燃料電池系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，提出了具備接受反應(yīng)氣體(燃料氣體及氧化氣體)的供給而進行發(fā)電的燃料電池的燃料電池系統(tǒng)，并被實用化。燃料電池是通過電化學工藝使燃料氧化，由此將伴隨于氧化反應(yīng)而放出的能量直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。當利用上述燃料電池系統(tǒng)進行發(fā)電時，因電化學反應(yīng)而在燃料電池內(nèi)部生成水分，但是該水分滯留在燃料電池內(nèi)部的反應(yīng)氣體流路中，有時會妨礙反應(yīng)氣體的流動。而且，在冰點下等低溫環(huán)境下使燃料電池系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時，殘存于燃料電池的電極(催化劑層或擴散層)的內(nèi)部的水分凍結(jié)，存在起動性能顯著降低的情況。
[0003]為了解決這樣以在燃料電池內(nèi)部生成的水分為起因的各種問題，目前，提出了在燃料電池的運轉(zhuǎn)停止時向反應(yīng)氣體流路供給干燥氧或干燥氫，由此進行使燃料電池內(nèi)部的氣體流路或燃料電池系統(tǒng)的閥等上附著的水分減少的掃氣處理的技術(shù)(例如，參照專利文獻I)。根據(jù)專利文獻I記載的技術(shù)，能夠根據(jù)環(huán)境溫度或燃料電池溫度來調(diào)整掃氣處理的定時。
[0004]在先技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2013-211163號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在實施專利文獻I記載那樣的燃料電池停止期間中的自動掃氣處理的情況下，在規(guī)則上要求將通過使用者的操作而使自動掃氣處理中斷用的構(gòu)造裝入系統(tǒng)。這樣在通過使用者的操作(例如點火裝置的接通操作或罐蓋的打開操作)而中斷了自動掃氣處理的情況下，在剛中斷之后再次開始掃氣處理時，使用者會感受到燃料電池系統(tǒng)進行了與自己的操作相反的處理這樣的印象，可能會感覺到不適感。
[0008]本發(fā)明鑒于上述情況而作出，目的在于提供一種即使在燃料電池的運轉(zhuǎn)停止期間中的掃氣處理因使用者的操作而中斷的情況下，也能夠不給使用者造成不適感地再次開始掃氣處理的燃料電池系統(tǒng)。
[0009]為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)具備燃料電池、向燃料電池供給氣體的氣體供給系統(tǒng)及對氣體供給系統(tǒng)進行控制的控制裝置，其中，控制裝置在燃料電池的運轉(zhuǎn)停止期間中控制氣體供給系統(tǒng)而執(zhí)行掃氣處理，在掃氣處理由于使用者的操作而中斷的情況下，在從中斷時起經(jīng)過規(guī)定時間之后控制氣體供給系統(tǒng)而使掃氣處理再次開始。
[0010]而且，本發(fā)明的控制方法是在燃料電池的運轉(zhuǎn)停止期間中執(zhí)行掃氣處理的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，在掃氣處理因使用者的操作而中斷的情況下，從中斷時起經(jīng)過規(guī)定時間之后使掃氣處理再次開始。
[0011]當采用上述結(jié)構(gòu)及方法時，在燃料電池的運轉(zhuǎn)停止期間中執(zhí)行的掃氣處理因使用者的操作而中斷的情況下，能夠在從中斷時起經(jīng)過規(guī)定時間之后使掃氣處理再次開始。因此，能夠防止掃氣處理在剛中斷之后再次開始的情況，能夠不給使用者造成不適感(使用者懷有燃料電池系統(tǒng)進行了與自己的操作相反的處理的印象)地執(zhí)行掃氣處理。
[0012]在本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，可以的是，所述燃料電池系統(tǒng)具備環(huán)境溫度檢測部，該環(huán)境溫度檢測部在燃料電池的運轉(zhuǎn)停止期間中檢測環(huán)境溫度。在上述情況下，可以采用在由環(huán)境溫度檢測部檢測到的環(huán)境溫度小于規(guī)定溫度的情況下執(zhí)行掃氣處理的控制裝置。
[0013]當采用上述結(jié)構(gòu)時，在燃料電池的運轉(zhuǎn)停止期間中當環(huán)境溫度降低(例如小于攝氏零度)的情況下能夠自動地執(zhí)行掃氣處理。因此，在低溫環(huán)境下能夠減少運轉(zhuǎn)停止中的燃料電池內(nèi)部的水分量，能夠防止伴隨于環(huán)境溫度的降低而燃料電池內(nèi)部的水分凍結(jié)從而起動性降低這樣的事態(tài)的發(fā)生。
