燃料电池系统技术方案

本发明专利技术涉及一种燃料电池系统，该燃料电池系统(10)将电力供给到电动发电机(16)，燃料电池系统(10)具备：第一燃料电池(18)，其具有由第一电极材料构成的电极部；以及第二燃料电池(20)，其具有由第二电极材料构成的电极部，第二电极材料比第一电极材料对输出电压变动的耐性低，所述燃料电池系统(10)具有：请求功率计算部(32)，其计算电动发电机(16)的请求功率；以及控制部(36)，其根据请求功率控制第二燃料电池(20)，使得第二燃料电池的输出功率的变动量成为规定的限制变动量以下，并且根据请求功率以及第二燃料电池(20)的输出功率控制第一燃料电池(18)。第一燃料电池(18)。第一燃料电池(18)。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及将电力供给到负载的燃料电池系统。

技术介绍

[0002]在日本特开2020
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031030号公报中公开了一种燃料电池系统。该燃料电池系统具备最大输出功率不同的多个燃料电池，根据请求输出功率，控制各个燃料电池进行的发电。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2020
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031030号公报

技术实现思路

[0006]专利技术所要解决的问题
[0007]日本特开2020
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031030号公报所记载的技术是以提高具备最大输出功率不同的多个燃料电池的燃料电池系统的耐久性为目的的技术。在燃料电池系统的多个燃料电池具有对输出功率变动的耐性相互不同的电极部的情况下，需要兼顾燃料电池系统的发电性能和耐久性。
[0008]用于解决问题的方案
[0009]本专利技术的目的在于解决上述的问题。
[0010]本专利技术的方式是一种燃料电池系统，其将电力供给到负载，所述燃料电池系统具备：第一燃料电池，其具有由第一电极材料构成的电极部；以及第二燃料电池，其具有由第二电极材料构成的电极部，所述第二电极材料比所述第一电极材料对输出电压变动的耐性低，所述燃料电池系统具有：请求功率获取部，其获取所述负载的请求功率；以及控制部，其根据所述请求功率控制所述第二燃料电池，使得所述第二燃料电池的输出功率的变动量成为规定的限制变动量以下，并且根据所述请求功率以及所述第二燃料电池的输出功率控制所述第一燃料电池。
[0011]专利技术的效果
[0012]根据本专利技术，能够兼顾发电性能和耐久性。
[0013]根据参照附图所作的以下的实施方式的说明能够容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
[0014]图1是具有燃料电池系统的车辆的系统图。
[0015]图2是对碳载体的劣化进行说明的图。
[0016]图3是示出由发电控制装置执行的发电控制处理的流程的流程图。
[0017]图4是请求功率、第一燃料电池的输出功率以及第二燃料电池的输出功率的时序图。
[0018]图5是示出由发电控制装置执行的发电控制处理的流程的流程图。
[0019]图6是请求功率、第一燃料电池的输出功率以及第二燃料电池的输出功率的时序图。
具体实施方式
[0020][第一实施方式][0021]图1是具有燃料电池系统10的车辆12的系统图。本实施方式的燃料电池系统10用于燃料电池车辆或定置式燃料电池装置等。燃料电池系统10是根据请求功率Pr输出功率的发电系统。在本实施方式中，使用燃料电池系统10搭载于车辆12的例子进行说明。
[0022]车辆12具有燃料电池系统10、逆变器14以及电动发电机16。从燃料电池系统10输出的电力在逆变器14中转换为交流电力，供给到电动发电机16。电动发电机16通过所供给的电力驱动车轮17。电动发电机16相当于本专利技术的负载。
[0023]燃料电池系统10具有第一燃料电池18、第二燃料电池20、电池22、电池管理装置24以及发电控制装置26。
[0024]第一燃料电池18以及第二燃料电池20是使用氢和空气作为反应气体进行发电的燃料电池。
[0025]第一燃料电池18具有由使用高石墨化碳作为承载铂合金的碳载体的铂合金承载催化剂构成的电极部。第二燃料电池20具有由使用高比表面积碳作为承载铂合金的碳载体的铂合金承载催化剂构成的电极部。作为本实施方式的碳载体使用的高石墨化碳是将碳粉末在2700℃～2800℃下进行热处理而得到的。作为本实施方式的碳载体使用的高比表面积碳是将碳粉末在2400℃～2500℃下进行热处理而得到的。即，在本实施方式中，高石墨化碳在比高比表面积碳高的温度下进行热处理。此外，碳粉末也可以是碳黑。
[0026]图2是对碳载体的劣化进行说明的图。碳粉末的热处理温度越高，碳粉末的耐腐蚀性越提高，但碳粉末的比表面积越减少。另一方面，如果降低碳粉末的热处理温度，则碳粉末的比表面积增大，但碳粉末的石墨化不足，耐腐蚀性降低。
