燃料电池系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术的课题在于，提供一种能够长时间地维持对燃料电池堆的恶化较小的怠速停止的状态的燃料电池系统及其控制方法。本发明专利技术的燃料电池系统具备ECU，该ECU在怠速发电中当满足了规定的怠速停止开始条件时，将气泵的转速以及燃料电池堆的放电电流值在均大于0的范围内降低至低于怠速发电时，从而使燃料电池堆成为怠速停止的状态。ECU将燃料电池堆的最低单元电压值CV_low低于解除阈值B作为怠速停止的解除条件，按照燃料电池堆的最低单元电压值CV_low不低于解除阈值B的方式，燃料电池堆的最低单元电压值CV_low越小则越减小放电电流值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
近年来，作为汽车的新的动力源，燃料电池系统受到关注。燃料电池系统，例如，具备使反应气体(氢以及空气)发生化学反应来进行发电的燃料电池堆、和经由反应气体流路来向燃料电池提供反应气体的反应气体提供装置。燃料电池堆，例如，是层叠了数十个到数百个燃料电池单元的堆构造。在此，各燃料电池单元由一对隔离物夹持膜电极构造体(MEA)而构成，膜电极构造体由阳极电极(阴极)以及阴极电极(阳极)这2个电极、和被这些电极夹持的固体高分子电解质膜构成。在将这样的燃料电池系统作为动力源的燃料电池车辆中，为了尽量抑制反应气体的消耗量，优选例如在等待信号时等怠速运转状态下的发电继续进行的情况下，停止向燃 料电池堆提供反应气体。在专利文献I中，提出了如下技术即使在这样的反应气体的提供停止后，也继续从燃料电池堆中取出发电电流、即继续燃料电池堆的放电，从而消耗残留在燃料电池堆以及系统内的氢以及空气，防止燃料电池堆保持高电压状态而被放置，进而抑制燃料电池堆的恶化。在先技术文献专利文献专利文献I JP特开2006-294304号公报专利技术要解决的课题另外，已知，若如上述专利文献I的技术那样完全停止反应气体的提供，则有滞留于MEA的附近的氧和氢发生反应且催化剂发生恶化的危险，因此优选即使在怠速停止中，也继续提供极其微量的反应气体。因此，在怠速停止中，通过以低流量提供反应气体并继续放电，能够抑制MEA附近的氧和氢的反应所导致的恶化和燃料电池堆成为高电压状态所导致的恶化这两者。但是，在低流量的反应气体的提供下继续发电的所谓的低化学计量状态下的堆的发电稳定性，根据此时的单元的状态的优劣而容易产生很大变化，在恶劣的情况下单元电压迅速降低，存在难以长时间继续维持这样的低化学计量状态下的发电的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种将低化学计量状态下的发电与此时的单元的状态无关地长时间地维持的。解决课题的手段为了达成上述目的，本专利技术提供一种燃料电池系统，其具备燃料电池堆(例如，后述的燃料电池堆10)，其层叠多个若提供燃料气体以及氧化剂气体则进行发电的燃料电池单元而构成；电气负载(例如，后述的电动机20、气泵31、以及高压电池50等)，其连接于该燃料电池堆，消耗由该燃料电池堆发电的电力；和控制部(例如，后述的ECU70)，其执行低化学计量控制，所述低化学计量控制将向所述燃料电池堆提供的氧化剂气体的提供量以及从所述燃料电池堆取出的发电电流在均大于O的范围内降低至比怠速发电中更低。在执行所述低化学计量控制时，所述控制部按照使所述燃料电池堆的最低单元电压值(例如，后述的最低单元电压值CV_low)不低于规定的阈值(例如，后述的解除阈值B)的方式，所述燃料电池堆的最低单元电压值越小则越减小从所述燃料电池堆取出的发电电流。在本专利技术中，通过执行将向燃料电池堆提供的氧化剂气体的提供量以及从燃料电池堆取出的发电电流在均大于0的范围内降低至比怠速发电时更低的低化学计量控制，能够防止残留在各燃料电池单元的MEA的附近的氧与氢共存，并且避免燃料电池堆成为高电压状态，因此能够抑制燃料电池堆发生恶化。此外，在本专利技术中，在发电稳定性容易根据单元的状态而被左右的上述低化学计量控制执行时，最低单元电压值越小则越减小从燃料电池堆取出的发电电流。由此，即使在单元的状态并不良好的情况下，也能够防止最低单元电压值降低至低于规定的阈值，进而 能够长时间地维持低化学计量状态下的发电。 在此情况下，优选在执行所述低化学计量控制时，所述控制部，随着所述燃料电池堆的最低单元电压值与所述阈值的差(例如，后述的解除判定电压值AV)变小，减小从所述燃料电池堆取出的发电电流。