燃料电池系统技术方案

一种燃料电池系统，包括：燃料电池；连接到所述燃料电池的负载；设置在从所述燃料电池到所述负载的输入端子和输出端子之间的短路；和　控制装置，用于减少在所述燃料电池中残留的反应气体，然后将所述燃料电池连接到所述短路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种燃料电池系统。
技术介绍
通常，与另一种电源相比，燃料电池在低温下具有不良起动性能。 随着温度降低，这种燃料电池的发电效率降低。当温度较低时，不能 供给期望的电压/电流，并且设备有时不能被起动。鉴于这种情况，披露了一种技术，其中在连接到系统负载的燃料 电池的输入端子和输出端子(输入/输出端子)之间构成短路，并且在低 温起动期间，燃料电池通过使用继电器等被连接到短路，以向燃料电 池主体供给短路电流，由此由燃料电池自身产生热以加热燃料电池(例 如，见专利文献1)。日本专利申请特开2005-93143
技术实现思路
然而，在对发电作出贡献的气体(氧化气体和燃料气体；在下面统 称为"反应气体")即使在低温起动期间也残留在燃料电池中的情形中， 当燃料电池被连接到短路时，冲流产生并流过燃料电池主体，由此出 现燃料电池破损等的问题。鉴于上述情形，已经研制出本专利技术，并且其目的在于提供一种燃 料电池系统，该燃料电池系统能够在抑制冲流的发生的同时加热燃料 电池。为了解决上述问题，根据本专利技术的燃料电池系统的特征在于包括 燃料电池；连接到所述燃料电池的负载；设置在从所述燃料电池到所 述负载的输入端子和输出端子之间的短路；和控制装置，用于减少在 所述燃料电池中残留的反应气体，然后将所述燃料电池连接到所述短 路。根据这种构造，在燃料电池中残留的反应气体减少，然后燃料电 池被连接到短路，从而能够抑制在反应气体残留的燃料电池被连接的 情形中产生的问题即发生冲流从而损坏燃料电池的问题。这里，在以上的构造中， 一种结构是优选的，其中所述控制装置 允许所述燃料电池发电并消耗在所述燃料电池中残留的所述反应气 体，由此减少所述反应气体。而且， 一种结构是优选的，该结构还包 括用于探测所述燃料电池的输出电压的传感器，其中所述控制装置基 于所述传感器的探测结果停止所述燃料电池的发电，然后将所述燃料 电池连接到所述短路。进而， 一种结构是进一步优选的，其中所述反 应气体包括被供给到所述燃料电池的阳极的燃料气体和被供给到阴极 的氧化气体，并且所述控制装置至少减少所述氧化气体。另外，在以上的构造中， 一种结构是优选的，该结构还包括用于 将非活性气体供给到所述燃料电池的非活性气体供给装置，其中所述 控制装置将所述非活性气体供给到所述燃料电池以减少在所述燃料电 池中残留的所述反应气体。而且， 一种结构是优选的，该结构还包括 用于探测所述燃料电池的输出电压的传感器，其中所述控制装置基于 所述传感器的探测结果停止所述非活性气体的供给，然后将所述燃料 电池连接到所述短路。进而，在以上的构造中， 一种结构是优选的，其中所述反应气体 包括被供给到所述燃料电池的阳极的燃料气体和被供给到阴极的氧化 气体，并且所述控制装置将所述燃料气体供给到所述阳极以引起所述燃料气体从所述阳极到所述阴极的交叉泄露，由此减少所述氧化气体。 而且， 一种结构是优选的，该结构还包括用于探测所述燃料电池的输 出电压的传感器，其中所述控制装置基于所述传感器的探测结果停止 所述燃料气体的供给，然后将所述燃料电池连接到所述短路。进而， 一种结构是优选的，该结构还包括调节装置，所述调节装置用于将所 述燃料电池连接到所述短路，然后根据目标短路电流调节所述氧化气 体的供给。如上所述，根据本专利技术，能够在抑制冲流的发生的同时加热燃料 电池。