在燃料电池系统（１０）中，在燃料电池（２０）开始工作时，阳极排气排放管（５０）充满氢气。当燃料电池（２０）工作时随着时间的流逝，阳极排气排放管（５０）内的杂质浓度增加。当氢气浓度小于用于开启阀门的基准浓度时，上游截止阀（６１）关闭，下游截止阀（６２）开启。因此，阳极排气排放管（５０）中的杂质浓度快速下降，恢复到燃料电池（２０）开始工作时的水平。阳极排气排放管（５０）中的压力和外部空气压力之间的压力差和浓度梯度导致杂质浓度的这种突然下降。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及燃料电池系统，该燃料电池系统包括单电池的燃料电池或者若干单电池堆叠在一起的燃料电池，本专利技术还涉及用于所述燃料电池系统开启/关闭机构的控制方法。
技术介绍
在工作时不排放燃料电池中的燃料气体的燃料电池中(例如JP(A)9-312167公开的燃料电池)，电极催化剂被杂质覆盖，例如当燃料电池工作时随着时间的流逝累积在燃料电池中的氮气和水气。因此，削弱电极催化剂中的电动势反应，导致输出电压的下降。为了对付该问题，在工作时不排放燃料电池中的燃料气体的相关领域的燃料电池中，当输出电压等于或小于预定基准电压时，燃料电池中包含杂质(阳极侧)的阳极排气被排放到燃料电池外部，试图恢复输出电压。但是，在工作时不排放燃料电池中的燃料气体的相关领域的燃料电池中，尤其在燃料电池组的每个电池端部几乎没有燃料气体的流动或扩散，所以杂质趋向于在那儿累积，使产生足够的功率变得困难。因此，燃料电池的输出电压经常下降，以致不能获得必需的输出电压，除非更经常地清除累积在燃料电池中的杂质。在这种情况下，因为当杂质排出时燃料电池中的燃料气体也排出，所以燃料电池的燃料效率性能下降。
技术实现思路
因而本专利技术的目标是在工作时不排放燃料电池中的燃料气体的燃-->料电池中，抑制燃料电池性能的下降，并改善燃料电池的燃料效率性能。根据本专利技术第一方面的燃料电池系统设置有燃料电池，其具有阳极排气出口，阳极排气通过所述出口排出；阳极排气排放管，其连接燃料电池的阳极排气出口；若干开启/关闭机构，其布置在阳极排气排放管中，能在开启(也就是，处于允许流经排放管的状态)和关闭(也就是，处于阻止流经排放管的状态)之间切换；和控制部，在燃料电池正常工作的过程中，控制部关闭若干开启/关闭机构中布置在最远下游处的最下游开启/关闭机构，当最下游开启/关闭机构开启时，控制部关闭若干开启/关闭机构中除最下游开启/关闭机构之外的至少一个开启/关闭机构。因为燃料电池系统设置有若干开启/关闭机构和控制部，所以降低从燃料电池中排出的氢气数量是可能的。因此，在工作时不排放燃料电池中的阳极排气的燃料电池中，抑制燃料电池性能的下降，改善燃料电池的燃料效率性能。燃料电池系统还包括浓度检测器，其检测最下游开启/关闭机构上游的阳极排气排放管中的杂质浓度，以致当浓度检测器检测的杂质浓度高于第一预定浓度时，即使燃料电池在正常工作，控制部仍开启最下游开启/关闭机构。根据该结构，阳极排气排放管中已经累积的阳极排气中的杂质可排放到燃料电池的外部，这有助于累积在燃料电池端部的阳极排气中的杂质移动到阳极排气排放管中。此外，因为只有当阳极排气排放管中的杂质浓度高于第一预定浓度时才开启最下游开启/关闭机构，所以燃料电池排放的氢气数量减少。当最下游开启/关闭机构开启时，浓度检测器还检测最下游开启/关闭机构和关闭的开启/关闭机构之间的杂质浓度。-->当已经高于第一预定浓度的杂质浓度变得低于第二预定浓度时，控制部还关闭最下游开启/关闭机构，第二预定浓度低于第一预定浓度。这种结构使得根据杂质浓度确定关闭最下游开启/关闭机构的时刻成为可能。它还使得利用浓度监测器的检测结果确定在开启和关闭之间切换最下游开启/关闭机构成为可能。基于已经高于第一预定浓度的杂质浓度变得低于第二预定浓度的事实，当最下游开启/关闭机构将被关闭时，控制部还关闭最下游开启/关闭机构，并开启若干开启/关闭机构中除最下游开启/关闭机构之外的至少一个开启/关闭机构。这种结构使得减少从阳极排气排放管中排出的氢气数量成为可能。浓度检测器还检测最下游开启/关闭机构上游的阳极排气排放管中的氢气浓度，并根据已检测的氢气浓度检测杂质浓度。浓度检测器还检测燃料电池的输出电压，根据已检测的输出电压检测杂质浓度。燃料电池系统还包括流速检测装置，其用于检测阳极排气流经最下游开启/关闭机构下游的阳极排气排放管的流速，以致当最下游开启/关闭机构开启时，且当检测的阳极排气流速低于预定流速时，控制部关闭最下游开启/关闭机构。这种结构使得基于阳极排气排放管中阳极排气的流速确定关闭最下游开启/关闭机构的时刻成为可能。同样，因为流速检测装置与浓度检测器一起使用，即使流速检测装置和浓度检测器中之一发生故障，使用另一个确定何时关闭最下游开启/关闭机构也是可能的。流速检测装置可以包括第一压力检测器和第二压力检测器，第一压力检测器设置在最下游开启/关闭机构上游的阳极排气排放管中，检测阳极排气压力，第二压力检测器设置在最下游开启/关闭机构下游的-->阳极排气排放管中，检测阳极排气压力。此外，当第一压力检测器检测的阳极排气压力与第二压力检测器检测的阳极排气压力之间的压力差等于或者小于预定压力时，且当检测的杂质浓度高于第一预定浓度、以及最下游开启/关闭机构开启时，控制部可判断检测的阳极排气流速小于预定流速，并关闭最下游开启/关闭机构。当压力差小于预定值时，控制部可判断检测的阳极排气流速小于预定流速，并关闭最下游开启/关闭机构。基于检测的阳极排气流速变得小于预定流速的事实，当最下游开启/关闭机构关闭时，控制部可开启若干开启/关闭机构中除最下游开启/关闭机构之外的至少一个开启/关闭机构。若干开启/关闭机构为两个开启/关闭机构，一个是最下游开启/关闭机构，一个是上游开启/关闭机构，上游开启/关闭机构布置在最下游开启/关闭机构的上游。这种结构实现抑制燃料电池性能的下降，同时采用简单的结构改善燃料效率性能。若干开启/关闭机构是阀门。燃料电池系统还包括燃料气体供给部，其以恒定的压力向燃料电池供给燃料气体。这种结构实现预定数量的燃料气体恒定地供给到燃料电池。本专利技术的第二方面涉及用于燃料电池系统中开启/关闭机构的控制方法，该燃料电池系统设置有布置在阳极排气排放管中的若干开启/关闭机构，阳极排气排放管连接燃料电池，若干开启/关闭机构可在开启和关闭之间切换，其中，在燃料电池正常工作的过程中，关闭若干开启/关闭机构中布置在最远下游处的最下游开启/关闭机构。该控制方法包括以下步骤：检测最下游开启/关闭机构上游的阳极排气排放管中-->的杂质浓度；当检测的杂质浓度高于第一预定浓度时，关闭若干开启/关闭机构中除最下游开启/关闭机构之外的至少一个开启/关闭机构，并开启最下游开启/关闭机构。根据该控制方法，可获得与根据本专利技术第一方面的燃料电池系统获得的相同的工作效果。另外，根据本专利技术第二方面的控制方面可由类似于根据本专利技术第一方面的燃料电池系统的多种方式实现。同样，根据本专利技术第二方面的用于燃料电池系统中开启/关闭机构的控制方法可实现为由计算机执行的程序，或者实现为由计算机读取的记录介质，该程序存储在该记录介质上。