燃料電池系統及其控制方法
【專利說明】燃料電池系統及其控制方法
[0001]本申請主張基于在2014年11月14日提出申請的申請編號號的日本專利申請的優先權，并將其公開的全部通過參照而援引于本申請。
技術領域
[0002]本發明涉及燃料電池系統和燃料電池系統的控制方法。
【背景技術】
[0003]以往的燃料電池系統例如國際公開W0/2010/073383號公報記載那樣，推定燃料電池的單電池面內的含水量分布，基于其推定結果，限制從燃料電池取出的電流。上述推定例如基于燃料電池的冷卻水溫進行。
【發明內容】
[0004]【發明要解決的課題】
[0005]然而，在所述現有技術中，在以高負載連續運轉的情況下，冷卻水溫的上升相對于燃料電池單電池的實際的干燥的進展發生延遲，因此在燃料電池單電池的干燥進展之后進行電流限制，控制性惡化，燃料電池的發熱量增加。為此，產生燃料電池單電池的干燥進展，而電解質膜難以返回適度的濕潤狀態這樣的問題。
[0006]【用于解決課題的方案】
[0007]本發明為了解決上述的課題的至少一部分而作出，能夠作為以下的方式實現。
[0008](I)本發明的一方式涉及在具備燃料電池的燃料電池系統中，燃料電池系統可以具備:阻抗檢測部，檢測所述燃料電池的阻抗；及電流限制部，將從所述燃料電池取出的電流限制為上限電流值以下。所述電流限制部可以基于所述檢測出的阻抗來變更所述上限電流值。阻抗的變化與冷卻水溫相比，相對于燃料電池的干燥表現出高的響應性，因此根據該方式的燃料電池系統，能夠在燃料電池的干燥進展之前進行電流限制。其結果是，即使在以高負載連續運轉的情況下，也能夠抑制燃料電池的發熱的增大。因此，該方式的燃料電池系統能夠抑制高負載連續運轉時的燃料電池的干燥。
[0009](2)在所述方式的燃料電池系統中，可以是，在所述阻抗為比第一阻抗值高的第二阻抗值時，將所述上限電流值設為比所述第一阻抗值時的上限電流值低的值。根據該燃料電池系統，阻抗高時與阻抗低時相比，上限電流值成為低值，嚴格地設定電流限制。阻抗越高則燃料電池的水分量越少而越容易干燥，這種情況下，由于能夠更嚴格地設定電流限制，因此能夠充分抑制燃料電池的干燥。
[0010](3)在所述方式的燃料電池系統中，可以是，還具備檢測所述燃料電池的溫度的溫度檢測部，基于所述檢測出的溫度來變更所述上限電流值。根據該燃料電池系統，通過燃料電池的溫度能夠控制燃料電池的干燥，因此能夠進一步抑制燃料電池的干燥。
[0011 ] (4)在所述方式的燃料電池系統中，可以是，在所述檢測出的溫度為比第一溫度高的第二溫度時，將所述上限電流值設為比所述第一溫度時的上限電流值低的值。根據該燃料電池系統，燃料電池的溫度高時與溫度低時相比，上限電流值成為低值，嚴格地設定電流限制。溫度越高則燃料電池越容易干燥，這種情況下，由于更嚴格地設定電流限制，因此能夠進一步抑制燃料電池的干燥。
[0012](5)本發明的另一方式是具備燃料電池的燃料電池系統的控制方法。該燃料電池系統的控制方法可以包括:檢測所述燃料電池的阻抗的工序；及將從所述燃料電池取出的電流限制為上限電流值以下的工序。限制所述電流的工序可以基于所述檢測出的阻抗來變更所述上限電流值。根據該結構的燃料電池系統的控制方法，與所述方式的燃料電池系統同樣，能夠抑制高負載連續運轉時的燃料電池的干燥。
[0013]本發明也能夠以燃料電池系統或燃料電池系統的控制方法以外的各種方式實現。能夠以具備燃料電池系統的車輛、用于實現與燃料電池系統的控制方法的各工序對應的功能的計算機程序、記錄有該計算機程序的非臨時性的記錄介質(non-transitory storagemedium)等方式實現。
【附圖說明】
[0014]圖1是表示作為本發明的一實施方式的燃料電池車輛的概略結構的說明圖。
[0015]圖2是表示燃料電池車輛的電氣性的結構的框圖。
[0016]圖3是表示控制單元執行的輸出控制處理的流程圖。
[0017]圖4是用于說明電流的目標值的取得工序的說明圖。
[0018]圖5是表不電流限制用映射的一例的說明圖。
[0019]圖6是電流限制用映射的制作所使用的坐標圖的圖。
[0020]圖7是電流限制用映射的制作所使用的坐標圖的圖。
[0021 ]圖8是電流限制用映射的制作所使用的坐標圖的圖。
[0022]圖9是電流限制用映射的制作所使用的坐標圖的圖。
[0023]圖10是表示通過輸出控制處理而變化的電流限制用映射上的動作點的迀移的說明圖。
[0024]圖11是表示通過輸出控制處理而變化的燃料電池組的發電狀態的迀移的說明圖。
[0025]圖12是表示參考例的燃料電池組的發電狀態的迀移的說明圖。
[0026]【標號說明】
[0027]10…燃料電池車輛
[0028]20…燃料電池車輛
[0029]30…燃料電池系統
[0030]40…燃料電池組
[0031]41…單電池
[0032]50…氫氣供給排出機構
[0033]51…氫罐
[0034]52…氫氣供給流路
[0035]53…氫氣循環流路
[0036]54…氫氣排出流路
[0037]55…噴射器
[0038]56…壓力傳感器
[0039]57…氫循環栗
[0040]58…流放閥
[0041]60...空氣供給排出機構
[0042]61…空氣供給路
[0043]62…空氣壓縮器
[0044]63…分流截止閥
[0045]65…壓力傳感器
[0046]66…空氣排出路
[0047]67…壓力調整截止閥
[0048]69…旁通路
[0049]70…冷卻水循環機構
[0050]71…散熱器
[0051]72…冷卻水循環栗
[0052]73…水溫傳感器
[0053]74…水溫傳感器
[0054]76…冷卻水循環路
[0055]75…分流截止閥
[0056]77...旁通路
[0057]81...二次電池
[0058]85…驅動電動機
[0059]91…電流計
[0060]92...電壓計
[0061]93…阻抗計
[0062]100…控制單元
[0063]110…油門踏板
[0064]112…油門位置傳感器
[0065]MP…電流限制用映射
【具體實施方式】
[0066]接下來，對本發明的實施方式進行說明。
[0067]A.整體結構:
[0068]圖1是表示作為本發明的一實施方式的燃料電池車輛10的概略結構的說明圖。燃料電池車輛10是四輪機動車，搭載有燃料電池系統30。燃料電池系統30具備燃料電池組40、氫氣供給排出機構50、空氣供給排出機構60、冷卻水循環機構70及控制單元100。
[0069]燃料電池組40是通過氫與氧的電化學反應進行發電的單元，將多個單電池41層疊而形成。單電池41由陽極、陰極、電解質、隔板等構成。燃料電池組40能夠適用各種類型，但是在本實施方式中，使用了固體高分子型。
[0070]氫氣供給排出機構50向燃料電池組40供給及排出氫氣。氫氣是指富含氫的氣體，沒有限定為純氫。氫氣供給排出機構50具備氫罐51、氫氣供給流路52、氫氣循環流路53、氫氣排出流路54。
[0071]氫罐51 IC存高壓的氫氣。氫氣供給流路52是用于將氫罐51的氫氣向燃料電池組40供給的