燃料电池系统和控制燃料电池系统的方法技术方案

一种燃料电池系统（100），其配备有测量阴极气体供应量的空气流量计（33）和氢气循环泵（64）。控制器（20）指令燃料电池（10）执行预设的基准操作、测量由氢气循环泵（64）消耗的电力，并且确定适合于由氢气循环泵（64）消耗的电力量的阴极气体供应量。控制器（20）然后计算在空气流量计（33）中的测量误差和对于测量误差的校正值。控制器（20）基于在利用校正值校正之后的由空气流量计（33）测量的值来控制阴极气体供应量。

【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。
技术介绍
燃料电池系统向燃料电池供应反应气体以产生电力，并且输出对应于来自外部负载的请求的电力。通常，在燃料电池系统中，阴极气体的流量由诸如空气流量计的流量计来测量，并且基于所测量的流量来控制被供应到燃料电池的阴极气体的量(例如见日本专利申请公布No. 2007-220625( JP-A-2007-220625))。然而，流量计的准确度随着时间降低，这可能在测量中引入误差。当来自流量计的读数是错误的时，不适当的量的阴极气体可能被供应到燃料电池。
技术实现思路
本专利技术有助于适当控制供应到燃料电池的反应气体的量。作为本专利技术的第一方面,一种根据来自外部负载的请求输出电力的燃料电池系统包括燃料电池；阴极气体供应部，该阴极气体供应部向燃料电池供应阴极气体；气体供给量传感器，该气体供给量传感器测量由阴极气体供应部供给到燃料电池的阴极气体的量； 阳极气体供应部，该阳极气体供应部向燃料电池供应阳极气体；特征值检测部，该特征值检测部检测作为与阳极气体相关联并且与实际上被供应到燃料电池的阴极气体的量相关的值而预先选择的特征值；以及控制器，该控制器对被供应到燃料电池的阳极气体的量和被供应到燃料电池的阴极气体的量进行控制，以控制燃料电池的操作。当执行基准操作以在预设条件下操作燃料电池时阴极气体的供应量和特征值之间的相关性已经预先存储了在控制器中。该控制器使得燃料电池执行基准操作、获取由气体供给量传感器测量的值、检测特征值、使用该相关性来对所检测的特征值获取阴极气体的供应量作为供应量基准值，并且对在供应量基准值和由气体供给量传感器所测量的值之间的差进行计算并且作为由气体供给量传感器所测量的值的误差。该控制器基于由气体供给量传感器测量的值，来调整由阴极气体供应部供给的阴极气体的量，以使得在向燃料电池供应阴极气体时对误差进行补偿。根据本专利技术的第一方面，基于特征值测量阴极气体的供应量，该特征值与供应的阴极气体的实际量具有预先已知的相关性，并且参考阴极气体的供应量的测量值来计算在气体供给量传感器中的测量误差。然后，在基于由气体供给量传感器测量的值控制阴极气体的供应量的控制处理中，供给的阴极气体的量得到调整，使得对测量误差进行了补偿。因此，能够适当地控制被供应到燃料电池的阴极气体的量。在根据本专利技术的第一方面的燃料电池系统中，阳极气体供应部可以配备有用于将阳极气体供给到燃料电池的泵，并且特征值检测部可以检测由泵消耗的电力作为特征值，由泵消耗的电力随着实际上被供应到燃料电池的阴极气体的量的增加而降低。根据这种配置，能够基于由供给阳极气体的泵消耗的电力来测量阴极气体的供应量，并且能够参考阴极气体的供应量的测量值，来计算在气体供给量传感器中的测量误差。因此，能够适当地控制被供应到燃料电池的阴极气体的量。在根据本专利技术的第一方面的燃料电池系统中，特征值检测部可以检测在燃料电池的阳极侧的气流通道中的压力损失来作为特征值，压力损失随着实际上被供应到燃料气体的阴极气体的量的增加而降低。根据这种配置，能够基于在燃料电池的阳极侧的气流通道中的压力损失来测量阴极气体的供应量，并且参考阴极气体的供应量的测量值，能够计算在气体供给量测量中的测量误差。在根据本专利技术的第一方面的燃料电池系统中，特征值检测部可以检测阳极废气的湿度来作为特征值，阳极废气的湿度随着实际上被供应到燃料电池的阴极气体的量的增加而降低。根据这种配置，能够基于阳极废气的湿度来测量阴极气体的供应量，并且参考阴极气体的供应量的测量值，能够计算在气体供给量传感器中的测量误差。在根据本专利技术的第一方面的燃料电池系统中，可以在被供应到燃料电池的阳极气体的量和被供应到燃料电池的阴极气体的量分别保持等于预设的恒定量、并且燃料电池的输出保持等于预设的恒定输出的情况下，来执行基准操作。根据这种配置，能够容易地获取·在执行基准操作期间的阴极气体的供应量和特征值之间的相关性。因此，能够基于由特征值检测部所检测到的特征值，来更加准确地获取阴极气体的供应量。作为本专利技术的第二方面，一种控制具有气体供给量传感器的燃料电池系统的方法包括执行基准操作以在预设条件下操作燃料电池；测量被供给到燃料电池的阴极气体的量；检测作为与阳极气体相关联并且与实际上被供应到燃料电池的阴极气体的量相关的值而预先选择的特征值；参考预先准备的、在执行基准操作期间阴极气体的供应量和特征值之间的相关性，对于特征值来获取阴极气体的供应量，作为供应量基准值；以及，在对作为在测量的阴极气体的量和获取的供应量基准值之间的差而计算的误差进行补偿的同时，基于由气体供给量传感器所测量的值向燃料电池供应阴极气体。