專利名稱：燃料電池系統(tǒng)和移動(dòng)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)和一種移動(dòng)體。
背景技術(shù)：
目前，包括在接收源氣體(燃料氣體和氧化氣體)時(shí)產(chǎn)生電力的燃料 電池的燃料電池系統(tǒng)已被提出并且被投入實(shí)際應(yīng)用中。當(dāng)通過該燃料 電池系統(tǒng)產(chǎn)生電力時(shí)，通過電化學(xué)反應(yīng)在燃料電池中產(chǎn)生水；然而， 存在這樣一種情形，其中水剩余在燃料電池的源氣體通道中并且阻塞 源氣體的流入。進(jìn)一步，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)在低溫環(huán)境，例如低于零點(diǎn) 的環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，存在這樣一種情形，其中在燃料電池的電極(催化劑 層和擴(kuò)散層)中剩余的水凍結(jié)并且急劇降低起動(dòng)功能。
作為用于解決由于在燃料電池中產(chǎn)生的水而產(chǎn)生的上述各種問題 的現(xiàn)有技術(shù)，已經(jīng)提出一種技術(shù)(掃氣技術(shù))，由此當(dāng)燃料電池運(yùn)行停止 時(shí)，干燥氧或者干燥氫被供應(yīng)到源氣體通道，由此移除在燃料電池中
剩余的任何水分。進(jìn)而，近來，已經(jīng)提出一種技術(shù)，由此執(zhí)行計(jì)算以 確定在燃料電池中剩余的水分余量，并且基于因此獲得的水分余量， 被供應(yīng)到燃料電池的氣體的流量增加或者降低以調(diào)整燃料電池的內(nèi)部 潮濕狀態(tài)(見，例如日本專利申請公開No.2004-119052)。

發(fā)明內(nèi)容
順便提及的是，為了在低溫環(huán)境中起動(dòng)燃料電池，在燃料電池中 的水量應(yīng)該等于或者小于預(yù)定的容許值(使得能夠起動(dòng)的水量)。并且為 了在燃料電池中獲得等于或者小于這種預(yù)定容許值的水量，應(yīng)該計(jì)算 (估算)從燃料電池排出的準(zhǔn)確水量，并且應(yīng)該準(zhǔn)確確定燃料電池的內(nèi)部 潮濕狀態(tài)。
根據(jù)在上述公開中描述的技術(shù)，基于例如供應(yīng)到燃料電池的氣體 的流量計(jì)算從燃料電池排出的水量；然而，存在一個(gè)問題，即此時(shí)， 因?yàn)槲纯紤]燃料電池的狀態(tài)(例如，在燃料電池中的殘留水量和燃料電 池的傾斜度)，所以不能計(jì)算被排出的準(zhǔn)確水量。當(dāng)如所述那樣從燃料 電池排出的水量不能被精確地計(jì)算(估算)時(shí)，燃料電池的起動(dòng)功能可能 在低溫環(huán)境中劣化。
考慮到這些情況而提出本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供 一種可基于燃料電池的狀態(tài)準(zhǔn)確估算從燃料電池排出的準(zhǔn)確水量的燃 料電池系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生電 力的燃料電池，且通過向所述燃料電池供應(yīng)氣體將所述燃料電池中剩 余的水排出到外部，所述燃料電池系統(tǒng)包括排出量估算裝置，所述 排出量估算裝置用于基于所述燃料電池的狀態(tài)估算從所述燃料電池排 出的水量。
例如，基于在所述燃料電池中剩余的水量，所述排出量估算裝置 能夠估算從所述燃料電池排出的水量。同樣，基于燃料電池傾斜的狀 態(tài)或者對所述燃料電池施加力的狀態(tài)，排出量估算裝置能夠估算從燃 料電池排出的水量。