[0014]在本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，可以采用根據(jù)由環(huán)境溫度檢測部檢測到的環(huán)境溫度來設(shè)定從由使用者的操作引起的掃氣處理的中斷到掃氣處理的再次開始所需要的時間的控制裝置。
[0015]當采用上述結(jié)構(gòu)時，能夠根據(jù)環(huán)境溫度來設(shè)定從由使用者的操作引起的掃氣處理的中斷起到掃氣處理的再次開始所需要的時間(掃氣中斷時間)。因此，例如，在環(huán)境溫度比較低的情況下，能夠?qū)邭庵袛鄷r間設(shè)定得比較短而在比較早的時期使掃氣再次開始，因此能夠抑制與環(huán)境溫度的降低相伴的燃料電池內(nèi)部的水分的凍結(jié)。
[0016]在本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，可以采用根據(jù)特定的使用者的操作方式來設(shè)定從由使用者的操作引起的掃氣處理的中斷到掃氣處理的再次開始所需要的時間的控制裝置。
[0017]當采用上述結(jié)構(gòu)時，能夠根據(jù)使用者的操作方式來設(shè)定從由使用者的操作引起的掃氣處理的中斷到掃氣處理的再次開始所需要的時間(掃氣中斷時間)。因此，在確定了假定使用者從操作場所比較早地離去這樣的操作方式的情況(例如，使用者剛進行點火裝置的接通操作而使掃氣處理中斷之后進行點火裝置的切斷操作的情況、或使用者剛進行罐蓋的打開操作而使掃氣處理中斷之后進行罐蓋的關(guān)閉操作的情況)下，能夠?qū)邭庵袛鄷r間設(shè)定得比較短而在比較早的時期使掃氣再次開始。另一方面，在確定了假定使用者在操作場所停留比較長的時間這樣的操作方式的情況(例如，使用者進行了點火裝置的接通操作而使掃氣處理保持中斷的狀態(tài)下規(guī)定時間以上未進行點火裝置的切斷操作的情況、或使用者進行罐蓋的打開操作而使掃氣處理保持中斷的狀態(tài)下規(guī)定時間以上未進行罐蓋的關(guān)閉操作的情況)下，能夠?qū)邭庵袛鄷r間設(shè)定得比較長而延緩掃氣的再次開始。
[0018]發(fā)明效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種即使在燃料電池的運轉(zhuǎn)停止期間中的掃氣處理因使用者的操作而中斷的情況下，也能夠不給使用者造成不適感地使掃氣處理再次開始的燃料電池系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0020]圖1是表示本發(fā)明的實施方式的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的概略的說明圖。
[0021]圖2是用于說明本發(fā)明的實施方式的燃料電池系統(tǒng)的控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]以下，參照各圖，說明本發(fā)明的實施方式。需要說明的是，附圖的上下左右等位置關(guān)系只要沒有特別說明，就基于附圖所示的位置關(guān)系。而且，附圖的尺寸比率沒有限定為圖示的比率。而且，以下的實施方式是用于說明本發(fā)明的例示，并不是將本發(fā)明僅限定為該實施方式。此外，本發(fā)明只要不脫離其主旨，就可以進行各種變形。
[0023]首先，使用圖1，說明本實施方式的燃料電池系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)。燃料電池系統(tǒng)10作為例如搭載在作為移動體的燃料電池車輛上的車載電源系統(tǒng)起作用，具備:接受反應(yīng)氣體(燃料氣體及氧化氣體)的供給而發(fā)電的燃料電池20 ;用于將作為氧化氣體的空氣向燃料電池20供給的氧化氣體供給系統(tǒng)30 ;用于將作為燃料氣體的氫氣向燃料電池20供給的燃料氣體供給系統(tǒng)40 ;用于控制電力的充放電的電力系統(tǒng)50 ;對系統(tǒng)整體進行統(tǒng)一控制的控制裝置60。
[0024]燃料電池20是將多個單電池串聯(lián)地層疊而成的固體高分子電解質(zhì)型電池組。在燃料電池20中，在陽極電極發(fā)生(I)式的氧化反應(yīng)，在陰極電極發(fā)生(2)式的還原反應(yīng)。作為燃料電池20整體而發(fā)生(3)式的起電反應(yīng)。
[0025]H2— 2H++2e_…(I)
[0026](1/2) 0z+2H++2e- — H20." (2)
[0027]H2+(1/2) O2一 H 20…(3)
[0028]構(gòu)成燃料電池20的單電池包括高分子電解質(zhì)膜、陽極電極、陰極電極、分隔件。陽極電極及陰極電極從兩側(cè)夾持高分子電解質(zhì)膜而形成三明治結(jié)構(gòu)。分隔件由不透過氣體的導電性構(gòu)件構(gòu)成，從兩側(cè)夾持陽極電極及陰極電極，并且在與陽極電極及陰極電極之間分別形成燃料氣體及氧化氣體的流路。
[0029]陽極電