燃料电池系统技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池系统。燃料电池系统包括：燃料电池；注射装置；喷射器机构；循环通路；被构造成将从燃料电池排出的阳极气体与从注射装置注射的阳极气体一起从喷射器机构供应到燃料电池的供应通路；以及被构造成控制注射装置执行脉动运行的控制器，在该脉动运行中，升压时段和降压时段被交替重复，使得要被供应到燃料电池的阳极气体的压力在预定范围内脉动，升压时段是压力升高的时段，降压时段是压力降低的时段，其中，控制器被构造成控制注射装置以在升压时段中注射比由燃料电池消耗的阳极气体的消耗量大的量的阳极气体，并且控制注射装置以在降压时段中注射比消耗量小的量的阳极气体。的阳极气体。的阳极气体。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及一种燃料电池系统。

技术介绍

[0002]在一些情况下，燃料电池系统执行脉动运行，该脉动运行使得要被供应到燃料电池的阳极气体的压力在预定范围内脉动。在这样的脉动运行中，升压时段和降压时段被交替重复，其中在升压时段中，由于来自注射装置的阳极气体的注射，阳极气体的压力升高，在降压时段中，由于阳极气体的注射的停止和用于燃料电池的发电的阳极气体的消耗，阳极气体的压力降低。在升压时段中，阳极气体被注射并且流过燃料电池，这有助于从燃料电池排出诸如液态水和氮气的杂质(例如，见第2010
‑
123501号日本未审查专利申请公报)。
[0003]在降压时段中，燃料电池中的阳极气体的流动性可能降低，然后液态水和杂质可能保留在例如燃料电池中的位置处。因此，在降压时段中，可能不趋向于将阳极气体供应到燃料电池中的位置，这可能使得燃料电池的发电效率劣化。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术的目的是提供一种抑制燃料电池的发电效率劣化的燃料电池系统。
[0005]以上目的通过一种燃料电池系统实现，所述燃料电池系统包括：燃料电池；注射装置，所述注射装置被构造成注射阳极气体；喷射器机构，从所述注射装置注射的阳极气体流过所述喷射器机构；循环通路，所述循环通路被构造成将从所述燃料电池排出的阳极气体返回到所述喷射器机构；供应通路，所述供应通路被构造成将从所述燃料电池排出的阳极气体与从所述注射装置注射的阳极气体一起从所述喷射器机构供应到所述燃料电池；以及控制器，所述控制器被构造成控制所述注射装置以执行脉动运行，在所述脉动运行中，升压时段和降压时段被交替重复，使得要被供应到所述燃料电池的阳极气体的压力在预定范围内脉动，所述升压时段是压力升高的时段，所述降压时段是压力降低的时段，其中，所述控制器被构造成控制所述注射装置以在所述升压时段中注射比由所述燃料电池消耗的阳极气体的消耗量大的量的阳极气体，并且控制所述注射装置以在所述降压时段中注射比所述消耗量小的量的阳极气体。
[0006]控制器可以被构造成在降压时段中控制注射装置以间歇地注射阳极气体。
[0007]注射装置可以包括阀，该控制器可以被构造成控制阀的开度，随着阀的开度的增大，阳极气体的注射流量可以增大，并且控制器可以被构造成将阀的开度维持成在降压时段中比在升压时段中小，从而控制注射装置在降压时段中持续地注射阳极气体。
[0008]控制器可以被构造成在压力降低时段中将阳极气体的注射停止的时段控制为0.5秒或更短。
[0009]控制器可以被构造成在降压时段中控制注射装置以注射阳极气体使得压力暂时升高。
[0010]注射装置可以包括注射阳极气体的第一注射装置和第二注射装置，第二注射装置
的阳极气体的注射流量可以大于第一注射装置的阳极气体的注射流量，控制器可以被构造成在升压时段中控制至少第二注射装置以注射阳极气体，并且控制器可以被构造成在降压时段中控制第一注射装置以注射阳极气体并且停止从第二注射装置注射阳极气体。
[0011]喷射器机构可以包括单个喷射器，从第一注射装置和第二注射装置中的任一个注射装置注射的阳极气体流过该单个喷射器。
[0012]喷射器机构可以包括第一喷射器和第二喷射器，该第一喷射器和第二喷射器分别设置在相对于第一注射装置和第二注射装置的下游侧处，并且循环通路可以包括第一分支通路和第二分支通路，该第一分支通路和第二分支通路从彼此分支并分别连接到第一喷射器和第二喷射器。
[0013]控制器可以被构造成在燃料电池的中负载运行或低负载运行中执行脉动运行。
[0014]本专利技术的效果
[0015]根据本专利技术，可以提供一种抑制燃料电池的发电效率的劣化的燃料电池系统。
附图说明
[0016]图1是燃料电池系统的概略构造视图；
[0017]图2是对照示例的脉动运行的时序图；
[0018]图3是本实施例中的间歇注射脉动运行的时序图；
[0019]图4A是示意阳极气体注射控制的示例的流程图，并且图4B是示意间歇注射脉动运行的示例的流程图；
