燃料电池系统具备燃料电池、运转控制部、空调机构，燃料电池在电流对电压特性曲线上的工作点进行运转的通常运转时，在存在对空调机构的制热要求的情况下，运转控制部比较满足要求发热量的电流对电压特性曲线上的工作点的电流值即发热要求电流值、与满足要求输出的电流对电压特性曲线上的工作点的电流值即输出要求电流值，在输出要求电流值为发热要求电流值以上时，运转控制部使燃料电池在电流对电压特性曲线上的工作点动作，在输出要求电流值比发热要求电流值小时，运转控制部执行控制以使燃料电池的工作点成为与处于电流对电压特性曲线上时相比发电效率低的工作点。
【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的废热的利用。
技术介绍
为了确保低温起动时的燃料电池的动作稳定性，提出了如下的技木，即进行以与通常运转时相比低的效率使燃料电池发电的运转(以下，称为“低效率运转”)，由此使燃料电池的热损失(废热)増加，通过废热来使燃料 电池升温。
技术实现思路
在通常运转时执行低效率运转而将通过低效率运转产生的热量利用于制热的情况下，为了得到制热用的要求热量而使发电效率下降，由此无法得到要求输出(电力)，输出响应性可能会下降。而且，与之相反地，为了满足要求输出而无法得到要求发热量，发热响应性可能会下降。而且，在使用氢气及空气作为反应气体的系统中，通过低效率运转而在阴极产生氢气，因此需要利用空气对该氢气进行稀释。在通常运转时，依次计算稀释用的空气量和阳极所需空气量，在进行各自的空气量的供给控制时，空气量调整的处理变得复杂，可能会导致输出响应性及发热响应性的恶化。本专利技术目的是在利用燃料电池的废热进行制热的燃料电池系统中，在通常运转时提高进行制热之际的输出响应性及发热响应性。本专利技术为了解决上述的课题的至少一部分而作出，可以作为以下的方式或适用例来实现。ー种燃料电池系统，具备燃料电池；运转控制部，对所述燃料电池的运转进行控制；及空调机构，利用所述燃料电池的废热进行制热，所述燃料电池在所述燃料电池的电流对电压特性曲线上的工作点进行运转的通常运转时，在存在对所述空调机构的制热要求的情况下，所述运转控制部比较所述电流对电压特性曲线上且满足对所述燃料电池的要求发热量的工作点的电流值即发热要求电流值、与在所述电流对电压特性曲线上且满足对所述燃料电池的要求输出的工作点的电流值即输出要求电流值，在所述输出要求电流值为所述发热要求电流值以上的情况下，所述运转控制部使所述燃料电池在所述电流对电压特性曲线上的工作点工作，在所述输出要求电流值比所述发热要求电流值小的情况下，所述运转控制部执行控制所述燃料电池的工作点成为与处于所述燃料电池的电流对电压特性曲线上时相比发电效率低的工作点的制热用运转控制。在适用例I的燃料电池系统中，在输出要求电流值为发热要求电流值以上吋，将燃料电池的工作点控制成电流对电压特性曲线上，因此与在输出要求电流值为发热要求电流值以上时将燃料电池的工作点控制成比电流对电压特性曲线的发电效率低(即，发热效率高)的工作点的结构相比，能够提高输出，并简化处理。因此，能够提高输出响应性。而且，在输出要求电流值为发热要求电流值以上时，由于电流对电压特性曲线上的工作点的燃料电池的废热量比要求发热量大，因此通过形成为适用例I的结构，能够从燃料电池的废热得到满足制热要求的热量，因此也能够提高发热响应性。而且，在输出要求电流值比发热要求电流值小的情况下，控制成与燃料电池的工作点处于电流对电压特性曲线上的情况相比发电效率低(即，发热效率高)的工作点，因此能够从燃料电池的废热得到满足制热要求的热量。在适用例I记载的燃料电池系统中，还具备氧化剂气体供给部，将所述燃料电池的发电所利用的氧化剂气体向所述燃料电池供给；氧化剂气体供给路，将所述氧化剂气体供给部与所述燃料电池连通；阴极侧废气排出路，将所述燃料电池的阴极侧废气排出；旁通流路，将所述氧化剂气体供给路与所述阴极侧废气排出路连接；及流量调整阀，对从所述氧化剂气体供给部供给的所述氧化剂气体中的、从所述氧化剂气体供给路向所述燃料电池供给的所述氧化剂气体的流量与从所述氧化剂气体供给路向所述旁通流路供给的所述氧化剂气体的流量的流量比进行调整，作为所述制热用运转控制，所述运转控制部将由所述氧化剂气体供给部供给的所述氧化剂气体的供给量固定在用于实现所述输出要求电流值的供给量，并且通过调整所述流量调整阀，而控制所述燃料电池的工作点成为满足所述要求发热量和所述要求输出的工作点即要求工作点。 通过这种结构，由于将氧化剂气体供给部供给的氧化剂气体的供给量固定，因此能够抑制氧化剂气体供给部的响应性的影响。因此，即使在氧化剂气体供给部的响应性低的情况下，也能够抑制输出响应性及发热响应性的下降。而且，由于将氧化剂气体供给量的固定量形成为用于实现输出要求电流值的供给量，因此能够同时满足缩窄进行制热用运转的电流范围这样的要求和抑制从制热用运转向通常运转过渡时氧化剂气体供给部供给的氧化剂气体供给量的上升量这样的要求。在适用例2记载的燃料电池系统中，还具备对所述燃料电池的电流值进行测定的电流测定部，所述运转控制部在所述制热用运转控制的开始时以如下方式调整所述流量调整阀将通过所述氧化剂气体供给部供给的所述氧化剂气体中的、比用于实现所述要求工作点的电流值的所述氧化剂气体的流量少的流量的所述氧化剂气体向所述燃料电池供给；然后，所述运转控制部以如下方式控制所述流量调整阀在通过所述电流测定部测定的所述燃料电池的电流值比所述要求工作点的电流值大的情况下，减少向所述燃料电池供给的所述氧化剂气体的流量，在通过所述电流测定部测定的所述燃料电池的电流值比所述要求工作点的电流值小的情况下，增加向所述燃料电池供给的所述氧化剂气体的流量。通过这种结构，由于工作点不在电流对电压特性曲线上，因此即使在制热用运转中实际需要的氧化剂气体的流量与用于实现要求工作点的电流值的氧化剂气体的流量不同的情况下，也能够使氧化剂气体的流量增减，以使通过电流测定部测定的燃料电池的电流值与要求工作点的电流值一致，因此能够将适当的量的氧化剂气体向燃料电池供给。在适用例I至适用例3中任一适用例记载的燃料电池系统中，还具备燃料电池温度取得部，取得所述燃料电池的温度；及制热空间温度取得部，取得成为所述空调机构的制热对象的空间的温度即制热空间温度，在所述燃料电池的起动时，所述运转控制部执行进行控制以与所述制热用运转控制相比使燃料电池的发电效率更低的起动时预热运转控制，所述运转控制部具有如下的第一制热运转模式若在执行所述起动时预热运转控制的期间存在对所述空调机构的制热要求，则在所述燃料电池的温度达到了预先确定的预热结束温度之后且所述制热空间温度达到了满足所述制热要求的温度的情况下，使所述起动时预热运转控制结束，所述运转控制部在所述起动时预热运转控制结束之后，比较所述发热要求电流值与所述输出要求电流值，在所述输出要求电流值为所述发热要求电流值以上的情况下，使所述燃料电池在所述电流对电压特性曲线上的工作点工作，在所述输出要求电流值比所述发热要求电流值小的情况下，执行所述制热用运转控制。通过这种结构，在制热空间温度成为满足制热要求的温度之前执行第一制热运转模式，因此能够在更短期间内使制热空间温度上升。而且，在制热空间温度成为满足制热要求的温度时，将燃料电池的工作点控制成为电流对电压特性曲线上，或者执行制热用运转控制，因此能够供给要求发热量并能够得到满足要求输出的量的输出，从而能够提高输出响应性及发热响应性。在适用例4记载的燃料电池系统中，还具备用户接ロ部，除了所述第一制热运转模式之外，所述运转控制部还具有如下的第二制热运转模式若在执行所述起动 时预热运转控制的期间存在对所述空调机构的制热要求，则在所述燃料电池的温度达到了所述预热结束温度的情况下，使所述起动时预热运转控制结束，所述用户接ロ部允许用户在所述第一制热运转模式及所述第二制热运转模式中指定由所述运转控制部执行的制热本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：长沼良明，田中浩己，弓田修，水野伸和，坂上祐一，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：
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