[发明专利]燃料电池系统及其排气湿度推断方法

说明书

本发明提供能够用简易的结构获取对燃料电池的状态管理有用的排气侧空气的湿度的燃料电池系统及该排气湿度的推断方法。本发明的一个方式的燃料电池系统包括：质量流量值测定单元，其测定进气侧空气的质量流量值WF₁和排气侧空气的质量流量值WF₂；消耗氧的质量流量值获取单元，其获取在燃料电池中消耗的消耗氧的质量流量值Ow；排气温度获取单元，其获取排气侧空气的温度值Tout；排气湿度推断单元，其推断排气侧空气的湿度Hout，排气湿度推断单元基于燃料电池系统的进气流量与排气流量之差以及消耗氧的质量流量值来推断排气侧空气的湿度Hout。

技术领域

本发明涉及适用于例如车辆等的燃料电池系统，更具体而言，涉及用简易的方法高精度地推断排气湿度的技术。

背景技术

在现代社会中，例如汽车作为交通工具是必不可少的，在日常生活中，各种车辆在路上行驶。近年来，作为能够替代铅蓄电池和/或锂离子电池的新的电池，对环境的负荷比较小的燃料电池倍受关注。

在这样的燃料电池中，通过对一个电极(燃料极)供给氢，并且对另一个电极(空气极)供给氧，并使它们发生反应而得到电能。在这里，在燃料电池中使用固体电解质，并对该固体电解质进行水分管理很重要。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2008-305700号公报

发明内容

技术问题

不限于上述的各专利文献，以当前的技术还不能说适当地满足了市场的需求，存在下述的课题。

例如在上述的专利文献1中，根据配置于燃料电池的入口附近的加湿器附近的温度和燃料电池内的温度来推断流经该燃料电池的进气(空气供给路)的空气的湿度，从而确保发电性能。

然而，燃料电池出口侧的空气湿度由于含有伴随着发电而产生的水分，所以预想在燃料电池的空气供给路侧和空气排出路侧会成为不同的湿度的值。

而且，因为燃料电池的状态管理中的关键因素也是电解质的水分管理，所以也存在使用通过了该电解质的排气路径的湿度更好的情况。

本发明是鉴于将上述课题作为一例而作出的，目的在于提供能够用简易的结构获取对燃料电池的状态管理有用的排气湿度的燃料电池系统以及该排气湿度的推断方法。

技术方案

为了解决上述课题，本发明的一个实施方式中的燃料电池系统(1)利用氧与氢的反应进行发电，其包括：质量流量值测定单元，其分别测定燃料电池的进气侧空气的质量流量值WF₁和上述燃料电池的排气侧空气的质量流量值WF₂；消耗氧的质量流量值获取单元，其获取在上述燃料电池中消耗的消耗氧的质量流量值Ow；排气温度获取单元，其获取上述排气侧空气的温度值Tout；以及排气湿度推断单元，其推断上述排气侧空气的湿度Hout，上述排气湿度推断单元基于上述燃料电池系统的进气流量与排气流量之差以及上述消耗氧的质量流量值来推断上述排气侧空气的湿度Hout。

应予说明，在上述的(1)所述的燃料电池系统中，优选(2)上述排气湿度推断单元基于上述WF₂-(上述WF₁-上述Ow)式计算上述排气侧空气中的水蒸气的流量WVout，基于算出的上述水蒸气的流量WVout相对于与上述Tout对应的上述排气侧空气的饱和水蒸气量的比来推断上述排气侧空气的湿度Hout。

另外，在上述的(1)或(2)所述的燃料电池系统中，优选(3)上述燃料电池系统还包括获取上述燃料电池的温度的电池温度获取单元，上述排气湿度推断单元基于用上述电池温度获取单元获取的上述温度来确定上述进气侧空气所含有的水蒸气的流量。