本发明专利技术提供一种燃料电池系统(12)及搭载了该系统的车辆(10)，既能够防止燃料电池(40)的劣化，又能够提高燃料电池系统(12)的系统效率。ECU(24)在电池(20)的电压(Vbat)是燃料电池(40)的氧化还原进行电压范围外的电压的情况下，将DC/DC变换器(22)控制为直接连接状态(Vbat≈Vfc)，并且按照使向燃料电池(40)供给的氧或氢的浓度追随基于负载(30)的要求电力而决定的目标发电电力的方式控制气体供给部(60、44)。因此，能够防止燃料电池(40)的劣化，并且能够降低DC/DC变换器(22)中的升降压所引起的电力损耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通过串联连接了电压调整部的蓄电装置、和与串联连接的上述电压调整部及上述蓄电装置并联连接的燃料电池的合成电源来驱动负载的燃料电池系统及搭载了该系统的车辆，涉及在这种燃料电池系统及搭载了该系统的车辆中既可以抑制上述燃料电池的劣化、又可以提高系统效率的燃料电池系统及搭载了该系统的车辆。
技术介绍
燃料电池例如具备由阴极电极与阳极电极夹持全氟磺酸的薄膜中被含浸了水的固体高分子电解质膜而成的电解质膜·电极结构体(MEA)。阴极电极及阳极电极具有由复写纸等构成的气体扩散层；在上述气体扩散层的表面上均衡地涂敷了表面担载有钼合金等催化剂(以下也称为Pt催化剂)粒子的碳粒子而形成的电极催化剂层。电极催化剂层形成于固体高分子电解质膜的两面。 用于抑制燃料电池的劣化的技术已经在JP2007-005038A中提出。在JP2007-005038A所提出的技术中，回避上述Pt催化剂发生结块(sintering)现象(Pt催化剂的凝聚)的氧化还原电位，使燃料电池发电。但是，在JP2007-005038A所涉及的技术中，为了持续回避氧化还原电位，对于由燃料电池的电力驱动的行驶电动机等负载所要求的电力而言，需要增大或减小从燃料电池输出的电力，该情况下将燃料电池中产生的剩余电力借助DC/DC变换器的限幅动作而使其降压后充电到电池(蓄电装置)中，对于上述负载所要求的电力的不足电力而言，通过上述DC/DC变换器的限幅动作使电池的电压升压后进行补充(assist)。然而，在JP2007-005038A所涉及的技术中，为了持续回避氧化还原电位，会频繁地发生DC/DC变换器的限幅动作，存在DC/DC变换器的开关损耗(lose)增大、燃料电池系统的系统效率降低的问题。
技术实现思路
本专利技术是考虑了上述课题而实现的，其目的在于提供一种既能够防止燃料电池的劣化、又能提高燃料电池系统的系统效率的燃料电池系统及搭载了该系统的车辆。本专利技术涉及的燃料电池系统具备具有催化剂并通过利用上述催化剂使氧或氢反应而进行发电的燃料电池；向上述燃料电池供给上述氧及上述氢中的至少一方的气体供给部；输出电压根据蓄电量而变动的蓄电装置；与上述燃料电池并联且与上述蓄电装置串联地设置，对上述燃料电池的输出电压进行调整的电压调整部；和由上述燃料电池的输出电力来驱动的负载，该燃料电池系统的特征在于还具有检测上述负载的要求电力，并且对上述燃料电池、上述气体供给部、及上述电压调整部进行控制的控制部，上述控制部在上述蓄电装置的输出电压为上述燃料电池的氧化还原进行电压范围外的情况下，将上述电压调整部控制为直接连接状态，并且按照使向上述燃料电池供给的氧或氢的浓度追随基于上述负载的要求电力而决定的目标发电电力的方式控制上述气体供给部。根据本专利技术，因为控制部在蓄电装置的输出电压为燃料电池的氧化还原进行电压范围外的情况下，将电压调整部控制为不是升降压状态的直接连接状态(蓄电装置的输出电压 燃料电池的输出电压)，并且按照使向上述燃料电池供给的氧或氢的浓度追随基于负载的要求电力而决定的目标发电电力的方式控制气体供给部，所以可以防止燃料电池的劣化，且可以降低电压调整部中的升降压所引起的电力损耗。该情况下，上述蓄电装置的输出电压为上述燃料电池的上述氧化还原进行电压范围外的情况，是指该输出电压为比上述氧化还原进行电压范围低的催化剂还原稳定电压范围内或者比上述氧化还原进行电压范围高的催化剂氧化稳定电压范围内的电压。进而，优选还具备对外部气体温度进行测量的外部气体温度传感器，在由上述外部气体温度传感器测量出的外部气体温度为阈值温度以上时，上述控制部以上述催化剂还原稳定电压范围内的电压将上述电压调整部控制为上述直接连接状态、即控制为将上述蓄电装置与上述燃料电池直接连接的状态。在外部气体温度比阈值温度低的情况下，因为有时在燃料电池系统重新启动时燃料电池系统的暖机等需要能量，所以该情况下不成为直接连接状态而将上述蓄电装置的电压保持高的电压，从而可以确保上述能量。 再有，上述控制部在上述负载的要求电力高时，由上述电压调整部调整上述燃料电池的输出电压，从上述燃料电池与上述蓄电装置向上述负载供给电力，而在上述负载的要求电力低时，将上述电压调整部控制为上述直接连接状态，主要利用上述燃料电池的电力来应对上述负载的要求电力。另外，上述负载的要求电力高时例如在燃料电池系统被搭载到车辆中的情况下指的是爬坡时等。还有，上述控制部在将上述电压调整部控制为上述直接连接状态时，按照使上述蓄电装置的目标SOC值成为与上述氧化还原进行电压范围的下限电压对应的阈值SOC值以下的方式进行控制，从而可以使成为上述直接连接状态的频度增加。搭载了上述燃料电池系统的车辆也包含在本专利技术中。根据本专利技术，因为控制部在蓄电装置的输出电压为燃料电池的氧化还原进行电压范围外的情况下、将电压调整部控制为直接连接状态，并且按照使向上述燃料电池供给的氧或氢的浓度追随基于负载的要求电力而决定的目标发电电力的方式控制气体供给部，所以既可以防止燃料电池的劣化，又可以提高燃料电池系统的系统效率。根据附图与关联的下述优选实施方式例子的说明，会更加明了上述目的及其他目的、特征以及优点。附图说明图I是本专利技术一实施方式涉及的搭载了燃料电池系统的燃料电池车辆的概略整体构成图。图2是上述燃料电池车辆的电力系统的框图。图3是上述实施方式中的燃料电池组件的概略构成图。图4是表示上述实施方式中的DC/DC变换器的细节的电路图。图5是电子控制装置(ECT)中的基本控制(主程序)的流程图。图6是计算系统负载的流程图。图7是表示当前的电动机转速与电动机预想消耗电力的关系的图。图8是表示构成燃料电池的燃料电池单元的电压与单元的劣化量的关系的一例的图。图9是表示燃料电池单元的电压的变动速度不同时的氧化的进行与还原的进行的形态的例子的循环伏安法图。图10是燃料电池的通常的电流电压特性的说明图。图11是表示阴极化学计量比(stoichiometric ratio)与单元电流的关系的图。图12是用于说明燃料电池的发电控制相关的基本控制模式的流程图。图13是燃料电池中的多个电力供给模式(基本控制模式等)的说明图。图14是表示电池的SOC值与充放电系数的关系的图。图15是表示目标FC电流与目标氧浓度的关系的图。·图16是表示目标FC电流与目标气泵转速及目标水泵转速的关系的图。图17是表示目标FC电流与目标背压阀开度的关系的图。图18是电动机的转矩控制的流程图。图19是表示燃料电池的发电电力与发电效率的关系的图。图20是用于说明第I实施例的动作的流程图。图21是对第I实施例与基本控制相关的技术进行比较并说明的时间图。图22是第2实施例中的燃料电池组件的概略构成图。图23是表示循环阀的阀开度与阴极流路中的氧浓度的关系的图。图24是用于说明第2实施例的动作的流程图。图25是在与燃料电池电压的关系中表示目标SOC值和电池电压的关系的图。图26是对现有技术与第3实施例进行比较并说明的时间图。图27是表示燃料电池系统的第I变形例的概略构成的框图。图28是表示燃料电池系统的第2变形例的概略构成的框图。图29是表示燃料电池系统的第3变形例的概略构成的框图。具体实施例方式图I是本专利技术一实施方式涉及的搭载了燃料电池系统12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(40)，其具有催化剂，通过利用上述催化剂使氧或氢反应而进行发电；气体供给部(44，60)，其向上述燃料电池(40)供给上述氧及上述氢中的至少一方；蓄电装置(20)，其输出电压根据蓄电量而变动；电压调整部(22)，其与上述燃料电池(40)并联且与上述蓄电装置(20)串联地设置，对上述燃料电池(40)的输出电压进行调整；和负载(14)，其由上述燃料电池(40)的输出电力来驱动，该燃料电池系统的特征在于，该燃料电池系统还具有控制部(24)，其检测上述负载(14)的要求电力，并且控制上述燃料电池(40)、上述气体供给部(44，60)及上述电压调整部(22)，上述控制部(24)在上述蓄电装置(20)的输出电压为上述燃料电池(40)的氧化还原进行电压范围外的情况下，将上述电压调整部(22)控制为直接连接状态，并且按照使向上述燃料电池(40)供给的氧或氢的浓度追随基于上述负载(14)的要求电力而决定的目标发电电力的方式控制上述气体供给部(44，60)。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：数野修一，佐伯响，渡边和典，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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