燃料电池系统的运转方法以及燃料电池系统技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池系统的运转方法以及燃料电池系统。燃料电池系统(10)具备：燃料电池堆(12)；燃料气体供给路(40)；燃料气体循环路(44)；被不具备传感器的泵用电机(66)驱动的循环泵(64)；以及控制泵用电机(66)的旋转的ECU(80)。在燃料电池系统(10)的运转方法中，在起动时泵用电机(66)的转速达到既定值之后切断向泵用电机(66)供给的电力，在惯性期间判定泵用电机(66)的转速是否在既定时间内成为既定值以下。定值以下。定值以下。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统的运转方法以及燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及具备使反应气体循环的循环泵的燃料电池系统的运转方法以及燃料电池系统。

技术介绍

[0002]燃料电池系统将反应气体(燃料气体、氧化剂气体)供给到燃料电池堆并且通过燃料电池堆内的电化学反应来进行发电。这种燃料电池系统中，如专利文献1公开那样，为了确保在燃料电池堆循环的反应气体的循环流量而具备使从燃料电池堆排出的反应排气(包含发电中未被使用的反应气体)在燃料气体供给路循环的循环泵。
[0003]另外，专利文献1公开的燃料电池系统基于成本、小型化的观点而应用了具有不具备传感器的(无传感器的)电机的循环泵。该情况下，燃料电池系统中，由电流传感器检测从逆变器供给到循环泵的电机的三相交流电流，基于其检测信号来计算循环泵的转速。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本专利第4248225号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的问题
[0008]然而，燃料电池系统有可能在低温环境下(例如，冰点以下)因反应气体中含有的水蒸气在循环泵内冻结而阻害循环泵的旋转。特别是在循环泵的同转子连结的叶轮与循环泵的壳体固结的情况下，基于来自逆变器的电力供给而转子以及叶轮会振动。
[0009]当转子以及叶轮这样振动时，燃料电池系统的控制部会因为电流传感器检测出与从循环泵的电机产生的感应电压相伴的电流而运算出错误的转速。在控制部基于错误的转速来使向燃料电池堆供给的反应气体的供给量变化的情况下，有可能发生向燃料电池堆供给的反应气体的供给量不足等不良问题。还有，燃料电池堆会发生因为燃料气体不足的机会增加而容易劣化那样的不良问题。
[0010]用于解决问题的方案
[0011]本专利技术是为了解决上述问题而做出的，目的在于提供以简单的结构来良好地判断循环泵是正常还是异常并且能够尽早做出所需的应对的燃料电池系统的运转方法以及燃料电池系统。
[0012]为了实现所述目的，本专利技术的第一方式是燃料电池系统的运转方法，所述燃料电池系统具备：燃料电池堆；反应气体供给路，其将反应气体供给到所述燃料电池堆；反应气体循环路，其使从所述燃料电池堆排出的反应排气在所述反应气体供给路循环；循环泵，其设置于所述反应气体循环路，被不具备旋转检测传感器的电机驱动；以及控制部，其控制所述电机的旋转，在所述燃料电池系统的运转方法中，包括：第一工序，由所述控制部在起动时使所述电机旋转，并且在该电机的转速达到既定值之后切断向所述电机供给的电力；以
及第二工序，在所述第一工序后所述电机因惯性而旋转的惯性期间，由所述控制部判定所述电机的所述转速是否在既定时间内成为既定值以下，所述控制部在所述第二工序中所述转速成为所述既定值以下的情况下判定为所述循环泵异常。
[0013]另外，为了实现所述目的，本专利技术的第二方式是燃料电池系统，具备：燃料电池堆；反应气体供给路，其将反应气体供给到所述燃料电池堆；反应气体循环路，其使从所述燃料电池堆排出的反应排气在所述反应气体供给路循环；循环泵，其设置于所述反应气体循环路，被不具备旋转检测传感器的电机驱动；以及控制部，其控制所述电机的旋转，在所述燃料电池系统中，所述控制部在起动时使所述电机旋转，并且在该电机的转速达到既定值之后切断向所述电机供给的电力，在切断后所述电机因惯性而旋转的惯性期间，判定所述电机的所述转速是否在既定时间内成为既定值以下，在所述转速成为所述既定值以下的情况下，判定为所述循环泵异常。
[0014]专利技术的效果
[0015]上述的燃料电池系统的运转方法以及燃料电池系统中，在电机因惯性而旋转的惯性期间判定电机的转速是否在既定时间内成为既定值以下，由此能够短时间并且良好地判断泵是正常还是异常。由此，燃料电池系统能够实现尽早做出所需的应对。例如，燃料电池系统能够采用如下应对：使从反应气体供给路向燃料电池堆供给的反应气体的供给量增加、进行促使循环泵解冻的控制等。其结果是，燃料电池系统能够减少反应气体的供给量不足的机会来抑制燃料电池堆的劣化。
