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。燃料电池系统具备：控制部，在燃料电池的运转中执行用于除去催化剂的氧化被膜的刷新控制；和阻抗测定部，在上述燃料电池的运转中测定上述燃料电池的阻抗。上述阻抗测定部执行使用预先决定的测量期间中的上述燃料电池的电流以及电压的测量值来计算上述阻抗的计算处理，在检测到上述测量期间中的上述刷新控制的执行开始的情况下，输出预先准备的代替值作为上述阻抗。抗。抗。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统及其控制方法


[0001]本公开涉及燃料电池系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]燃料电池通常具备用于促进反应气体的电化学反应的催化剂。对于催化剂而言，若在表面生成氧化被膜则其性能会降低。因此，在燃料电池系统中，有时在燃料电池的运转中执行用于将催化剂的氧化被膜除去的刷新控制(refreshing control)。例如，在下述日本特开2012－185968的燃料电池系统中，执行通过引出燃料电池的电流来使燃料电池的电压比催化剂的氧化还原电位降低而将催化剂的氧化被膜除去的刷新控制。
[0003]另外，在燃料电池系统中，存在为了判定燃料电池内的湿润状态而测定燃料电池的阻抗的燃料电池系统。燃料电池的阻抗一般通过交流阻抗法来测定。在交流阻抗法中，通过对在向燃料电池流动交流电流的期间测量出的燃料电池的电流以及电压进行傅立叶变换来计算阻抗。
[0004]若在燃料电池的阻抗的测定中执行上述那样的刷新控制，则燃料电池的电流以及电压的值会暂时大幅变动，存在阻抗的测定结果成为偏离了实际的燃料电池的湿润状态的阻抗的结果的可能性。

