[发明专利]燃料电池系统及其控制方法

说明书

本发明提供一种能够抑制阴极气体流量的过度超调的燃料电池系统及其控制方法。燃料电池系统具备向燃料电池组供给阴极气体的涡轮压缩机和调整阴极气体的压力的调压阀。控制部根据基于燃料电池组的输出要求值所决定的阴极气体的目标流量和阴极气体的目标压力，算出涡轮压缩机的目标转速和调压阀的目标开度，并控制涡轮压缩机和调压阀，在输出要求值增加了的情况下，(a)控制部至少基于输出要求值的增加量来决定阴极气体的流量的超调容许级别符合多个级别中的哪个级别，(b)控制部以决定出的超调容许级别越低阴极气体的流量变化中的超调量越小的方式设定调压阀的开度随时间的变化，而执行对调压阀的控制。

关联申请的相互参照

本申请基于在2016年3月10日提出申请的申请号为2016-46401号的日本申请主张优先权，并将其公开的全部内容通过参照的方式编入本申请中。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统及其控制方法。

背景技术

在JP2004-355890A中记载有一种使用压缩机的转速和阴极调压阀的开度来调整向燃料电池组供给的阴极气体的供给量的燃料电池系统。在该燃料电池系统中，算出压缩机的转速的响应校正量并调整阴极气体的供给量，以抑制阴极气体的流量的超调(Overshoot)。

发明内容

发明要解决的问题

然而，在作为压缩机而使用涡轮式压缩机的情况下，即使压缩机的转速相同，若压力不同，则流量会大幅变化，因此，有可能即使进行压缩机的转速的响应校正也无法有效地进行流量调整，而阴极气体的流量过度超调。

用于解决问题的手段

本发明是为了解决上述问题而完成的，能够以如下技术方案来实现。

(1)根据本发明的一个技术方案，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统具备：燃料电池组；涡轮压缩机，将阴极气体经由阴极气体供给线向所述燃料电池组供给；调压阀，调整所述阴极气体的压力；以及控制部。所述控制部根据基于所述燃料电池组的输出要求值所决定的所述阴极气体的目标流量和所述阴极气体的目标压力，算出所述涡轮压缩机的目标转速和所述调压阀的目标开度，并使用所述目标转速和所述目标开度来控制所述涡轮压缩机和所述调压阀，在所述输出要求值增加了的情况下，(a)所述控制部至少基于所述输出要求值的增加量来决定向所述燃料电池组供给的所述阴极气体的流量的超调容许级别符合多个级别中的哪个级别，(b)所述控制部以所述决定出的超调容许级别越低则所述阴极气体的流量变化中的超调量越小的方式设定所述调压阀的开度随时间的变化，而执行对所述调压阀的控制。

通常，在为涡轮压缩机的情况下，即使转速相同，流量也会根据压力而大幅变化。根据上述的技术方案，控制部在燃料电池组的输出要求值增加了的情况下，(a)至少基于所述输出要求值的增加量来决定向燃料电池组供给的阴极气体的流量的超调容许级别符合多个级别中的哪个级别，(b)以决定出的超调容许级别越低则阴极气体的流量变化中的超调量越小的方式设定调压阀的开度随时间的变化，而执行对调压阀的控制，因此，能够抑制阴极气体的流量发生过度的超调。

(2)在上述技术方案中，也可以是，在所述(b)中，(i)在所述超调容许级别为所述多个级别中的最高级别的情况下，所述控制部将所述调压阀的开度在比所述目标开度大的开度维持一定时间，然后在使所述调压阀的开度朝向所述目标开度减小之后维持于所述目标开度，(ii)在所述超调容许级别为所述多个级别中的最低级别的情况下，所述控制部在使所述调压阀的开度减小到比所述目标开度小的小开度后在所述小开度维持一定时间，然后在使所述调压阀的开度朝向所述目标开度增大之后维持于所述目标开度。