[0016]参照附图来说明以下的实施方式，从而能够容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
[0017]图1是示出本专利技术的一实施方式涉及的燃料电池系统的整体结构的说明图。
[0018]图2是示出进行循环泵的通常控制的ECU内的结构的框图。
[0019]图3是示出目标转速与估计转速的关系的曲线图。
[0020]图4是示出燃料电池系统的起动时的ECU内的结构的框图。
[0021]图5是示出起动时在各模式下逆变器输出的电流的状态的曲线图。
[0022]图6是示出燃料电池系统的运转方法的流程图。
[0023]图7是例示循环泵在正常的情况下与异常的情况下的估计转速的推移的曲线图。
具体实施方式
[0024]以下，关于本专利技术例举优选的实施方式，参照附图进行详细说明。
[0025]本专利技术的一实施方式涉及的燃料电池系统10如图1所示，具备燃料电池堆12、燃料气体系装置14、氧化剂气体系装置16以及冷却装置18。该燃料电池系统10搭载于燃料电池汽车(以下，简称为车辆11)的电机室。燃料电池系统10向车辆11的蓄电池Bt、行驶用电机(未图示)等供给燃料电池堆12的发电电力。而且，燃料电池系统10不限于搭载于车辆11，例如也可以用于定置型系统的用途。
[0026]燃料电池堆12具备通过作为反应气体的燃料气体(氢气、阳极气体)与氧化剂气体(空气中含有的氧、阴极气体)的电化学反应来进行发电的多个发电单电池20。在将燃料电
池堆12搭载于车辆11的状态下，多个发电单电池20以电极面为竖立姿态来沿着车宽方向层叠。而且，多个发电单电池20也可以在车辆11的车长方向(前后方向)、重力方向层叠。
[0027]各发电单电池20由电解质膜
‑
电极结构体22(以下，称为“MEA 22”)、夹持MEA 22的一对隔板24(第一以及第二隔板24a、24b)构成。MEA 22具有：电解质膜26(例如，固体高分子电解质膜(阳离子交换膜))；在电解质膜26的一方面层叠的阳极电极28；以及在电解质膜26的另一方的面层叠的阴极电极30。第一隔板24a与MEA 22之间形成沿着隔板表面流通燃料气体的燃料气体流路32。第二隔板24b与MEA 22之间形成沿着隔板表面流通氧化剂气体的氧化剂气体流路34。另外，通过多个发电单电池20的层叠而在第一隔板24a与第二隔板24b彼此之间，形成沿着隔板表面流通制冷剂的制冷剂流路36。
[0028]还有，燃料电池堆12具备使燃料气体、氧化剂气体以及制冷剂分别沿着层叠体21的层叠方向流通的未图示的多个连通孔(燃料气体连通孔、氧化剂气体连通孔、制冷剂连通孔)。燃料气体连通孔与燃料气体流路32连通，氧化剂气体连通孔与氧化剂气体流路34连通，制冷剂连通孔与制冷剂流路36连通。
[0029]由燃料气体系装置14向燃料电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统的运转方法，所述燃料电池系统具备：燃料电池堆(12)；反应气体供给路(40)，其将反应气体供给到所述燃料电池堆；反应气体循环路(44)，其使从所述燃料电池堆排出的反应排气在所述反应气体供给路循环；循环泵(64)，其设置于所述反应气体循环路，被不具备旋转检测传感器的电机(66)驱动；以及控制部(80)，其控制所述电机的旋转，在所述燃料电池系统的运转方法中，包括：第一工序，由所述控制部在起动时使所述电机旋转，并且在该电机的转速达到既定值之后切断向所述电机供给的电力；以及第二工序，在所述第一工序后所述电机因惯性而旋转的惯性期间，由所述控制部判定所述电机的所述转速是否在既定时间内成为既定值以下，所述控制部在所述第二工序中，在所述转速成为所述既定值以下的情况下判定为所述循环泵异常。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的运转方法，其特征在于，所述电机基于所供给的三相交流电力进行旋转，具备电流传感器(74)，该电流传感器(74)检测向所述电机供给的所述三相交流电力的电流以及在所述惯性期间基于所述电机产生的感应电压而成的电流，在所述控制部中，基于所述电流传感器的检测信号来计算所述电机的转速。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统的运转方法，其特征在于，所述电流传感器针对所述惯性期间中基于所述感应电压而成的电流来检测三相全部的电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉村祐哉，沼田英雄，小岩信基，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：