[发明专利]燃料电池系统

说明书

燃料电池系统包括：控制至阳极系统内的阳极气体的供给的氢供给阀；从阳极系统内将排出气体排出的清洗阀；测量阳极系统内的压力的压力检测单元；根据至阳极系统内的阳极气体供给停止时的清洗阀开阀时的压力降低和清洗阀闭阀时的压力降低，估计通过清洗阀从阳极系统内排出的排出气体的清洗流量的清洗流量估计单元。

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，有根据将氢供给阀闭阀，停止对燃料电池氢供给期间的氢供给阀下游的阳极系统内的压力变化，计算从阳极系统内排出的气体量的系统(参照US20120156575A1)。

发明内容

在燃料电池系统的运转中，在清洗阀闭阀期间，从燃料电池的阴极电极经由电解质膜透过到阳极电极来的氮等被蓄积在阳极系统内，阳极系统内的氢浓度缓慢地降低。阳极系统内的氢浓度降低时，担心在燃料电池系统的运转中产生电压下降。

为了防止这样的电压下降，通过根据需要将清洗阀开阀，经由清洗阀将包含氮或氢的排出气体从阳极系统内排出，将阳极系统内的氢浓度管理至不产生电压下降的氢浓度以上。这时，为了判断是否在适当地管理阳极系统内的氢浓度，要求高精度地估计经由清洗阀从阳极系统内排出的排出气体的量(清洗量)。这样要求高精度地估计清洗量的理由，是因为阳极系统内的氢浓度根据清洗量变化，清洗量越大就越高。

但是，在以前述的以往的方法算出的从阳极系统内排出的排出气体的量中，除了经由清洗阀被清洗过的清洗气体之外，还包含了从阳极系统内泄漏出来的气体的影响。从阳极系统内泄漏出来的气体主是从燃料电池的阳极电极经由电解质膜透过至阴极电极的氢。在氢从燃料电池的阳极电极透过至阴极电极时，阳极系统内的氢浓度降低。

即，清洗气体在提高阳极系统内的氢浓度的方向有贡献，而透过氢在阳极系统内的氢浓度降低的方向上有贡献。

因此，在根据前述以往的方法算出的从阳极系统内排出的气体量来管理氢浓度时，受到从阳极系统内泄漏除了的氢的影响，氢浓度比预想低，担心产生意外的电压下降。

本发明是着眼于这样问题点而完成的，目的是通过从清洗气体排除清洗以外使阳极系统内的压力变化的因素的影响，特别是从阳极系统内泄漏出来的氢的影响，高精度地估计经由清洗阀从阳极系统内排出的排出气体的流量。

按照本发明的一个方式，提供将阳极气体以及阴极气体提供给燃料电池，根据负载使燃料电池发电的燃料电池系统。该燃料电池系统包括：向燃料电池系统的阳极系统内供给阳极气体的供给阀；将排出气体从阳极系统内排出的清洗阀；估计或者测量阳极系统内的压力的压力检测单元；以及根据至阳极系统内的阳极气体供给停止时的清洗阀开阀期间的压力降低和清洗阀闭阀期间的压力降低，估计通过清洗阀从阳极系统内所排出的排出气体的清洗流量的清洗流量估计单元。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的燃料电池系统的概略图。

图2是说明本发明的一个实施方式的清洗量的计算方法的图。

图3是说明氢供给阀的闭阀中的阳极系统内的气体流入流出的图。

图4是说明本发明的一个实施方式的清洗控制的流程图。

图5是根据燃料电池堆的负载和堆温度，计算基准占空比的图。

图6是说明清洗阀开阀要求信号生成处理的细节的流程图。

图7是说明清洗阀开闭处理的细节的流程图。

图8是说明清洗流量估计处理的细节的流程图。

图9是根据阳极压力的降低量，计算在清洗阀开阀时从阳极系统内流出的每运算周期的气体量的图。