根據(jù)該布置，通過考慮到燃料電池的狀態(tài)(例如，在燃料電池中剩 余的水量或者燃料電池的傾斜)，能夠準(zhǔn)確估算從燃料電池排出的水量。 例如，在其中大(小)量的水剩余在燃料電池中的情形中，能夠估算從燃 料電池排出大(小)量的水。進(jìn)而，因?yàn)樵谌剂想姵刂械氖Ｓ嗨亢蛯⒈?排出的水量之間不總是成立比例關(guān)系，所以應(yīng)該為每一個(gè)燃料電池設(shè) 計(jì)在剩余水量和排出量之間的關(guān)系，并且應(yīng)該基于該關(guān)系執(zhí)行校正， 從而排水量能夠被精確地估算。另外，在因?yàn)槿剂想姵貎A斜或者慣性
力被施加到燃料電池而使得從燃料電池排水變得容易(或者困難)的情 形中，能夠估算到從燃料電池排出的水量將增加(降低)。因此，因?yàn)槿?料電池的內(nèi)部潮濕狀態(tài)能夠被精確地確定，所以這能夠有助于改進(jìn)燃 料電池在低溫環(huán)境中的起動(dòng)功能，并且燃料消耗量能夠被降低。
進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)體包括上述燃料電池系統(tǒng)。
因?yàn)樵摬贾冒刹捎萌剂想姵氐臓顟B(tài)以準(zhǔn)確估算從燃料電池排 出的水量的燃料電池系統(tǒng)，所以能夠提供在低溫環(huán)境中呈現(xiàn)優(yōu)良起動(dòng) 功能且能夠降低燃料消耗量的移動(dòng)體。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種燃料電池系統(tǒng)，它能夠采用燃料電池 的狀態(tài)以準(zhǔn)確地估算從燃料電池排出的水量。


圖1是示意根據(jù)本發(fā)明第一模式的燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)造的圖表；
圖2是表示在圖1所示燃料電池系統(tǒng)的燃料電池中的剩余水量和 從燃料電池排出的水量之間的關(guān)系的表格映射；
圖3是用于解釋起動(dòng)圖1的燃料電池系統(tǒng)的方法的流程圖4A是示意其中包括根據(jù)本發(fā)明第二模式的燃料電池系統(tǒng)的燃 料電池混合車輛在下坡上停止的狀態(tài)的概念圖表；
圖4B是示意其中包括根據(jù)本發(fā)明第二模式的燃料電池系統(tǒng)的燃 料電池混合車輛在上坡上停止的狀態(tài)的概念圖表；
圖5是表示在根據(jù)本發(fā)明第二模式的燃料電池系統(tǒng)的燃料電池的 傾斜角度和從燃料電池排出的水量之間的關(guān)系的表格映射；和
圖6是用于解釋用于起動(dòng)根據(jù)本發(fā)明第二模式燃料電池系統(tǒng)的方 法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明模式的燃料電池系統(tǒng)1。對于本發(fā)明
的模式，對于其中本發(fā)明被用于燃料電池混合車輛S(移動(dòng)體)中的車載 發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例給出說明。
<第一模式>
將參考圖1到3描述根據(jù)本發(fā)明第一模式的燃料電池系統(tǒng)1。如 圖1所示，根據(jù)該模式的燃料電池系統(tǒng)l包括在接收源氣體(氧化氣 體和燃料氣體)時(shí)產(chǎn)生電力的燃料電池10;向燃料電池IO供應(yīng)作為氧 化氣體的空氣的氧化氣體管線系統(tǒng)2;向燃料電池10供應(yīng)作為燃料氣 體的氫氣的氫氣管線系統(tǒng)3;和控制總體系統(tǒng)的控制單元4。
燃料電池IO具有通過層壓預(yù)定數(shù)目的單電池而形成的疊層結(jié)構(gòu)，
該單電池在接收源氣體時(shí)產(chǎn)生電力。由燃料電池io產(chǎn)生的電力被供應(yīng) 到PCU(電力控制單元)ll。 PCU11包括逆變器、DC-DC轉(zhuǎn)換器等，它 們被布置在燃料電池IO和牽引電機(jī)12之間。
