專利名稱：燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池的廢熱的利用。
背景技術(shù)：
為了確保低溫起動(dòng)時(shí)的燃料電池的動(dòng)作穩(wěn)定性，提出了如下的技木，即進(jìn)行以與通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相比低的效率使燃料電池發(fā)電的運(yùn)轉(zhuǎn)(以下，稱為“低效率運(yùn)轉(zhuǎn)”)，由此使燃料電池的熱損失(廢熱)増加，通過(guò)廢熱來(lái)使燃料 電池升溫。

發(fā)明內(nèi)容
在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)執(zhí)行低效率運(yùn)轉(zhuǎn)而將通過(guò)低效率運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量利用于制熱的情況下，為了得到制熱用的要求熱量而使發(fā)電效率下降，由此無(wú)法得到要求輸出(電力)，輸出響應(yīng)性可能會(huì)下降。而且，與之相反地，為了滿足要求輸出而無(wú)法得到要求發(fā)熱量，發(fā)熱響應(yīng)性可能會(huì)下降。而且，在使用氫氣及空氣作為反應(yīng)氣體的系統(tǒng)中，通過(guò)低效率運(yùn)轉(zhuǎn)而在陰極產(chǎn)生氫氣，因此需要利用空氣對(duì)該氫氣進(jìn)行稀釋。在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，依次計(jì)算稀釋用的空氣量和陽(yáng)極所需空氣量，在進(jìn)行各自的空氣量的供給控制時(shí)，空氣量調(diào)整的處理變得復(fù)雜，可能會(huì)導(dǎo)致輸出響應(yīng)性及發(fā)熱響應(yīng)性的惡化。本發(fā)明目的是在利用燃料電池的廢熱進(jìn)行制熱的燃料電池系統(tǒng)中，在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)提高進(jìn)行制熱之際的輸出響應(yīng)性及發(fā)熱響應(yīng)性。本發(fā)明為了解決上述的課題的至少一部分而作出，可以作為以下的方式或適用例來(lái)實(shí)現(xiàn)。[適用例I]ー種燃料電池系統(tǒng)，具備燃料電池；運(yùn)轉(zhuǎn)控制部，對(duì)所述燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制；及空調(diào)機(jī)構(gòu)，利用所述燃料電池的廢熱進(jìn)行制熱，所述燃料電池在所述燃料電池的電流對(duì)電壓特性曲線上的工作點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在存在對(duì)所述空調(diào)機(jī)構(gòu)的制熱要求的情況下，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部比較所述電流對(duì)電壓特性曲線上且滿足對(duì)所述燃料電池的要求發(fā)熱量的工作點(diǎn)的電流值即發(fā)熱要求電流值、與在所述電流對(duì)電壓特性曲線上且滿足對(duì)所述燃料電池的要求輸出的工作點(diǎn)的電流值即輸出要求電流值，在所述輸出要求電流值為所述發(fā)熱要求電流值以上的情況下，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部使所述燃料電池在所述電流對(duì)電壓特性曲線上的工作點(diǎn)工作，在所述輸出要求電流值比所述發(fā)熱要求電流值小的情況下，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部執(zhí)行控制所述燃料電池的工作點(diǎn)成為與處于所述燃料電池的電流對(duì)電壓特性曲線上時(shí)相比發(fā)電效率低的工作點(diǎn)的制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)控制。在適用例I的燃料電池系統(tǒng)中，在輸出要求電流值為發(fā)熱要求電流值以上吋，將燃料電池的工作點(diǎn)控制成電流對(duì)電壓特性曲線上，因此與在輸出要求電流值為發(fā)熱要求電流值以上時(shí)將燃料電池的工作點(diǎn)控制成比電流對(duì)電壓特性曲線的發(fā)電效率低(即，發(fā)熱效率高)的工作點(diǎn)的結(jié)構(gòu)相比，能夠提高輸出，并簡(jiǎn)化處理。因此，能夠提高輸出響應(yīng)性。而且，在輸出要求電流值為發(fā)熱要求電流值以上時(shí)，由于電流對(duì)電壓特性曲線上的工作點(diǎn)的燃料電池的廢熱量比要求發(fā)熱量大，因此通過(guò)形成為適用例I的結(jié)構(gòu)，能夠從燃料電池的廢熱得到滿足制熱要求的熱量，因此也能夠提高發(fā)熱響應(yīng)性。而且，在輸出要求電流值比發(fā)熱要求電流值小的情況下，控制成與燃料電池的工作點(diǎn)處于電流對(duì)電壓特性曲線上的情況相比發(fā)電效率低(即，發(fā)熱效率高)的工作點(diǎn)，因此能夠從燃料電池的廢熱得到滿足制熱要求的熱量。[適用例2]在適用例I記載的燃料電池系統(tǒng)中，還具備氧化劑氣體供給部，將所述燃料電池的發(fā)電所利用的氧化劑氣體向所述燃料電池供給；氧化劑氣體供給路，將所述氧化劑氣體供給部與所述燃料電池連通；陰極側(cè)廢氣排出路，將所述燃料電池的陰極側(cè)廢氣排出；旁通流路，將所述氧化劑氣體供給路與所述陰極側(cè)廢氣排出路連接；及流量調(diào)整閥，對(duì)從所述氧化劑氣體供給部供給的所述氧化劑氣體中的、從所述氧化劑氣體供給路向所述燃料電池供給的所述氧化劑氣體的流量與從所述氧化劑氣體供給路向所述旁通流路供給的所述氧化劑氣體的流量的流量比進(jìn)行調(diào)整，作為所述制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)控制，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部將由所述氧化劑氣體供給部供給的所述氧化劑氣體的供給量固定在用于實(shí)現(xiàn)所述輸出要求電流值的供給量，并且通過(guò)調(diào)整所述流量調(diào)整閥，而控制所述燃料電池的工作點(diǎn)成為滿足所述要求發(fā)熱量和所述要求輸出的工作點(diǎn)即要求工作點(diǎn)。 通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，由于將氧化劑氣體供給部供給的氧化劑氣體的供給量固定，因此能夠抑制氧化劑氣體供給部的響應(yīng)性的影響。因此，即使在氧化劑氣體供給部的響應(yīng)性低的情況下，也能夠抑制輸出響應(yīng)性及發(fā)熱響應(yīng)性的下降。而且，由于將氧化劑氣體供給量的固定量形成為用于實(shí)現(xiàn)輸出要求電流值的供給量，因此能夠同時(shí)滿足縮窄進(jìn)行制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)的電流范圍這樣的要求和抑制從制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)向通常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)渡時(shí)氧化劑氣體供給部供給的氧化劑氣體供給量的上升量這樣的要求。