燃料电池系统技术方案

本发明专利技术提供燃料电池系统，能够抑制局部燃料气体缺乏在燃料电池内的产生。该燃料电池系统的特征在于，控制部根据输出电流值对从由第1喷射器以及第2喷射器构成的组中选择的至少一种喷射器进行占空比控制来进行驱动，以便向燃料电池的燃料气体的压力维持在规定的范围内，对输出电流值是否大于规定的第1阈值进行判定，在判定为输出电流值大于规定的上述第1阈值的情况下，对上述第1喷射器进行占空比控制来进行驱动，且以至少在上述第1喷射器的闭阀中将上述第2喷射器开阀的方式对上述第2喷射器进行占空比控制来进行驱动。射器进行占空比控制来进行驱动。射器进行占空比控制来进行驱动。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统


[0001]本公开涉及燃料电池系统。

技术介绍

[0002]燃料电池(FC)是在1个单电池或者层叠了多个单电池(以下，存在称为单元的情况)而成的燃料电池组(以下，存在简称为电池组的情况)中通过氢等燃料气体与氧等氧化剂气体的电化学反应来取出电能的发电装置。其中，实际供给至燃料电池的燃料气体以及氧化剂气体是与无助于氧化、还原的气体的混合物的情况较多。特别是氧化剂气体为包括氧的空气的情况较多。
[0003]其中，以下也存在不特别区分燃料气体、氧化剂气体而简称为“反应气体”或“气体”的情况。另外，存在将单电池以及层叠了单电池而成的燃料电池组中的任一个均称为燃料电池的情况。
[0004]该燃料电池的单电池通常具备膜电极接合体(MEA：Membrane Electrode Assembly)。
[0005]膜电极接合体具有在固体高分子型电解质膜(以下，亦简称为“电解质膜”)的两面分别依次形成了催化剂层以及气体扩散层(GDL，以下存在简称为扩散层的情况)的构造。因此，存在将膜电极接合体称为膜电极气体扩散层接合体(MEGA)的情况。
[0006]单电池根据需要而具有夹持该膜电极气体扩散层接合体的两面的2张隔板。隔板通常具有在与气体扩散层相接的面形成了作为反应气体的流路的槽的构造。其中，该隔板具有电子传导性，还作为发出的电力的集电体发挥功能。
[0007]在燃料电池的燃料极(阳极)中，从气体流路以及气体扩散层供给的作为燃料气体的氢(H2)借助催化剂层的催化剂作用而质子化，通过电解质膜向氧化剂极(阴极)移动。同时生成的电子通过外部电路而做功，向阴极移动。供给至阴极的作为氧化剂气体的氧(O2)在阴极的催化剂层与质子以及电子反应，生成水。生成的水给电解质膜赋予适度的湿度，多余的水透过气体扩散层被向系统外排出。
[0008]关于车载于燃料电池车辆(以下存在称为车辆的情况)来使用的燃料电池系统进行了各种研究。
[0009]例如在专利文献1中，公开了一种实现使从燃料电池组排出的阳极废气循环的燃料循环装置的循环能力的提高的燃料电池系统。
[0010]在专利文献2中公开了一种抑制燃料电池的发电性能的降低的燃料电池系统。
[0011]在专利文献3中公开了一种能够通过简单的控制使燃料废气稳定地循环至燃料电池并能够根据状况提高燃料电池的排水效率、抑制喷射器工作时的噪音以及振动的燃料电池系统。
[0012]在专利文献4中公开了一种能够恰当地供给燃料气体的燃料电池系统。
[0013]专利文献1：日本特开2011－179333号公报
[0014]专利文献2：日本特开2020－123458号公报
[0015]专利文献3：日本特开2019－169264号公报
[0016]专利文献4：日本特开2014－123555号公报
[0017]在燃料电池系统的燃料气体系统中，实现使从燃料电池排出的燃料废气循环的燃料循环装置的循环能力的提高很重要。
[0018]在燃料电池的发电量大的情况下，喷射器闭阀中的循环流路内的压力急剧降低，因压力传感器的压力检测值的偏差、信号传递延迟等影响而低于所设定的压力范围的下限值，其结果是，存在在燃料电池内发生缺氢而使燃料电池的催化剂劣化的担忧。
[0019]在上述专利文献1的结构中，第1喷射器与第2喷射器交替地喷射，且各自所供给的燃料的喷射量相同，在燃料电池正实施高负载发电时，无法解决喷射器停止中的循环流路内的压力急剧降低这一课题。因此，在燃料电池内发生局部燃料气体缺乏，存在使燃料电池的催化剂劣化的担忧。

