類57供應(yīng)發(fā)電電力的狀態(tài)下，能夠僅從燃料電池堆I向陰極壓縮機(jī)24供應(yīng)的電力。
[0300]具體而言，預(yù)熱限制部230對(duì)圖5所敘述的循環(huán)栗45的消耗電力、冷卻水加熱器46的消耗電力、和DC/DC轉(zhuǎn)換器56的損失電力進(jìn)行合算，算出除了陰極壓縮機(jī)24的輔機(jī)消耗電力。預(yù)熱限制部230從燃料電池堆I的發(fā)電電力減去除了該陰極壓縮機(jī)24的輔機(jī)消耗電力，算出壓縮機(jī)可供應(yīng)電力。
[0301]并且，壓縮機(jī)可供應(yīng)電力變得越大，則預(yù)熱限制部230將越大的值的預(yù)熱限制值設(shè)定至預(yù)熱限制值保持部234。由此，能夠在燃料電池堆I的發(fā)電電力的范圍內(nèi)，將陰極氣體目標(biāo)壓力設(shè)為比由通?？刂撇?02運(yùn)算的請(qǐng)求壓力更高。
[0302]圖10是表示第三實(shí)施方式中的預(yù)熱限制時(shí)的動(dòng)作的時(shí)間圖。另外，圖10(a)至圖10(f)的各附圖的縱軸分別與圖9(a)至圖9(f)的各附圖相同，圖10(a)至圖10(f)的各附圖的橫軸是相互共同的時(shí)間軸。
[0303]在時(shí)刻tlO，與圖9同樣，由于由第二水溫傳感器48檢測(cè)出的堆入口水溫比規(guī)定的預(yù)熱溫度低，控制器6的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)部210開始預(yù)熱促進(jìn)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0304]并且控制器6的轉(zhuǎn)換器控制部220對(duì)DC/DC轉(zhuǎn)換器56的電壓進(jìn)行控制而使燃料電池堆I的輸出電壓降低。由此，燃料電池堆I的輸出電流增加，所以如圖10(a)所示，燃料電池堆I的發(fā)電電力上升。此外，燃料電池堆I的輸出電壓降低，因此如圖10(b)所示，最低電池單元的單元電壓也降低。
[0305]在時(shí)刻til，與圖9同樣，即使如圖10(b)所示那樣最低單元電壓降低至電壓閾值為止，如圖10(a)所示那樣燃料電池堆I的發(fā)電電力也不到達(dá)預(yù)熱請(qǐng)求電力為止。因此，在控制器6的過放電防止標(biāo)志生成部500中，燃料電池堆剩余發(fā)電電力變得比“O”大，蓄電池過放電防止標(biāo)志被設(shè)定為“I”。
[0306]此時(shí)，預(yù)熱限制部230算出來自燃料電池堆I的壓縮機(jī)可供應(yīng)電力，基于壓縮機(jī)可供應(yīng)電力，運(yùn)算陰極氣體壓力的預(yù)熱限制值，將其運(yùn)算結(jié)果設(shè)定至圖6所示的預(yù)熱限制值保持部234。由此，在陰極氣體壓力控制部202中，陰極氣體目標(biāo)壓力從預(yù)熱請(qǐng)求壓力被切換為基于壓縮機(jī)可供應(yīng)電力的預(yù)熱限制值。
[0307]因此，如圖10(f)所示，陰極氣體的壓力被限制為比濕潤請(qǐng)求壓力高的預(yù)熱限制值。由此，由陰極壓縮機(jī)24消耗的電力的降低量能夠在燃料電池堆I的發(fā)電電力的范圍內(nèi)被抑制為最小限度。此外，在此，通過限制陰極壓縮機(jī)24的消耗電力，如圖10(c)以及圖10(d)所示那樣，預(yù)熱請(qǐng)求輸出所需的供應(yīng)電力僅從燃料電池堆I被供應(yīng)給冷卻水加熱器46，而不從蓄電池55補(bǔ)充電力。
[0308]之后，伴隨燃料電池堆I的IV特性的恢復(fù)，如圖10(a)所示那樣，燃料電池堆I的發(fā)電電力逐漸上升。伴隨于此，圖6所敘述的濕潤請(qǐng)求壓力也上升。
[0309]因此，在時(shí)刻12，在陰極氣體壓力控制部202中，濕潤請(qǐng)求壓力變得比預(yù)熱限制值大，所以陰極氣體目標(biāo)壓力被切換為濕潤請(qǐng)求壓力。
