[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池系统。

背景技术

作为以往的燃料电池系统，有使燃料电池的输出电流变化，同时基于检测到的输出电压，对燃料电池的IV特性(电流电压特性)进行估计的系统(参照JP2000-357526A)。

发明内容

在目前开发中的燃料电池系统中，在燃料电池的暖机后的通常运转中，基于为了使车辆行驶所要求的电力，设定对燃料电池供给的阴极气体的压力，并驱动阴极压缩机，以能够确保为了进行该要求电力的发电而必要的氧分压。

另一方面，在燃料电池的暖机中，将燃料电池内的阴极侧的压力设定为比通常运转时高的暖机时用的压力，以使辅机之一的阴极压缩机的消耗电力尽可能大。由此，使燃料电池的发电电力增大来促进燃料电池的暖机。

此外，暖机初期存在燃料电池的IV特性差，不能供给车辆的行驶上必要的电力的情况。因此，估计暖机中的IV特性，在估计出的IV特性成为车辆的行驶上必要的IV特性的时刻，发出车辆的行驶许可。

这里，在暖机中，由于IV特性比暖机后的通常运转时差，所以燃料电池的发电电力比通常运转时受到限制。因此，暖机中发出行驶许可而产生了驾驶员的加速要求时，对驱动电机必须以被限制的发电电力驱动。

因此，由于在被限制的发电电力之中，如果为了确保运转性而对于驱动电机供给要求电力，则有必须降低阴极压缩机的消耗电力的情况。此时，如果使对燃料电池供给的阴极气体的压力从暖机时用的较高的压力下降至前述的通常运转时所设定的压力而降低阴极压缩机的消耗电力，则知道产生如下的问题。

即，在发出了行驶许可后的暖机中，如果使燃料电池内的阴极侧的压力从暖机时用压力下降至通常运转时所设定的压力，则知道燃料电池的IV特性因在阴极侧中的氧分压下降而恶化，其结果，当前的IV特性比发出了行驶许可时的IV特性恶化，有对车辆的行驶带来妨碍的顾虑。

本发明着眼于这样的问题而完成，目的在于提供能够抑制在暖机中发出行驶许可并有加速要求的情况下的IV特性的恶化的燃料电池系统。

根据本发明的一方案，提供对燃料电池供给阳极气体及阴极气体使其发电的燃料电池系统。燃料电池系统包括：由燃料电池的发电电力驱动的辅机及驱动电机；将对燃料电池供给的阴极气体的压力，根据燃料电池的发电电力控制为用于在该燃料电池内确保氧分压的通常目标压力的压力控制装置；以及在燃料电池的暖机中，将对燃料电池供给的阴极气体的压力控制为比通常目标压力高的规定的暖机促进目标压力的暖机时压力控制装置。在燃料电池的暖机中有驱动电机的驱动要求时，暖机时压力控制装置将对燃料电池供给的阴极气体的压力控制为通常目标压力和暖机促进目标压力之间的暖机目标压力。

根据该方案，在燃料电池的暖机中有驱动电机的驱动要求时，将对燃料电池供给的阴极气体的压力，控制为通常运转时所设定的通常目标压力和用于促进暖机的暖机促进目标压力之间的暖机目标压力。由此，能够抑制燃料电池的暖机中有驱动电机的驱动要求时的压力下降，所以能够抑制IV特性的恶化。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的燃料电池系统的概略图。

图2是表示堆温度和燃料电池堆的IV特性之间的关系的图。

图3是说明本发明的一实施方式的阴极压力控制的框图。

图4是基于堆温度和HFR来计算压力校正值的图。

图5是基于可输出剩余电力，计算驱动要求最大阴极压力的表。

图6是说明本发明的一实施方式的阴极压力控制的动作的时序图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

燃料电池由阳极电极(燃料极)和阴极电极(氧化剂极)夹住电解质膜，通过对阳极电极供给含有氢的阳极气体(燃料气体)、对阴极电极供给含有氧的阴极气体(氧化剂气体)来发电。在阳极电极及阴极电极的两个电极中进行的电极反应如以下那样。

阳极电极：2H₂→4H⁺+4e^-…(1)

阴极电极：4H⁺+4e^-+O₂→2H₂O…(2)

通过该(1)(2)的电极反应，燃料电池组产生1伏特左右的电动势。

在将燃料电池作为汽车动力源使用的情况下，由于被要求的电力很大，所以作为层叠了数百块的燃料电池的燃料电池堆(stack)来使用。而且，构成对燃料电池堆供给阳极气体及阴极气体的燃料电池系统，取出车辆驱动用的电力。