[0020]图5是根据第一变型的燃料电池系统的阳极气体供应系统的概略构造视图；
[0021]图6是第一变型中的持续注射脉动运行的时序图；
[0022]图7A是示意第一变型中的阳极气体注射控制的示例的流程图，并且图7B是示意持续注射脉动运行的示例的流程图；
[0023]图8A是根据第二变型的燃料电池系统的阳极气体供应系统的概略构造视图，并且图8B是多喷嘴喷射器的概略构造视图；
[0024]图9是第二变型中的间歇注射脉动运行的时序图；
[0025]图10A是示意第二变型中的阳极气体注射控制的示例的流程图，并且图10B是示意第二变型中的间歇注射脉动运行的示例的流程图；并且
[0026]图11是根据第三变型的燃料电池系统的阳极气体供应系统的概略构造视图。
具体实施方式
[0027][燃料电池系统的构造][0028]图1是燃料电池系统1的概略构造视图。燃料电池系统1被安装在车辆上，并且包括电子控制单元(ECU)3、燃料电池(在下文中称为FC)4、二次电池(在下文中称为BAT)8、阴极气体供应系统10、阳极气体供应系统20和电力控制系统30。另外，燃料电池系统1包括冷却系统(未示意)，该冷却系统将冷却水循环通过FC 4以冷却FC 4。此外，配备有燃料电池系统1的车辆包括用于行驶的马达50、车轮5和加速器开度传感器6。
[0029]FC 4包括单体电池。单体电池是固体聚合物电解质型，其通过接收阴极气体和阳极气体的供应来产生电力。FC 4设有阴极气体流过的阴极流路4c，和阳极气体流过的阳极
流路4a。单体电池包括膜电极组件，和将该膜电极组件夹在中间的阴极隔板和阳极隔板。阴极流路4c是阴极气体流过的空间，并且该空间主要地被限定在膜电极组件和阴极隔板之间。阳极流路4a是阳极气体流过的空间，并且该空间主要地被限定在膜电极组件和阳极隔板之间。膜电极组件包括：电解质膜；阴极催化剂层，该阴极催化剂层形成在该电解质膜的阴极流路4c侧处的表面上；以及阳极催化剂层，该阳极催化剂层形成在该电解质膜的阳极流路4a侧处的表面上。
[0030]阴极气体供应系统10将包含氧气的空气作为阴极气体供应到FC4。阴极气体供应系统10包括供应管道11、排出管道12、旁通管道13、空气压缩机14、三通阀15、中间冷却器16、背压阀17和加湿器18。供应管道11连接到FC 4的阴极入口歧管。ECU 3控制空气压缩机14、三通阀15和背压阀17的驱动。排出管道12连接到FC 4的阴极出口歧管。旁通管道13允许供应管道11和排出管道12彼此连通。三通阀15设置在供应管道11和旁通管道13的连接部处。三通阀15将供应管道11和旁通管道13的连通状态切换到其截止状态，和将其截止状态切换到其连通状态。空气压缩机14、三通阀15和中间冷却器16从上游侧按照该顺序布置在供应管道1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，包括：燃料电池；注射装置，所述注射装置被构造成注射阳极气体；喷射器机构，从所述注射装置注射的阳极气体流过所述喷射器机构；循环通路，所述循环通路被构造成将从所述燃料电池排出的阳极气体返回到所述喷射器机构；供应通路，所述供应通路被构造成将从所述燃料电池排出的阳极气体与从所述注射装置注射的阳极气体一起从所述喷射器机构供应到所述燃料电池；以及控制器，所述控制器被构造成控制所述注射装置以执行脉动运行，在所述脉动运行中，升压时段和降压时段被交替重复，使得要被供应到所述燃料电池的阳极气体的压力在预定范围内脉动，所述升压时段是压力升高的时段，所述降压时段是压力降低的时段，其中，所述控制器被构造成控制所述注射装置以在所述升压时段中注射比由所述燃料电池消耗的阳极气体的消耗量大的量的阳极气体，并且控制所述注射装置以在所述降压时段中注射比所述消耗量小的量的阳极气体。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述控制器被构造成在所述降压时段中控制所述注射装置以间歇地注射阳极气体。3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中：所述注射装置包括阀，所述控制器被构造成控制所述阀的开度，随着所述阀的开度增大，阳极气体的注射流量增大，并且所述控制器被构造成将所述阀的开度维持成在所述降压时段中比在所述升压时段中小，从而控制所述注射装置在所述降压时段中持续地注射阳极气体。4.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，所述控制器被构造成在所述降压时...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中浩己，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：