[0310]像這樣，在第三實(shí)施方式中，在燃料電池堆I的預(yù)熱促進(jìn)運(yùn)轉(zhuǎn)中，限制對(duì)于陰極壓縮機(jī)24的供應(yīng)電力的情況下，不限制陰極氣體的流量，僅限制陰極氣體的壓力。
[0311 ] 一般而言，在燃料電池系統(tǒng)100的零下啟動(dòng)時(shí)，燃料電池堆I內(nèi)的飽和水蒸氣量變低，所以伴隨發(fā)電的水蒸氣凝縮而成為凝縮水，該凝縮水易于留存在電解質(zhì)膜上，因此存在產(chǎn)生所謂水淹(flooding)的可能性。
[0312]作為其對(duì)策，考慮通過增加被供應(yīng)給燃料電池堆I的陰極氣體的流量，從而使從燃料電池堆I帶出的水蒸氣的量增加、降低陰極氣體的壓力，從而抑制凝縮水的產(chǎn)生等。
[0313]因此在本實(shí)施方式中，在限制陰極壓縮機(jī)24的消耗電力的情況下，不限制陰極氣體的流量而是限制陰極氣體的壓力。由此，能夠抑制蓄電池55的過放電，且抑制在零下啟動(dòng)時(shí)易于產(chǎn)生的水淹。
[0314](第四實(shí)施方式)
[0315]在本發(fā)明的第四實(shí)施方式中，預(yù)熱限制部230在限制了陰極氣體目標(biāo)壓力的狀態(tài)下，限制陰極氣體目標(biāo)流量。例如，預(yù)熱限制部230將在陰極氣體流量控制部201的預(yù)熱限制值保持部232中設(shè)定的預(yù)熱限制值，根據(jù)第三實(shí)施方式所敘述的壓縮機(jī)可供應(yīng)電力的上限值而變更。
[0316]具體而言，預(yù)熱限制部230算出將陰極氣體目標(biāo)流量以及陰極氣體目標(biāo)壓力這兩者限制為通?？刂撇?01以及302的請(qǐng)求流量(例如發(fā)電請(qǐng)求流量)以及請(qǐng)求壓力(例如濕潤請(qǐng)求壓力)時(shí)的請(qǐng)求電力。
[0317]并且預(yù)熱限制部230在壓縮機(jī)可供應(yīng)電力高于請(qǐng)求電力的情況下，根據(jù)其剩余電力的大小，將陰極氣體流量的預(yù)熱限制值設(shè)定得較高。由此，在將陰極氣體目標(biāo)壓力限制為請(qǐng)求壓力的狀態(tài)下，能夠?qū)㈥帢O氣體目標(biāo)流量設(shè)為比請(qǐng)求流量更高。
[0318]圖11是表示第四實(shí)施方式中的預(yù)熱限制時(shí)的動(dòng)作的時(shí)間圖。另外，圖11(a)至圖11(f)的各附圖的縱軸分別與圖9(a)至圖9(f)的各附圖相同，圖11(a)至圖11(f)的各附圖的橫軸是相互共同的時(shí)間軸。
[0319]在時(shí)刻t20，與圖9同樣地，由于由第二水溫傳感器48檢測(cè)出的堆入口水溫比規(guī)定的預(yù)熱溫度低，控制器6的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)部210開始預(yù)熱促進(jìn)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0320]并且控制器6的轉(zhuǎn)換器控制部220對(duì)DC/DC轉(zhuǎn)換器56的電壓進(jìn)行控制而使燃料電池堆I的輸出電壓降低。由此，燃料電池堆I的輸出電流增加，所以如圖11(a)所示，燃料電池堆I的發(fā)電電力上升。此外，燃料電池堆I的輸出電壓降低，因此如圖11(b)所示，最低電池單元的單元電壓也降低。
[0321]在時(shí)刻t21，即使如圖11(b)所示那樣最低單元電壓降低至電壓閾值為止，如圖10
(a)所示那樣燃料電池堆I的發(fā)電電力不會(huì)上升至預(yù)熱促進(jìn)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的請(qǐng)求電力為止。因此，在控制器6的過放電防止標(biāo)志生成部500中，燃料電池堆剩余發(fā)電電力變得比“O”大，蓄電池過放電防止標(biāo)志被設(shè)定為“I”。
