專利名稱：燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及燃料電池。
背景技術(shù)：
便攜式電話機(jī)、便攜式信息終端等電子設(shè)備正加快實(shí)現(xiàn)小型化。在電子設(shè)備小型化的同時(shí)，嘗試著對(duì)電子設(shè)備的電源等利用燃料電池。燃料電池可僅通過供給燃料和空氣就能發(fā)電，若僅更換、補(bǔ)充燃料，就能連續(xù)發(fā)電。因此，若燃料電池能實(shí)現(xiàn)小型化，則作為小型電子設(shè)備的電源是很有效的。作為燃料電池，直接甲醇型燃料電池(以下稱作DMFC(Direct Methanol Fuel Cell))受到人們關(guān)注。根據(jù)液體燃料的供給方式，對(duì)上述DMFC進(jìn)行分類，有以下兩種DMFC 氣體供給型或液體供給型等主動(dòng)方式的DMFC ；以及使燃料容納部?jī)?nèi)的液體燃料在電池內(nèi)部進(jìn)行氣化來(lái)供給到燃料極的內(nèi)部氣化型等被動(dòng)方式的DMFC。其中，消極方式的DMFC對(duì)于 DMFC的小型化較為有利。此處，通常燃料電池在啟動(dòng)、并成為穩(wěn)定動(dòng)作狀態(tài)后，與負(fù)載相連接。然而，已得知有時(shí)會(huì)由于外部環(huán)境、特別是由于溫度而造成DMFC的啟動(dòng)不穩(wěn)定。 艮口，在高溫環(huán)境下，燃料箱的內(nèi)壓易增大，易使從燃料箱對(duì)DMFC的燃料供給量增大。另一方面，在低溫環(huán)境下，燃料箱的內(nèi)壓易減小，易使從燃料箱對(duì)DMFC的燃料供給量減少。因此， 在高溫環(huán)境下，燃料供給會(huì)過剩，DMFC的溫度急劇上升，有可能會(huì)形成過沖。另一方面，在低溫環(huán)境下，燃料供給會(huì)不足，有可能會(huì)使DMFC的啟動(dòng)耗時(shí)。為了消除受外部溫度影響的DMFC的啟動(dòng)的不穩(wěn)定性，考慮對(duì)外部溫度進(jìn)行測(cè)定， 并根據(jù)外部溫度對(duì)燃料供給進(jìn)行控制。然而，設(shè)置外部溫度測(cè)定用傳感器會(huì)使DMFC設(shè)備結(jié)構(gòu)變復(fù)雜，并非優(yōu)選?？赏ㄟ^在DMFC內(nèi)部設(shè)置溫度傳感器，對(duì)DMFC本身的溫度進(jìn)行測(cè)定。與此相比，為了對(duì)DMFC外部的溫度進(jìn)行測(cè)定，則需要在DMFC外部設(shè)置溫度傳感器，DMFC的設(shè)備結(jié)構(gòu)變復(fù)雜。如上所述，所期望的是對(duì)外部溫度具有較佳魯棒性、且不需要對(duì)外部溫度進(jìn)行測(cè)定的傳感器的燃料電池的啟動(dòng)方法?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本專利特開2004-1:34199公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本專利特開2009-110806公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于，提供力圖提高啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)作穩(wěn)定性的燃料電池。用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案實(shí)施方式的燃料電池具有燃料電池主體、燃料供給部、電壓傳感器、供給速度確定部、燃料供給控制部、以及連接部。電壓傳感器對(duì)所述燃料電池主體的開路電壓進(jìn)行測(cè)定。 當(dāng)所述電壓傳感器所測(cè)定的電壓比規(guī)定值要小的情況下，供給速度確定部基于所述電壓傳感器的測(cè)定結(jié)果，來(lái)確定所述燃料供給部的燃料供給速度。燃料供給控制部基于所述確定的供給速度，對(duì)所述燃料供給部所進(jìn)行的燃料供給進(jìn)行控制。當(dāng)所述電壓傳感器所測(cè)定的電壓比所述規(guī)定值要大的情況下，連接部將所述燃料電池主體與負(fù)載相連接。


圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的燃料電池系統(tǒng)的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是燃料電池主體1的剖視圖。圖3是燃料分配機(jī)構(gòu)105的立體圖。圖4是表示燃料電池的啟動(dòng)流程的比較例的流程圖。圖5是表示燃料電池的啟動(dòng)流程的1個(gè)例子的流程圖。圖6是表示燃料電池的啟動(dòng)流程的其它例子的流程圖。圖7是表示優(yōu)選ON (開通)時(shí)間、OFF (關(guān)閉)時(shí)間的1個(gè)例子的示意圖。圖8是表示ON(開通)時(shí)間、OFF(關(guān)閉)時(shí)間隨時(shí)間變化的1個(gè)例子的示意圖。圖9是表示ON(開通)時(shí)間、OFF(關(guān)閉)時(shí)間隨時(shí)間變化的1個(gè)例子的示意圖。圖10是表示0N(開通)時(shí)間、OFF(關(guān)閉)時(shí)間隨時(shí)間變化的1個(gè)例子的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1所示的燃料電池包括燃料電池主體 (DMFC) 1、泵驅(qū)動(dòng)部2、DC-DC (直流-直流)轉(zhuǎn)換器3、控制部4、溫度傳感器SS1、電壓傳感器SS2、以及開關(guān)SW。燃料電池主體1具有發(fā)電部101、燃料容納部102、通路103、泵104、溫度傳感器 SSl0發(fā)電部(電池)101通過燃料燃燒來(lái)發(fā)電，構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)的起電部。燃料容納部 102容納有發(fā)電部101所使用的液體燃料。通路103將燃料容納部102和發(fā)電部(電池)101 相連接。泵104是從燃料容納部102將液體燃料輸送到發(fā)電部(電池)101的燃料供給單兀。如圖2所示，發(fā)電部101具有陽(yáng)極(燃料極)13，該陽(yáng)極13具有陽(yáng)極催化劑層11 和陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層12 ；陰極(空氣極/氧化劑極)16，該陰極16具有陰極催化劑層14和陰極氣體擴(kuò)散層15 ；以及膜電極接合體(Membrane Electrode Assembly :MEA)，該膜電極接合體由夾在陽(yáng)極催化劑層11和陰極催化劑層14之間的質(zhì)子(氫離子)傳導(dǎo)性的電解質(zhì)膜 17構(gòu)成。此處，作為陽(yáng)極催化劑層11和陰極催化劑層14所含有的催化劑，可舉出例如Pt、 Ru、他、Ir、Os、Pd等鉬族元素單質(zhì)、含有鉬族元素的合金等。優(yōu)選為對(duì)陽(yáng)極催化劑層11使用對(duì)甲醇或一氧化碳等具有強(qiáng)耐受性的Pt-Ru等。優(yōu)選為對(duì)陰極催化劑層14使用Pt或 Pt-Co等。然而，催化劑并不限于此，能夠使用具有催化劑活性的各種物質(zhì)。催化劑可以是使用碳材料那樣的導(dǎo)電性載體的載體催化劑或無(wú)載體催化劑的任一種。作為構(gòu)成電解質(zhì)膜17的質(zhì)子傳導(dǎo)性材料，可列舉出例如具有磺酸基的全氟磺酸聚合物那樣的氟類樹脂(Nafion (商品名、杜邦公司制)>Flemion (商品名、旭硝子株式會(huì)社制)等)、具有磺酸基的烴類樹脂等有機(jī)材料、或鎢酸或磷鎢酸等無(wú)機(jī)材料。然而，質(zhì)子傳導(dǎo)性的電解質(zhì)膜17并不限于此。層疊于陽(yáng)極催化劑層11的陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層12起到向陽(yáng)極催化劑層11均勻地供給燃料的作用，并還兼用作陽(yáng)極催化劑層11的集電體。層疊于陰極催化劑層14的陰極氣體擴(kuò)散層15起到向陰極催化劑層14均勻地供給氧化劑的作用，并還兼用作陰極催化劑層 14的集電體。陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層12和陰極氣體擴(kuò)散層15由多孔質(zhì)基材構(gòu)成。根據(jù)需要，將導(dǎo)電層層疊于陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層12和陰極氣體擴(kuò)散層15。作為這些導(dǎo)電層，可使用例如由Au、Ni那樣的導(dǎo)電性金屬材料構(gòu)成的多孔質(zhì)層(例如網(wǎng)狀)、多孔質(zhì)膜、箔體、或?qū)⒔鸹蛱嫉葘?dǎo)電性優(yōu)良的材料包覆于不銹鋼(SUQ或Cu等導(dǎo)電性金屬材料的復(fù)合材料等。橡膠制的0形環(huán)19分別介于電解質(zhì)膜17與下述燃料分配機(jī)構(gòu)105以及電解質(zhì)膜 17與蓋板18之間，利用0形環(huán)來(lái)防止燃料或氧化劑從發(fā)電部101泄漏。蓋板18具有用于導(dǎo)入作為氧化劑的空氣的未圖示的開口。根據(jù)需要，在蓋板18 與陰極16之間配置保濕層或表面層。保濕層浸漬由陰極催化劑層14所生成的一部分水， 抑制水的蒸發(fā)，并且，促進(jìn)空氣均勻地?cái)U(kuò)散到陰極催化劑層14。表面層用于對(duì)空氣的導(dǎo)入量進(jìn)行調(diào)整，具有根據(jù)空氣的導(dǎo)入量而調(diào)整個(gè)數(shù)或大小等的多個(gè)空氣導(dǎo)入口。在發(fā)電部101的陽(yáng)極(燃料極)13—側(cè)，配置有燃料分配機(jī)構(gòu)105。燃料分配機(jī)構(gòu) 105經(jīng)由如配管的液體燃料的通路103，與燃料容納部(燃料箱)102相連接。燃料容納部102中容納有與發(fā)電部101相對(duì)應(yīng)的液體燃料。作為液體燃料，可舉出各種濃度的甲醇水溶液或純甲醇等甲醇燃料。液體燃料并非一定限于甲醇燃料。液體燃料也可以是例如乙醇水溶液或純乙醇等乙醇燃料、丙醇水溶液或純丙醇等丙醇燃料、乙二醇水溶液或純乙二醇等乙二醇燃料、二甲醚、甲酸、或其他液體燃料?？傊剂先菁{部102 中容納有與發(fā)電部101相對(duì)應(yīng)的液體燃料。從燃料容納部102經(jīng)由通路103，將燃料導(dǎo)入到燃料分配機(jī)構(gòu)105中。通路103不限于獨(dú)立于燃料分配機(jī)構(gòu)105或燃料容納部102的配管。例如，當(dāng)將燃料分配機(jī)構(gòu)105和燃料容納部102層疊而形成一體化的情況下，也可以是將這些連接起來(lái)的燃料的通路。燃料分配機(jī)構(gòu)105經(jīng)由通路103與燃料容納部102相連接。如圖3所示，燃料分配機(jī)構(gòu)105具備燃料分配板23，該燃料分配板23具有使燃料經(jīng)由通路103而流入的至少一個(gè)燃料注入口 21 ；以及排出燃料或其氣化成分的多個(gè)燃料排出口 22。如圖2所示，在燃料分配板23的內(nèi)部，設(shè)有成為從燃料注入口 21導(dǎo)入的燃料的通路的空隙部M。多個(gè)燃料排出口 22分別與起到作為燃料通路的作用的空隙部M直接連接。從燃料注入口 21導(dǎo)入到燃料分配機(jī)構(gòu)105的燃料進(jìn)入空隙部M，經(jīng)由起到作為該燃料通路的作用的空隙部對(duì)分別被引導(dǎo)至多個(gè)燃料排出口 22。對(duì)多個(gè)燃料排出口 22也可配置有例如僅使燃料的氣化成分透過、而不使液體成分透過的氣液分離體(未圖示)。由此，將燃料的氣化成分供給到發(fā)電部101的陽(yáng)極(燃料極)13。另外，氣液分離體還可作為氣液分離膜等設(shè)置在燃料分配機(jī)構(gòu)105和陽(yáng)極13之間。從多個(gè)燃料排出口 22朝陽(yáng)極13 的多個(gè)位置，排出燃料的氣化成分。可將多個(gè)燃料排出口 22設(shè)在與燃料分配板23的陽(yáng)極13相接觸的面上，以使燃料
6排出口 22可向整個(gè)發(fā)電部101供給燃料。燃料排出口 22的個(gè)數(shù)為2個(gè)以上即可，然而，為了使發(fā)電部101的面內(nèi)的燃料供給量均勻，優(yōu)選形成為存在0. 1 10個(gè)/cm2的燃料排出 Π 22。在將燃料分配機(jī)構(gòu)105和燃料容納部102之間相連接的通路103中，插入作為燃料輸送控制單元的泵104。該泵104不是使燃料循環(huán)的循環(huán)泵，而是將燃料從燃料容納部 102輸送到燃料分配機(jī)構(gòu)105的燃料供給泵。必要時(shí)利用這種泵104來(lái)輸送液體燃料，從而提高燃料供給量的控制性。在該情況下，作為泵104，從控制性好、能輸送少量的液體燃料、 而且能實(shí)現(xiàn)小型輕量化的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選使用旋轉(zhuǎn)葉片泵、電滲泵、隔膜泵、擠壓泵等。旋轉(zhuǎn)葉片泵利用電動(dòng)機(jī)使葉片旋轉(zhuǎn)來(lái)輸送液體。電滲泵使用引起電滲透流現(xiàn)象的二氧化硅等燒結(jié)多孔體。隔膜泵利用電磁鐵或壓電陶瓷等驅(qū)動(dòng)隔膜來(lái)輸送液體。擠壓泵對(duì)具有柔軟性的燃料通路的局部進(jìn)行壓迫，擠壓輸送燃料。其中，從驅(qū)動(dòng)功率或大小等觀點(diǎn)來(lái)看，更優(yōu)選使用電滲泵或具有壓電陶瓷的隔膜泵。禾Ij用泵104，在通路103中輸送容納于燃料容納部102的燃料，并供給到燃料分配機(jī)構(gòu)105。然后，將從燃料分配機(jī)構(gòu)105放出的燃料供給到發(fā)電部101的陽(yáng)極(燃料極)13。另外，也可將燃料容納部102配置在泵104與燃料分配機(jī)構(gòu)105之間，利用泵104 對(duì)燃料容納部102施加壓力，從而輸送液體燃料。在該情況下，在燃料容納室102與燃料分配機(jī)構(gòu)105之間配置有燃料截?cái)嚅y，通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，能控制利用通路供給的液體燃料。在發(fā)電部101內(nèi)，燃料經(jīng)過陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層12進(jìn)行擴(kuò)散，從而供給到陽(yáng)極催化劑層11。在使用甲醇燃料作為燃料的情況下，在陽(yáng)極催化劑層11中發(fā)生下式(1)所示的甲醇的內(nèi)部重整反應(yīng)。此外，在使用純甲醇作為甲醇燃料的情況下，使得利用陰極催化劑層14 生成的水或電解質(zhì)膜17中的水與甲醇發(fā)生反應(yīng)，從而引起式(1)的內(nèi)部重整反應(yīng)?；蛘?， 利用不需要水的其他反應(yīng)機(jī)構(gòu)來(lái)產(chǎn)生內(nèi)部重整反應(yīng)。CH30H+H20 — 6H++C02+6e" · · · (1)由該反應(yīng)所生成的電子(e_)經(jīng)由集電體被引導(dǎo)出到外部，作為所謂輸出而供給到負(fù)載側(cè)之后，被引導(dǎo)至陰極(空氣極)16。此外，由式⑴的內(nèi)部重整反應(yīng)生成的質(zhì)子(H+) 經(jīng)由電解質(zhì)膜17引導(dǎo)至陰極16。將空氣供給到陰極16作為氧化劑。到達(dá)陰極16的電子 (e_)和質(zhì)子(H+)在陰極催化劑層14中與空氣中的氧氣根據(jù)下式( 發(fā)生反應(yīng)，伴隨著該反應(yīng)而生成水。6H++ (3/2) 02+6e" — 3Η20 · · · (2)泵驅(qū)動(dòng)部2對(duì)泵104的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制。泵驅(qū)動(dòng)部2基于控制部4的指示，對(duì)泵104 的接通/斷開進(jìn)行控制。DC-DC轉(zhuǎn)換器3具有未圖示的開關(guān)要素和儲(chǔ)能要素，利用這些開關(guān)要素和儲(chǔ)能要素，將燃料電池主體1所發(fā)電的電能進(jìn)行存儲(chǔ)或放出，將來(lái)自燃料電池主體1的較低的輸出電壓升高到足夠的電壓并進(jìn)行輸出。溫度傳感器SSl是配置在陰極16的附近、對(duì)陰極16的溫度Tmp (陰極溫度、或DMFC 的溫度)進(jìn)行測(cè)定的傳感器，例如為熱敏電阻、熱電偶。來(lái)自溫度傳感器SSl的、表示溫度 Tmp的測(cè)定結(jié)果的信號(hào)(溫度信號(hào))被送往控制部4，用于對(duì)燃料供給進(jìn)行控制。另外，本實(shí)施方式所涉及的燃料電池在控制中不使用外部溫度，由于不需要對(duì)外部溫度進(jìn)行測(cè)定，因此，能力圖簡(jiǎn)化裝置結(jié)構(gòu)。例如，不需要將用于測(cè)定外部溫度的傳感器暴露在外部。電壓傳感器SS2與發(fā)電部101的端子相連接，對(duì)來(lái)自發(fā)電部101的輸出電壓進(jìn)行測(cè)定。此處，若成為將開關(guān)SW斷開、將負(fù)載與發(fā)電部101之間斷開連接的狀態(tài)，則電壓傳感器SS2能對(duì)發(fā)電部101的開路電壓(Open Circuit Voltage :0CV) Voc進(jìn)行測(cè)定。電壓傳感器SS2起到作為“對(duì)燃料電池主體的開路電壓進(jìn)行測(cè)定的電壓傳感器”的作用。另外，電壓傳感器SS2所測(cè)定的可以是發(fā)電部101單體的電壓、或者可以是將多個(gè) (例如4個(gè))發(fā)電部101串聯(lián)連接時(shí)的電壓(例如4串聯(lián)電壓)。若為單個(gè)發(fā)電部101，則由于未必能獲得足夠的電壓，因此，通常在燃料電池中具備多個(gè)發(fā)電部101。本文中，設(shè)電壓傳感器SS2對(duì)4串聯(lián)電壓進(jìn)行測(cè)定(下述的規(guī)定值VI、V2也以4串聯(lián)電壓為前提)。開關(guān)SW由控制部4來(lái)驅(qū)動(dòng)，且開關(guān)SW使發(fā)電部101與DC-DC轉(zhuǎn)換器3之間的連接(進(jìn)而使發(fā)電部101與負(fù)載之間的連接)接通/斷開(0N/0FF)。開關(guān)SW起到作為“當(dāng)電壓傳感器所測(cè)定的電壓比所述規(guī)定值要大的情況下、將所述燃料電池主體與負(fù)載相連接的連接部”的作用?？刂撇?具有供給速度確定部41、燃料供給控制部42、負(fù)載連接控制部43、以及供給異常判定部44。供給速度確定部41在啟動(dòng)時(shí)和穩(wěn)定動(dòng)作時(shí)的兩種情況下，確定燃料的供給速度 (占空比D)。啟動(dòng)時(shí)，供給速度確定部41基于電壓傳感器SS2所測(cè)定的開路電壓Voc，來(lái)確定燃料的供給速度(占空比D)。另一方面，在穩(wěn)定動(dòng)作時(shí)，供給速度確定部41確定燃料的供給速度(占空比D)，以使溫度Tmp成為目標(biāo)溫度Tt。另外，供給速度確定部41能直接確定燃料的供給速度本身。此外，供給速度確定部41還可分別確定下述的泵104的動(dòng)作時(shí)間和停止時(shí)間，從而作為其結(jié)果來(lái)確定燃料的供給速度。此處，設(shè)泵驅(qū)動(dòng)部2對(duì)泵104有無(wú)將燃料供給到發(fā)電部101進(jìn)行控制。S卩，泵驅(qū)動(dòng)部2并非對(duì)燃料供給速度本身進(jìn)行直接控制。泵驅(qū)動(dòng)部2在時(shí)間上對(duì)泵104有無(wú)供給燃料進(jìn)行控制，從而作為其結(jié)果，能控制某一時(shí)間內(nèi)的燃料的供給量。即，通過對(duì)泵104的動(dòng)作時(shí)間(以下稱作接通(ON)時(shí)間)和停止時(shí)間(以下稱作斷開(OFF)時(shí)間)進(jìn)行控制，能對(duì)燃料的供給速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。此時(shí)，如下式(11)那樣用占空比D來(lái)表示燃料的供給速度V[g/SeC(秒)]。V = Av*DD = ton/(ton+tof)=t。n/tal ···式(11)Av 比例常數(shù)t。n 泵104供給燃料的時(shí)間(0N時(shí)間(動(dòng)作時(shí)間))t。f 泵104不供給燃料的時(shí)間(OFF時(shí)間(停止時(shí)間))tal = t。n+t。f =ON 時(shí)間和 OFF 時(shí)間之和如以供給速度確定部41所確定的占空比D來(lái)供給燃料那樣，燃料供給控制部42 經(jīng)由泵驅(qū)動(dòng)部2對(duì)泵104進(jìn)行控制。具體而言，對(duì)泵104進(jìn)行控制，以便重復(fù)進(jìn)行以下動(dòng)作 在ON時(shí)間t。n內(nèi)進(jìn)行燃料供給；以及在OFF時(shí)間t。f內(nèi)停止燃料供給。
另外，如下所述，即使占空比D恒定，燃料的供給速度V也有可能會(huì)因溫度等而發(fā)生波動(dòng)。即，比例常數(shù)Av取決于溫度等而發(fā)生波動(dòng)。負(fù)載連接控制部43對(duì)開關(guān)SW進(jìn)行控制，且使發(fā)電部101與DC-DC轉(zhuǎn)換器3之間的連接(進(jìn)而使發(fā)電部101與負(fù)載之間的連接)接通/斷開(0N/0FF)。具體而言，在開路電壓Voc達(dá)到規(guī)定值Vl之前(Voc < VI)，使開關(guān)SW斷開，使發(fā)電部101不與負(fù)載相連接的狀態(tài)持續(xù)。若開路電壓Voc達(dá)到規(guī)定值Vl (Voc彡VI)，則使開關(guān)SW接通，使發(fā)電部101與負(fù)載相連接。在即使對(duì)發(fā)電部101的燃料供給次數(shù)(Cp)超過規(guī)定次數(shù)(Cth) (Cp ^ Cth)、但開路電壓Voc仍未達(dá)到規(guī)定值Vl時(shí)，供給異常判定部44判定為燃料供給發(fā)生異常，停止燃料電池的啟動(dòng)。此時(shí)，可用任意方法(視頻、聲音等)，對(duì)用戶發(fā)出警告。供給異常判定部44 起到作為“當(dāng)供給速度確定部確定所述供給速度的次數(shù)超過規(guī)定次數(shù)的情況下、判斷為所述燃料供給部所進(jìn)行的燃料供給發(fā)生異常的判斷部”的作用。(燃料電池的動(dòng)作)以下，對(duì)燃料電池的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖4表示比較例所涉及的燃料電池的啟動(dòng)流程。圖5和圖6分別表示實(shí)施方式和變形例所涉及的燃料電池的啟動(dòng)流程。I.比較例所涉及的燃料電池的啟動(dòng)流程首先，對(duì)比較例所涉及的燃料電池的啟動(dòng)流程進(jìn)行說明。在比較例中，將ON時(shí)間 t。n、0FF時(shí)間、分別設(shè)為恒定值(t。n = t。n0、t。f = t。f0，步驟Sll)。然后，在開路電壓Voc 達(dá)到規(guī)定值Vl之前，使泵104以該ON時(shí)間t。n0、0FF時(shí)間t。f0進(jìn)行動(dòng)作(步驟S12 S14)。 若開路電壓Voc達(dá)到規(guī)定值Vl (Voc ^ VI)，則將燃料電池與負(fù)載相連接，轉(zhuǎn)移到利用PID控制的穩(wěn)定動(dòng)作狀態(tài)。在即使泵104的動(dòng)作次數(shù)Cp成為規(guī)定值Cth以上(Cp ^ Cth)、但開路電壓Voc仍未達(dá)到規(guī)定值Vl時(shí)，判定為燃料供給發(fā)生異常(步驟S15、S16)。如上所述，在比較例中，根據(jù)恒定的ON時(shí)間t。n0、OFF時(shí)間t。f0，來(lái)啟動(dòng)燃料電池。 然而可知，即使ON時(shí)間t。n、OFF時(shí)間t。f恒定(占空比D恒定)，有時(shí)燃料電池的啟動(dòng)也不穩(wěn)定。即，優(yōu)選在啟動(dòng)時(shí)要適當(dāng)變更占空比D。以下，進(jìn)行說明。(1)高溫環(huán)境下的比較例的動(dòng)作在高溫環(huán)境下，即使ON時(shí)間恒定，但燃料容納部(燃料箱)102的內(nèi)壓也會(huì)增大， 來(lái)自泵104的液體輸送量(燃料的供給速度V)會(huì)增大。此處，開路電壓Voc延遲于燃料輸送而上升。陰極16的溫度Tmp進(jìn)一步延遲而上升。在該情況下，若使用常溫環(huán)境下(外部氣溫25°C )最適當(dāng)?shù)腛N時(shí)間和OFF時(shí)間，則在高溫環(huán)境下的溫度Tmp可能發(fā)生過沖。這是因?yàn)樵陂_路電壓Voc超過規(guī)定值Vl的時(shí)刻，供給了所需燃料以上的燃料。(2)低溫環(huán)境下的比較例的動(dòng)作在低溫環(huán)境下，即使ON時(shí)間恒定，但燃料容納部(燃料箱)102的內(nèi)壓也會(huì)減小， 來(lái)自泵104的液體輸送量(燃料的供給速度V)會(huì)減小。其結(jié)果為，開路電壓Voc的上升速度降低，燃料電池的啟動(dòng)變得耗時(shí)。此外，由于液體輸送量減少，因此泵104的動(dòng)作次數(shù)Cp必然增多。因而，在開路電壓Voc達(dá)到規(guī)定值Vl之前，動(dòng)作次數(shù)Cp達(dá)到設(shè)定次數(shù)Cth，盡管燃料容納部102中有燃料， 都有可能判定為燃料的供給發(fā)生異常(切斷燃料等)。另一方面，若增大設(shè)定次數(shù)Cth，則對(duì)燃料的供給異常進(jìn)行判定會(huì)耗時(shí)，用戶感到不方便。
(3)應(yīng)對(duì)高溫環(huán)境、低溫環(huán)境在圖7和表1中，示出高溫環(huán)境下和低溫環(huán)境下的優(yōu)選ON時(shí)間、OFF時(shí)間的例子。 在圖7中，示出分別對(duì)應(yīng)于高溫環(huán)境、常溫環(huán)境(25°C)、低溫環(huán)境的ON時(shí)間和OFF時(shí)間。在表1中，示出相對(duì)于常溫環(huán)境(25°C )的ON時(shí)間和OFF時(shí)間的、高溫環(huán)境、低溫環(huán)境下的分別的優(yōu)選ON時(shí)間和OFF時(shí)間。表 1__ON 時(shí)間OFF 時(shí)間 t。f
- 高溫環(huán)境下 j短__長(zhǎng)
(燃料箱內(nèi)壓高)___‘低溫環(huán)境下長(zhǎng) 盡可能短 (燃料箱內(nèi)壓低)__如圖7和表1所示那樣，相對(duì)于常溫環(huán)境下的最適當(dāng)?shù)腛N時(shí)間和OFF時(shí)間，在高溫環(huán)境下優(yōu)選使ON時(shí)間縮短、OFF時(shí)間延長(zhǎng)。為了降低占空比D，僅改變ON時(shí)間、OFF時(shí)間的任一個(gè)就足以，然而為了防止過度供給燃料，優(yōu)選為使ON時(shí)間優(yōu)先縮短。這是因?yàn)閷?duì)發(fā)電部101供給了過多燃料的情況下，除了使過多燃料燃燒以外，難以解除燃料過多的狀態(tài)。 艮P，也可將延長(zhǎng)OFF時(shí)間作為附帶的要素。相對(duì)于常溫環(huán)境下最適當(dāng)?shù)腛N時(shí)間，在低溫環(huán)境下優(yōu)選使ON時(shí)間延長(zhǎng)。另一方面，相對(duì)于常溫環(huán)境下最適當(dāng)OFF時(shí)間，在低溫環(huán)境下優(yōu)選使OFF時(shí)間維持相同水平、或少許縮短OFF時(shí)間。OFF時(shí)間越短，啟動(dòng)所需時(shí)間也越短。然而，若考慮到開路電壓Voc的上升和溫度Tmp的上升相對(duì)于液體輸送要延遲，則過度縮短并非優(yōu)選。在本實(shí)施方式中，在啟動(dòng)時(shí)，基于電壓傳感器SS2所測(cè)定的開路電壓Voc，來(lái)確定 ON時(shí)間、OFF時(shí)間。通過這樣，不必對(duì)外部溫度進(jìn)行測(cè)定，就能如圖7和表1所示那樣對(duì)與高溫環(huán)境、低溫環(huán)境相對(duì)應(yīng)的ON時(shí)間、OFF時(shí)間進(jìn)行控制。在下面，對(duì)其細(xì)節(jié)進(jìn)行闡述。如上所述，以燃料電池不具有外部溫度測(cè)定用傳感器、不直接知道外部溫度作為前提。溫度傳感器SSl所測(cè)定的是DMFC本身的溫度Tmp，不能保證該溫度Tmp肯定與外部氣溫相接近。另外，在過度注入燃料的狀態(tài)下，認(rèn)為即使在常溫下，燃料容納部102(燃料箱)的內(nèi)壓也會(huì)上升，因此優(yōu)選不依賴于測(cè)定外部氣溫。即，優(yōu)選在大范圍的環(huán)境下穩(wěn)定地啟動(dòng)。II.實(shí)施方式所涉及的燃料電池的啟動(dòng)流程圖5是表示燃料電池的啟動(dòng)流程的1個(gè)例子的流程圖。如上所述，在啟動(dòng)時(shí)，供給速度確定部41基于電壓傳感器SS2所測(cè)定的開路電壓Voc，來(lái)確定燃料的供給速度(占空比D)。此處，在開路電壓Voc比規(guī)定值V2要大或要小的情況下，對(duì)ON時(shí)間和OFF時(shí)間的設(shè)定進(jìn)行變更。A.初始設(shè)定(步驟S21)將ON時(shí)間t。n設(shè)定為最小值(t。nmin，例如為1秒)(t。n = tonmin)。此外，將泵動(dòng)作次數(shù)計(jì)數(shù)Cp設(shè)定為0 (Cp = 0)。泵動(dòng)作次數(shù)計(jì)數(shù)Cp表示泵104進(jìn)行動(dòng)作的次數(shù)。
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B.確定ON時(shí)間、OFF時(shí)間對(duì)開路電壓Voc是否在規(guī)定值Vl (例如為IV)以上進(jìn)行判斷(步驟S22)。該判斷用來(lái)對(duì)啟動(dòng)是否結(jié)束進(jìn)行判斷。在開路電壓Voc比規(guī)定值Vl要小的情況下，作為啟動(dòng)期間，確定燃料的供給速度(ON時(shí)間、OFF時(shí)間)。具體而言，將開路電壓Voc和規(guī)定值V2(V2 < VI，例如為0. 5V)相比較(步驟S23)。基于該比較結(jié)果，確定ON時(shí)間t。n、0FF時(shí)間t。f (步驟 S24, S25)。(1) “開路電壓Voc <規(guī)定值V2”的情況(步驟S25)在“開路電壓Voc <規(guī)定值V2”的情況下，ON時(shí)間、基于規(guī)定的函數(shù)(t。n = f(tj)而增加。例如，增加規(guī)定倍數(shù)11(作為一個(gè)例子為2倍)^11 = 11襯。11)。此外，基于規(guī)定的函數(shù)(t。f = f (t。f))，設(shè)定OFF時(shí)間t。f。例如，設(shè)定為最小值(作為1個(gè)例子為30秒) (tof = tofmin)。剛剛啟動(dòng)后，認(rèn)為“Voc < V2”的狀態(tài)會(huì)持續(xù)。這樣，若“Voc < V2”的狀態(tài)持續(xù)， 則重復(fù)執(zhí)行步驟S25，ON時(shí)間t。n每次增加。例如，啟動(dòng)后，若執(zhí)行i次步驟S25，則ON時(shí)間 t。n如下式(12)那樣成為Iii倍。ton = n^t^min · · 式(12)另一方面，在此期間，OFF時(shí)間t。f保持最小值(t。fmin)。圖8是表示此時(shí)的ON時(shí)間t。n、OFF時(shí)間t。f的變化的發(fā)展的1個(gè)例子的示意圖。 可知ON時(shí)間t。n每次以規(guī)定的函數(shù)(此處為η倍(具體為2倍))增加成為t。nll t。n14。 另夕卜，對(duì)于t。fll t。f14的任一個(gè)，OFF時(shí)間^都保持規(guī)定的值(此處為最小值(t。fmin))。如上所述，若“Voc < V2”的狀態(tài)持續(xù)，則由于ON時(shí)間t。n增加，占空比隨之不斷增力口。啟動(dòng)后持續(xù)“Voc < V2”的狀態(tài)則表示啟動(dòng)需要時(shí)間，例如表示由于外部溫度較低，因此，實(shí)質(zhì)上燃料供給量少。由此，當(dāng)由于外部溫度較低等原因而燃料供給不足、啟動(dòng)耗時(shí)的情況下，能增加占空比，縮短啟動(dòng)時(shí)間。(2) “開路電壓Voc彡規(guī)定值V2”的情況(步驟S24)在“開路電壓Voc彡規(guī)定值V2”的情況下，將ON時(shí)間t。n保持為恒定(t。n = tj。 此外，將OFF時(shí)間t。f設(shè)定為最大值(t。fmaX，例如為120秒(最小值t。fmin (30秒)的4倍)) (tof = tofmax)。啟動(dòng)后，若經(jīng)過一定程度的時(shí)間，則認(rèn)為從“Voc < V2”的狀態(tài)轉(zhuǎn)移到“Voc彡V2” 的狀態(tài)。這樣，若成為“Voc >V2”的狀態(tài)，則認(rèn)為啟動(dòng)過程進(jìn)行到一定程度，從而通過增加 OFF時(shí)間t。f，來(lái)降低占空比D。此處，處于“Voc彡V2”的狀態(tài)時(shí)，也可以考慮將ON時(shí)間t。n、OFF時(shí)間t。f兩者保持為恒定，即將占空比保持為恒定。此處，考慮到“Voc <V2”的狀態(tài)下的最終占空比D過大的可能性，從而通過增加OFF時(shí)間t。f，來(lái)確保用于消耗燃料的時(shí)間。圖9和圖10是表示此時(shí)的ON時(shí)間t。n、OFF時(shí)間t。f的變化的發(fā)展的1個(gè)例子的
示意圖。在圖9中，設(shè)啟動(dòng)剛剛開始后(緊跟在ON時(shí)間t。n21中輸送液體之后)的時(shí)刻 t2，成為“Voc彡V2”。在該情況下，ON時(shí)間t。n保持為啟動(dòng)剛剛開始后的值(t。n21)而成為 t。n22 t。J4。另一方面，OFF時(shí)間t。f從啟動(dòng)剛剛開始后(t。f21)的最小值(t。fmin)變成并維持最大值(t。fmaX)而成為t。f22 t。fM。例如，在由于外部溫度較高、實(shí)質(zhì)上燃料的供給量較多的情況下，從啟動(dòng)剛剛開始后就能成為“Voc ^ V2”。在圖10中，設(shè)在從啟動(dòng)開始經(jīng)過一定程度的時(shí)間后的時(shí)刻t3，成為“Voc >V2”。 在該情況下，ON時(shí)間t。n增加為t。n31 t。n33，在時(shí)刻t3之后，保持為恒定值。另一方面， OFF時(shí)間t。f直到t。f31 t。f33為止，保持為最小值(tofmin, 30秒)，在時(shí)刻t3后的tof34、 t。f35，成為最大值(tofmax, 120 秒)。(3)控制泵 104根據(jù)這樣確定的ON時(shí)間t。n、0FF時(shí)間t。f，對(duì)泵104進(jìn)行控制(步驟S26、S27)。泵 104在ON時(shí)間t。n期間進(jìn)行動(dòng)作，供給燃料，然后，在OFF時(shí)間t。f期間則停止，停止供給燃料。其結(jié)果為，以占空比D來(lái)供給燃料。如上所述，以從啟動(dòng)開始到“Voc<V2”的狀態(tài)所持續(xù)的時(shí)間(ON時(shí)間t。n、OFF時(shí)間t。f的循環(huán))來(lái)確定該占空比D。C.啟動(dòng)結(jié)束(步驟S22)若開路電壓Voc成為規(guī)定值Vl以上，則燃料電池的啟動(dòng)結(jié)束(轉(zhuǎn)移到穩(wěn)定動(dòng)作)。 艮口，發(fā)電部101與負(fù)載相連接，供給速度確定部41利用PID控制等，來(lái)確定燃料的供給速度 (占空比D)，以使溫度Tmp成為目標(biāo)溫度Tt。此處，在確定供給速度之前，判斷啟動(dòng)是否結(jié)束。然而，也可改變進(jìn)行這一判斷的時(shí)刻，例如可在泵104的動(dòng)作期間、停止期間，判斷啟動(dòng)是否結(jié)束。供給速度確定部41利用下式(13)，來(lái)確定占空比D。D = A· (Tmp-Tt) +B · f (Tmp-Tt) dt+C · d (Tmp-Tt)/dt · · 式(13)式(13)表示所謂PID (比例積分微分Proportional Integral Differential) 控制，基于當(dāng)前的溫度Tmp與目標(biāo)溫度Tt的偏差(Tmp-Tt)的比例項(xiàng)(A · (Tmp-Tt))和積分項(xiàng)(B· / (Tmp-Tt) dt)和微分項(xiàng)(C ^d(Tmp-Tt)/dt)，來(lái)確定占空比D。另外，還可使用 PI(比例積分Proportional Integral)控制來(lái)替代PID控制。通過利用式(1 等來(lái)周期性地確定占空比，對(duì)泵104所進(jìn)行的燃料供給速度進(jìn)行控制，從而能對(duì)燃料電池進(jìn)行控制，以使溫度Tmp與目標(biāo)溫度Tt相一致。D.燃料供給異常判定(步驟S28、S29)若泵104的ON和OFF的循環(huán)(泵動(dòng)作次數(shù)計(jì)數(shù)Cp)達(dá)到設(shè)定次數(shù)Cth (例如為5 次)，則停止啟動(dòng)。認(rèn)為啟動(dòng)過分耗時(shí)、燃料供給發(fā)生異常等(例如，切斷燃料容納部(燃料箱)102的燃料)。III.變形例所涉及的燃料電池的啟動(dòng)流程圖6是表示燃料電池的啟動(dòng)流程的其它例子(變形例)的流程圖。由于該變形例中的順序在本質(zhì)上與圖5的實(shí)施方式中的順序并沒有不同，因此，以不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說明。(1)分開確定ON時(shí)間t。n、OFF時(shí)間t。f在圖5中的步驟S23 S25中，一并確定ON時(shí)間t。n、OFF時(shí)間t。f。與此不同的是，在變形例中，在步驟S33 S36、步驟S45 S48中分別獨(dú)立地確定ON時(shí)間t。n、OFF時(shí)