氧化氣體管線系統(tǒng)2包括用于向燃料電池10供應(yīng)已被加濕器20 加濕的氧化氣體(空氣)的空氣供應(yīng)通道21;用于向加濕器20引入從燃 料電池10排出的氧化廢氣的空氣排出通道22;和用于從加濕器21將 氧化廢氣引導(dǎo)至外部的排氣通道23。沿著空氣供應(yīng)通道21設(shè)置用于攜 帶在空氣中包含的氧化氣體并且在壓力下將氣體輸送到加濕器20的壓 縮機(jī)24。由控制單元4控制壓縮機(jī)24的運(yùn)行。
氫氣管線系統(tǒng)3包括用作在其中存儲高壓氫氣的燃料供應(yīng)源的 氫罐30;用于從氫罐30向燃料電池10供應(yīng)氫氣的氫氣供應(yīng)通道31; 和用于向氫氣供應(yīng)通道31返回從燃料電池10排出的氫廢氣的循環(huán)通 道32。應(yīng)該指出使用碳?xì)淙剂袭a(chǎn)生富氫重整氣體的重整器件，和其中 在高壓下存儲由重整器件產(chǎn)生的重整氣體的高壓氣體罐可被采用作為 燃料供應(yīng)源以替代氫罐30。進(jìn)而，含有氫夾附合金的罐可被采用作為 燃料供應(yīng)源。沿著氫氣供應(yīng)通道31設(shè)置阻擋或者允許從氫罐30供應(yīng)氫氣的截
流閥33和調(diào)整氫氣壓力的調(diào)節(jié)器34。在該模式中，采用可通過步進(jìn)電 機(jī)改變供應(yīng)壓力的目標(biāo)值的壓力可調(diào)式調(diào)節(jié)器34。由控制單元4控制 截流閥33和調(diào)節(jié)器34的運(yùn)行。
排出通道37經(jīng)由氣體-液體分離器35和排氣/排水閥36被連接到 循環(huán)通道32。氣體-液體分離器35從氫廢氣收集水分。排氣/排水閥36 將根據(jù)由控制單元4發(fā)出的指令運(yùn)行，并且將氣體-液體分離器35收集 的水分以及剩余在循環(huán)通道32中并且含有雜質(zhì)的氫廢氣排出(排放)到 外部。另外，沿著循環(huán)通道32設(shè)置氫泵38以在壓力下將循環(huán)通道32 中的氫廢氣轉(zhuǎn)移到氫氣供應(yīng)通道31。應(yīng)該指出通過稀釋器件(未示出) 稀釋在排出通道37中的氣體從而該氣體在排出管道39處與排氣通道 23中的氣體匯合。
控制單元4探測在燃料電池混合車輛S中安裝的加速控制器(加速 器等)的操縱量，并且在接收到控制信息，例如加速請求值(例如，負(fù)載 器件例如牽引電機(jī)12請求產(chǎn)生的電量)時(shí)控制系統(tǒng)中的各種器件的運(yùn) 行。應(yīng)該指出負(fù)載器件是用于耗電器件的總稱，不僅包括牽引電機(jī)12 而且包括輔助設(shè)備(例如，用于壓縮機(jī)24、氫泵38和冷卻泵的電機(jī))， 由與燃料電池混合車輛S的行駛相關(guān)的各種器件(齒輪箱、車輪控制器、 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、懸架系統(tǒng)等)釆用的致動(dòng)器、用于乘客空間的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng) (空調(diào))、燈和音響系統(tǒng)。
控制單元4由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(未示出)構(gòu)成。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括CPU、 ROM、 RAM、 HDD、輸入/輸出接口和顯示器件。當(dāng)CPU讀取并且執(zhí) 行在ROM中存儲的各種控制程序時(shí)，執(zhí)行各種控制操作。