[0322]此時(shí)，預(yù)熱限制部230算出來自燃料電池堆I的壓縮機(jī)可供應(yīng)電力。并且預(yù)熱限制部230根據(jù)在將陰極氣體壓力以及陰極氣體流量的各預(yù)熱限制值一起設(shè)定為“O”時(shí)的請(qǐng)求電力與壓縮機(jī)可供應(yīng)電力的差量，將陰極氣體流量的預(yù)熱限制值設(shè)定至預(yù)熱限制值保持部232。由此，在陰極氣體流量控制部201中，陰極氣體目標(biāo)流量從預(yù)熱請(qǐng)求流量被切換為基于壓縮機(jī)可供應(yīng)電力的預(yù)熱限制值。
[0323]因此，如圖11(f)所示，陰極氣體的流量上升至比發(fā)電請(qǐng)求流量高的預(yù)熱限制值為止。由此，由陰極壓縮機(jī)24消耗的電力的降低量能夠在燃料電池堆I的發(fā)電電力的范圍內(nèi)抑制為最小限度。另外，通過限制陰極壓縮機(jī)24的消耗電力，如圖11(c)以及圖11(d)所示，預(yù)熱請(qǐng)求輸出所需的供應(yīng)電力僅從燃料電池堆I被供應(yīng)給冷卻水加熱器46，而不從蓄電池55補(bǔ)充電力。
[0324]之后，伴隨燃料電池堆I的IV特性的恢復(fù)，如圖11(a)所示，燃料電池堆I的發(fā)電電力逐漸上升。伴隨于此，圖4所敘述的發(fā)電請(qǐng)求流量也上升。
[0325]在時(shí)刻22，在陰極氣體流量控制部201中，發(fā)電請(qǐng)求壓力變得比預(yù)熱限制值大，所以陰極氣體目標(biāo)壓力被切換為發(fā)電請(qǐng)求流量。
[0326]像這樣，在第四實(shí)施方式中，在燃料電池堆I的預(yù)熱促進(jìn)運(yùn)轉(zhuǎn)中限制對(duì)于陰極壓縮機(jī)24的供應(yīng)電力的情況下，將陰極氣體的壓力限制為通?？刂撇?01的請(qǐng)求壓力的狀態(tài)下，限制陰極氣體的流量。
[0327]根據(jù)第四實(shí)施方式，在限制陰極壓縮機(jī)24的消耗電力的情況下，在限制了陰極氣體壓力后限制陰極氣體流量，因此與第三實(shí)施方式相比能夠增加陰極壓縮機(jī)24的消耗電力的削減量。
[0328]此外，與陰極氣體流量相比優(yōu)先限制陰極氣體壓力，因此能夠抑制水淹的產(chǎn)生，且抑制蓄電池55的放電。
[0329]這樣根據(jù)第三以及第四實(shí)施方式，預(yù)熱限制部230根據(jù)壓縮機(jī)可供應(yīng)電力，提高對(duì)于陰極壓縮機(jī)24的供應(yīng)電力的預(yù)熱限制值。由此，與第二實(shí)施方式相比，能夠使燃料電池堆I的自發(fā)熱量增加，能夠縮短預(yù)熱時(shí)間。
[0330]以上，說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但上述實(shí)施方式不過表示本發(fā)明的應(yīng)用例的一部分，不是將本發(fā)明的技術(shù)的范圍限定于上述實(shí)施方式的具體構(gòu)成的意旨。
[0331]在本實(shí)施方式中說明了在陰極氣體流量控制部201在從蓄電池55向輔機(jī)類57放電電力的時(shí)刻，限制陰極氣體的預(yù)熱請(qǐng)求流量的例子，但不限于此。
[0332]例如，陰極氣體流量控制部201也可以根據(jù)從蓄電池55向輔機(jī)類57供應(yīng)的放電電能，限制預(yù)熱請(qǐng)求流量。
[0333]具體而言，蓄電池55的SOC變得越小，則預(yù)熱限制部230越減小在預(yù)熱限制值保持部232中設(shè)定的預(yù)熱限制值?；蛞部梢允穷A(yù)熱限制部230使用蓄電池電流傳感器58以及蓄電池電壓傳感器59，對(duì)從蓄電池55向輔機(jī)類57供應(yīng)的放電電能進(jìn)行累計(jì)，該放電電能變得越大則越減小預(yù)熱限制值。
[0334]由此，通過在蓄電池55不會(huì)過放電的范圍使陰極壓縮機(jī)24的消耗電力增加，能夠使燃料電池堆I的預(yù)熱優(yōu)先。另外，在陰極氣體壓力控制部202中同樣，通過根據(jù)從蓄電池55向輔機(jī)類57供應(yīng)的電能而減小預(yù)熱請(qǐng)求壓力，能夠使燃料電池堆I的預(yù)熱優(yōu)先。