間 t。f。這是因?yàn)镺N時(shí)間t。n、0FF時(shí)間t。f的確定條件不同。即，在確定ON時(shí)間t。n時(shí)，對(duì)溫度Tmp是否比設(shè)定值Tth (例如為40°C )要大進(jìn)行判斷(步驟S34)。在溫度Tmp比設(shè)定值Tth要小的情況下(步驟S34中的判斷為“否”的情況)，即使“Voc彡V2”，0N時(shí)間t。n也基于規(guī)定的函數(shù)(t。n = f(t。n))來(lái)增加。例如，增加規(guī)定倍數(shù)η(作為一個(gè)例子為2倍)(步驟S36)。這是因?yàn)橥ㄟ^加進(jìn)判斷溫度Tmp，能更準(zhǔn)確地判斷是否需要增加燃料供給。若溫度Tmp較低，則即使“Voc ^ V2”，燃料供給也可能不足。(2) 一并進(jìn)行確定OFF時(shí)間t。f和使泵停止動(dòng)作(OFF)在圖5中，將確定OFF時(shí)間t。f (步驟S23 S25)和使泵104停止動(dòng)作(步驟S27) 分開來(lái)進(jìn)行。與此不同的是，在變形例中，一并進(jìn)行確定OFF時(shí)間t。f和使泵104停止動(dòng)作 (步驟S44 S48)。S卩，在泵104停止之后(步驟S44)，對(duì)OFF時(shí)間t。f進(jìn)行確定，對(duì)經(jīng)過的時(shí)間進(jìn)行判斷(步驟S46 S48)。這源于分開來(lái)確定ON時(shí)間t。n和OFF時(shí)間t。f。但是， 即使獨(dú)立進(jìn)行確定OFF時(shí)間t。f和使泵停止動(dòng)作也無(wú)妨。(3)判定啟動(dòng)結(jié)束在圖5中，作為判定啟動(dòng)結(jié)束，每1個(gè)循環(huán)僅進(jìn)行一次。與此不同的是，在變形例中，在確定OFF時(shí)間t。f之前(步驟S32)、泵104進(jìn)行動(dòng)作期間(步驟S42)、泵104停止期間(步驟S45)，分別對(duì)啟動(dòng)是否結(jié)束進(jìn)行判定。為了使啟動(dòng)迅速結(jié)束、向負(fù)載供電，增加對(duì)啟動(dòng)是否結(jié)束進(jìn)行判定的次數(shù)。泵104停止期間，重復(fù)判定啟動(dòng)是否結(jié)束。(4)判定燃料供給異常在圖5中，根據(jù)泵104的ON和OFF的循環(huán)(泵動(dòng)作次數(shù)計(jì)數(shù)Cp)，對(duì)燃料供給異常進(jìn)行判定。與此不同的是，在變形例中，當(dāng)ON時(shí)間t。n比規(guī)定值t。nth(例如為64秒)要小 (t。n < t。nth)、且泵動(dòng)作次數(shù)計(jì)數(shù)CpO為規(guī)定值CthO (例如為5次)以下的情況下，判定為燃料供給沒有異常(步驟S37)。即，當(dāng)泵動(dòng)作次數(shù)計(jì)數(shù)CpO比規(guī)定值CthO要大的情況下， 以及當(dāng)ON時(shí)間t。n為規(guī)定值t。nth以上的情況下，判定為燃料供給發(fā)生異常。將ON時(shí)間t。n 為規(guī)定值t。nth以上的情況作為判定對(duì)象，從而防止ON時(shí)間〖。 增大過多(燃料供給過多)。此處，僅在燃料供給恒定的情況下，以泵動(dòng)作次數(shù)計(jì)數(shù)CpO進(jìn)行計(jì)數(shù)(步驟S35)。 另一方面，如式(12)所示，ON時(shí)間t。n取決于執(zhí)行了步驟S36的次數(shù)。最終，在該變形例中， 對(duì)燃料供給恒定的情況(步驟S3。和燃料供給增加的情況(步驟S36)獨(dú)立進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)超過各自的規(guī)定值(Cth0、Cthl = L0Gn(tonth/tonmin))的情況下，判定為燃料供給發(fā)生異常。 艮口，與在圖5中將泵104的動(dòng)作次數(shù)作為整體進(jìn)行計(jì)數(shù)不同，在變形例中，對(duì)“Voc < V2”、 "Voc ^ V2”的情況分別獨(dú)立地進(jìn)行計(jì)數(shù)。這樣，通過對(duì)燃料供給增加的情況和未增加的情況獨(dú)立地進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而能力圖提高異常判定的精度。另外，在啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)泵104的ON時(shí)間超過規(guī)定時(shí)間的情況下，也可基于規(guī)定的函數(shù)，將泵驅(qū)動(dòng)頻率降低(具體而言，成為初始頻率的1/ 。這是為了通過泵104的接通(ON) 而吸取來(lái)自燃料容納部102的燃料，從而使燃料容納部102內(nèi)的壓力減小，很好地將液體輸送到燃料分配機(jī)構(gòu)。即，由于隨著泵驅(qū)動(dòng)頻率降低，泵104的燃料排出壓增大，因此，即使在燃料容納室102內(nèi)的壓力減小而變低的情況下，也能很好地進(jìn)行液體輸送。(實(shí)施例)對(duì)利用以上變形例所涉及的啟動(dòng)流程來(lái)啟動(dòng)燃料電池的結(jié)果進(jìn)行說明。(1)確認(rèn)高溫環(huán)境下的動(dòng)作根據(jù)高溫環(huán)境下(外部氣溫38°C )下的啟動(dòng)試驗(yàn)的結(jié)果，溫度Tmp的最高小于50°C，溫度Tmp未發(fā)生過沖。如泵流量增大那樣的高溫環(huán)境下，在ON時(shí)間t。n*較短的時(shí)刻成為“開路電壓 Voc彡規(guī)定值V2”，OFF時(shí)間t。f成為最大值(t。fmax，120秒)。BP, ON時(shí)間t。n、OFF時(shí)間t。f 如圖9那樣發(fā)生轉(zhuǎn)變。(2)確認(rèn)低高溫環(huán)境下的動(dòng)作根據(jù)低溫環(huán)境下(外部氣溫5°C )的啟動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果，開路電壓Voc上升到規(guī)定值 Vl為止(啟動(dòng)結(jié)束)需要約5分鐘 6分鐘，因此，與比較例中的啟動(dòng)時(shí)間(20分鐘)相比
有縮短。如泵流量較小那樣的低溫環(huán)境下，ON時(shí)間t。n延長(zhǎng)之后成為“開路電壓Voc彡規(guī)定值V2”，持續(xù)該ON時(shí)間t。n。即，成為圖10那樣的泵動(dòng)作。由于ON時(shí)間t。n延長(zhǎng)到一定程度，因此，能確保燃料供給量，開路電壓Voc上升的時(shí)間與比較例的啟動(dòng)方法相比，有縮短。如上所述，即使在高溫環(huán)境還是在低溫環(huán)境的任何一種環(huán)境下，都能實(shí)現(xiàn)與圖7 和表1所示那樣的、優(yōu)選的ON時(shí)間t。n、0FF時(shí)間t。f相對(duì)應(yīng)的泵104的動(dòng)作。S卩，對(duì)于外部氣溫、燃料箱內(nèi)壓能進(jìn)行確保了魯棒性的燃料電池的啟動(dòng)。此外，通過在低溫時(shí)等增大占空比，從而能促進(jìn)啟動(dòng)結(jié)束。這意味著即使將燃料供給異常判定時(shí)的基準(zhǔn)值(CtKCthO)減小也無(wú)妨。其結(jié)果為，將比較例中耗費(fèi)20分鐘左右的異常判定所需的時(shí)間縮短到5分鐘(1/4)。