特別地，通過驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)24、截流閥33和調(diào)節(jié)器34，控制單元 4向燃料電池IO供應(yīng)氣體(氧化氣體和氫氣)，并且執(zhí)行"掃氣"以將水 分從燃料電池IO移除到外部。當(dāng)將要執(zhí)行掃氣時(shí)，控制單元4暫時(shí)地減弱或者停止使用加濕器20對氧化氣體的加濕。應(yīng)該指出假定該模式 的控制單元4執(zhí)行掃氣，而與燃料電池10的運(yùn)行是否停止(發(fā)電是否停
止)，或者在燃料電池10運(yùn)行期間執(zhí)行排放(循環(huán)通道32中的氣體被排 出)無關(guān)。
進(jìn)而，基于燃料電池10中的剩余水量，控制單元4估算當(dāng)執(zhí)行掃 氣時(shí)從燃料電池IO排出的水量。g卩，控制單元4用作根據(jù)本發(fā)明的排 出量估算裝置的一個(gè)實(shí)例。例如，在其中燃料電池10中的剩余水量為 "W/'的情形中，基于在圖2中示意的映射，控制單元4估算從燃料 電池10排出的水量為"Q,。類似地，在其中燃料電池10中的剩余水 量為"W4(>W,)"的情形中，控制單元4估算從燃料電池IO排出的水 量為"Q4OQ0"。即，當(dāng)在燃料電池10中剩余大量的水時(shí)，控制單元 4估算從燃料電池IO排出的水量增加。
應(yīng)該指出控制單元4例如采用燃料電池10的重量變化以估算在初 始控制階段中剩余在燃料電池10中的水量(初始的殘留水量)。然后， 基于圖2中的映射，相應(yīng)于初始的殘留水量的排水量被估算出并且從 初始的殘留水量減去，從而獲得新的殘留的水量(新的殘留水量)。在這 之后，基于圖2中的映射估算出相應(yīng)于新的殘留水量的新的排水量。 通過執(zhí)行相同過程，執(zhí)行關(guān)于最新的殘留水量的計(jì)算和關(guān)于最近的排 水量的估算。
下面，采用圖3中的流程圖描述用于起動(dòng)根據(jù)該模式的燃料電池 系統(tǒng)1的方法。
在燃料電池系統(tǒng)1正常運(yùn)行期間，從氫罐30沿著氫氣供應(yīng)通道 31向燃料電池10的燃料電極供應(yīng)氫氣，而其濕度已被調(diào)整的空氣沿著 空氣供應(yīng)通道21被供應(yīng)到燃料電池10的氧化電極，并且產(chǎn)生電力。 此時(shí)，由控制單元4計(jì)算將由燃料電池10供應(yīng)的電力(請求的電力)， 并且根據(jù)獲得的電力數(shù)量，相應(yīng)量的氫氣和空氣的混合物被供應(yīng)到燃
料電池IO。因?yàn)樵谡＿\(yùn)行期間，燃料電池IO的運(yùn)行狀態(tài)為濕潤，所 以當(dāng)運(yùn)行停止時(shí)，水剩余在燃料電池10中。因此，在該模式中，應(yīng)該 在正常運(yùn)行已被停止之后，并且在燃料電池IO起動(dòng)之前執(zhí)行掃氣，并 且在執(zhí)行掃氣時(shí)，對排水量進(jìn)行估算。
艮P，首先基于燃料電池10的重量的變化等，燃料電池系統(tǒng)1的控 制單元4估算在初始控制階段中在燃料電池10中剩余的水量(初始?xì)埩?水量)(初始?xì)埩羲抗浪悴襟ESl)。繼續(xù)地，控制單元4確定初始?xì)?br> 留水量是否小于預(yù)定容許值(使得燃料電池io可被起動(dòng)的殘留水量)(:初
始?xì)埩羲看_定步驟S2)，并且在確定初始?xì)埩羲啃∮谌菰S值的情 形中，起動(dòng)燃料電池IO，而不執(zhí)行掃氣(起動(dòng)步驟S8)。
在另一方面，在在初始?xì)埩羲看_定步驟S2中，控制單元4已經(jīng) 確定初始?xì)埩羲康扔诨蛘叽笥谌菰S值的情形中，控制單元4采用圖2 中的映射以估算與在初始?xì)埩羲抗浪悴襟ES1中估算出的初始?xì)埩羲?br> 量相應(yīng)的排水量(排出量估算步驟S3)。例如，在初始?xì)埩羲繛?W3"
的情形中，估算排水量為"Q3"。
在排出量估算步驟S3之后，控制單元4從在初始?xì)埩羲抗浪悴?驟Sl估算出的初始?xì)埩羲?W3)減去在排出量估算步驟S3估算出的 排水量(Q力，并且獲得在燃料電池10中剩余的水量的新的值(新的殘留 水量"W3-Q3")(新的殘留水量計(jì)算步驟S4)。然后，控制單元4確 定新的殘留水量是否小于預(yù)定容許值(新的殘留水量確定步驟S5)。
在其中在新的殘留水量確定步驟S5中，控制單元4已經(jīng)確定新的 殘留水量小于容許值的情形中，控制單元4執(zhí)行正常掃氣(正常掃氣步 驟S6)，并且起動(dòng)燃料電池IO(起動(dòng)步驟S8)。在另一方面，在控制 單元4已經(jīng)在新的殘留水量確定步驟S5確定新的殘留水量等于或者大 于容許值的情形中，控制單元4以比通常更高的水平執(zhí)行掃氣(更高水
平的掃氣步驟S7)，并且在這之后，起動(dòng)燃料電池IO(起動(dòng)步驟S8)。
根據(jù)上述模式的燃料電池系統(tǒng)1，在考慮到燃料電池10的狀態(tài)(燃 料電池10中的剩余水量)時(shí)，從燃料電池IO被排出到外部的水量可被 準(zhǔn)確估算，并且在燃料電池10中剩余大(小)量的水的情形中，可以估 算從燃料電池IO排出的水量也增加(減少)。此時(shí)，在燃料電池10中的 剩余水量和排水量之間不總是成立比例關(guān)系，并且可基于剩余水量和
排水量的圖2所示的關(guān)系準(zhǔn)確估算排水量。因此，因?yàn)榭色@得燃料電 池10的準(zhǔn)確的潮濕狀態(tài)，所以這可有助于改進(jìn)燃料電池IO在低溫環(huán)
境中的起動(dòng)功能，并且可防止執(zhí)行不必要的掃氣運(yùn)行并且減少被消耗 的燃料(氫氣)量。
進(jìn)而，因?yàn)楦鶕?jù)上述模式的燃料電池混合車輛s(移動(dòng)體)包括可基
于燃料電池10的狀態(tài)準(zhǔn)確估算從燃料電池10排出的水量的燃料電池 系統(tǒng)l，所以在低溫環(huán)境中可以呈現(xiàn)出優(yōu)良起動(dòng)性能，并且可以減少消 耗的燃料量。
<第二模式〉
下面，參考圖4到6描述根據(jù)本發(fā)明第二模式的燃料電池系統(tǒng)。
根據(jù)該模式的燃料電池系統(tǒng)對根據(jù)第一模式的燃料電池系統(tǒng)1的控制
單元的布置(功能)進(jìn)行修改，并且其余布置與第一模式的布置基本相
同。因此，通過提供相應(yīng)的數(shù)字，將主要描述該布置的修改部分，而 不對與第一模式共用的部分給出任何說明。
在根據(jù)該模式的燃料電池系統(tǒng)中，燃料電池IO在燃料電池10縱 向地定位于圖4示意的燃料電池混合車輛S的大致中心處的狀態(tài)中被 固定到車輛本體。并且用于燃料電池10的內(nèi)部氣體通道被形成為在燃 料電池混合車輛S水平行駛的情形中是基本水平的，并且用于沿著氣 體通道流動(dòng)的水的出口被布置在燃料電池10的后部。因此，當(dāng)燃料電 池混合車輛S沿著下坡行駛時(shí)，如圖4A所示，燃料電池10傾斜從而 水出口的位置比前部更高，并且當(dāng)燃料電池混合車輛S沿著上坡行駛
時(shí)，如圖4B所示，燃料電池10傾斜從而水出口位置比前部更低。
進(jìn)一步，探測燃料電池10的縱向傾斜角度theta的傾斜傳感器(未示出)
被安裝在燃料電池混合車輛S中。在該模式中，在其中，如圖4A所示， 燃料電池10的后部(水出口)的位置比前部高的情形中，相對于燃料電 池10的水平面的傾斜角度被定義為正(+theta)。進(jìn)一步，在其中，如圖4B 所示，燃料電池10的后部沐出口)的位置比前部低的情形中，相對于
燃料電池10的水平面的傾斜角度被定義為負(fù)(-theta)。由傾斜傳感器探測 到的與燃料電池10的傾斜角度theta有關(guān)的信息被發(fā)送到控制單元，并且 被釆用以估算排水量。
如在第一模式中那樣，根據(jù)該模式的燃料電池系統(tǒng)的控制單元驅(qū)
動(dòng)壓縮機(jī)24、截流閥33和調(diào)節(jié)器34以向燃料電池10供應(yīng)氣體(氧化 氣體和氫氣)，并且因此起動(dòng)"掃氣"運(yùn)行以將水從燃料電池10移除到外部。
進(jìn)而，基于燃料電池10的傾斜角度，控制單元估算當(dāng)執(zhí)行掃氣時(shí) 從燃料電池10排出的水量。特別地，控制單元估算在示于圖4A中的
正傾斜角度(+theta)狀態(tài)中排水量將減少，其中在燃料電池10中的水難以
被排出到外部。在另一方面，控制單元估算在示于圖4B中的負(fù)傾斜角
度(-theta)狀態(tài)中排水量將增加，其中在燃料電池10中的水易于被排出到
外部。即，控制單元用作根據(jù)本發(fā)明的排出量估算裝置的一個(gè)實(shí)例。
用于該模式的控制單元采用圖5示意的映射以對排水量進(jìn)行估 算。例如，在燃料電池10的傾斜角度為"-theta3"的情形中，基于示于圖5 中的映射，估算從燃料電池10排出的水量為"Q11"。類似地，在燃料 電池10的傾斜角度為"theta 3(>-theta 3)"的情形中，估算從燃料電池10排出的 水量為Q17(<Q11)"。即，當(dāng)燃料電池10的傾斜角度theta 變大(傾斜角度為 正并且它的絕對值較大)時(shí)，控制單元估算從燃料電池排出的水量將減 少。
通過采用圖6中的流程圖描述用于根據(jù)該模式的燃料電池系統(tǒng)的 起動(dòng)方法。
因?yàn)槿剂想姵?0的運(yùn)行狀態(tài)在燃料電池系統(tǒng)的正常運(yùn)行期間是 濕潤的，當(dāng)運(yùn)行停止時(shí)，水剩余在燃料電池10中。因此，在該模式中，
應(yīng)該在正常運(yùn)行停止之后并且在燃料電池io起動(dòng)之前執(zhí)行掃氣，并且
在執(zhí)行掃氣時(shí)，對排水量進(jìn)行估算。
艮P，首先，基于燃料電池10的重量的變化等，燃料電池系統(tǒng)的控 制單元估算在初始控制階段中在燃料電池10中剩余的水量(初始剩余 水量例如，"WQ")(初始剩余水量估算步驟Sll)。然后，控制單元 確定初始剩余水量(W。)是否小于預(yù)定容許值(使得燃料電池10可被起 動(dòng)的剩余水量)(初始剩余水量確定步驟S12)。并且在確定初始剩余水
量(Wo)小于容許值的情形中，起動(dòng)燃料電池IO，而不執(zhí)行掃氣(起動(dòng)步
驟S19)。
在另一方面，在其中在初始剩余水量確定步驟S12中，控制單元
已經(jīng)確定初始剩余水量(w。)等于或者大于容許值的情形中，控制單元
采用傾斜傳感器以探測燃料電池10的傾斜角度(傾斜角度探測步驟 S13)。然后，基于在圖5中示意的映射，控制單元根據(jù)在傾斜角度探測 步驟S13獲得的傾斜角度估算排水量(排出量估算步驟S14)。例如， 在燃料電池10的傾斜角度為"02"的情形中，估算排水量為"Q16"。
在排出量估算步驟S14之后，控制單元從在初始剩余水量估算步 驟Sll估算出的初始剩余水量(Wo)減去在排出量估算步驟S14估算出 的排水量(Qw)，并且獲得在燃料電池10中剩余的水量的新的值(新的剩
余水量"W(rQ16")(新的剩余水量計(jì)算步驟S15)。然后，控制單元 確定新的剩余水量是否小于預(yù)定容許值(新的剩余水量確定步驟S16)。
在其中在新的剩余水量確定步驟S16中，控制單元已經(jīng)確定新的 剩余水量小于容許值的情形中，執(zhí)行正常掃氣(正常掃氣步驟S17)， 并且起動(dòng)燃料電池IO(起動(dòng)步驟S19)。在另一方面，在其中控制單元 已經(jīng)在新的剩余水量確定步驟S16確定新的剩余水量等于或者大于容 許值的情形中，控制單元以比通常更高的水平執(zhí)行掃氣(更高水平的掃 氣步驟S18)，然后，起動(dòng)燃料電池IO(起動(dòng)步驟S19)。
根據(jù)上述模式的燃料電池系統(tǒng)，通過考慮燃料電池10的狀態(tài)(傾
斜角度)，可以估算從燃料電池io被排出到外部的準(zhǔn)確水量，并且在因