技术实现思路

[0020]本公开是鉴于上述实际情况而完成的，其主要目的在于，能够抑制燃料电池内的局部燃料气体缺乏的发生的燃料电池系统。
[0021]本公开的燃料电池系统是燃料电池系统，
[0022]上述燃料电池系统具备：
[0023]燃料电池；
[0024]电流传感器，检测上述燃料电池的输出电流值；
[0025]燃料气体供给部，将燃料气体供给至上述燃料电池；
[0026]循环流路，将上述燃料电池的燃料气体出口与上述燃料电池的燃料气体入口连接，且能够使从上述燃料电池的燃料气体出口排出的燃料废气作为循环气体返回至上述燃料电池的燃料气体入口来进行循环；
[0027]引射器，被配置于上述循环流路；
[0028]燃料气体供给流路，将上述燃料气体供给部与上述引射器连接；
[0029]喷射器集合部，被配置于上述燃料气体供给流路的比上述引射器靠上游的位置；
[0030]气液分离器，被配置于上述循环流路的比上述引射器靠上游的位置；
[0031]燃料废气排出流路，从上述循环流路的上述气液分离器分支，且能够将上述燃料废气排出至上述燃料电池系统的外部；
[0032]压力传感器，被配置于上述循环流路；以及
[0033]控制部，
[0034]上述喷射器集合部并列地具有第1喷射器以及第2喷射器，
[0035]上述第2喷射器的每单位时间的上述燃料气体的喷射量小于上述第1喷射器的每单位时间的上述燃料气体的喷射量，
[0036]上述控制部根据上述输出电流值对从由上述第1喷射器以及上述第2喷射器构成的组中选择的至少一种喷射器进行占空比控制来进行驱动，以便向上述燃料电池的上述燃料气体的压力维持在规定的范围内，
[0037]上述控制部对上述输出电流值是否大于规定的第1阈值进行判定，
[0038]在判定为上述输出电流值大于规定的上述第1阈值的情况下，上述控制部对上述
第1喷射器进行占空比控制来进行驱动，且以至少在上述第1喷射器的闭阀中将上述第2喷射器开阀的方式对上述第2喷射器进行占空比控制来进行驱动。
[0039]在本公开的燃料电池系统中，在判定为上述输出电流值大于规定的上述第1阈值的情况下，上述控制部可以对上述第1喷射器进行占空比控制来进行驱动，且以在上述第1喷射器的闭阀后将上述第2喷射器开阀并在上述第1喷射器的开阀后将上述第2喷射器闭阀的方式对上述第2喷射器进行占空比控制来进行驱动。
[0040]在本公开的燃料电池系统中，在判定为上述输出电流值大于规定的上述第1阈值的情况下，上述控制部可以进行对上述第1喷射器进行占空比控制来进行驱动且使上述第2喷射器总是开阀的控制。
[0041]在本公开的燃料电池系统中，可以在判定为上述输出电流值为规定的上述第1阈值以下的情况下，上述控制部对上述输出电流值是否为比规定的第1阈值小的规定的上述第2阈值以下进行判定，
[0042]在判定为上述输出电流值为规定的上述第2阈值以下的情况下，上述控制部使上述第1喷射器总是闭阀且对上述第2喷射器进行占空比控制来进行驱动，
[0043]在判定为上述输出电流值大于规定的上述第2阈值的情况下，上述控制部使上述第2喷射器总是闭阀且对上述第1喷射器进行占空比控制来进行驱动。
[0044]根据本公开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统具备：燃料电池；电流传感器，检测所述燃料电池的输出电流值；燃料气体供给部，将燃料气体供给至所述燃料电池，循环流路，将所述燃料电池的燃料气体出口与所述燃料电池的燃料气体入口连接，且能够使从所述燃料电池的燃料气体出口排出的燃料废气作为循环气体返回至所述燃料电池的燃料气体入口来进行循环；引射器，被配置于所述循环流路；燃料气体供给流路，将所述燃料气体供给部与所述引射器连接；喷射器集合部，被配置于所述燃料气体供给流路的比所述引射器靠上游的位置；气液分离器，被配置于所述循环流路的比所述引射器靠上游的位置；燃料废气排出流路，从所述循环流路的所述气液分离器分支，且能够将所述燃料废气排出至所述燃料电池系统的外部；压力传感器，被配置于所述循环流路；以及控制部，所述喷射器集合部并列地具有第1喷射器以及第2喷射器，所述第2喷射器的每单位时间的所述燃料气体的喷射量小于所述第1喷射器的每单位时间的所述燃料气体的喷射量，所述控制部根据所述输出电流值对从由所述第1喷射器以及所述第2喷射器构成的组中选择的至少一种的喷射器进行占空比控制来进行驱动，以便向所述燃料电池的所述燃料气体的压力维持在规定的范围内，所述控制部对所述输出电流值是否大于规定的第1阈值进行判定，在判定为所述输出电流值大于规定的所述第1阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：笠原勇喜，伊藤雅之，安藤谕，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：