[適用例3]在適用例2記載的燃料電池系統(tǒng)中，還具備對(duì)所述燃料電池的電流值進(jìn)行測(cè)定的電流測(cè)定部，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部在所述制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)控制的開始時(shí)以如下方式調(diào)整所述流量調(diào)整閥將通過(guò)所述氧化劑氣體供給部供給的所述氧化劑氣體中的、比用于實(shí)現(xiàn)所述要求工作點(diǎn)的電流值的所述氧化劑氣體的流量少的流量的所述氧化劑氣體向所述燃料電池供給；然后，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部以如下方式控制所述流量調(diào)整閥在通過(guò)所述電流測(cè)定部測(cè)定的所述燃料電池的電流值比所述要求工作點(diǎn)的電流值大的情況下，減少向所述燃料電池供給的所述氧化劑氣體的流量，在通過(guò)所述電流測(cè)定部測(cè)定的所述燃料電池的電流值比所述要求工作點(diǎn)的電流值小的情況下，增加向所述燃料電池供給的所述氧化劑氣體的流量。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，由于工作點(diǎn)不在電流對(duì)電壓特性曲線上，因此即使在制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)中實(shí)際需要的氧化劑氣體的流量與用于實(shí)現(xiàn)要求工作點(diǎn)的電流值的氧化劑氣體的流量不同的情況下，也能夠使氧化劑氣體的流量增減，以使通過(guò)電流測(cè)定部測(cè)定的燃料電池的電流值與要求工作點(diǎn)的電流值一致，因此能夠?qū)⑦m當(dāng)?shù)牧康难趸瘎怏w向燃料電池供給。[適用例4]在適用例I至適用例3中任一適用例記載的燃料電池系統(tǒng)中，還具備燃料電池溫度取得部，取得所述燃料電池的溫度；及制熱空間溫度取得部，取得成為所述空調(diào)機(jī)構(gòu)的制熱對(duì)象的空間的溫度即制熱空間溫度，在所述燃料電池的起動(dòng)時(shí)，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部執(zhí)行進(jìn)行控制以與所述制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)控制相比使燃料電池的發(fā)電效率更低的起動(dòng)時(shí)預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)控制，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部具有如下的第一制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式若在執(zhí)行所述起動(dòng)時(shí)預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)控制的期間存在對(duì)所述空調(diào)機(jī)構(gòu)的制熱要求，則在所述燃料電池的溫度達(dá)到了預(yù)先確定的預(yù)熱結(jié)束溫度之后且所述制熱空間溫度達(dá)到了滿足所述制熱要求的溫度的情況下，使所述起動(dòng)時(shí)預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)控制結(jié)束，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部在所述起動(dòng)時(shí)預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)控制結(jié)束之后，比較所述發(fā)熱要求電流值與所述輸出要求電流值，在所述輸出要求電流值為所述發(fā)熱要求電流值以上的情況下，使所述燃料電池在所述電流對(duì)電壓特性曲線上的工作點(diǎn)工作，在所述輸出要求電流值比所述發(fā)熱要求電流值小的情況下，執(zhí)行所述制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)控制。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，在制熱空間溫度成為滿足制熱要求的溫度之前執(zhí)行第一制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式，因此能夠在更短期間內(nèi)使制熱空間溫度上升。而且，在制熱空間溫度成為滿足制熱要求的溫度時(shí)，將燃料電池的工作點(diǎn)控制成為電流對(duì)電壓特性曲線上，或者執(zhí)行制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)控制，因此能夠供給要求發(fā)熱量并能夠得到滿足要求輸出的量的輸出，從而能夠提高輸出響應(yīng)性及發(fā)熱響應(yīng)性。[適用例5]在適用例4記載的燃料電池系統(tǒng)中，還具備用戶接ロ部，除了所述第一制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式之外，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部還具有如下的第二制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式若在執(zhí)行所述起動(dòng) 時(shí)預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)控制的期間存在對(duì)所述空調(diào)機(jī)構(gòu)的制熱要求，則在所述燃料電池的溫度達(dá)到了所述預(yù)熱結(jié)束溫度的情況下，使所述起動(dòng)時(shí)預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)控制結(jié)束，所述用戶接ロ部允許用戶在所述第一制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式及所述第二制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式中指定由所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部執(zhí)行的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，用戶通過(guò)利用用戶接ロ部，能夠指定第一制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式或第二制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式作為起動(dòng)時(shí)預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)控制中的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式。因此，例如，通過(guò)指定第一制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式，在燃料電池系統(tǒng)的起動(dòng)時(shí)，能夠在短期間內(nèi)使客室內(nèi)升溫。而且，例如，通過(guò)指定第ニ制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式，能夠抑制燃料電池系統(tǒng)的起動(dòng)時(shí)的燃料利用率的惡化及輸出響應(yīng)性的惡化。


