燃料电池系统及液态水量预测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种燃料电池系统及液态水量预测方法。所述燃料电池系统具有：燃料电池堆，其通过氢与氧的化学反应而进行发电，并且使生成水及排气被排出；液态水量预测部，其基于燃料电池堆的发电电流量、向燃料电池堆供给的空气的量、该空气的温度及相对湿度、从燃料电池堆被排出的排气的温度、和该排气的压力，而对所述生成水中的液态水的量进行预测。

Fuel cell system and prediction method of liquid water quantity

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统及液态水量预测方法
本公开内容涉及一种燃料电池系统及液态水量预测方法。
技术介绍
在日本特开2010-153246号公报中，公开了一种使燃料气体与氧化剂气体反应而进行发电的燃料电池系统，并成为在发电时所生成的液态水被贮留于捕集罐中的结构。此外，在该日本特开2010-153246号公报中，公开了如下内容，即，基于发电电流累计值而对预测生成水量进行计算，并在根据该预测结果而被判断为贮留在捕集罐中的生成水量成为了阈值以上的情况下，使排水阀开阀。然而，在如日本特开2010-153246号公报那样仅基于发电电流累计值来预测生成水量的情况下，只能够对使水蒸气与液态水混合而成的生成水量进行预测。因此，对于预测液态水的生成量的观点而言，仍存在改善的余地。
技术实现思路
本公开内容考虑到上述事实，获得一种能够对生成水中的液态水的生成量进行预测的燃料电池系统及液态水量预测方法。用于解决课题的方法第一方式的燃料电池系统具有：燃料电池堆，其通过氢与氧的化学反应而进行发电，并且使生成水及排气被排出；液态水量预测部，其基于所述燃料电池堆的发电电流量、向所述燃料电池堆供给的空气的量、所述空气的温度、所述空气的相对湿度、从所述燃料电池堆被排出的排气的温度、以及所述排气的压力，而对所述生成水中的液态水的量进行预测。在第一方式的燃料电池系统中，通过在燃料电池堆中使氢与氧发生化学反应而进行发电，并使生成水及排气被排出。在此，燃料电池系统具备液态水量预测部，该液态水量预测部基于燃料电池堆的发电电流量、所供给的空气量、空气的温度、空气的相对湿度、排气温度及排气压力来对将要被生成的液态水量进行预测。以此方式，通过对燃料电池堆的发电电流量添加诸如向燃料电池堆供给的空气的量及相对湿度这样的供给侧的信息、以及诸如从燃料电池堆被排出的排气的温度及排气压力这样的排气侧的信息，从而能够对生成水中的液态水的量进行预测。第二方式的燃料电池系统为，在第一方式中，具备：贮水罐，其贮存有从所述燃料电池堆被排出的液态水；阀，其被设置于对所述燃料电池堆与所述贮水罐进行连结的排水管上；阀控制部，其对所述阀的开度进行控制，所述阀控制部在由所述液态水量预测部而预测出的液态水量越多时，越增大所述阀的开度，而在由所述液态水量预测部而预测出的液态水量越少时，越减小所述阀的开度。在第二方式的燃料电池系统中，具备对从燃料电池堆被排出的液态水进行贮存的贮水罐。此外，燃料电池堆与贮水罐通过排水管而被连结，且在该排水管上设置有阀。而且，阀的开度通过阀控制部而被控制，且该阀控制部在由液态水量预测部所预测出的液态水量越多时，则越增大阀的开度。由此，在所生成的液态水量较多的情况下，通过增大阀的开度，从而使排水管的流道截面积变大，进而能够抑制所生成的液态水不被贮存于贮水罐中而向大气被排出的情况。此外，与之相反地，阀控制部在由液态水量预测部所预测出的液态水量越少时，越减小阀的开度。由此，在所生成的液态水量较少的情况下，通过减小阀的开度，从而使排水管的流道截面积变小，进而能够抑制液态水之外的气体等进入贮水罐的情况。第三方式的燃料电池系统为，在第二方式中，具备喷射部，所述喷射部使被贮存于所述贮水罐中的液态水向车辆的热交换器喷射。在第三方式的燃料电池系统中，通过使所生成的液态水向车辆的热交换器喷射，从而能够促进热交换。第四方式的液态水量预测方法为被应用于燃料电池系统中的液态水量预测方法，所述燃料电池系统具备通过氢与氧的化学反应而进行发电并且使生成水及排气被排出的燃料电池堆，在所述液态水量预测方法中，所述液态水量预测方法基于所述燃料电池堆的发电电流量、向所述燃料电池堆供给的空气的量、所述空气的温度、所述空气的相对湿度、从所述燃料电池堆被排出的排气的温度、以及所述排气的压力，而对所述生成水中的液态水的量进行预测。在第四方式的液态水量预测方法中，基于燃料电池堆的发电电流量、所供给的空气量、空气的温度、空气的相对湿度、排气温度及排气压力而对所生成的液态水量进行预测。以此方式，通过对于燃料电池堆的发电电流量而添加诸如向燃料电池堆供给的空气的量及相对湿度这样的供给侧的信息、以及诸如从燃料电池堆被排出的排气的温度及排气压力这样的排气侧的信息，从而能够对生成水中的液态水的量进行预测。如以上所说明的那样，根据第一方式的燃料电池系统及第四方式的液态水量预测方法，能够对液态水的生成量进行预测。根据第二方式的燃料电池系统，能够有效地向贮水罐中贮存液态水。根据第三方式的燃料电池系统，能够提高热交换器的性能。附图说明本公开内容的示例性实施例基于如下的附图而被详细叙述。图1为概要性地表示实施方式所涉及的燃料电池系统的整体结构的概要图。图2为表示实施方式所涉及的燃料电池系统的第一改变例的、与图1相对应的概要图。图3为表示实施方式所涉及的燃料电池系统的第二改变例的、与图1相对应的概要图。图4为表示实施方式所涉及的燃料电池系统的第三改变例的、与图1相对应的概要图。图5为表示总压力与液态水的比例之间的关系的一个示例的曲线图。图6为实施方式所涉及的燃料电池系统的概要框图。图7为表示实施方式所涉及的液态水量预测方法的一个示例的流程图。图8为表示液态水量预测方法的其他示例的流程图。具体实施方式(整体结构)参照附图，对实施方式所涉及的燃料电池系统10进行说明。如图1所示，本实施方式所涉及的燃料电池系统10被搭载于车辆中，并且具备燃料电池堆12。本实施方式的燃料电池堆12为，通过被供给氢及空气从而进行发电的电池。具体而言，燃料电池堆12具备多个单电池，氢在单电池的正极(阳极、燃料极)与正极侧的分离器之间流动，含有氧的空气在单电池的负极(阴极、空气极)与负极侧的分离器之间流动。而且，通过这些氢与氧的化学反应而进行发电。此外，通过从燃料电池堆12向电机供给电力，从而使电机被驱动。此时，由于燃料电池堆12发热，因此成为冷却水流动于燃料电池内从而对在燃料电池堆12中所产生的热量进行吸收的结构。此外，伴随着由燃料电池堆12所实施的发电，从而含有氧及氮的排气、和含有液态水及水蒸气的生成水将被排出。在燃料电池堆12上连接有从未图示的氢罐供给氢的氢供给管14。此外，在燃料电池堆12上连接有供给空气的空气供给管16，且在该空气供给管16上设置有未图示的空气压缩机。而且，使从氢供给管14向燃料电池堆12供给的氢气与从空气供给管16向燃料电池堆12供给的空气中的氧进行反应。此外，在燃料电池堆12上连接有第一排气管17的一端侧，在该第一排气管17中流有未反应的氢气。此外，由于第一排气管17的另一端部向大气被开放，因此，成为未反应的氢气向大气被释放的结构。另外，未反应的氢气被释放的量为微量，并未达到燃烧所需的浓度。在燃料电池堆12上连接有第二排气管18的一端侧。该第二排气管18为使所生成的氧及氮等排气被排出的排气管，且第二排气管18的另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，具有：/n燃料电池堆，其通过氢与氧的化学反应而进行发电，并且使生成水及排气被排出；/n液态水量预测部，其基于所述燃料电池堆的发电电流量、向所述燃料电池堆供给的空气的量、所述空气的温度、所述空气的相对湿度、从所述燃料电池堆被排出的排气的温度、以及所述排气的压力，而对所述生成水中的液态水的量进行预测。/n

【技术特征摘要】
20180723 JP 2018-1378791.一种燃料电池系统，具有：
燃料电池堆，其通过氢与氧的化学反应而进行发电，并且使生成水及排气被排出；
液态水量预测部，其基于所述燃料电池堆的发电电流量、向所述燃料电池堆供给的空气的量、所述空气的温度、所述空气的相对湿度、从所述燃料电池堆被排出的排气的温度、以及所述排气的压力，而对所述生成水中的液态水的量进行预测。


2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
具备：
贮水罐，其贮存有从所述燃料电池堆被排出的液态水；
阀，其被设置于对所述燃料电池堆与所述贮水罐进行连结的排水管上；
阀控制部，其对所述阀的开度进行控制，
所述阀控制部...

【专利技术属性】
技术研发人员：小牧克哉，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP