燃料电池系统及其控制方法技术方案

包括：燃料电池；空气供给机；空气通路，其连接于燃料电池，流通从空气供给机供给的空气；排气通路，其从比燃料电池更靠上游的空气通路分支并合流于比燃料电池更靠下游的空气通路，使由空气供给机供给的一部分空气以绕过燃料电池的方式进行流通；排气阀，其设置于排气通路，对排气通路中流通的空气量进行调整；空气供给机控制部，其控制空气供给机使得供给固定量的空气；湿润降低判定部，其判定是否需要降低燃料电池的湿润度；以及排气量控制部，其在需要降低燃料电池的湿润度时，减小排气阀的开度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
在日本JP2010-114039A中，公开了如下的系统:具备从比燃料电池更靠上游的空气通路分支并合流于比燃料电池更靠下游的空气通路的排气(bleed)通路，排掉从空气压缩机供给的一部分空气。在该系统中，在对流向燃料电池的空气进行减量时，降低空气压缩机的转速。然而，空气压缩机的转速不会急剧下降，因此通过将剩余的空气排放至排气通路来防止燃料电池的过干燥。
技术实现思路
另外，燃料电池的电解质膜被维持为适度的湿润状态，燃料电池被供给反应气体(正极(cathode)气体O2、负极(anode)气体H2)，由此燃料电池进行发电。在电解质膜的湿润度过大时，希望积极地使之干燥来降低湿润度。然而，在日本JP2010-114039A中，以防止燃料电池的过干燥为目的，即，使之不干燥。另外，若调整空气压缩机的转速则存在以下情况:空气压缩机的工作声音发生变动，乘客感到刺耳而感觉不适。本专利技术是着眼于这种问题而完成的。本专利技术的目的在于提供一种能够以不使乘客感觉不适的方式降低燃料电池的湿润度的燃料电池系统。本专利技术的燃料电池系统的一个方式包括:燃料电池；空气供给机；空气通路，其连接于上述燃料电池，流通从上述空气供给机供给的空气；排气通路，其从比上述燃料电池更靠上游的空气通路分支并合流于比燃料电池更靠下游的空气通路，使由上述空气供给机供给的一部分空气以绕过燃料电池的方式进行流通；以及排气阀，其设置于上述排气通路，对排气通路中流通的空气量进行调整。而且，特征在于还包括:空气供给机控制部，其控制上述空气供给机使得供给固定量的空气；湿润降低判定部，其判定是否需要降低上述燃料电池的湿润度；以及排气量控制部，其在需要降低燃料电池的湿润度时，减小上述排气阀的开度。【附图说明】图1是表示本专利技术的燃料电池系统的基本结构的图。图2是第一实施方式的燃料电池系统的控制器执行的控制流程图。图3是将用于运算排气量的功能表示成框图而得到的图。图4是表示用于根据发电要求和干燥湿润要求来运算向燃料电池堆供给的空气量的对应表的一例的图。图5是说明执行第一实施方式的控制流程图时的动作的时序图。图6是第二实施方式的燃料电池系统的控制器执行的控制流程图。图7是第三实施方式的燃料电池系统的控制器执行的控制流程图。图8是说明执行第三实施方式的控制流程图时的动作的时序图。图9是说明执行第四实施方式的控制时的动作的时序图。图10是将第五实施方式的控制功能表示成框图而得到的图。【具体实施方式】下面，参照附图来说明本专利技术的实施方式。(第一实施方式)图1是表示本专利技术的燃料电池系统的基本结构的图。首先参照图1来说明本专利技术的燃料电池系统的基本结构。燃料电池堆10的电解质膜被维持为适度的湿润状态，并且燃料电池堆10被供给反应气体(正极气体O2、负极气体H2)，由此燃料电池堆10进行发电。为此，燃料电池堆10与正极路径20、负极路径30以及冷却水循环路径40相连接。此外，由电流传感器101检测燃料电池堆10的发电电流。由电压传感器102检测燃料电池堆10的发电电压。向燃料电池堆10供给的正极气体O2在正极路径20中流动。正极路径20上设置有压缩机21、WRD(Water Recovery Device:水分回收装置)22以及正极压力调节阀23。另夕卜，与正极路径20并列地设置排气路径200。排气路径200从比压缩机21更靠下游且比WRD 22更靠上游的位置处分支，合流于比正极压力调节阀23更靠下游的位置。由于形成为这种结构，因此由压缩机21送出的一部分空气在排气路径200中流动，从而绕过燃料电池堆10。排气路径200上设置有排气阀210。压缩机21在本实施方式中例如是离心式的涡轮压缩机。压缩机21配置于比燃料电池堆10、WRD 22更靠上游的正极路径20。压缩机21被电动机M驱动。压缩机21对正极路径20中流通的正极气体O2的流量进行调整。通过压缩机21的转速来调整正极气体O2的流量。WRD 22对导入到燃料电池堆10的空气进行加湿。WRD 22包括流通作为加湿对象的气体的被加湿部以及流通作为加湿源的含水气体的加湿部。由压缩机21导入的空气在被加湿部中流动。在燃料电池堆10中流通而含有水的气体在加湿部中流动。正极压力调节阀23设置于比燃料电池堆10更靠下游的正极路径20。正极压力调节阀23对正极路径20中流通的正极气体O2的压力进行调整。通过正极压力调节阀23的开度来调整正极气体02的压力。由压缩机流量传感器201检测正极路径20中流通的正极气体02的流量。该压缩机流量传感器201设置于比压缩机21更靠上游的正极路径20。此外，也可以在正极路径20的开口端设置去除正极气体O2中的异物的过滤器，将压缩机流量传感器201设置于过滤器与压缩机21之间。由正极压力传感器202检测正极路径20中流通的正极气体02的压力。该正极压力传感器202设置于比压缩机21更靠下游且比WRD 22更靠上游的位置处。并且，在图1中，正极压力传感器202位于压缩机流量传感器201的下游。排气阀210设置于排气路径200。排气阀210对排气路径200中流通的正极气体O2的流量进行调整。通过排气阀210的开度来调整正极气体O 2的流量。由排气流量传感器203检测排气路径200中流通的正极气体02的流量。向燃料电池堆10供给的负极气体H2在负极路径30中流动。负极路径30上设置有储气罐31、负极压力调节阀32以及放气阀33。负极气体H2以高压状态储存在储气罐31中。储气罐31设置于负极路径30的最上游。负极压力调节阀32设置于储气罐31的下游。负极压力调节阀32对从储气罐31新供给到负极路径30的负极气体H2的压力进行调整。通过负极压力调节阀32的开度来调整负极气体4的压力。放气阀33设置于燃料电池堆10的下游。当放气阀33打开时，负极气体H2被放出。由负极压力传感器301检测负极路径30中流通的负极气体4的压力。该负极压力传感器301设置于比负极压力调节阀32更靠下游且比燃料电池堆10更靠上游的位置处。向燃料电池堆10供给的冷却水在冷却水循环路径40中流动。冷却水循环路径40上设置有散热器41、三通阀42以及水泵43。另外，与冷却水循环路径40并列地设置旁路路径400。旁路路径400从比散热器41更靠上游的位置处分支，合流于比散热器41更靠下游的位置。因此，旁路路径400中流动的冷却水绕开散热器41。散热器41对冷却水进行冷却。散热器41中设置有冷却风扇410。三通阀42位于旁路路径400的合流部分。三通阀42根据开度调整散热器侧的路径中流动的冷却水的流量和旁路路径中流动的冷却水的流量。由此，调整冷却水的温度。水泵43位于三通阀42的下游。水泵43将流过了三通阀42的冷却水送到燃料电池堆10。由水温传感器401检测冷却水循环路径40中流动的冷却水的温度。该水温传感器401设置于比分支出旁路路径400的部分更靠上游的位置。控制器被输入电流传感器101、电压传感器102、压缩机流量传感器201、正极压力传感器202、负极压力传感器301、水温传感器401的信号。而且，控制器输出信号，来控制压缩机21、正极压力调节阀23、排气阀210、负极压力调节阀32、放气阀33、三通阀42、水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，包括：燃料电池；空气供给机；空气通路，其连接于上述燃料电池，流通从上述空气供给机供给的空气；排气通路，其从比上述燃料电池更靠上游的空气通路分支并合流于比燃料电池更靠下游的空气通路，使由上述空气供给机供给的一部分空气以绕过燃料电池的方式进行流通；排气阀，其设置于上述排气通路，对排气通路中流通的空气量进行调整；空气供给机控制部，其控制上述空气供给机使得供给固定量的空气；湿润降低判定部，其判定是否需要降低上述燃料电池的湿润度；以及排气量控制部，其在需要降低燃料电池的湿润度时，减小上述排气阀的开度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：武田大，浅井祥朋，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP