燃料电池系统技术方案

一种燃料电池系统，防止异常发生时的燃料电池的过发电。燃料电池系统在输入起动信号后（步骤１０２；是），设定燃料电池的开路端电压作为与燃料电池的输出电流为零相对应的燃料电池的输出电压的初始值（步骤１０３）。在检测出异常时（步骤１０４；是），燃料电池系统读出预先作为初始值设定的开路端电压作为与输出电流为零相对应的输出电压，进行电压控制以使燃料电池的输出电压与开路端电压一致（步骤１０７）。

【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，其推测燃料电池的输出特性来控制电池运转。
技术介绍
燃料电池系统是如下的能量变换系统：将燃料气体及氧化气体供给至膜-电极接合体，发生电化学反应，将化学能变换为电能。其中，将固体高分子膜作为电解质使用的固体高分子电解质型燃料电池成本低且易紧凑化，并且具有较高的输出密度，因此期待其作为车载电源系统的用途。燃料电池的输出特性(电流-电压特性)并不固定，因电池组温度、反应气体的流量、压力、温度、进而由高分子电解质膜的水分变化引起的内部电阻的变动等而总是变动。另外，可知该输出特性除了根据燃料电池的运转状态是否为过度状态或者是否为稳定状态而变动，还因时效老化等大幅变动。根据这样的情况，为了适当地运转控制燃料电池，需要把握每一时刻变动的输出特性。在日本特开2004-241272号公报中公开了根据燃料电池的输出电流及输出电压来推测燃料电池的输出特性并控制电池运转的方法。专利文献1：日本特开2004-241272号公报然而，在燃料电池系统中，存在如下构成的情况：在起动时实施初始检查(氢罐有无阀故障等)，在检测出异常时，实施异常结束处理。在该异常结束处理中，燃料电池系统控制燃料电池的输出电压以使燃料电池的输出电流为零。但是，在电池运转还没有开始的阶段的初始检查中检测出异常的情况下，由于处于还没有推测燃料电池的输出特性的状态，因此燃料电池的输出电流为零时的燃料电池的输出电压仍为初始值零。因此，燃料电池系统在异常处理时进行控制以使燃料电池的输出电压为下限电压。这样，燃料电池的输出电流不为零，产生过发电，因此不能适当地实施异常处理。
技术实现思路
因此，本专利技术提出一种燃料电池系统，其能够防止异常发生时的燃料电池的过发电。为了解决上述问题，本专利技术的燃料电池系统具备：燃料电池，接受反应气体的供给而进行发电；推测装置，推测燃料电池的输出特性；控制装置，根据推测装置推测出的输出特性来控制燃料电池的运转；及初始值设定装置，设定燃料电池的开路端电压作为与燃料电池的输出电流为零相对应的燃料电池的输出电压的初始值。控制装置在燃料电池的运转前检测出异常时，读取初始值而将燃料电池的输出电压设定为开路端电压。由于预先设定燃料电池的开路端电压作为与燃料电池的输出电流为零相对应的燃料电池的输出电压的初始值，因此能够防止异常发电时的燃料电池的过发电。优选在燃料电池的运转前设定与燃料电池的输出电流为零相对应的燃料电池的输出电压的初始值。根据本专利技术，能够防止异常发生时的燃料电池的过发电。-->附图说明图1是本实施方式的燃料电池系统的系统构成图。图2是表示本实施方式的燃料电池系统的运转控制处理的流程图。标号说明：10…燃料电池系统、20…燃料电池组、30…氧化气体供给系统、40…燃料气体供给系统、50…电力系统、60…控制器具体实施方式以下，参照各图对本专利技术的实施方式进行说明。图1是表示作为燃料电池车辆的车载电源系统起作用的燃料电池系统10的系统构成。燃料电池10作为搭载于燃料电池车辆上的车载电源系统起作用，具备：接受反应气体(燃料气体、氧化气体)的供给而发电的燃料电池组20；用于将作为燃料气体的空气供给到燃料电池组20的氧化气体供给系统30；用于将作为燃料气体的氢气供给到燃料电池组20的燃料气体供给系统40；用于控制电力的充放电的电力系统50；及整体地集中控制燃料电池系统10的控制器60。燃料电池组20是串联地层积多个单体电池而构成的固体高分子电解质型单体电池组。在燃料电池组20中，在阳极产生(1)式的氧化反应，在阴极产生(2)式的还原反应。作为燃料电池组20整体产生(3)式的起电反应。H2→2H++2e-…(1)(1/2)O2+2H++2e-→H2O…(2)H2+(1/2)O2→H2O  …(3)在燃料电池组20上安装有用于检测燃料电池组20的输出电压的电压传感器71及用于检测输出电流的电流传感器72。氧化气体供给系统30具有：向燃料电池组20的阴极供给的氧化气体流经的氧化气体通路33；及从燃料电池组20排出的氧化废气流经的氧化废气通路34。在氧化气体通路33上设置有经由过滤器31而从大气中取入氧化气体的空气压缩机32；用于对由空气压缩机32加压的氧化气体进行加湿的加湿器35；及用于阻断向燃料电池组20的氧化气体供给的阻断阀A1。在氧化废气通路34上设置有：用于阻断从燃料电池组20的氧化废气的排出的阻断阀A2；用于调整氧化气体供给压力的背压调整阀A3；及用于在氧化气体(干气)和氧化废气(湿气)之间进行水分交换的加湿器35。燃料电池供给系统40具有：燃料气体供给源41；从燃料气体供给源41向燃料电池组20的阳极供给的燃料气体流经的燃料气体通路43；使从燃料电池组20排出的燃料废气返回到燃料气体通路43的循环通路44；将循环通路44内的燃料废气压送至燃料气体通路43的循环泵45；及与循环通路44分支连接的排气排水通路46。燃料气体供给源41例如由高压氢罐和贮氢合金等构成，贮存高压(例如35MPa至70MPa)的氢气。打开阻断阀H1后，燃料气体从燃料气体供给源41向燃料气体通路43流出。燃料气体通过调节器H2和喷射器42例如减压到200kPa左右而被供给到燃料电池组-->20。燃料气体供给源41也可以由如下结构构成：改性器，从烃类的燃料生成富氢的改性气体；及高压气体罐，使在该改性器生成的改性气体为高压状态而蓄压。在燃料气体通路43上设置有：阻断阀H1，用于阻断或允许来自燃料气体供给源41的燃料气体的供给；调节器H2，调整燃料气体的压力；喷射器42，控制向燃料电池组20的燃料气体供给量；及阻断阀H3，阻断向燃料电池组20的燃料气体供给。在循环通路44上连接有用于阻断从燃料电池组20的燃料废气的排出的阻断阀H4和从循环通路44分支的排气排水通路46。在排气排水通路46上设置有排气排水阀H5。排气排水阀H5利用来自控制器60的指令动作，将循环通路44内的包含杂质的燃料废气和水分排出至外部。通过排气排水阀H5的开阀，循环通路44内的燃料废气中的杂质浓度下降，可以使在循环系统内循环的燃料废气中的氢浓度上升。经由排气排水阀H5排出的燃料废气与流过氧化废气通路34的氧化废气混合，通过稀释器(未图示)被稀释。循环泵45利用电动机驱动将循环系统内的燃料废气循环供给至燃料电池组20。电力系统50具备DC/DC转换器51、蓄电池52、牵引变换器53、牵引电动机54、及辅机类55。燃料电池系统10作为DC/DC转换器51和牵引变换器53并联连接在燃料电池组20上的并联混合动力系统而构成。DC/DC转换器51具有使从蓄电池52供给的直流电压升压而向牵引变换器53输出的功能；和使燃料电池组20发电的直流电力、或牵引电动机54利用再生制动回收的再生电力降压而向蓄电池52充电的功能。利用DC/DC转换器51的这些功能来控制蓄电池52的充放电。另外，利用由DC/DC转换器51进行的电压变换控制来控制燃料电池组20的运转要素(输出电压、输出电流)。蓄电池52作为剩余电力的贮藏源、再生制动时的再生能量贮藏源、伴随着燃料电池车辆的加速或减速的负载变动时的能量缓冲器起作用。作为蓄电池52，例如优选镍镉蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子二次电池等的二次电池。牵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，具备：燃料电池，接受反应气体的供给而进行发电；推测装置，推测所述燃料电池的输出特性；控制装置，根据所述推测装置推测出的所述输出特性来控制所述燃料电池的运转；及初始值设定装置，设定所述燃料电池的开路端电压作为与所述燃料电池的输出电流为零相对应的所述燃料电池的输出电压的初始值，当所述控制装置在所述燃料电池的运转前检测出异常时，读取所述初始值而将所述燃料电池的输出电压设定为开路端电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-12-19 2007-3273491.一种燃料电池系统，具备：燃料电池，接受反应气体的供给而进行发电；推测装置，推测所述燃料电池的输出特性；控制装置，根据所述推测装置推测出的所述输出特性来控制所述燃料电池的运转；及初始值设定装置，设...

【专利技术属性】
技术研发人员：马屋原健司，前中健志，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP