燃料电池系统技术方案

本发明专利技术的燃料电池系统(1)具备第1燃料电池(4a)、第2燃料电池(4b)、第1电压检测装置(Va)及第2电压检测装置(Vb)、以及控制装置(3)。上述第1电压检测装置检测平均每N块上述第1燃料电池(4a)的第1单电池(4a2)的电压，上述第2电压检测装置(Vb)检测上述第2燃料电池(4b)整体的电压、或者比上述N块多的平均每M块上述第2燃料电池(4b)的第2单电池(4b2)的电压，在能够视为上述第1燃料电池(4a)与上述第2燃料电池(4b)的状态近似的规定条件成立的情况下，上述控制装置(3)基于上述第1电压检测装置(Va)的检测结果，判定任意一个上述第2单电池(4b2)是否处于燃料缺乏状态。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统
本专利技术涉及燃料电池系统。
技术介绍
在层叠多块单电池而成的燃料电池中，存在没有向一部分的单电池充分地供给燃料气体而变为燃料缺乏的状态，从而该单电池的电压降低并且燃料电池整体的发电效率降低的情况(例如参照日本特开2006-049259)。另外，为了控制该燃料电池而在燃料电池安装有检测燃料电池的电压的电压检测装置。为了使用这样的电压检测装置来高精度地判定任意一个单电池是否处于燃料缺乏状态，优选电压检测装置检测每一块单电池的电压。这里，电压检测装置越以较少块数为单位检测单电池的电压，制造成本越高，而检测每块单电池的电压这一情况与检测每多块单电池的电压的情况、仅检测燃料电池整体的电压的情况相比，制造成本变得更高。另外，在具备多块燃料电池的燃料电池系统中，为了对燃料电池的每一个高精度地判定任意一个单电池是否为燃料缺乏状态，优选在多块燃料电池分别安装这样的制造成本较高的电压检测装置，但燃料电池系统的制造成本增大。
技术实现思路
本专利技术提供一种减少制造成本并且抑制燃料缺乏状态的判定精度的降低的燃料电池系统。本专利技术的一个形态所涉及的燃料电池系统具备：第1燃料电池，被供给燃料气体和氧化剂气体，并层叠有多块第1单电池；第2燃料电池，被供给燃料气体和氧化剂气体，并层叠有多块第2单电池；第1电压检测装置，安装于上述第1燃料电池；第2电压检测装置，安装于上述第2燃料电池；以及控制装置，基于上述第1电压检测装置的检测结果，控制上述第1燃料电池，并基于上述第2电压检测装置的检测结果，控制上述第2燃料电池。上述第1单电池包括第1电解质膜、设置于上述第1电解质膜的第一面的第1阳极催化剂层、以及设置于上述第1电解质膜的第二面的第1阴极催化剂层，上述第2单电池包括第2电解质膜、设置于上述第2电解质膜的第一面的第2阳极催化剂层、以及设置于上述第2电解质膜的第二面的第2阴极催化剂层，上述第1电解质膜与上述第2电解质膜的材料相同，厚度大致相同，上述第1阳极催化剂层与上述第2阳极催化剂层的材料相同，每单位面积的量也大致相同，上述第1阴极催化剂层与上述第2阴极催化剂层的材料相同，每单位面积的量也大致相同，上述第1电压检测装置构成为检测平均每N块上述第1单电池的电压，上述第2电压检测装置构成为检测上述第2燃料电池整体的电压、或者比上述N块多的平均每M块上述第2单电池的电压，上述控制装置构成为：在能够视为上述第1燃料电池与上述第2燃料电池的状态近似的规定条件成立的情况下，基于上述第1电压检测装置的检测结果，判定任意一个上述第2单电池是否处于燃料缺乏状态。也可以构成为：在上述燃料电池系统的基础上，上述规定条件包括上述第1燃料电池的温度与上述第2燃料电池的温度的差值不足规定值。也可以构成为：在上述燃料电池系统的基础上，上述规定条件包括向上述第1燃料电池供给的燃料气体的化学计量比与向上述第2燃料电池供给的燃料气体的化学计量比的差值不足规定值。也可以构成为：在上述燃料电池系统的基础上，上述规定条件包括供燃料气体在上述第1燃料电池内流动的第1燃料气体流路内的压力与供燃料气体在上述第2燃料电池内流动的第2燃料气体流路内的压力的差值不足规定值。也可以构成为：在上述燃料电池系统的基础上，上述规定条件包括向上述第1燃料电池供给的氧化剂气体的化学计量比与向上述第2燃料电池供给的氧化剂气体的化学计量比的差值不足规定值。也可以构成为：在上述燃料电池系统的基础上，上述规定条件包括在上述第1燃料电池内流动的冷却水的流量与在上述第2燃料电池内流动的冷却水的流量的差值不足规定值。也可以构成为：在上述燃料电池系统的基础上，上述规定条件包括上述第1单电池的输出电流密度与上述第2单电池的输出电流密度的差值不足规定值。也可以构成为，在上述燃料电池系统的基础上，上述控制装置构成为：在判定为任意一个上述第2单电池处于燃料缺乏状态的情况下，对上述第2燃料电池执行用于消除燃料缺乏状态的消除处理。也可以构成为，在上述燃料电池系统的基础上，上述控制装置构成为：基于上述第1电压检测装置的检测结果，判定任意一个上述第1单电池是否处于燃料缺乏状态。也可以构成为，在上述燃料电池系统的基础上，上述控制装置构成为：在判定为任意一个上述第1单电池处于燃料缺乏状态的情况下，对上述第1燃料电池执行用于消除燃料缺乏状态的消除处理。也可以构成为，在上述燃料电池系统的基础上，上述控制装置构成为：在判定为任意一个上述第2单电池处于燃料缺乏状态的情况下，在对上述第1燃料电池执行上述消除处理之前，对上述第2燃料电池执行上述消除处理。也可以构成为，在上述燃料电池系统的基础上，上述控制装置构成为：在与上述第2燃料电池的电压关联的电压参数表示上述第2燃料电池的电压不足规定的阈值的情况、和与上述第2燃料电池的温度关联的温度参数表示上述第2燃料电池的温度不足规定的阈值的情况中的至少任意一种情况下，在判定任意一个上述第1单电池是否处于燃料缺乏状态之前，判定任意一个上述第2单电池是否处于燃料缺乏状态，在判定为任意一个上述第2单电池处于燃料缺乏状态的情况下，在对上述第1燃料电池执行上述消除处理之前，对上述第2燃料电池执行上述消除处理。也可以构成为，在上述燃料电池系统的基础上，上述控制装置构成为：在上述规定条件不成立，但表示任意一个上述第2单电池比任意一个上述第1单电池更容易产生燃料缺乏状态的状态的条件成立的情况下，基于上述第1电压检测装置的检测结果，判定任意一个上述第2单电池是否处于燃料缺乏状态。也可以构成为：在上述燃料电池系统的基础上，上述第1单电池与上述第2单电池是相同的部件。本专利技术能够提供减少制造成本并且抑制燃料缺乏状态的判定精度的降低的燃料电池系统。以下参考附图，对本专利技术的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件附图说明图1是搭载于车辆的燃料电池系统的结构图。图2A是电压传感器的说明图。图2B是电压传感器的另一说明图。图3A是单电池的示意性的局部剖视图。图3B是单电池的另一示意性的局部剖视图。图4是表示本实施例的燃料缺乏判定控制的一个例子的流程图。图5是表示燃料缺乏判定控制的第1变形例的流程图。图6是表示燃料缺乏判定控制的第2变形例的流程图。图7是表示燃料缺乏判定控制的第3变形例的流程图。图8是表示燃料缺乏判定控制的第4变形例的流程图。图9是表示燃料缺乏判定控制的第5变形例的流程图。图10A是电压传感器的第1变形例的说明图。图10B是电压传感器的第1变形例的另一说明图。图11A是电压传感器的第2变形例的说明图。图11B是电压传感器的第2变形例的另一说明图。具体实施方式燃料电池系统的概略结构图1是搭载于车辆的燃料电池系统1的结构图。燃料电池系统1包括ECU(ElectronicControlUnit本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，具备：/n第1燃料电池，被供给燃料气体和氧化剂气体，并层叠有多块第1单电池；/n第2燃料电池，被供给燃料气体和氧化剂气体，并层叠有多块第2单电池；/n第1电压检测装置，安装于所述第1燃料电池；/n第2电压检测装置，安装于所述第2燃料电池；以及/n控制装置，构成为基于所述第1电压检测装置的检测结果，控制所述第1燃料电池，并基于所述第2电压检测装置的检测结果，控制所述第2燃料电池，/n其中，/n所述第1单电池包括第1电解质膜、设置于所述第1电解质膜的第一面的第1阳极催化剂层、以及设置于所述第1电解质膜的第二面的第1阴极催化剂层，/n所述第2单电池包括第2电解质膜、设置于所述第2电解质膜的第一面的第2阳极催化剂层、以及设置于所述第2电解质膜的第二面的第2阴极催化剂层，/n所述第1电解质膜与所述第2电解质膜的材料相同，厚度大致相同，/n所述第1阳极催化剂层与所述第2阳极催化剂层的材料相同，每单位面积的量也大致相同，/n所述第1阴极催化剂层与所述第2阴极催化剂层的材料相同，每单位面积的量也大致相同，/n所述第1电压检测装置构成为检测平均每N块所述第1单电池的电压，/n所述第2电压检测装置构成为检测所述第2燃料电池整体的电压、或者比所述N块多的平均每M块所述第2单电池的电压，/n所述控制装置构成为：在能够视为所述第1燃料电池与所述第2燃料电池的状态近似的规定条件成立的情况下，基于所述第1电压检测装置的检测结果，判定任意一个所述第2单电池是否处于燃料缺乏状态。/n...

【技术特征摘要】
20190618 JP 2019-1131771.一种燃料电池系统，具备：
第1燃料电池，被供给燃料气体和氧化剂气体，并层叠有多块第1单电池；
第2燃料电池，被供给燃料气体和氧化剂气体，并层叠有多块第2单电池；
第1电压检测装置，安装于所述第1燃料电池；
第2电压检测装置，安装于所述第2燃料电池；以及
控制装置，构成为基于所述第1电压检测装置的检测结果，控制所述第1燃料电池，并基于所述第2电压检测装置的检测结果，控制所述第2燃料电池，
其中，
所述第1单电池包括第1电解质膜、设置于所述第1电解质膜的第一面的第1阳极催化剂层、以及设置于所述第1电解质膜的第二面的第1阴极催化剂层，
所述第2单电池包括第2电解质膜、设置于所述第2电解质膜的第一面的第2阳极催化剂层、以及设置于所述第2电解质膜的第二面的第2阴极催化剂层，
所述第1电解质膜与所述第2电解质膜的材料相同，厚度大致相同，
所述第1阳极催化剂层与所述第2阳极催化剂层的材料相同，每单位面积的量也大致相同，
所述第1阴极催化剂层与所述第2阴极催化剂层的材料相同，每单位面积的量也大致相同，
所述第1电压检测装置构成为检测平均每N块所述第1单电池的电压，
所述第2电压检测装置构成为检测所述第2燃料电池整体的电压、或者比所述N块多的平均每M块所述第2单电池的电压，
所述控制装置构成为：在能够视为所述第1燃料电池与所述第2燃料电池的状态近似的规定条件成立的情况下，基于所述第1电压检测装置的检测结果，判定任意一个所述第2单电池是否处于燃料缺乏状态。


2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述规定条件包括所述第1燃料电池的温度与所述第2燃料电池的温度的差值不足规定值。


3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其中，
所述规定条件包括向所述第1燃料电池供给的所述燃料气体的化学计量比与向所述第2燃料电池供给的所述燃料气体的化学计量比的差值不足规定值。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述规定条件包括供所述燃料气体在所述第1燃料电池内流动的第1燃料气体流路内的压力与供所述燃料气体在所述第2燃料电池内流动的第2燃料气体流路内的压力的差值不足规定值。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述规定条件包括向所述第1燃料电池供给的所述氧化剂气体的化学计量比与向所述第2燃料电池供给的所述氧化剂气...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤雅之，荒木康，
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