技术实现思路

[0005]本公开的技术能够作为以下的方式实现。
[0006](1)本专利技术的第一方式(aspect)涉及燃料电池系统。该方式的燃料电池系统具备：燃料电池，通过反应气体的电化学反应来进行发电，并具有促进上述电化学反应的催化剂；控制部，控制上述燃料电池的运转，在上述燃料电池的运转中为了除去上述催化剂的氧化被膜而执行引出上述燃料电池的电流来使上述燃料电池的电压降低的刷新控制；以及阻抗测定部，构成为在上述燃料电池的运转中测定上述燃料电池的阻抗。上述阻抗测定部构成为：执行使用预先决定的测量期间中的上述燃料电池的电流以及电压的测量值来计算上述阻抗的计算处理，在检测到上述预先决定的测量期间中的上述刷新控制的执行开始的情况下，输出预先准备的代替值作为上述阻抗。
[0007]根据该方式的燃料电池系统，能够抑制燃料电池的阻抗的测定结果受到刷新控制的影响这一情况。因此，能够抑制阻抗的测定结果因刷新控制的影响而成为从实际的燃料电池的湿润状态的阻抗偏离的结果。
[0008](2)上述阻抗测定部可以构成为输出执行上述刷新控制之前的通过上述计算处理计算出的上述阻抗的上次值作为上述代替值。
[0009]根据该结构，由于输出对即将执行刷新控制之前的燃料电池的湿润状态进行表示的阻抗作为代替值，所以能够抑制输出从实际的燃料电池的湿润状态的阻抗偏离的代替值。
[0010](3)上述阻抗测定部可以构成为将在执行上述刷新控制的期间测量出的上述燃料
电池的电流以及电压的测量值废弃。
[0011]根据该结构，能够抑制基于受到刷新控制的影响的燃料电池的电流以及电压的测量值来计算燃料电池的阻抗这一情况。
[0012](4)上述阻抗测定部可以构成为在执行了上述刷新控制之后直至满足(i)上述燃料电池中的上述反应气体所包括的氧化剂气体的化学计量比成为预先决定的基准值以上时，(ii)上述燃料电池的电流电压特性与预先决定的基准相比未降低时，(iii)经过了预先决定的经过时间时中的至少一个条件为止，持续输出上述代替值作为通过上述计算处理而计算的上述阻抗。
[0013]根据该结构，能够抑制在刷新控制的执行后利用燃料电池恢复至通常的状态之前的燃料电池的电流以及电压的测量值来计算阻抗。因此，能够进一步抑制燃料电池的阻抗的测定结果受到刷新控制的影响。
[0014]本公开的技术还能够以燃料电池系统以外的各种方式实现。例如，能够以燃料电池系统的控制方法、燃料电池的湿润状态的检测方法、实现上述的方法的控制装置或计算机程序、记录有该计算机程序的非暂时性记录介质等方式实现。另外，本公开的技术能够以搭载燃料电池系统的车辆等方式实现。
附图说明
[0015]以下，参照附图对本专利技术的示例性实施例的特征、优点、技术及工业重要性进行说明，在附图中相同的附图标记表示相同的构成要素，其中：
[0016]图1是表示燃料电池系统的结构的简图。
[0017]图2A是阻抗测定部的简要功能框图。
[0018]图2B是用于对阻抗测定部的计算处理进行说明的示意图。
[0019]图2C是表示燃料电池的电解质膜的等效电路的说明图。
[0020]图3是表示由燃料电池系统执行的系统控制的流程的说明图。
[0021]图4是表示第一实施方式的阻抗测定处理的流程的说明图。
[0022]图5是表示第一实施方式中的阻抗测定处理与刷新控制的执行时机的一个例子的说明图。
[0023]图6是表示第二实施方式的阻抗测定处理的流程的说明图。
[0024]图7是表示将储存于缓冲区(buffer area)的测量数据废弃的处理的说明图。
[0025]图8是表示第三实施方式的阻抗测定处理的流程的说明图。
[0026]图9A是表示刷新控制执行中的燃料电池的电流的变化与氧化剂气体的化学计量比(stoichiometric ratio)的变化的说明图。
[0027]图9B是表示由刷新控制引起的燃料电池的电流电压特性的变化的说明图。
具体实施方式
[0028]1.第一实施方式：
[0029]图1是表示第一实施方式中的燃料电池系统100的结构的简图。第一实施方式的燃料电池系统100例如被搭载于车辆。燃料电池系统100具备接受作为反应气体的燃料气体与氧化剂气体的供给来进行发电的燃料电池10。燃料电池系统100将燃料电池10发出的电力
供给至搭载于车辆的负载200。负载200例如包括作为车辆的驱动力源的驱动马达、车辆的电装件、辅机类、外部供电所使用的连接器。
[0030]燃料电池10是通过燃料气体与氧化剂气体的电化学反应来进行发电的固体高分子型燃料电池。在第一实施方式中，燃料气体为氢，氧化剂气体为氧。燃料电池10具有多个单电池11层叠而成的电池组结构。各单电池11分别是即便为单体也能够发电的发电构件，具有在电解质膜的两面配置了电极的发电体亦即膜电极接合体和夹着膜电极接合体的2张隔板。电解质膜由在内部包含水分的湿润状态时表现出良好的质子传导性的固体高分子薄膜构成。在电极配置有促进反应气体的电化学反应的催化剂12。催化剂12例如由铂(Pt)构成。针对单电池11的各构成要素省略图示。
[0031]燃料电池系统100具备控制燃料电池10的运转的控制部20。控制部20由具备至少一个处理器和主存储装置的ECU(Electronic Control Unit)构成。控制部20通过处理器执行读入至主存储装置上的程序、命令来发挥用于控制燃料电池10的运转的各种功能。此外，控制部20的功能的至少一部分可以由硬件电路构成。
[0032]控制部20作为刷新控制执行部21发挥功能。刷新控制执行部21在燃料电池10的运转中执行用于恢复燃料电池10的催化剂12的性能的刷新控制。关于刷新控制将后述。
[0033]燃料电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，其特征在于，具备：燃料电池，通过反应气体的电化学反应来进行发电，并具有促进所述电化学反应的催化剂；控制部，构成为控制所述燃料电池的运转，在所述燃料电池的运转中为了除去所述催化剂的氧化被膜执行引出所述燃料电池的电流来使所述燃料电池的电压降低的刷新控制；以及阻抗测定部，构成为在所述燃料电池的运转中测定所述燃料电池的阻抗，所述阻抗测定部构成为：执行使用预先决定的测量期间内的所述燃料电池的电流以及电压的测量值来计算所述阻抗的计算处理，在检测到所述预先决定的测量期间中的所述刷新控制的执行开始的情况下，输出预先准备的代替值作为所述阻抗。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述阻抗测定部构成为输出执行所述刷新控制之前的通过所述计算处理而计算出的所述阻抗的上次值作为所述代替值。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述阻抗测定部构成为将在执行所述刷新控制的期间测量出的所述燃料电池的电流以...

【专利技术属性】
技术研发人员：塩川谕，麻生真司，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：