雖然說明了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式只是呈現(xiàn)作為示例，而并非要對(duì)發(fā)明范圍進(jìn)行限定。這些新的實(shí)施方式可通過其它各種方式進(jìn)行實(shí)施，在不脫離發(fā)明要點(diǎn)的范圍內(nèi)，可進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式及其變形均包含在發(fā)明的范圍和要點(diǎn)中，并且包含在專利權(quán)利要求所記載的發(fā)明及其等同范圍內(nèi)。標(biāo)號(hào)說明1...燃料電池主體、2...泵驅(qū)動(dòng)部、3...轉(zhuǎn)換器、4...控制部、11...陽(yáng)極催化劑層、12...陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層、13...陽(yáng)極、14...陰極催化劑層、15...陰極氣體擴(kuò)散層、 16...陰極、17...電解質(zhì)膜、18...蓋板、19...環(huán)、21...燃料注入口、22...燃料排出口、 23...燃料分配板、24...空隙部、41...供給速度確定部、42...燃料供給控制部、43...負(fù)載連接控制部、44...供給異常判定部、101...發(fā)電部、102...燃料容納部、103...通路、 104. · ·泵、105. · ·燃料分配機(jī)構(gòu)、SSl. · ·溫度傳感器、SS2. · ·電壓傳感器、Sff. · ·開關(guān)
權(quán)利要求
1.一種燃料電池，其特征在于，包括燃料電池主體，該燃料電池主體利用液體燃料發(fā)電； 燃料供給部，該燃料供給部將燃料供給到所述燃料電池主體； 電壓傳感器，該電壓傳感器對(duì)所述燃料電池主體的開路電壓進(jìn)行測(cè)定； 供給速度確定部，當(dāng)所述電壓傳感器所測(cè)定的電壓比規(guī)定值要小的情況下，該供給速度確定部基于所述電壓傳感器的測(cè)定結(jié)果，來(lái)確定所述燃料供給部的燃料供給速度；燃料供給控制部，該燃料供給控制部基于所述確定的供給速度，對(duì)所述燃料供給部所進(jìn)行的燃料供給進(jìn)行控制；以及連接部，當(dāng)所述電壓傳感器所測(cè)定的電壓比所述規(guī)定值要大的情況下，該連接部將所述燃料電池主體與負(fù)載相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，基于所述電壓傳感器的測(cè)定結(jié)果，所述供給速度確定部確定將燃料從所述燃料供給部供給到所述燃料電池主體的動(dòng)作時(shí)間、和不將燃料從所述燃料供給部供給到所述燃料電池主體的停止時(shí)間的組合作為所述供給速度，基于所述確定的動(dòng)作時(shí)間和停止時(shí)間，所述燃料供給控制部對(duì)所述燃料供給部所進(jìn)行的燃料供給進(jìn)行控制。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料電池，其特征在于，當(dāng)所述電壓傳感器所測(cè)定的電壓比所述規(guī)定值要小、且比小于所述規(guī)定值的第二規(guī)定值要大的情況下，所述供給速度確定部將所述動(dòng)作時(shí)間保持為恒定，當(dāng)所述電壓傳感器所測(cè)定的電壓比所述第二規(guī)定值要小的情況下，所述供給速度確定部增加所述動(dòng)作時(shí)間。
4.如權(quán)利要求3所述的燃料電池，其特征在于，當(dāng)所述燃料電池主體的溫度比規(guī)定的溫度要小的情況下，所述供給速度確定部增加所述動(dòng)作時(shí)間。
5.如權(quán)利要求3所述的燃料電池，其特征在于， 所述供給速度確定部重復(fù)確定所述供給速度，當(dāng)所述電壓傳感器所測(cè)定的電壓比所述第二規(guī)定值要小的情況下，所述供給速度確定部使所述動(dòng)作時(shí)間增加前一次動(dòng)作時(shí)間的規(guī)定倍數(shù)。
6.如權(quán)利要求2所述的燃料電池，其特征在于，當(dāng)所述電壓傳感器所測(cè)定的電壓比所述規(guī)定值要小、且比小于所述規(guī)定值的第二規(guī)定值要大的情況下，所述供給速度確定部將所述停止時(shí)間確定為第一值，當(dāng)所述電壓傳感器所測(cè)定的電壓比所述第二規(guī)定值要小的情況下，所述供給速度確定部將所述停止時(shí)間確定為比所述第一值要小的第二值。
7.如權(quán)利要求2所述的燃料電池，其特征在于，當(dāng)所述電壓傳感器所測(cè)定的電壓比所述規(guī)定值要小、且比小于所述規(guī)定值的第二規(guī)定值要大的情況下，所述供給速度確定部將所述動(dòng)作時(shí)間和所述停止時(shí)間保持為恒定。
8.如權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于， 所述供給速度確定部重復(fù)確定所述供給速度，所述燃料電池進(jìn)一步包括判斷部，當(dāng)所述供給速度確定部確定所述供給速度的次數(shù)為規(guī)定數(shù)以上的情況下，該判斷部判斷為所述燃料供給部所進(jìn)行的燃料供給發(fā)生異常。
9.如權(quán)利要求8所述的燃料電池，其特征在于， 所述供給速度確定部重復(fù)確定所述動(dòng)作時(shí)間，當(dāng)所述動(dòng)作時(shí)間為規(guī)定值以上的情況下，所述判斷部判斷為所述燃料供給部所進(jìn)行的燃料供給發(fā)生異常。
全文摘要
實(shí)施方式的燃料電池具有燃料電池主體、燃料供給部、電壓傳感器、供給速度確定部、燃料供給控制部、以及連接部。電壓傳感器對(duì)所述燃料電池主體的開路電壓進(jìn)行測(cè)定。當(dāng)所述電壓傳感器所測(cè)定的電壓比規(guī)定值要小的情況下，供給速度確定部基于所述電壓傳感器的測(cè)定結(jié)果，來(lái)確定所述燃料供給部的燃料供給速度。燃料供給控制部基于所述確定的供給速度，對(duì)所述燃料供給部所進(jìn)行的燃料供給進(jìn)行控制。當(dāng)所述電壓傳感器所測(cè)定的電壓比所述規(guī)定值要大的情況下，連接部將所述燃料電池主體與負(fù)載相連接。
文檔編號(hào)H01M8/04GK102511102SQ20108004154
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者巖村直樹, 木村俊介, 渡邊大介, 菅博史, 鈴木英德 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