[0335]此外，在本實(shí)施方式中說明了使用壓縮機(jī)作為向燃料電池堆I供應(yīng)陰極氣體的氣體供應(yīng)部的例子，但也可以代替陰極壓縮機(jī)24，使用具有致動(dòng)器的送風(fēng)機(jī)、栗等。
[0336]此外，在本實(shí)施方式中說明了陽極氣體非循環(huán)型的燃料電池系統(tǒng)，但還能夠應(yīng)用于陽極氣體循環(huán)型的燃料電池系統(tǒng)。例如，在從陽極氣體排出通路35分支而與陽極氣體供應(yīng)通路32合流的循環(huán)通路中設(shè)置氣體循環(huán)栗，在預(yù)熱促進(jìn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將氣體循環(huán)栗設(shè)為比發(fā)電所需的請(qǐng)求流量更高。在這樣的結(jié)構(gòu)中，在預(yù)熱限制時(shí)將氣體循環(huán)栗的消耗電力與冷卻水加熱器46相比更先進(jìn)行限制。此時(shí)，能夠抑制蓄電池55的放電，且實(shí)現(xiàn)燃料電池堆I的預(yù)熱的促進(jìn)。
[0337]另外，上述實(shí)施方式能夠適當(dāng)組合。
[0338]本申請(qǐng)主張基于2013年1月8日在日本特許廳申請(qǐng)的特愿2013— 211314的優(yōu)先權(quán)，本申請(qǐng)的全部的內(nèi)容通過參照而被編入本說明書。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃料電池系統(tǒng)，其中，包含: 蓄電池，儲(chǔ)蓄電力； 輔機(jī)，包含進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以使用于使燃料電池發(fā)電的氣體被供應(yīng)給所述燃料電池的致動(dòng)器、和加熱對(duì)所述燃料電池進(jìn)行循環(huán)的冷卻水的加熱器； 預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)部，通過對(duì)所述輔機(jī)的動(dòng)作進(jìn)行調(diào)整，從而從所述燃料電池進(jìn)行輸出以取得規(guī)定的電力； 放電控制部，在通過所述燃料電池而發(fā)電的發(fā)電電力比由所述輔機(jī)消耗的電力小的情況下，從所述蓄電池向所述輔機(jī)供應(yīng)電力； 輔機(jī)限制部，在通過所述加熱器進(jìn)行所述燃料電池的預(yù)熱的情況下，在通過所述放電控制部從所述蓄電池向所述輔機(jī)供應(yīng)電力時(shí)，限制由所述致動(dòng)器消耗的電力。2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，還包含: 通?？刂撇浚鶕?jù)所述燃料電池的發(fā)電狀態(tài)，控制對(duì)于所述致動(dòng)器的供應(yīng)電力， 所述輔機(jī)限制部在所述燃料電池的預(yù)熱時(shí)判斷為所述發(fā)電電力比所述規(guī)定的電力小的情況下，將由所述致動(dòng)器消耗的電力限制為通過所述通?？刂撇慷刂频墓?yīng)電力為止。3.如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中， 所述輔機(jī)限制部在通過所述放電控制部從所述蓄電池向所述輔機(jī)供應(yīng)電力的情況下，從所述蓄電池向所述輔機(jī)放電的電能變得越大，則越減小對(duì)于所述致動(dòng)器的供應(yīng)電力。4.如權(quán)利要求1至權(quán)利要求3的任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其中， 所述輔機(jī)限制部在限制了由所述致動(dòng)器消耗的電力的情況下，在從所述蓄電池向所述輔機(jī)供應(yīng)的電力比能夠通過所述蓄電池而放電的電力大時(shí)，限制對(duì)于所述加熱器的供應(yīng)電力。