附图说明参考附图，根据下面对优选实施例的说明，本专利技术的上述和其它的目的、特征和优势将变得显而易见，其中相同的附图标记用于表示相同的元件，其中：图1是阐述根据本专利技术示例性实施例燃料电池系统结构的一个示例的代表性视图；图2是根据示例性实施例燃料电池中阳极排气排放过程的程序的流程图；图3是显示根据示例性实施例燃料电池中杂质累积和排放中一个状态的代表性视图；图4是显示根据示例性实施例燃料电池中杂质累积和排放中另一个状态的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃料电池系统包括：燃料电池，其具有阳极排气出口，阳极排气通过所述出口排出；阳极排气排放管，其连接燃料电池的阳极排气出口；布置在阳极排气排放管中的若干开启／关闭机构，其能在开启和关闭之间切换；和控制部，在燃料电池正常工作的过程中，控制部关闭若干开启／关闭机构中布置在最远下游处的最下游开启／关闭机构，当最下游开启／关闭机构开启时，控制部关闭若干开启／关闭机构中除最下游开启／关闭机构之外的至少一个开启／关闭机构。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-5-14 144404/2004;JP 2005-1-11 003601/20051.一种燃料电池系统包括：燃料电池，其具有阳极排气出口，阳极排气通过所述出口排出；阳极排气排放管，其连接燃料电池的阳极排气出口；布置在阳极排气排放管中的若干开启/关闭机构，其能在开启和关闭之间切换；和控制部，在燃料电池正常工作的过程中，控制部关闭若干开启/关闭机构中布置在最远下游处的最下游开启/关闭机构，当最下游开启/关闭机构开启时，控制部关闭若干开启/关闭机构中除最下游开启/关闭机构之外的至少一个开启/关闭机构。2.如权利要求1所述的燃料电池系统，还包括：浓度检测器，其检测最下游开启/关闭机构上游的阳极排气排放管中的杂质浓度；其中，当浓度检测器检测的杂质浓度高于第一预定浓度时，即使燃料电池在正常工作，控制部仍开启最下游开启/关闭机构。3.如权利要求2所述的燃料电池系统，其中，当最下游开启/关闭机构开启时，浓度检测器检测最下游开启/关闭机构和关闭的开启/关闭机构之间的杂质浓度。4.如权利要求2或3所述的燃料电池系统，其中，当已经高于第一预定浓度的杂质浓度变得低于第二预定浓度时，控制部关闭最下游开启/关闭机构。5.如权利要求4所述的燃料电池系统，其中，基于已经高于第一预定浓度的杂质浓度变得低于第二预定浓度的事实，当最下游开启/关闭机构关闭时，控制部开启若干开启/关闭机构中除最下游开启/关闭机构之外的至少一个开启/关闭机构。-->6.如权利要求2至5中任一项所述的燃料电池系统，其中，浓度检测器检测最下游开启/关闭机构上游的阳极排气排放管中的氢气浓度，并根据已检测的氢气浓度检测杂质浓度。7.如权利要求2至5中任一项所述的燃料电池系统，其中，浓度检测器检测燃料电池的输出电压，并根据已检测的输出电压检测杂质浓度。8.如权利要求2所述的燃料电池系统，还包括：流速检测装置，其用于检测阳极排气流经最下游开启/关闭机构下游的阳极排气排放管的流速，其中当最下游开启/关闭机构开启时，且当检测的阳极排气流速低于预定流速时，控制部关...
【专利技术属性】
技术研发人员：菅野善仁，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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