圖I是表示作為本發(fā)明的一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。圖2是示意性地表示圖I所示的I-Q映射及I-P映射的說(shuō)明圖。圖3是示意性地表示I-Q映射及I-P映射的設(shè)定方法的說(shuō)明圖。圖4是表示在燃料電池系統(tǒng)中執(zhí)行的制熱控制處理的步驟的流程圖。圖5是表示要求發(fā)熱量與燃料電池組的廢熱的關(guān)系的說(shuō)明圖。圖6是表示通過(guò)步驟S145決定的制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)目標(biāo)工作點(diǎn)的說(shuō)明圖。圖7是示意性地表示運(yùn)轉(zhuǎn)控制部的功能塊和制熱預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)控制的處理內(nèi)容的說(shuō)明圖。圖8是表示執(zhí)行制熱控制處理中的供給空氣量、FC必要空氣量及旁通空氣量與電流值的關(guān)系的說(shuō)明圖。圖9是示意性地表示第二實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的燃料電池組溫度、客室溫度、及要求發(fā)熱量的推移例的說(shuō)明圖。圖10是表不搭載了第三實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的電力車輛的概略情況的外觀圖。
具體實(shí)施方式
A.第一實(shí)施例Al.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖I是表示作為本發(fā)明的一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。在本實(shí)施例中，燃料電池系統(tǒng)100作為用于供給驅(qū)動(dòng)用電源的系統(tǒng)，而搭載于電力車輛來(lái)使用。燃料電池系統(tǒng)100具備燃料電池組10、氫氣供給路51、陽(yáng)極廢氣排出路52、氫氣旁通路53、空氣供給路54、陰極廢氣排出路55、空氣旁通路56、氫罐31、截止閥42、氫氣供給閥43、凈化閥46、循環(huán)泵47、空氣壓縮機(jī)32、調(diào)壓閥45、旁通閥44、第一冷卻介質(zhì)循環(huán)路R1、冷卻介質(zhì)旁通流路69、溫度傳感器16、散熱器33、第一電動(dòng)風(fēng)扇34、第一冷卻介質(zhì)泵48、熱交換機(jī)35、三通閥99、第二冷卻介質(zhì)循環(huán)路R2、加熱器芯36、第二電動(dòng)風(fēng)扇37、第二冷卻介質(zhì)泵49、DC-DC轉(zhuǎn)換器210、電流計(jì)15、控制單元60。燃料電池組10具有將單電池層疊多個(gè)而成的結(jié)構(gòu)，該單電池是固體高分子型燃料電池且具有MEA (Membrane Electrode Assembly),該燃料電池組10通過(guò)作為陽(yáng)極氣體的純氫與作為陰極氣體的空氣中包含的氧在各電極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而獲得電動(dòng)勢(shì)。 氫氣供給路51是將氫罐31與燃料電池組10連通而用于將從氫罐31供給的氫氣向燃料電池組10引導(dǎo)的流路。陽(yáng)極廢氣排出路52是用于從燃料電池組10的陽(yáng)極排出陽(yáng)極廢氣(剩余氫氣)的流路。氫氣旁通路53是將陽(yáng)極廢氣排出路52與氫氣供給路51連通而用于使從燃料電池組10排出的氫氣(未用于反應(yīng)的氫氣)返回到氫氣供給路51的流路。空氣供給路54是將空氣壓縮機(jī)32與燃料電池組10連通而用于將從空氣壓縮機(jī)32供給的壓縮空氣向燃料電池組10引導(dǎo)的流路。陰極廢氣排出路55是用于從燃料電池組10的陰極排出陰極廢氣的流路。陰極廢氣中，在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，包括在燃料電池組10中未用于電化學(xué)反應(yīng)的剩余空氣和由燃料電池組10中的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的水，在低效率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，除了所述剩余空氣及生成水之外，還包括在低效率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在陰極由于下述式I所示的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的氫(以下，稱為“抽吸氫”)。[數(shù)學(xué)式I]2H++2e_ — H2 · · · (I)空氣旁通路56是將空氣供給路54與陰極廢氣排出路55連通，而用于將由空氣壓縮機(jī)32供給的空氣不經(jīng)由燃料電池組10而向陰極廢氣排出路55供給的流路。氫罐31忙藏高壓氫氣。截止閥42配置在氫罐31的未圖不的氫氣排出口，進(jìn)行氫氣的供給及停止。氫氣供給閥43配置在氫氣供給路51，通過(guò)調(diào)整閥開度來(lái)調(diào)整向燃料電池組10供給的氫氣的壓力及流量。凈化閥46是用于將陽(yáng)極廢氣與空氣合流(稀釋)而向大氣排出的閥。循環(huán)泵47是在氫氣旁通路53內(nèi)用于使氫氣從陽(yáng)極廢氣排出路52向氫氣供給路51流通的泵?？諝鈮嚎s機(jī)32配置在空氣供給路54，對(duì)從外部取入的空氣進(jìn)行加壓而向燃料電池組10供給。作為空氣壓縮機(jī)32，例如，可以使用葉輪旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行壓縮的離心式的壓縮機(jī)、或動(dòng)葉(轉(zhuǎn)子)旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行壓縮的軸流式的壓縮機(jī)。調(diào)壓閥45是用于調(diào)整燃料電池組10側(cè)的壓力(背壓)的閥。旁通閥44是在空氣旁通路56中用于調(diào)整從空氣供給路54向陰極廢氣排出路55流通的空氣量的閥。第一冷卻介質(zhì)循環(huán)路Rl是用于通過(guò)使作為冷卻介質(zhì)的純水循環(huán)，而將與燃料電池組10的發(fā)電相伴的熱(廢熱)通過(guò)散熱器33及熱交換機(jī)35排出的流路。第一冷卻介質(zhì)循環(huán)路Rl具備第一冷卻介質(zhì)流路91、第二冷卻介質(zhì)流路92、第三冷卻介質(zhì)流路93、第四冷卻介質(zhì)流路94。第一冷卻介質(zhì)流路91將燃料電池組10與散熱器33連通，并將從燃料電池組10排出的冷卻介質(zhì)向散熱器33引導(dǎo)。第二冷卻介質(zhì)流路92將散熱器33與熱交換機(jī)35及冷卻介質(zhì)旁通流路69連通，并將從散熱器33排出的冷卻介質(zhì)向熱交換機(jī)35或冷卻介質(zhì)旁通流路69引導(dǎo)。第三冷卻介質(zhì)流路93將熱交換機(jī)35及冷卻介質(zhì)旁通流路69與第一冷卻介質(zhì)泵48連通。第四冷卻介質(zhì)流路94將第一冷卻介質(zhì)泵48與燃料電池組10連通，并將從第一冷卻介質(zhì)泵48送出的冷卻介質(zhì)向燃料電池組10供給。冷卻介質(zhì)旁通流路69將第二冷卻介質(zhì)流路92與第三冷卻介質(zhì)流路93連通，并使冷卻介質(zhì)不經(jīng)由熱交換機(jī)35而從第二冷卻介質(zhì)流路92向第三冷卻介質(zhì)流路93流通。溫度傳感器16在第一冷卻介質(zhì)流路91中配置在燃料電池組10附近。在本實(shí)施例中，采用通過(guò)溫度傳感器16檢測(cè)到的溫度作為以燃料電池組10為代表的溫 度。散熱器33配置在第一冷卻介質(zhì)流路91。第一電動(dòng)風(fēng)扇34配置在散熱器33的附近,朝向散熱器送風(fēng)。第一冷卻介質(zhì)泵48使冷卻介質(zhì)從第三冷卻介質(zhì)流路93朝向第四冷卻介質(zhì)流路94流通。熱交換機(jī)35進(jìn)行通過(guò)第二冷卻介質(zhì)流路92的冷卻介質(zhì)的熱量與通過(guò)第七冷卻介質(zhì)流路97的熱量之間的熱交換。三通閥99是用于將從散熱器33排出的冷卻介質(zhì)(流過(guò)第二冷卻介質(zhì)流路92的冷卻介質(zhì))向熱交換機(jī)35和冷卻介質(zhì)旁通流路69中的任一方引導(dǎo)的閥。在燃料電池系統(tǒng)100中，通過(guò)三通閥99，來(lái)在第一冷卻介質(zhì)循環(huán)路Rl與第二冷卻介質(zhì)循環(huán)路R2之間控制熱聯(lián)系(經(jīng)由冷卻介質(zhì)的熱量的互換)的有無(wú)。具體而言，通過(guò)使用三通閥99將流過(guò)第二冷卻介質(zhì)流路92的冷卻介質(zhì)向熱交換機(jī)35引導(dǎo)而在第一冷卻介質(zhì)循環(huán)路Rl與第二冷卻介質(zhì)循環(huán)路R2之間實(shí)現(xiàn)熱聯(lián)系，通過(guò)使用三通閥99將流過(guò)第二冷卻介質(zhì)流路92的冷卻介質(zhì)向冷卻介質(zhì)旁通流路69引導(dǎo)而抑制第一冷卻介質(zhì)循環(huán)路Rl與第二冷卻介質(zhì)循環(huán)路R2之間的熱聯(lián)系。第二冷卻介質(zhì)循環(huán)路R2是通過(guò)使作為冷卻介質(zhì)的純水循環(huán)，而用于將在熱交換機(jī)35中得到的熱量向加熱器芯36供給的流路。第一冷卻介質(zhì)循環(huán)路Rl具備第五冷卻介質(zhì)流路95、第六冷卻介質(zhì)流路96、第七冷卻介質(zhì)流路97。第五冷卻介質(zhì)流路95將熱交換機(jī)35與加熱器芯36連通,并將從熱交換機(jī)35排出的冷卻介質(zhì)向加熱器芯36供給。第六冷卻介質(zhì)流路96將加熱器芯36與第二冷卻介質(zhì)泵49連通，并將從加熱器芯36排出的冷卻介質(zhì)向第二冷卻介質(zhì)泵49引導(dǎo)。第七冷卻介質(zhì)流路97將第二冷卻介質(zhì)泵49與熱交換機(jī)35連通,并將由第二冷卻介質(zhì)泵49送出的冷卻介質(zhì)向熱交換機(jī)35供給。加熱器芯36是加熱用熱交換機(jī)，借助流過(guò)第二冷卻介質(zhì)循環(huán)路R2的冷卻介質(zhì)的熱量而升溫。第二電動(dòng)風(fēng)扇37通過(guò)對(duì)加熱器芯36送風(fēng)，而將通過(guò)加熱器芯36加熱的空氣朝向未圖示的車室內(nèi)送出。第二冷卻介質(zhì)泵49使冷卻介質(zhì)從第六冷卻介質(zhì)流路96朝向第七冷卻介質(zhì)流路97流通。DC-DC轉(zhuǎn)換器210與燃料電池組10及作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)200電連接，對(duì)燃料電池組10的輸出電壓進(jìn)行控制。電流計(jì)15測(cè)定燃料電池組10的電流值?？刂茊卧?0與空氣壓縮機(jī)32、DC-DC轉(zhuǎn)換器210、各電動(dòng)風(fēng)扇34、37、各泵47 49、各閥42 46、99電連接，對(duì)這各要素進(jìn)行控制。而且，控制単元60與電流計(jì)15、各溫度傳感器16、17電連接，從這各要素接收測(cè)定值?？刂茊呜?0具備CPlXCentralProcessing Unit)6l>RAM(RandomAccess Memory)62,ROM (Read Only Memory) 63。在R0M63中存儲(chǔ)有用于控制燃料電池系統(tǒng)100的未圖示的控制程序，CPU61通過(guò)利用RAM62并執(zhí)行該控制程序，而作為運(yùn)轉(zhuǎn)控制部61a、空氣壓縮機(jī)控制部61b、閥控制部61c、制熱控制部61d發(fā)揮功能。運(yùn)轉(zhuǎn)控制部61a通過(guò)控制向燃料電池組10供給的反應(yīng)氣體(空氣及氫氣)的量、及燃料電池組10的電壓，而控制燃料電池組10的發(fā)電量。燃料電池組10的電壓控制通過(guò)控制DC-DC轉(zhuǎn)換器210來(lái)實(shí)現(xiàn)。空氣量的控制通過(guò)經(jīng)由空氣壓縮機(jī)控制部61b調(diào)整空氣壓縮機(jī)32的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。氫氣量的控制可以通過(guò)經(jīng)由閥控制部61c調(diào)整氫氣供給閥43的開度來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部61a基于未圖示的油門的開度及車速，算出向燃料電池組10的要求輸出值?？諝鈮嚎s機(jī)控制部61b通過(guò)控制空氣壓縮機(jī)32的轉(zhuǎn)速，而調(diào)整向燃料電池組10供給的空氣量。閥控制部61c調(diào)整各閥42 46、99的開度。制熱控制部61d接受來(lái)自用戶 的制熱指示，并進(jìn)行后述的制熱控制處理。在R0M63中存儲(chǔ)有轉(zhuǎn)速映射63a、I-Q映射63b、I-P映射63c、調(diào)壓閥開度映射63d、旁通閥開度映射63e。轉(zhuǎn)速映射63a是將空氣壓縮機(jī)32的葉輪的轉(zhuǎn)速與從空氣壓縮機(jī)32供給的空氣量建立對(duì)應(yīng)的映射，預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)等求出而設(shè)定。圖2是示意性地表示圖I所示的I-Q映射及I-P映射的說(shuō)明圖。在圖2中，上段示意性地表示I-Q映射63b，下段示意性地表示I-P映射63c。在圖2上段，橫軸表示電流值，縱軸表示發(fā)熱量。在圖2下段，橫軸表示電流值，縱軸表示輸出(電力量)。在I-Q映射63b中，將對(duì)燃料電池組10的要求發(fā)熱量Qfc與為了得到所述要求發(fā)熱量Qfc所需的燃料電池組10的電流值(以下，稱為“發(fā)熱要求電流值”)10彼此建立對(duì)應(yīng)。而且，在I-P映射63c中，將對(duì)燃料電池組10的要求輸出Pfc與為了得到所述輸出所需的燃料電池組10的電流值(以下，稱為“輸出要求電流值”)Iref彼此建立對(duì)應(yīng)。圖3是示意性地表示I-Q映射及I-P映射的設(shè)定方法的說(shuō)明圖。在圖3中，橫軸表示燃料電池組10的電流值，縱軸表示燃料電池組10的電壓值。在圖3中，曲線Lc表示燃料電池組10的I-V特性曲線(電流對(duì)電壓特性曲線)。而且，曲線Lq表示某要求發(fā)熱量Qfc的等發(fā)熱量曲線，曲線Lp表示某要求輸出Pfc的等輸出曲線。如圖3所示，等發(fā)熱量曲線(曲線Lq)與I_V特性曲線(曲線Lc)的交點(diǎn)的電流值相當(dāng)于發(fā)熱要求電流值10。而且，等輸出曲線(曲線Lp)與I-V特性曲線(曲線Lc)的交點(diǎn)的電流值相當(dāng)于輸出要求電流值Iref。因此，通過(guò)預(yù)先改變要求發(fā)熱量并求出等發(fā)熱量曲線(曲線Lq)與I-V特性曲線(曲線Lc)的交點(diǎn)的電流值，而能夠設(shè)定I-Q映射63b。同樣地,通過(guò)預(yù)先改變要求輸出并求出等輸出曲線(曲線Lp)與I-V特性曲線(曲線Lc)的交點(diǎn)的電流值，而能夠設(shè)定I-P映射63c。圖I所示的調(diào)壓閥開度映射63d是用于決定調(diào)壓閥45的開度的映射。在調(diào)壓閥開度映射63d中，以如下方式進(jìn)行設(shè)定通過(guò)從空氣壓縮機(jī)32供給的空氣量(以下，稱為“供給空氣量”)Aac中的、流過(guò)旁通閥44的空氣量(以下，稱為“旁通空氣量”)Abp和向燃料電池組10供給的空氣量(以下，稱為“FC必要空氣量”)Afc，而唯一確定調(diào)壓閥45的開度。旁通閥開度映射63e是用于決定旁通閥44的開度的映射。在旁通閥開度映射63e中，與調(diào)壓閥開度映射63d同樣地，以通過(guò)旁通空氣量Abp和FC必要空氣量Afc而唯一確定旁通閥44的開度的方式進(jìn)行設(shè)定。在具備這種結(jié)構(gòu)的燃料電池系統(tǒng)100中，當(dāng)燃料電池組10進(jìn)行通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)存在制熱要求時(shí)，通過(guò)執(zhí)行后述的制熱控制處理，而能夠提高輸出響應(yīng)性及發(fā)熱響應(yīng)性。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施例中，燃料電池組10的“通常運(yùn)轉(zhuǎn)”是指如下狀態(tài)充分供給反應(yīng)氣體，燃料電池組10以燃料電池組10的工作點(diǎn)存在于燃料電池組10的ι-v特性曲線上的方式運(yùn)轉(zhuǎn)。而且，發(fā)熱響應(yīng)性是指，當(dāng)存在發(fā)熱要求時(shí)能夠滿足要求發(fā)熱量的性能、或從存在發(fā)熱要求到滿足要求發(fā)熱量為止的期間的長(zhǎng)短。需要說(shuō)明的是，前述的空氣壓縮機(jī)32相當(dāng)于技術(shù)方案中的氧化劑氣體供給部。而且，旁通閥44及調(diào)壓閥45相當(dāng)于技術(shù)方案中的流量調(diào)整閥。A2.制熱控制處理圖4是表示在燃料電池系統(tǒng)中執(zhí)行的制熱控制處理的步驟的流程圖。在燃料電池系統(tǒng)100進(jìn)行通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若存在從用戶指定溫度的制熱要求，則開始制熱控制處理。需要 說(shuō)明的是，在制熱控制處理的開始時(shí)，第一冷卻介質(zhì)循環(huán)路Rl與第二冷卻介質(zhì)循環(huán)路R2相互聯(lián)系。制熱控制部61d取得向燃料電池組10的要求輸出值(步驟S100)。運(yùn)轉(zhuǎn)控制部61a基于油門開度及車速，算出電動(dòng)機(jī)200或輔機(jī)(例如，空氣壓縮機(jī)32)的要求能量。制熱控制部61d從運(yùn)轉(zhuǎn)控制部61a取得所述要求能量作為對(duì)燃料電池組10的要求輸出值。制熱控制部61d決定向燃料電池組10的要求發(fā)熱量(步驟S105)。對(duì)燃料電池組10的要求發(fā)熱量可以將為了使加熱器芯36升溫所需的發(fā)熱量與為了維持燃料電池組10的溫度所需的發(fā)熱量相加而求出。加熱器芯36的升溫用的發(fā)熱量可以基于用戶指定的車室內(nèi)溫度、外氣溫度、換氣率(室內(nèi)氣和室外氣的利用率)、日射量、從窗的散熱量等，通過(guò)公知的方法來(lái)求出。而且，用于維持燃料電池組10的溫度的必要發(fā)熱量可以基于燃料電池組10的溫度及外氣溫度，通過(guò)公知的方法來(lái)求出。制熱控制部61d決定燃料電池組10的運(yùn)轉(zhuǎn)模式的切換電流值Is(步驟S110)。在燃料電池系統(tǒng)100中，設(shè)定通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式及制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)模式作為執(zhí)行制熱控制處理時(shí)的燃料電池組10的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，如后述那樣根據(jù)燃料電池組10的電流值來(lái)切換運(yùn)轉(zhuǎn)模式。在此，在燃料電池系統(tǒng)100中，由于使用發(fā)熱要求電流值IO作為切換電流值Is，因此制熱控制部61d參照I-Q映射63b，基于通過(guò)步驟S105決定的要求發(fā)熱量Qfc而能夠決定切換電流值Is (即，發(fā)熱要求電流值10)。制熱控制部61d決定通常工作點(diǎn)(步驟S115)。通常工作點(diǎn)是指通過(guò)用于滿足要求輸出值的燃料電池組10的電流值(輸出要求電流值Iref)及電壓值(以下，稱為“輸出要求電壓值Vref ”)而確定的工作點(diǎn)。制熱控制部61d從運(yùn)轉(zhuǎn)控制部61a獲得要求輸出值，基于所述要求輸出值，參照I-P映射63c來(lái)決定輸出要求電流值Iref，通過(guò)將決定的輸出要求電流值Iref除以要求輸出值，來(lái)決定輸出要求電壓值Vref。制熱控制部61d判定在步驟S115中決定的輸出要求電流值Iref是否小于在步驟SllO中決定的切換電流值Is (步驟S120)。圖5是表示要求發(fā)熱量與燃料電池組的廢熱的關(guān)系的說(shuō)明圖。在圖5中，上段表示輸出要求電流值Iref為發(fā)熱要求電流值IO以上時(shí)的要求發(fā)熱量及燃料電池組的廢熱，下段表示輸出要求電流值Iref比發(fā)熱要求電流值IO小時(shí)的要求發(fā)熱量及燃料電池組的廢熱。圖5的橫軸及縱軸與圖3的橫軸及縱軸相同。圖5上段的曲線Lql及下段的曲線Lql均表示要求發(fā)熱量為發(fā)熱量Qfcl的等發(fā)熱量曲線。圖5上段的曲線Lpl是要求輸出值Pfcl的等輸出曲線，曲線Lp2是要求曲線Pfc2的等輸出曲線。圖5上段及下段的曲線Lc表示燃料電池組10的I-V特性曲線。圖5上段及下段的單點(diǎn)劃線表示的理論電動(dòng)勢(shì)Vth是每一個(gè)單電池的最大電動(dòng)勢(shì)(例如，I. 23V)乘以構(gòu)成燃料電池組10的電池?cái)?shù)而得到的電壓。例如圖5上段所不,在對(duì)燃料電池組10的要求輸出為由曲線Lp I表不的輸出值Pfcl的情況下，燃料電池組10的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工作點(diǎn)成為曲線Lc與曲線Lpl的交點(diǎn)即工作點(diǎn)Pll，此時(shí)的電流值為Iref (I )，電壓值為Vref (I)。燃料電池組10在工作點(diǎn)pi I進(jìn)行動(dòng)作時(shí)的廢熱量Qp成為與圖5上段的實(shí)線包圍的面積相當(dāng)?shù)臒崃?，由以下的?表示。[數(shù)學(xué)式2]
Qp = Iref (I) * (Vth-Vref (I)) · · · (2)此時(shí)，對(duì)燃料電池組10的要求發(fā)熱量為由曲線Lql表示的熱量Qfc 1，且燃料電池組10進(jìn)行通常運(yùn)轉(zhuǎn)(B卩，工作點(diǎn)處于I-V特性曲線上)時(shí)，滿足要求發(fā)熱量的工作點(diǎn)成為曲線Lc與曲線Lql的交點(diǎn)即工作點(diǎn)p21 (10 (1),V0 (I))。此時(shí)，要求發(fā)熱量Qq成為與圖5上段的虛線包圍的面積相當(dāng)?shù)臒崃?，由以下的?表示。[數(shù)學(xué)式3]Qq= IO (I) * (Vth-VO (I)) · · · (3)如圖5上段所示，在工作點(diǎn)pll的電流值即輸出要求電流值Iref (I)為發(fā)熱要求電流值IO (I)以上時(shí)，廢熱量Qp成為要求發(fā)熱量Qq以上。這是由隨著電流值增加而電壓值下降這樣的燃料電池組10的I-V特性(曲線Lc的形狀)引起的。這種情況下，使燃料電池組10的工作點(diǎn)沿著I-V特性曲線(曲線Lc)移動(dòng)，并向作為目標(biāo)工作點(diǎn)的工作點(diǎn)pll移動(dòng)，由此通過(guò)燃料電池組10的廢熱而能夠充分地供給要求發(fā)熱量Qq。另一方面，例如圖5下段所示，對(duì)燃料電池組10的要求發(fā)熱量是與圖5的上段相同的要求發(fā)熱量Qq，在發(fā)熱要求電流值為電流值IO (I)的情況下，對(duì)燃料電池組10的要求輸出為由曲線Lp2表示的輸出值Pfc2時(shí)，燃料電池組10的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工作點(diǎn)成為曲線Lc與曲線Lp2的交點(diǎn)即工作點(diǎn)p21 (Iref (2), Vref (2))。燃料電池組10在工作點(diǎn)p21進(jìn)行動(dòng)作時(shí)的廢熱量Qp成為圖5下段的實(shí)線包圍的面積，由以下的式4表示。[數(shù)學(xué)式4]Qp = Iref (2) * (Vth-Vref (2)) · · · (4)如圖5下段所示，在工作點(diǎn)p21的電流值即輸出要求電流值Iref (2)小于發(fā)熱要求電流值IO (I)時(shí)，廢熱量Qp也小于要求發(fā)熱量Qq。這是由燃料電池組10的I-V特性引起的。這種情況下，即便使燃料電池組10的工作點(diǎn)沿著I-V特性曲線(曲線Lc)移動(dòng)并移動(dòng)到工作點(diǎn)pll,燃料電池組10的廢熱也無(wú)法滿足要求發(fā)熱量Qq。因此，在燃料電池系統(tǒng)100中，在步驟S120中，將發(fā)熱要求電流值IO作為切換電流值Is，并將輸出要求電流值Iref與切換電流值Is (發(fā)熱要求電流值10)進(jìn)行比較，在輸出要求電流值Iref為切換電流值Is (發(fā)熱要求電流值10)以上時(shí)，如后述那樣，進(jìn)行通常運(yùn)轉(zhuǎn)而使燃料電池組10的工作點(diǎn)沿著I-V特性曲線移動(dòng)。另一方面，在輸出要求電流值Iref小于切換電流值Is (發(fā)熱要求電流值10)時(shí)，進(jìn)行后述的制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)而供給要求發(fā)熱量。在前述的步驟S120中，在判定為輸出要求電流值Iref在切換電流值Is以上時(shí)(步驟S120為否)，制熱控制部61d控制運(yùn)轉(zhuǎn)控制部61a而進(jìn)行通常運(yùn)轉(zhuǎn)控制(步驟S125)，制熱控制部61d進(jìn)行制熱控制(步驟S130)。在通常運(yùn)轉(zhuǎn)控制中，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部61a以使燃料電池組10的工作點(diǎn)從當(dāng)前的工作點(diǎn)向在步驟S115中決定的通常工作點(diǎn)移動(dòng)的方式控制反應(yīng)氣體的供給量并控制燃料電池組10的電壓。在制熱控制中，制熱控制部61d通過(guò)控制第ニ冷卻介質(zhì)泵49的流量及第ニ電動(dòng)風(fēng)扇37的轉(zhuǎn)速，而控制經(jīng)由冷卻介質(zhì)向加熱器芯36供給的熱量，從而將客室內(nèi)加熱至指定溫度。在步驟S130之后，制熱控制部61d判定制熱要求是否為OFF (步驟S135)，在制熱要求不為OFF時(shí)返回步驟S100，在制熱要求為OFF時(shí)結(jié)束制熱控制處理。在下一次以后執(zhí)行步驟SlOO以后的處理吋，由于指定溫度的變化而要求發(fā)熱量與前一次 執(zhí)行時(shí)相比存在改變的可能性，或由于油門踏入量的變化等而要求輸出與前一次執(zhí)行時(shí)相比存在改變的可能性。因此，在下一次以后，在步驟S120中可能判定為輸出要求電流值Iref小于切換電流值Is。在前述的步驟S120中，在判定為輸出要求電流值Iref小于切換電流值Is時(shí)(步驟S120為是)，制熱控制部61d決定后述的制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的目標(biāo)工作點(diǎn)(以下，稱為“制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)目標(biāo)工作點(diǎn)”)(步驟S145)。具體而言，將同時(shí)滿足要求發(fā)熱量和要求輸出的工作點(diǎn)作為制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)目標(biāo)工作點(diǎn)。需要說(shuō)明的是，該制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)目標(biāo)工作點(diǎn)相當(dāng)于技術(shù)方案中的要求工作點(diǎn)。圖6是表示通過(guò)步驟S145決定的制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)目標(biāo)工作點(diǎn)的說(shuō)明圖。在圖6中，橫軸及縱軸與圖5的橫軸及縱軸相同。而且，圖6的曲線Lc、Lp2、Lql與圖5下段所示的曲線Lc, Lp2、Lql分別相同。在對(duì)燃料電池組10的要求輸出Pfc是由曲線Lp2表示的輸出值，且要求發(fā)熱量Qfc是由曲線Lql表示的熱量時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部61a將2條曲線Lp2、Lql的交點(diǎn)即工作點(diǎn)P2 (Iref’，Vref’)決定為制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)目標(biāo)工作點(diǎn)。具體而言，通過(guò)下述式5，求出電流值Iref’,使用得到的Iref’，通過(guò)下述式6求出電壓值Vref’。[數(shù)學(xué)式5]Iref' = (Qfc+Pfc)/Vth · · · (5)[數(shù)學(xué)式6]Vref' = Pfc/Iref; · · · (6)在圖4所示的步驟S145中，當(dāng)決定制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)目標(biāo)工作點(diǎn)時(shí)，制熱控制部61d控制運(yùn)轉(zhuǎn)控制部61a而進(jìn)行制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)控制(步驟S150)，制熱控制部61d進(jìn)行制熱控制(步驟S155)。步驟S155的處理與步驟S130的處理相同。圖7是示意性地表示運(yùn)轉(zhuǎn)控制部的功能塊和制熱預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)控制的處理內(nèi)容的說(shuō)明圖。如圖7所示，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部61a具備FC必要空氣量計(jì)算部71、空氣壓縮機(jī)流量計(jì)算部81、轉(zhuǎn)換器電壓控制部98、調(diào)壓閥開度決定部72、旁通閥開度決定部82、反饋量決定部74、調(diào)壓閥開度指令部73、旁通閥開度指令部83、空氣壓縮機(jī)流量指令部84。FC必要空氣量計(jì)算部71是在制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)計(jì)算燃料電池組10所需的空氣量(FC必要空氣量Afc)的功能部?？諝鈮嚎s機(jī)流量計(jì)算部81是計(jì)算供給空氣量Aac的功能部。轉(zhuǎn)換器電壓控制部98是控制DC-DC轉(zhuǎn)換器而控制燃料電池組10的電壓的功能部。調(diào)壓閥開度決定部72是基于調(diào)壓閥開度映射63d而決定調(diào)壓閥45的開度的功能部。旁通閥開度決定部82是基于旁通閥開度映射63e而決定旁通閥44的開度的功能部。反饋量決定部74是基于FC指令電流值(S卩，制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)目標(biāo)工作點(diǎn)的電流值Iref’)與從電流計(jì)15通知的測(cè)定電流值的差量而決定由調(diào)壓閥開度決定部72決定的調(diào)壓閥45的開度的校正量(反饋量)的功能部。調(diào)壓閥開度指令部73是將由調(diào)壓閥開度決定部72決定的調(diào)壓閥45的開度與由反饋量決定部74決定的反饋量相加來(lái)決定調(diào)壓閥45的目標(biāo)開度，并向閥控制部61c通知的功能部。旁通閥開度指令部83是將由旁通閥開度決定部82決定的旁通閥44的開度向閥控制部61c通知的功能部。空氣壓縮機(jī)流量指令部84是將由空氣壓縮機(jī)流量計(jì)算部81決定的供給空氣量Aac向空氣壓縮機(jī)控制部61b通知的功能部。FC必要空氣量計(jì)算部71使用在步驟S145中決定的制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)目標(biāo)工作點(diǎn)的電流值Iref’，基于下述式7來(lái)計(jì)算FC必要空氣量Afc。在式7中，常數(shù)“η”表示燃料電池組10具有的單電池的個(gè)數(shù)。而且，常數(shù)“22. 4”是用于將空氣量(摩爾)換算成體積(升)的系數(shù)，常數(shù)“60”是用于將分換算成秒的系數(shù)，常數(shù)“96500”是法拉第常數(shù)，常數(shù)“O. 21”是空氣中的氧含有率。而且，如式7所示，在FC必要空氣量Afc的計(jì)算中，使用常數(shù)“I. O”作為空氣化學(xué)計(jì)量比。[數(shù)學(xué)式7]
權(quán)利要求
1.ー種燃料電池系統(tǒng)，具備 燃料電池； 運(yùn)轉(zhuǎn)控制部，對(duì)所述燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制 '及 空調(diào)機(jī)構(gòu)，利用所述燃料電池的廢熱進(jìn)行制熱， 所述燃料電池在所述燃料電池的電流對(duì)電壓特性曲線上的工作點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在存在對(duì)所述空調(diào)機(jī)構(gòu)的制熱要求的情況下，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部比較在所述電流對(duì)電壓特性曲線上且滿足對(duì)所述燃料電池的要求發(fā)熱量的工作點(diǎn)的電流值即發(fā)熱要求電流值、與在所述電流對(duì)電壓特性曲線上且滿足對(duì)所述燃料電池的要求輸出的工作點(diǎn)的電流值即輸出要求電流值， 在所述輸出要求電流值為所述發(fā)熱要求電流值以上的情況下，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部使所述燃料電池在所述電流對(duì)電壓特性曲線上的工作點(diǎn)工作，在所述輸出要求電流值比所述發(fā)熱要求電流值小的情況下，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部執(zhí)行控制所述燃料電池的工作點(diǎn)成為與處于所述燃料電池的電流對(duì)電壓特性曲線上時(shí)相比發(fā)電效率低的工作點(diǎn)的制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料電池系統(tǒng)，還具備 氧化劑氣體供給部，將所述燃料電池的發(fā)電所利用的氧化劑氣體向所述燃料電池供給； 氧化劑氣體供給路，將所述氧化劑氣體供給部與所述燃料電池連通； 陰極側(cè)廢氣排出路，將所述燃料電池的陰極側(cè)廢氣排出； 旁通流路，將所述氧化劑氣體供給路與所述陰極側(cè)廢氣排出路連接；及流量調(diào)整閥，對(duì)從所述氧化劑氣體供給部供給的所述氧化劑氣體中的、從所述氧化劑氣體供給路向所述燃料電池供給的所述氧化劑氣體的流量與從所述氧化劑氣體供給路向所述旁通流路供給的所述氧化劑氣體的流量的流量比進(jìn)行調(diào)整， 作為所述制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)控制，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部將由所述氧化劑氣體供給部供給的所述氧化劑氣體的供給量固定在用于實(shí)現(xiàn)所述輸出要求電流值的供給量，并且通過(guò)調(diào)整所述流量調(diào)整閥，而控制所述燃料電池的工作點(diǎn)成為滿足所述要求發(fā)熱量和所述要求輸出的工作點(diǎn)即要求工作點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)， 還具備對(duì)所述燃料電池的電流值進(jìn)行測(cè)定的電流測(cè)定部， 所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部在所述制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)控制的開始時(shí)以如下方式調(diào)整所述流量調(diào)整閥將通過(guò)所述氧化劑氣體供給部供給的所述氧化劑氣體中的、比用于實(shí)現(xiàn)所述要求工作點(diǎn)的電流值的所述氧化劑氣體的流量少的流量的所述氧化劑氣體向所述燃料電池供給；然后，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部以如下方式控制所述流量調(diào)整閥在通過(guò)所述電流測(cè)定部測(cè)定的所述燃料電池的電流值比所述要求工作點(diǎn)的電流值大的情況下，減少向所述燃料電池供給的所述氧化劑氣體的流量，在通過(guò)所述電流測(cè)定部測(cè)定的所述燃料電池的電流值比所述要求工作點(diǎn)的電流值小的情況下，増加向所述燃料電池供給的所述氧化劑氣體的流量。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3中任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，還具備 燃料電池溫度取得部，取得所述燃料電池的溫度 '及 制熱空間溫度取得部，取得成為所述空調(diào)機(jī)構(gòu)的制熱對(duì)象的空間的溫度即制熱空間溫度，在所述燃料電池的起動(dòng)時(shí)，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部執(zhí)行進(jìn)行控制以與所述制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)控制相比使燃料電池的發(fā)電效率更低的起動(dòng)時(shí)預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)控制， 所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部具有如下的第一制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式若在執(zhí)行所述起動(dòng)時(shí)預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)控制的期間存在對(duì)所述空調(diào)機(jī)構(gòu)的制熱要求，則在所述燃料電池的溫度達(dá)到了預(yù)先確定的預(yù)熱結(jié)束溫度之后且所述制熱空間溫度達(dá)到了滿足所述制熱要求的溫度的情況下，使所述起動(dòng)時(shí)預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)控制結(jié)束， 所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部在所述起動(dòng)時(shí)預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)控制結(jié)束之后，比較所述發(fā)熱要求電流值與所述輸出要求電流值，在所述輸出要求電流值為所述發(fā)熱要求電流值以上的情況下，使所述燃料電池在所述電流對(duì)電壓特性曲線上的工作點(diǎn)工作，在所述輸出要求電流值比所述發(fā)熱要求電流值小的情況下，執(zhí)行所述制熱用運(yùn)轉(zhuǎn)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池系統(tǒng)， 還具備用戶接口部， 除了所述第一制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式之外，所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部還具有如下的第二制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式若在執(zhí)行所述起動(dòng)時(shí)預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)控制的期間存在對(duì)所述空調(diào)機(jī)構(gòu)的制熱要求，則在所述燃料電池的溫度達(dá)到了所述預(yù)熱結(jié)束溫度的情況下，使所述起動(dòng)時(shí)預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)控制結(jié)束， 所述用戶接口部允許用戶在所述第一制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式及所述第二制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式中指定由所述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部執(zhí)行的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式。
全文摘要
燃料電池系統(tǒng)具備燃料電池、運(yùn)轉(zhuǎn)控制部、空調(diào)機(jī)構(gòu)，燃料電池在電流對(duì)電壓特性曲線上的工作點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在存在對(duì)空調(diào)機(jī)構(gòu)的制熱要求的情況下，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部比較滿足要求發(fā)熱量的電流對(duì)電壓特性曲線上的工作點(diǎn)的電流值即發(fā)熱要求電流值、與滿足要求輸出的電流對(duì)電壓特性曲線上的工作點(diǎn)的電流值即輸出要求電流值，在輸出要求電流值為發(fā)熱要求電流值以上時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部使燃料電池在電流對(duì)電壓特性曲線上的工作點(diǎn)動(dòng)作，在輸出要求電流值比發(fā)熱要求電流值小時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部執(zhí)行控制以使燃料電池的工作點(diǎn)成為與處于電流對(duì)電壓特性曲線上時(shí)相比發(fā)電效率低的工作點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01M8/00GK102859771SQ201080066479
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者長(zhǎng)沼良明, 田中浩己, 弓田修, 水野伸和, 坂上祐一 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社