5.如權(quán)利要求1至權(quán)利要求4的任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其中， 所述輔機(jī)限制部在限制了由所述致動(dòng)器消耗的電力的狀態(tài)下，所述發(fā)電電力比由所述輔機(jī)消耗的電力小的情況下，不通過所述放電控制部限制從所述蓄電池向所述加熱器放電的電力。6.如權(quán)利要求1至權(quán)利要求3的任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其中， 所述輔機(jī)限制部在減小由驅(qū)動(dòng)所述致動(dòng)器而供應(yīng)陰極氣體的氣體供應(yīng)部消耗的電力的情況下，限制被供應(yīng)給所述燃料電池的陰極氣體的壓力后，限制所述陰極氣體的流量。7.—種燃料電池系統(tǒng)的控制方法，所述燃料電池系統(tǒng)具備: 輔機(jī)，包含進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以使用于使燃料電池發(fā)電的氣體被供應(yīng)給所述燃料電池的致動(dòng)器和加熱對(duì)所述燃料電池進(jìn)行循環(huán)的冷卻水的加熱器；以及蓄電池，儲(chǔ)蓄電力， 其中，所述控制方法包含: 預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)步驟，通過對(duì)所述輔機(jī)的動(dòng)作進(jìn)行調(diào)整，從而從所述燃料電池進(jìn)行輸出以取得規(guī)定的電力； 放電控制步驟，在由所述燃料電池發(fā)電的發(fā)電電力比由所述輔機(jī)消耗的電力小的情況下，從所述蓄電池向所述輔機(jī)供應(yīng)電力；以及 輔機(jī)限制步驟，在通過所述加熱器進(jìn)行所述燃料電池的預(yù)熱的情況下，通過所述放電控制步驟從所述蓄電池向所述輔機(jī)供應(yīng)電力時(shí)，限制由所述致動(dòng)器消耗的電力。
【專利摘要】燃料電池系統(tǒng)具備包含進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以使用于使燃料電池發(fā)電的氣體被供應(yīng)給燃料電池的致動(dòng)器和對(duì)冷卻水進(jìn)行加熱的加熱器的輔機(jī)、以及蓄電池。進(jìn)而燃料電池系統(tǒng)包含：預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)部，通過對(duì)輔機(jī)進(jìn)行調(diào)整，以從燃料電池取得規(guī)定的電力；放電控制部，在通過燃料電池而發(fā)電的發(fā)電電力比由輔機(jī)消耗的電力小的情況下，從蓄電池向輔機(jī)供應(yīng)電力。此外燃料電池系統(tǒng)包含：輔機(jī)限制部，在通過預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)部進(jìn)行燃料電池的預(yù)熱的情況下，在通過放電控制部從蓄電池向輔機(jī)供應(yīng)電力時(shí)，限制由致動(dòng)器消耗的電力。
【IPC分類】H01M16/00, H01M8/0438, H01M8/04225, H01M8/04082, H01M8/04029
【公開號(hào)】CN105612653
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480055434
【發(fā)明人】星圣
【申請(qǐng)人】日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2014年9月18日
【公告號(hào)】CA2926903A1, WO2015053060A1