用于燃料电池系统的控制装置及控制方法制造方法及图纸

一种用于燃料电池系统（Ｓ）的控制装置（６），提供有燃料电池主体（１）；根据燃料电池主体所需的功率输出向燃料电池主体提供燃料气体的燃料气体供应系统（２）；根据所需的功率输出向燃料电池主体提供空气的空气供应系统（３）；燃烧从燃料电池主体排出的废气的燃烧室（４）；检测燃烧室的温度的温度传感器（５）；当所需功率输出增加时、鉴别利用温度传感器检测到的温度升高是否等于或高于预定阈值的温度变化鉴别器部分（７）；以及当由温度变化鉴别器部分鉴别出温度的升高等于或高于预定阈值时，允许从燃料电池主体可获得的功率输出增加的功率输出增加允许部分（９）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池系统的控制装置及控制方法
本专利技术涉及用于燃料电池系统的控制装置及控制方法，具体而言，本专利技术涉及能够根据燃烧由燃料电池主体排出的废气的燃烧室的温度控制燃料电池体的功率输出的燃料电池系统用控制装置及控制方法。
技术介绍
近年来，人们把注意力投向作为家用电源和车用电源的固体聚合物膜燃料电池，这种电池采用固体聚合物膜作为燃料电池的电解质，从而降低其工作温度，并同时提供体积小、重量轻的结构。燃料电池主体通常包括供应有燃料气体的燃料电极和供应有空气的空气电极，在燃料气体中所含的氢和在空气中所含的氧发生电化学反应，产生电功率输出。在燃料电池主体中没有被消耗以产生电功率输出的未用过的废燃料气体和未用过的废空气被引入到燃烧室并在其中燃烧，从而产生反应产物，此反应产物由蒸汽和非活性氮构成并以无害废气的方式排出。燃料电池主体的发电容量取决于供应到燃料电极的氢的分压和以取决于氢的分压的流速供应到空气电极的空气中氧的分压。如果以大于这种发电容量的速率从燃料电池主体中取出功率输出，不仅燃料电池主体遭受到在发电性能方面的恶化，而且燃料电极和空气电极的催化剂变为高温受到严重影响，或者电解质膜(质子可透过膜)受到严重影响。为此，当从燃料电池主体中取出功率输出时，需要进行以下工作：确认燃料电池主体的燃料电极是否完全填满燃料气体；以产生受控功率输出的方式控制燃料电池主体，从而防止超过发电容量的过-->载。日本专利申请特许公开2000-315516公开了一种用于燃料电池系统的控制装置。利用这种控制装置，当对在重整装置中的进料进行重整以产生富氢重整气体时，执行操作以根据供应到重整装置的进料的流速和重整温度对所得到的氢量进行评估，燃料电池进行工作以根据此预估值产生功率输出。
技术实现思路
然而，利用这种结构，在工作过程中很容易发生时间延迟，在此工作过程中，随着所需功率输出的增加，引入到蒸发器的进料的流速增加用以重整进料以产生氢气；然后，将被传送到燃料电极的氢气的流速也增加至所需值，以便达到在所需功率输出方面的提高。具体而言，氢气传送到层叠的氢电极的时间延迟根据蒸发器的容量、蒸发时间周期、重整装置的容量、重整反应时间周期、在重整装置和燃料电极之间的供应管线中气体输送的压力以及经过供应线的气体流速而变化。由于这种时间延迟依靠系统的状态和工作条件变化，因此很难取得准确评估的结果，这样，很难精确地评估到达燃料电极的氢气的压力和流速。另一方面，如果氢流速的评估值与正确值有偏差，还没有找到合适的办法来检测这种偏差，结果发生了不可靠的操作，导致了按照氢气流速的出现偏差的评估结果从燃料电池中取出功率输出。特别是在瞬时状态下，在燃料电极供应管线中燃料气体向燃料电池主体的流速变化严重地影响了在燃料电极供应管线中燃料气体压力的变化，导致了在预估值和实际值之间出现了更大的偏差。并且，如果出现了预估值大于实际值的情况，存在这样一种可能性，从燃料电池主体中以大于燃料电池主体的发电容量的速率取出功率输出，结果导致燃料电池主体发生恶化。此外，即使这种结构配置了检测燃料电池主体存在输出电压降低的机构，并由此能够识别出没有充分地供应到燃料电池主体的燃料-->电极的重整气体处于短缺状态，但是在其中燃料电池主体的输出电压下降的操作之前，很难判断出燃料电池主体的燃料电极供应线是否填满燃料气体。结果，仍然存在着以大于其发电容量的速率从燃料电池主体中暂时地取出功率输出的情况。本专利技术人对前面所提及的内容进行了广泛研究，完成了本专利技术，本专利技术的目的是提供一种用于燃料电池系统的控制装置和控制方法，这种装置和方法能够避免以高于其发电容量的速率从燃料电池主体中取出功率输出，由此避免了在燃料电池工作性能方面的恶化。为了实现上述目的，根据本专利技术的一种方案，提供一种用于燃料电池系统的控制装置，包括：燃料电池主体；根据燃料电池主体所需的功率输出向燃料电池主体提供燃料气体的燃料气体供应系统；根据所需的功率输出向燃料电池主体提供空气的空气供应系统；燃烧从燃料电池主体排出的废气的燃烧室；检测燃烧室的温度的温度传感器；当存在所需功率输出的增加时、鉴别利用温度传感器检测到的温度升高是否等于或高于预定阈值的温度变化鉴别器部分；以及当由温度变化鉴别器部分鉴别出温度的升高等于或高于预定阈值时，允许从燃料电池主体可获得的功率输出增加的功率输出增加允许部分。以另一种方式表达，本专利技术提供一种用于燃料电池系统的控制装置，包括：燃料电池主体；根据燃料电池主体所需的功率输出向燃料电池主体提供燃料气体的燃料气体供应装置；根据所需的功率输出向燃料电池主体提供空气的空气供应装置；燃烧从燃料电池主体排出的废气的燃烧装置；检测燃烧装置温度的温度传感装置；当存在所需功率输出的增加时、鉴别利用温度传感器检测到的温度升高是否等于或超过预定阈值的温度变化鉴别装置；以及当由温度变化鉴别装置鉴别出温度的升高等于或高于预定阈值时，允许从燃料电池主体可获得的功率输出提高的功率输出提高允许装置。另一方面，本专利技术提供一种用于燃料电池系统的控制方法，该系统具有燃料电池主体、根据燃料电池主体所需的功率输出将燃料气体供应到燃料电池主体的燃料气体供应系统、根据所需的功率输出将-->空气供应到燃料电池主体的空气供应系统以及燃烧从燃料电池主体排出的废气的燃烧室，控制方法包括：检测燃烧室的温度；当所需要的功率输出增加时，鉴别由此检测出的温度的升高是否等于或高于预定阈值；当鉴别出温度的升高等于或高于预定阈值时，允许可从燃料电池主体获得的功率输出增加。根据结合附图的下面的说明，本专利技术的其它和另外的特点、优点和有益方面将更为明显。附图说明图1是描述用于根据本专利技术第一实施例的燃料电池系统的控制装置的基本结构的框图；图2是用于描述包括第一实施例的图1中所示的控制装置的燃料电池系统的结构的框图；图3是用于描述第一实施例的图1中所示的控制装置的基本工作流程的总流程图；图4A和4D是与第一实施例的图3中所示的流程图基本操作顺序有关的各种信号的定时图。图5是描述用于根据本专利技术第二实施例的燃料电池系统的控制装置的结构的框图；以及图6和7是用于描述在第二实施例的图5中所示的控制装置的基本操作顺序的连续性总流程图。具体实施方式下面，为了更加详细地描述本专利技术，以下参考附图说明根据本专利技术的各实施例的燃料电池系统用控制装置和控制方法。(第一实施例)现在参考图1至4，下面详细描述根据本专利技术第一实施例的燃料电池系统用控制装置和控制方法。图1是用于描述根据本专利技术目前提出的实施例的控制装置的框-->图。在图1中，燃料电池系统S由以下部分构成：燃料电池主体1，具有燃料电极1a和空气电极1b，产生电功率输出；燃料气体供应部分2，根据和响应燃料电池主体1所需的功率输出将燃料气体提供到燃料电极1a；空气供应部分3，根据和响应所需的功率输出将空气提供到空气电极1b；燃烧室4，燃烧废燃料气体和废空气(以下优选称作未用过的废气)；温度传感器5，检测燃烧室4的温度；控制装置6，控制燃料电池系统S；以及负载10，适合于采用从燃料电池主体1的电功率输出。控制装置6包括：燃烧室温度鉴别器部分7，该部分计算和鉴别利用温度传感器5检测出的温度的增加量是否等于或超过预定阈值或者低于预定阈值；功率输出增加允许部分9，当燃烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃料电池系统的控制装置，包括：燃料电池主体；根据燃料电池主体所需的功率输出向燃料电池主体提供燃料气体的燃料气体供应系统；根据所需的功率输出向燃料电池主体提供空气的空气供应系统；燃烧从燃料电池主体排出的 废气的燃烧室；检测燃烧室的温度的温度传感器；当所需功率输出增加时、鉴别利用温度传感器检测到的温度升高是否等于或高于预定阈值的温度变化鉴别器部分；以及当由温度变化鉴别器部分鉴别出温度的升高等于或高于预定阈值时，允许从燃 料电池主体可获得的功率输出增加的功率输出增加允许部分。

【技术特征摘要】
JP 2001-10-16 317968/20011.一种用于燃料电池系统的控制装置，包括：燃料电池主体；根据燃料电池主体所需的功率输出向燃料电池主体提供燃料气体的燃料气体供应系统；根据所需的功率输出向燃料电池主体提供空气的空气供应系统；燃烧从燃料电池主体排出的废气的燃烧室；检测燃烧室的温度的温度传感器；当所需功率输出增加时、鉴别利用温度传感器检测到的温度升高是否等于或高于预定阈值的温度变化鉴别器部分；以及当由温度变化鉴别器部分鉴别出温度的升高等于或高于预定阈值时，允许从燃料电池主体可获得的功率输出增加的功率输出增加允许部分。2.根据权利要求1的用于燃料电池系统的控制装置，进一步包括计算燃料电池主体的目标功率输出值的目标功率输出值计算器部分，其中将燃料电池主体的目标功率输出值设定为特定值，使得当功率输出增加允许部分允许功率输出增加时，燃烧室的温度保持在预定值。3.根据权利要求2的用于燃料电池系统的控制装置，其中预定温度对应于在所需功率输出增加之前燃烧室的温度。4.根据权利要求1的用于燃料电池系统的控制装置，其中确定将用在温度变化鉴别器部分中的阈值，使得，当所需功率输出增加时，所需功率输出的增加量越大，阈值就越大。5.根据权利要求4的用于燃料电池系统的控制装置，其中这样确定，使得，当所需功率输出的增加量超过预定范围时，将被增加的阈值的数值等于其中当所需功率输出的增加量低于预定范围时将要降-->低的阈值的数值。6.根据权利要求1的用于燃料电池系统的控制装置，进一步包括：存储燃烧室的温度变化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈本胜，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]