附图说明图1是示出根据第一实施例的燃料电池系统的主要部分的构造的图表；图2A是示出用于连接传统的短路继电器的方法的图表；图2B是示出用于连接传统的短路继电器的方法的图表；图2C是示出用于连接传统的短路继电器的方法的图表；图3A是示出用于连接根据本专利技术的短路继电器的方法的图表；图3B是示出用于连接根据本专利技术的短路继电器的方法的图表；图3C是示出用于连接根据本专利技术的短路继电器的方法的图表；图4是示出根据第一实施例的预处理的流程图5是示出根据第二实施例的燃料电池系统的主要部分的构造的图表；图6是示出根据第二实施例的预处理的流程图；和 图7是示出根据第三实施例的预处理的流程图。具体实施例方式在下面参考附图将描述根据本专利技术的实施例。A.第一实施例6图1是示出根据第一实施例的燃料电池系统100的主要部分的构 造的图表。在本实施例中，假设一种将被安装在车辆例如燃料电池混 合动力车辆(FCHV)、电动车或者混合动力车辆的燃料电池系统，但是 该系统可不仅被应用于车辆，而且可被用于任何类型的移动体(例如， 船、飞机、机器人等)或者固定电源。燃料电池40是用于利用供给的反应气体(燃料气体和氧化气体)发电的装置，并且可使用任何类型例如固体聚合物类型、磷酸盐类型或者溶解碳酸盐类型的燃料电池。燃料电池40具有层叠结构，其中包括 MEA等的多个单体电池以串联方式被层压，并且燃料电池40设有用于 探测每个电池电压的电池电压监视器(传感器)50。燃料气体例如氢气从燃料气体供给源10被供给到燃料电池40的 燃料极(阳极)，而氧化气体例如空气从氧化气体供给源70被供给到氧燃料气体供给源10由例如氢罐、各种阀门等构成，并且阀门开度、 开/关时间等被调节以控制被供给到燃料电池40的燃料气体的量。氧化气体供给源70由例如空气压縮机、用于驱动空气压縮机的马 达、逆变器等构成，并且马达的旋转数目等被调节以调节被供给到燃 料电池40的氧化气体的量。系统负载60包括利用从燃料电池或者任何类型的二次电池(例如， 镍氢电池等；未示出)供给的电力驱动的车辆辅助设备和FC辅助设备。 经由FC继电器61在燃料电池40的输入端子41和输出端子42之间连 接系统负载60。 FC继电器61由控制设备90控制以切换在燃料电池 40和系统负载60之间的连接/断开。注意到车辆辅助设备是用于运行 车辆等的任何类型的动力设备(照明设备、空气调节设备、液压泵等)， 并且FC辅助设备是用于操作燃料电池40的任何类型的动力设备(用于供给燃料气体或者氧化气体的泵等)。短路80是一种用于向燃料电池40供给短路电流的电路，并且设于燃料电池40的输入端子41和输出端子42之间(在输入端子和输出端 子之间)。通过串联连接短路继电器81、保险丝82和电流传感器83构 成短路80。短路继电器81由控制设备90控制以切换在燃料电池40和 短路80之间的连接/断开。保险丝82在短路继电器81发生故障期间实 现故障安全。当由于发生冲流等电流(短路电流)过大地流过短路80时， 保险丝自身熔化以阻电气断开流，由此保护燃料电池40。电流传感器 83探测流过短路80的电流，并且将探测结果输出到控制设备90。控制设备(控制装置)90由CPU、 ROM、 RAM等构成，并且基于 每一输入传感器信号对系统的单元实施中央控制。而且，例如，在输 入系统的起动指令并且利用温度传感器555测量的温度低于基准温度 时，控制设备90执行如下所述的预处理，然后连接短路继电器81以 向燃料电池40供给短路电流，由此执行控制从而升高燃料电池40中 的温度。图2A到2C是示出用于连接传统的短路继电器的方法的图表，并 且图3A到3C是示出用于连接根据本专利技术的短路继电器的方法的图表。 图2A和3A示出残留氧化气体的量，图2B和3B示出短路继电器的连 接/断开的切换定时，并且图2C和3C是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：真锅晃太，堀尾公秀，水野秀昭，能登博则，山本隆士，小川朋也，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：