為燃料電池傾斜而易于(難以)將燃料電池10中的水向外排出的情形中， 可以估算從燃料電池10排出的水量將增加(或者降低)。因此，因?yàn)榭?以準(zhǔn)確確定燃料電池10的潮濕狀態(tài)，所以這可有助于改進(jìn)燃料電池10 在低溫環(huán)境中的起動(dòng)功能，并且，同樣可防止執(zhí)行不必要的掃氣并且 可以減少消耗的燃料(氫氣)量。
進(jìn)而，因?yàn)楦鶕?jù)上述模式的燃料電池混合車輛S(移動(dòng)體)包括可基 于燃料電池10的狀態(tài)準(zhǔn)確估算從燃料電池10排出的水量的燃料電池 系統(tǒng)，所以可在低溫環(huán)境中呈現(xiàn)優(yōu)良起動(dòng)功能，并且還可減少消耗的 燃料量。
應(yīng)該指出已經(jīng)采用在其中根據(jù)燃料電池10的傾斜角度估算從燃 料電池IO排出的水量的實(shí)例用于第二模式，并且也可基于在燃料電池 10上施加的作用力的狀態(tài)估算排水量。例如，在其中因?yàn)槿剂想姵鼗?合車輛S突然加速(減速)，所以向后(向前)慣性力被施加在燃料電池10 上從而使得燃料電池10中的水易于(難以)被排出到外部的情形中，能 夠估算從燃料電池10排出的水量將增加(減少)。此時(shí)，表示在施加于 燃料電池IO上的慣性力和排水量之間的關(guān)系的映射已被預(yù)先制備，并 且可基于該映射估算排水量。
工業(yè)實(shí)用性
如在以上模式中描述地，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)可安裝在燃 料電池混合車輛中，并且還可安裝到除了燃料電池混合車輛之外的各 種類型的移動(dòng)體(機(jī)器人、船、飛機(jī)等)。進(jìn)一步，本發(fā)明的燃料電池系 統(tǒng)也可用于用作用于建筑物(住房、辦公樓等)的發(fā)電設(shè)備的固定發(fā)電系 統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)，所述燃料電池系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生電力的燃料電池，且通過向所述燃料電池供應(yīng)氣體將所述燃料電池中剩余的水排出到外部，所述燃料電池系統(tǒng)包括排出量估算裝置，所述排出量估算裝置用于基于所述燃料電池的狀態(tài)估算從所述燃料電池排出的水量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池系統(tǒng)，其中，基于在所述燃料電池 中剩余的水量，所述排出量估算裝置估算從所述燃料電池排出的水量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池系統(tǒng)，其中，基于所述燃料電池傾 斜的狀態(tài)，所述排出量估算裝置估算從所述燃料電池排出的水量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池系統(tǒng)，其中，基于對所述燃料電池施加力的狀態(tài)，所述排出量估算裝置估算從所述燃料電池排出的水量。
5. —種移動(dòng)體，包括根據(jù)權(quán)利要求1到4中的一項(xiàng)所述的燃料電 池系統(tǒng)。
全文摘要
一種燃料電池系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生電力的燃料電池，且通過向所述燃料電池供應(yīng)氣體將所述燃料電池中剩余的水排出到外部，所述燃料電池系統(tǒng)包括排出量估算裝置，用于基于燃料電池的狀態(tài)(剩余水量或者傾斜角度)估算從燃料電池排出的水量。
文檔編號H01M8/00GK101341618SQ20068004800
公開日2009年1月7日 申請日期2006年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月19日
發(fā)明者木崎幹士 申請人:豐田自動(dòng)車株式會社