燃料电池系统和燃料电池系统的操作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种燃料电池系统（１００），其包括：循环泵（５０），其设置在燃料气体循环通道（２７）上以使燃料气体循环；泵温度检测部（４２０），其检测循环泵（５０）的温度；暖机部，其对所述循环泵进行预热；泵控制部（４１０），其驱动所述循环泵；以及故障判定部（４５０），其判定所述循环泵是否具有故障。在所述燃料电池系统启动时，如果由泵温度检测部（４２０）检测到的所述泵的温度低于水的熔点，则所述暖机部加热所述循环泵，并且泵控制部（４１０）驱动循环泵（５０）。如果所述泵的温度高于或等于所述水的熔点并且循环泵（５０）的转速小于预定转速，则故障判定部（４５０）判定循环泵（５０）具有故障。

【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，以及燃料电池系统的操作方法。特别地，本专利技术涉及与循环燃料气体的循环泵有关的故障检测。
技术介绍
近年来，通过使用包含氢的燃料气体和包含氧的氧化气体来 产生电力的燃料电池正在？I起人们的注意。具有这种燃料电池的燃料 电池系统包括燃料气体供给通道，其将燃料气体供给到燃料电池； 燃料气体循环通道，其通过将燃料气体返回到燃料气体供给通道来循 环从燃料电池排放的燃料气体，用于再次使用；循环泵，其设置在燃 料气体循环通道上以使燃料气体循环，等等。在这些气体通道中，其中燃料气体循环的通道也称为循环系统通道。如上所述的燃料电池系统，在启动时执行泵驱动检测，其中 尝试驱动循环泵并且检测循环泵是否被驱动(日本专利申请第 JP-A-2004-172025号)。在该泵驱动^r测中，如果4企测到循环泵的驱动 失败，则判定循环泵具有故障，然后采取措施，例如，停止发电。在燃料电池中，水由发电过程中的电气化学反应产生，并且 反应产生的水在循环系统通道内循环，有时保留在循环泵中。如果有 水存留，外部空气温度降到凝固点以下并且燃料电池系统的操作停止 一定时间，存留在循环泵内的水结水。在这种情况中，存在循环泵驱 动失败的危险。因此，如果在燃料电池系统启动时，执行泵驱动检测并且循 环泵的驱动失败，可以想到由于结冰导致循环泵的驱动失败的情况和 由于故障导致循环泵的驱动失败的情况。因此，对于泵驱动检测，存 在由于结水导致的循环泵驱动失败的情况下错误地判定循环泵具有故 障而实际上没有故障的风险。结果，存在尽管循环泵实际上没有故障 但仍致使发电被停止这一不便的风险。专利
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在燃料电池系统启动时准确地判 定循环泵是否正常或出现故障的技术。依照本专利技术的一个方案的燃料电池系统包括燃料电池；燃 料气体供给部；燃料气体供给通道，其将来自燃料气体供给部的燃料 气体供给到燃料电池；燃料气体循环通道，其连接到燃料电池和燃料 气体供给通道，并且通过将燃料气体返回到燃料气体供给通道来循环 从燃料电池排放的燃料气体，用于再次使用；循环泵，其设置在燃料 气体循环通道上以使燃料气体循环；温度检测部，其4企测燃料电池系 统的温度；泵控制部，其驱动循环泵；以及故障判定部，其判定循环 泵是否具有故障。在燃料电池系统中，泵控制部驱动循环泵，并且如 果由温度检测部检测到的燃料电池系统的温度高于或等于水的熔点并 且循环泵的转速小于预定转速，则故障判定部判定循环泵具有故障。本方案的燃料电池系统可进一步包括暖机部，其对循环泵进 行预热。当燃料电池系统启动时，如果由温度4企测部4企测到的燃料电 池系统的温度^f氐于水的熔点，则暖^U部可以加热循环泵。根据上述构造的燃料电池系统，即使当循环泵结水时，也能 够准确地判定出循环泵是否正常或实际发生了故障。本方案的燃料电池系统可以进一步包括将氧化气体供给到 燃料电池的氧化气体供给部。如果由温度检测部检测到的燃料电池系 统的温度低于水的熔点，则暖机部可以使燃料气体供给部和氧化气体 供给部分别将燃料气体和氧化气体供给到燃料电池以使燃料电池执行 发电，从而使循环泵被发电所产生的热量加热。因此，可以使用设置在燃料电池系统中的装置对循环泵进行 加热，并且燃料电池系统的组成部分的数量可以减至最小。在本方案的燃料电池系统中，循环泵可以靠近燃料电池布 置。此外循环泵可以与燃料电池布置为一整体。因此，燃料电池内产生的热量可以迅速地传递到循环泵，并 且循环泵可以迅速地预热。本方案的燃料电池系统可以进一步包括净化通道，其将燃 料气体沿燃料气体的循环方向，从燃料气体循环通道的循环泵所设置 的位置的上游排放到燃料电池系统的外部；截止阀，其设置在净化通 道上；阀控制部，其执行所述截止阀的开-闭控制；以及氧化气体调节 部，其调节由氧化气体供给部供给到燃料电池的氧化气体的供给量。 当使燃料电池执行发电时，暖机部可以通过使阀控制部打开截止阀以 增加供给到燃料电池的燃料气体的供给量，并且使氧化气体调节部增 加与燃料气体的供给量相对应的氧化气体的供给量，来增加燃料电池 的发电量。因此，由于随着燃料电池的发电量的增加由发电所产生的热 量也增加，循环泵可以迅速地预热。依照本专利技术的方案的燃料电池系统的操作方法是一种燃料 电池系统的操作方法，所述燃料电池系统包括燃料电池；燃料气体 供给部；将来自燃料气体供给部的燃料气体供给到燃料电池的燃料气 体供给通道；燃料气体循环通道，其连接到燃料电池和燃料气体供给 通道，并且将从燃料电池排放的燃料气体循环到燃料气体供给通道， 用于再次使用；以及设置在燃料气体循环通道上以循环燃料气体的循 环泵，所述操作方法包括(A)当燃料电池系统启动时检测燃料电池 系统的温度的步骤；(B)如果检测到的燃料电池系统的温度低于水的 熔点，则对循环泵进行加热并驱动循环泵的步骤；(C)如果燃料电池 系统的温度高于或等于水的熔点并且循环泵的转速小于预定转速，则 判定为循环泵损坏的步骤。根据上述燃料电池系统的操作方法，即使当循环泵结冰时， 也能够准确地判定出循环泵是否正常或实际发生了故障。本专利技术不局限于装置的上述方案，诸如上述燃料电池系统， 燃料电池系统的搮:作方法等等，还可以在多种其它方案中实现，例如， 构造这种方法或装置的计算机程序的方案，或者作为其中记录了这种 计算机程序的记录介质的方案，作为包括所述计算机程序并体现在载 波中的数字信号的方案，等等。如果本专利技术被构造为计算机程序、包括了记录有所述程序的 记录介质等等，其中，本专利技术可以通过包括控制上述器件的操作的整个程序的形式来设置，或者也可以通过仅包括执行本专利技术的功能的部 分的形式来设置。附图说明从下列结合附图的优选实施例的描述中，本专利技术上述和进一 步的目的、特征和优点将变得明显，其中相同的附图标记用于表示相 同的元件，并且其中图1为示出了本专利技术的实施例的燃料电池系统100的结构的方框 图；及图2为图1中所示的实施例的燃料电池系统100执行的泵故障检 测程序的流程图。具体实施例方式下文将按以下程序对本专利技术的实施例进行说明。A. 实施例Al.燃料电池系统的构造 A2.泵故障检测过程B. 改进 A.实施例Al .燃料电池系统的构造图1为示出了作为本专利技术的实施例的燃料电池系统100的结构的 方框图。所述燃料电池系统100包括燃料电池10、氬气罐20、鼓风机30、循环泵50、稀释器60、温度传感器70、氢气截止阀200、压力调 节阀220、排气阀240以及控制电路400。燃料电池10是固体聚合物式燃料电池，并且具有其中堆叠 了作为组成单元的多个单元电池(在下文中简单地称为"电池")的堆 叠结构。每个电池具有电解质膜(未示出)夹在阳极(未示出)和阴 极(未示出)之间的结构。燃料电池IO通过将含氢的燃料气体供给到 每个电池的阳极侧，并且将含氧的氧化气体供给到每个电池的阴极侧 来使电气化学反应进行以产生电动势。燃料电池IO将产生的电能供给 到与燃料电池10相连的预定负载(例如电动机、蓄电池)。对于燃料 电池10,可以使用除上述固体聚合物燃料电池之外的多种类型的燃料 电'池，例i口氢隔离月莫式火然泮+电池(hydrogen separation membrane type fUel 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；　燃料气体供给部；　燃料气体供给通道，其将来自所述燃料气体供给部的燃料气体供给到所述燃料电池；　燃料气体循环通道，其连接到所述燃料电池和所述燃料气体供给通道，并且通过将所述燃料气体返回到所述燃料气体供给通道来循环从所述燃料电池排放的所述燃料气体，用于再次使用；　循环泵，其设置在所述燃料气体循环通道上以使所述燃料气体循环；　温度检测部，其检测所述燃料电池系统的温度；　泵控制部，其驱动所述循环泵；及　故障判定部，其判定所述循环泵是否具有故障，　其中如果由所述温度检测部检测到的所述燃料电池系统的所述温度高于或等于水的熔点并且由所述泵控制部驱动的所述循环泵的转速小于预定转速，则所述故障判定部判定所述循环泵具有故障。

【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：滨田研一，
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]