作为本专利技术的第三方面，一种控制燃料电池系统的方法包括执行基准操作以在预设条件下操作燃料电池；测量被供给到燃料电池的阴极气体的量；检测作为与阳极气体相关联并且与实际上被供应到燃料电池的阴极气体的量相关的值而预先选择的特征值；并且使用预先准备的、在执行基准操作期间阴极气体的供应量和特征值之间的相关性，对于特征值来获取阴极气体的供应量。根据本专利技术的这个方面，能够通过检测特征值来测量阴极气体的供应量。使用这个测量值，能够更加容易地并且更加适当地控制阴极气体的供应量。应该指出，本专利技术能够被以各种形式，例如以燃料电池系统、被应用于燃料电池系统的控制方法、用于实现该系统或者该方法的计算机程序、在其上记录计算机程序的记录介质、安装有该燃料电池系统的车辆等的形式来实现。附图说明将参考附图在本专利技术的示例性实施例的以下详细说明中描述本专利技术的特征、优点，以及技术和工业重要性，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中图I是示出燃料电池系统的配置的概略视图；图2是示出燃料电池系统的电气配置的概略视图；图3A和3B包括在燃料电池系统中控制被供应到燃料电池的阴极气体的的量的过程的说明性视图；图4是示出对于空气流量计中的测量误差进行补偿的测量误差补偿操作的过程的说明性视图；图5A和5B包括描绘在被供应到燃料电池的空气的量和由氢气循环泵消耗的电力之间的相关性的说明性视图；图6是描绘获取空气供应量基准值和校正值计算的过程的说明性视图；图7是示出根据本专利技术的第二实施例的燃料电池系统的配置的概略视图；图8A是在燃料电池系统中执行的校正值确定过程的流程图；图8B是用作在图8A的步骤S30中使用的示例基准值确定映射的曲线图； 图9是示出根据本专利技术的第三实施例的燃料电池系统的配置的概略视图；图IOA是在根据本专利技术的第三实施例的燃料电池系统中执行的校正值确定过程的流程图；图IOB是在图IOA的步骤S30中使用的基准值获取映射的示例的曲线图；图11是示出根据本专利技术的第四实施例的燃料电池系统的配置的概略视图；并且图12A和12B包括描绘在本专利技术的第四实施例中控制供应的阴极气体的量的过程的说明性视图。具体实施例方式图I是根据本专利技术的一个实施例的燃料电池系统的配置的概略视图。燃料电池系统100配备有燃料电池10、控制器20、阴极气体供应部30、阴极气体排放部40、阳极气体供应部50、阳极气体循环排放部50和冷却介质供应部70。燃料电池10是使用氢气(阳极气体)和空气(阴极气体)作为反应气体来产生电力的质子交换膜燃料电池。燃料电池10具有堆叠结构，其中也被称作单体电池的多个发电机(未示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.17 JP 2010-1381531.一种燃料电池系统，包括 燃料电池； 阴极气体供应部，所述阴极气体供应部向所述燃料电池供应阴极气体； 气体供给量传感器，所述气体供给量传感器测量被供应到所述燃料电池的所述阴极气体的量； 阳极气体供应部，所述阳极气体供应部向所述燃料电池供应阳极气体； 特征值检测部，所述特征值检测部检测与所述阳极气体相关联并且与实际上被供应到所述燃料电池的所述阴极气体的量相关的特征值；以及 控制器，所述控制器对被供应到所述燃料电池的所述阳极气体的量和所述阴极气体的量进行控制，以控制所述燃料电池的操作， 其中， 当执行基准操作以在预设条件下操作所述燃料电池时，在所述特征值和被供应到所述燃料电池的阴极气体的量之间的相关性被存储在所述控制器中，并且 所述控制器指令所述燃料电池执行所述基准操作、获取由所述气体供给量传感器测量的被供应到所述燃料电池的所述阴极气体的量、检测所述特征值、使用所述相关性来对于所检测的特征值获取所供应的阴极气体的量作为供应量基准值，并且对在所述供应量基准值和由所述气体供给量传感器所测量的值之间的差进行计算并作为由所述气体供给量传感器所测量的值中的误差，并且 所述控制器基于由所述气体供给量测量部所测量的值，来调节由所述阴极气体供应部供应的所述阴极气体的量，以使得在向所述燃料电池供应所述阴极气体时对所述误差进行补偿。2.根据权利要求I所述的燃料电池系统，其中， 所述阳极气体供应部包括用于将所述阳极气体供给到所述燃料电池的泵， 所述特征值是由所述泵消耗的电力，所述电力随着实际上被供应到所述燃料电池的所述阴极气体的量的增加而降低。3.根据权利要求I所述的燃料电池系统，其中， 所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹下昌宏，水野伸和，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：