[0027]高石墨化碳与高比表面积碳相比，热处理温度高。因此，使用高石墨化碳作为碳载体的铂合金承载催化剂与使用高比表面积碳作为碳载体的铂合金承载催化剂相比，粒径变大，催化活性降低。另外，使用高比表面积碳作为碳载体的铂合金承载催化剂与使用高石墨化碳作为碳载体的铂合金承载催化剂相比，碳载体的劣化速度快，会更快变得无法承载铂合金。
[0028]即，第一燃料电池18虽然耐久性高，但发电性能低，第二燃料电池20虽然发电性能高，但耐久性低。在本实施方式的燃料电池系统10中，通过组合第一燃料电池18和第二燃料电池20，作为燃料电池系统10整体，确保耐久性和发电性能。
[0029]此外，高石墨化碳是石墨(graphite)化度高的碳材料的总称，高比表面积碳是每单位质量的表面积大的碳材料的总称。因此，并非所有高石墨化碳的热处理温度都高于高比表面积碳的热处理温度。另外，并非所有高石墨化碳或所有高比表面积碳都是粉末状的。
[0030]电池22是可充放电的二次电池。电池22将电力供给到电动发电机16，并且利用由电动发电机16再生的电力进行充电。另外，利用从第一燃料电池18以及第二燃料电池20输出的电力中未被电动发电机16消耗的剩余功率对电池22进行充电。电池22相当于本专利技术的
蓄电部。电池管理装置24管理表示电池22的充电状态的SOC(荷电状态)，进行充放电控制，以使电池22不会达到过充电、过放电。
[0031]发电控制装置26具有运算部28以及存储部30。运算部28例如由CPU(Cen tral Processing Unit:中央处理器)、GPU(Graphics Processing Unit：图像处理器)等处理器、即处理电路构成。
[0032]运算部28具有请求功率计算部32、平均请求功率计算部34以及控制部36。请求功率计算部32、平均请求功率计算部34以及控制部36通过由运算部28执行存储在存储部30中的程序来实现。
[0033]此外，请求功率计算部32、平均请求功率计算部34以及控制部36的至少一部分也可以通过ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)、FPGA(Field
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Programmable Gate Array：现场可编程阵列)等集成电路来实现。另外，请求功率计算部32、平均请求功率计算部34以及控制部36的至少一部分也可以由包含分立式器件的电子电路构成。
[0034]请求功率计算部32基于加速踏板开度APO计算请求功率Pr。此外，请求功率Pr也可以在燃料电池系统10的外部计算出，并将计算出的请求功率Pr输入到发电控制装置26。请求功率计算部32相当于本专利技术的请求功率获取部。平均请求功率计算部34计算规定期间中的请求功率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，该燃料电池系统(10)将电力供给到负载，所述燃料电池系统具备：第一燃料电池(18)，其具有由第一电极材料构成的电极部；以及第二燃料电池(20)，其具有由第二电极材料构成的电极部，所述第二电极材料比所述第一电极材料对输出电压变动的耐性低，所述燃料电池系统(10)的特征在于，具有：请求功率获取部(32)，其获取所述负载的请求功率；以及控制部(36)，其根据所述请求功率控制所述第二燃料电池，使得所述第二燃料电池的输出功率的变动量成为规定的限制变动量以下，并且根据所述请求功率以及所述第二燃料电池的输出功率控制所述第一燃料电池。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述控制部控制所述第一燃料电池以使输出功率成为第一指令功率，所述控制部控制所述第二燃料电池以使输出功率成为第二指令功率，在所述第二指令功率比所述请求功率小时，将所述请求功率与所述第二指令功率之差设为所述第一指令功率。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述控制部控制所述第一燃料电池以使输出功率成为第一指令功率，所述控制部控制所述第二燃料电池以使输出功率成为第二指令功率，在所述第二指令功率比所述请求功率大时，将所述第一指令功率设为0瓦特，将作为所述第二指令功率与所述请求功率之差的剩余功率向所述负载以外供给。4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，具有蓄电部(22)，所述控制部控制所述第一燃料电池以使输出功率成为第一指令功率，所述控制部控制所述第二燃料电池以使输出功率成为第二指令功率，在所述蓄电部的充电水平处于规定范围的情况下，在所述第二指令功率比所述请求功率小时，将所述请求功率与所述第二指令功率之差设为所述第一指令功率，在所述第二指令功率比所述请求功率大时，将所述第一指令功率设为0瓦特，将作为所述第二指令功...

【专利技术属性】
技术研发人员：千叶裕，杉浦诚治，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：