂供给流路；制冷剂分配流路，其使制冷剂供给流路进行分支以将来自制冷剂供给流路的制冷剂个别地分配到各燃料电池单元组；电压传感器，其测定各单元组的电压；制冷剂排出流路，其是使从各燃料电池单元组排出的制冷剂合流而成的；以及出口温度传感器，其检测合流后的排出制冷剂温度。而且，在上述燃料电池系统中，根据各单元组的电压测定值等来估计各单元的发热量，基于利用上述入口温度传感器得到的入口温度检测值、利用出口温度传感器得到的出口温度检测值、以及上述发热量的估计值来估计各单元组的温度差(供给前制冷剂温度与排出制冷剂温度之差)。
技术实现思路
然而，在上述燃料电池系统中，不一定从制冷剂供给流路向各制冷剂分配流路分配均匀流量的制冷剂。例如，由于各燃料电池单元组内的制冷剂通路的压力、温度等各种状态的不同，被分配并被供给到各制冷剂分配流路的制冷剂流量产生偏差。因而，当产生这种供给制冷剂流量的偏差时，在各燃料电池单元组中冷却程度不同，实质上的发热量也产生偏差。另一方面，在上述燃料电池系统中，各燃料电池单元组的发热量的估计中使用的入口温度检测值和出口温度检测值只是分别包括所供给的制冷剂的分配前的温度信息以及所排出的制冷剂合流后的温度信息。其结果，在该发热量的估计中，不考虑各燃料电池单元组的实质上的发热量的偏差，因此有时发热量的估计值以及基于该估计值的各单元组的温度差的估计值的估计精度不足。因而，本专利技术的目的在于，在向多个燃料电池分配制冷剂来进行冷却的燃料电池系统中，更高精度地进行向各燃料电池供给的制冷剂流量的估计。根据本专利技术的某个方式，提供一种燃料电池系统，该燃料电池系统具有：燃料电池组，其具有多个燃料电池；制冷剂分配流路，其向构成燃料电池组的各燃料电池个别地分配制冷剂；分配前制冷剂流量获取部，其获取分配前制冷剂流量，该分配前制冷剂流量是分配前的制冷剂的流量；第一出口温度检测部，其设置于制冷剂分配流路上的、燃料电池组中的至少一个第一燃料电池的制冷剂出口，检测第一出口温度，该第一出口温度是第一燃料电池的制冷剂的出口温度；电压获取部，其至少获取第一电压，该第一电压是第一燃料电池的电压；电流获取部，其至少获取第一电流，该第一电流是第一燃料电池的电流；以及控制器。另外，基于第一电压、第一电流以及第一出口温度来计算第一个别供给流量，该第一个别供给流量是向第一燃料电池个别地供给的制冷剂流量，基于第一个别供给流量和分配前制冷剂流量来计算第二个别供给流量，该第二个别供给流量是向第一燃料电池以外的至少一个第二燃料电池个别地供给的制冷剂流量。附图说明图1是说明第一实施方式的燃料电池系统的结构的图。图2是说明第一实施方式中的第一个别供给流量和第二个别供给流量的计算的流程的流程图。图3是说明第一变形例的燃料电池系统的结构的图。图4是说明第一变形例中的第一个别供给流量和第二个别供给流量的计算的流程的流程图。图5是说明第二变形例的燃料电池系统的结构的图。图6是说明第二变形例中的第一个别供给流量和第二个别供给流量的计算的流程的流程图。图7是说明第三变形例的燃料电池系统的结构的图。图8是说明第三变形例中的第一个别供给流量和第二个别供给流量的计算的流程的流程图。图9是说明第二实施方式的燃料电池系统的结构的图。图10是说明第二实施方式中的第二出口温度的计算的流程的流程图。图11是说明第三实施方式的燃料电池系统的结构的图。图12是说明第三实施方式中的第一个别供给流量、第二个别供给流量以及第二出口温度的计算的流程的流程图。图13是说明第四实施方式的燃料电池系统的结构的图。图14是说明第四实施方式中的空气流量控制的流程的流程图。图15是说明第五实施方式的燃料电池系统的结构的图。图16是说明第五实施方式中的发电电力控制的流程的流程图。具体实施方式下面，参照附图来说明本专利技术的实施方式。(第一实施方式)图1是说明第一实施方式所涉及的燃料电池系统的结构的图。如图所示，燃料电池系统10具备：燃料电池组12，其具有作为多个燃料电池的2个SOFC(固体氧化物型燃料电池：solidoxidefuelcell)堆12-1、12-2；作为制冷剂供给流路的空气供给流路14，其向燃料电池组12供给作为制冷剂的空气；以及作为制冷剂分配流路的空气分配流路16，其向构成燃料电池组12的各SOFC堆12-1、12-2个别地分配空气。此外，在本实施方式中，“SOFC堆12-1”相当于“第一燃料电池”，“SOFC堆12-2”相当于“第二燃料电池”。因而，以后，也将“SOFC堆12-1”和“SOFC堆12-2”分别称为“第一SOFC堆12-1”和“第二SOFC堆12-2”。而且，第一SOFC堆12-1和第二SOFC堆12-2并联地配置于由未图示的行驶马达、各种辅机类以及规定的蓄电池等构成的电负载100。第一SOFC堆12-1和第二SOFC堆12-2均是层叠多个利用阳极(燃料极)和阴极(空气极)将由陶瓷等固体氧化物形成的电解质层夹在中间所得到的SOFC单元而构成的燃料电池堆。而且，第一SOFC堆12-1和第二SOFC堆12-2通过使由未图示的燃料供给系统供给到燃料极的燃料气体(氢)与由未图示的空气供给系统或经由上述空气分配流路16供给到空气极的氧化气体(空气)发生反应来进行发电。另外，燃料电池系统10具有：分配前空气流量传感器50，其检测分配前空气流量qair，该分配前空气流量qair是空气供给流路14的空气流量、即向全部SOFC堆12-1、12-2分配之前的空气流量；以及第一出口温度传感器54，其设置于空气分配流路16上的SOFC堆12-1的空气出口，并且检测第一出口温度To1[1]，该第一出口温度To1[1]是SOFC堆12-1的出口温度。空气供给流路14是用于将从未图示的空气鼓风机等给送的空气供给到燃料电池组12的通路。空气分配流路16具有：第一分配路16-1，其将来自空气供给流路14的空气分配到第一SOFC堆12-1；以及第二分配路16-2，其将来自空气供给流路14的空气分配到第二SOFC堆12-2。通过该结构，经由第一分配路16-1供给到第一SOFC堆12-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，具有：/n燃料电池组，其具有多个燃料电池；/n制冷剂分配流路，其向构成所述燃料电池组的各燃料电池个别地分配制冷剂；/n分配前制冷剂流量获取部，其获取分配前制冷剂流量，该分配前制冷剂流量是分配前的制冷剂的流量；/n第一出口温度检测部，其设置于所述制冷剂分配流路上的、所述燃料电池组中的至少一个第一燃料电池的制冷剂出口，检测第一出口温度，该第一出口温度是所述第一燃料电池的制冷剂的出口温度；/n电压获取部，其至少获取第一电压，该第一电压是所述第一燃料电池的电压；/n电流获取部，其至少获取第一电流，该第一电流是所述第一燃料电池的电流；以及/n控制器，/n其中，所述控制器基于所述第一电压、所述第一电流以及所述第一出口温度来计算第一个别供给流量，该第一个别供给流量是向所述第一燃料电池个别地供给的制冷剂流量，/n所述控制器基于所述第一个别供给流量和所述分配前制冷剂流量来计算第二个别供给流量，该第二个别供给流量是向所述第一燃料电池以外的至少一个第二燃料电池个别地供给的制冷剂流量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池系统，具有：
燃料电池组，其具有多个燃料电池；
制冷剂分配流路，其向构成所述燃料电池组的各燃料电池个别地分配制冷剂；
分配前制冷剂流量获取部，其获取分配前制冷剂流量，该分配前制冷剂流量是分配前的制冷剂的流量；
第一出口温度检测部，其设置于所述制冷剂分配流路上的、所述燃料电池组中的至少一个第一燃料电池的制冷剂出口，检测第一出口温度，该第一出口温度是所述第一燃料电池的制冷剂的出口温度；
电压获取部，其至少获取第一电压，该第一电压是所述第一燃料电池的电压；
电流获取部，其至少获取第一电流，该第一电流是所述第一燃料电池的电流；以及
控制器，
其中，所述控制器基于所述第一电压、所述第一电流以及所述第一出口温度来计算第一个别供给流量，该第一个别供给流量是向所述第一燃料电池个别地供给的制冷剂流量，
所述控制器基于所述第一个别供给流量和所述分配前制冷剂流量来计算第二个别供给流量，该第二个别供给流量是向所述第一燃料电池以外的至少一个第二燃料电池个别地供给的制冷剂流量。


2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
还具有供给前制冷剂温度检测部，所述供给前制冷剂温度检测部检测供给前制冷剂温度，该供给前制冷剂温度是向所述各燃料电池供给之前的制冷剂的温度，
所述电压获取部获取第二电压，该第二电压是所述第二燃料电池的电压，
所述电流获取部获取第二电流，该第二电流是所述第二燃料电池的电流，
所述控制器基于所述第二电压、所述第二电流、所述供给前制冷剂温度以及所述第二个别供给流量来计算第二出口温度，该第二出口温度是所述第二燃料电池的制冷剂的出口温度。


3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，
还具有燃料流量获取部，所述燃料流量获取部获取向所述燃料电池组供给的燃料的流量，
所述控制器基于所述燃料的流量来计算所述燃料的热容量，
所述控制器基于所述热容量来对所述第一个别供给流量、所述第二个别供给流量以及所述第二出口温度中的至少任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤雅士，
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