在本专利技术中，通过随着最低单元电压值与上述规定的阈值的差变小、即随着燃料电池堆的发电稳定性恶化到不得不解除低化学计量控制，减小从燃料电池堆取出的发电电流，从而能够更可靠地使发电稳定，因此能够更长时间地继续维持低化学计量状态下的发电。在此情况下，优选在执行所述低化学计量控制时，所述控制部将向所述燃料电池堆提供的氧化剂气体的提供量维持固定。在本专利技术中，通过如上述那样虽然减小从燃料电池堆取出的发电电流，但是将氧化剂气体的提供量继续维持固定，从而能够使发电稳定，抑制最低单元电压值过剩地降低，因此能够更长时间地继续维持低化学计量状态下的发电。在此情况下，优选所述控制部，在将所述燃料电池堆的最低单元电压值低于所述阈值作为所述低化学计量控制的解除条件的情况下，按照在怠速发电中满足了规定的怠速停止开始条件来执行所述低化学计量控制。在本专利技术中，将最低单元电压值低于阈值作为低化学计量控制的解除条件，按照在怠速发电中满足了规定的怠速停止开始条件来执行低化学计量控制，使燃料电池堆成为怠速停止的状态。由此，能够将对燃料电池堆的恶化较小的怠速停止的状态，与此时的单元的状态无关地长时间地维持。在此情况下，优选所述控制部在点火开关被断开后的系统停止处理中执行所述低化学计量控制。在本专利技术中，在点火开关被断开后的系统停止处理中，执行上述那样的低化学计量控制。即，在从点火开关被断开开始到使燃料电池堆所进行的发电完全停止为止的期间执行上述那样的低化学计量控制，并长时间地维持低化学计量状态，从而能够与此时的单元的状态无关地在充分消耗了残留在系统内的燃料气体之后，使燃料电池堆所进行的发电完全停止。为了达成上述目的，本专利技术提供一种燃料电池系统的控制方法，所述燃料电池系统具备燃料电池堆，其层叠多个若提供燃料气体以及氧化剂气体则进行发电的燃料电池单元而构成；和电气负载，其连接于该燃料电池堆，消耗由该燃料电池堆发电的电力。所述控制方法包括如下步骤怠速发电步骤(例如，后述的图5中，时刻t0 tl的步骤)，一边将规定的量的氧化剂气体提供给所述燃料电池堆，一边从所述燃料电池堆中取出规定的量的发电电流；和低化学计量控制步骤(例如，后述的图5中，时刻tl t4的步骤)，将向所述燃料电池堆提供的氧化剂气体的提供量以及从所述燃料电池堆取出的发电电流在均大于0的范围内降低至比所述怠速发电步骤中更低，在所述低化学计量控制步骤中，按照使所述燃料电池堆的最低单元电压值(例如，后述的最低单元电压值CV_low)不低于规定的阈值(后述的解除阈值B)的方式，所述燃料电池堆的最低单元电压值越小，则越减小从所述燃料电池堆取出的发电电流。在此情况下，优选在所述低化学计量控制步骤中，随着所述燃料电池堆的最低单元电压值与所述阈值的差(例如，后述的解除判定电压值AV)变小，减小从所述燃料电池堆取出的发电电流。在此情况下，优选在所述低化学计量控制步骤中，将向所述燃料电池堆提供的氧化剂气体的提供量维持固定。在此情况下，优选在将所述燃料电池堆的最低单元电压值低于所述阈值作为所述低化学计量控制步骤的解除条件的情况下，按照在所述怠速发电步骤中满足了规定的怠速停止开始条件来执行所述低化学计量控制步骤。在此情况下，优选所述低化学计量控制步骤在点火开关被断开后的系统停止处理中执行。根据本专利技术，发挥与上述的燃料电池系统的专利技术相同的效果。附图说明图I是表示本专利技术的第I实施方式所涉及的燃料电池系统的框图。图2是表示上述实施方式所涉及的怠速停止控制的步骤的一例的时序图。图3是表示设定怠速停止中的电流指令值的步骤的流程图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，其具备：燃料电池堆，其层叠多个若提供燃料气体以及氧化剂气体则进行发电的燃料电池单元而构成；电气负载，其连接于该燃料电池堆，消耗由该燃料电池堆发电的电力；和控制部，其执行低化学计量控制，所述低化学计量控制将向所述燃料电池堆提供的氧化剂气体的提供量以及从所述燃料电池堆取出的发电电流在均大于0的范围内降低至比怠速发电中更低，所述燃料电池系统的特征在于，在执行所述低化学计量控制时，所述控制部按照使所述燃料电池堆的最低单元电压值不低于规定的阈值的方式，所述燃料电池堆的最低单元电压值越小则越减小从所述燃料电池堆取出的发电电流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：和气千大，松本裕嗣，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：