燃料电池车辆制造技术

本发明专利技术提供一种燃料电池车辆(10)。在由DC/DC转换器(22)将燃料电池(40)的电压固定在燃料电池(40)的氧化还原进行电压范围外的状态下，以由气体供应部(44、60)使氧浓度或氢浓度降低从而使燃料电池(40)的输出电力减少的状态，来将由再生发电产生的再生电力回收至蓄电池(20)，因此能有效地回收使燃料电池(40)的输出电力减少的量的再生电力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及防止通过氧化剂气体以及燃料气体的两反应气体的电化学反应而发电的燃料电池的劣化、并提高了再生时的系统效率的燃料电池车辆。
技术介绍
燃料电池例如具备以阴极电极和阳极电极来对全氟磺酸的薄膜中浸溃有水的固体高分子电解质膜进行夹持而成的电解质膜/电极构造体(MEA)。阴极电极以及阳极电极具有由碳纸等构成的气体扩散层、以及表面担负有钼合金(白金合金)等触媒(下面也称作Pt触媒)粒子的碳粒子被均匀地涂敷在所述气体扩散层的表面而形成的电极触媒层。电极触媒层在固体高分子电解质膜的两面形成。作为用于抑制燃料电池的劣化的技术，提出了特开2007-005038号公报(下面称作JP2007-005038A)。在该JP2007-005038A所提出的技术中，以避开使所述Pt触媒产生烧结现象(Pt触媒的凝聚)的氧化还原电位的方式来使燃料电池发电。但是，在燃料电池车辆中，在车辆的减速时等会产生再生电力，而为了提高系统效率，优选将该再生电力充电至蓄电池中。在JP2007-005038A中进行了如下公开即使加速器开度提高，到蓄电池的SOC值低于第I充电阈值(SOC值的下限目标值)为止，也都将燃料电池单体电池的输出电压限制在0. 7V程度地从蓄电池供应电力，若探测到SOC值低于第I充电阈值，则通过提高燃料电池的发电电力来使所述输出电压从0. 7V程度降下，并对蓄电池进行充电，即使加速器开度下降，其后也都持续对燃料电池的发电电力进行了提高的状态来对蓄电池进行充电，直到SOC值超过第2充电阈值(S0C值上限目标值)为止。如此，通过将燃料电池的输出电压限制在氧化还原电位以下的电位，能抑制燃料电池的劣化，但由于即使加速器开度下降，换言之在能进行再生电力的回收时，也持续着对燃料电池的发电电力进行了提高的状态，因此会产生系统效率恶化这样的问题。
技术实现思路
本专利技术考虑这样的课题而提出，目的在于提供一种在抑制燃料电池的劣化的同时，提高再生电力的回收效率，结果能提高系统效率的燃料电池车辆。本专利技术所涉及的燃料电池车辆具备燃料电池，其被供应含氧的第I气体和含氢的第2气体，通过触媒促进反应来发电；气体供应部，其对所述燃料电池供应所述第I气体以及所述第2气体中的至少一者；电压调整部，其调整所述燃料电池的输出电压；驱动电动机，其作为由所述燃料电池的输出电力驱动的负载；和蓄电装置，其积蓄来自所述驱动电动机的再生发电所产生的电力，所述燃料电池车辆的特征在于，所述燃料电池车辆具有控制部，其控制所述燃料电池、所述气体供应部、所述电压调整部、所述驱动电动机、以及所述蓄电装置，所述控制部在所述驱动电动机的再生发电时，在由所述电压调整部将所述燃料电池的电压固定为所述燃料电池的氧化还原进行电压范围外的规定电压的状态下，通过所述气体供应部使所述氧浓度或氢浓度降低，来使所述燃料电池的输出电力减少。根据本专利技术，通过对将燃料电池的电压固定为氧化还原进行电压范围外的规定电压的状态进行维持来抑制燃料电池的劣化、同时回收再生电力时，通过用气体供应部使氧浓度或氢浓度降低来使燃料电池的输出电力减少，从而降低从燃料电池至蓄电装置的作为充电用途而供应的发电电力(瞬间发电电力)，由此能良好地回收再生电力。因此，能抑制燃料电池的劣化，提高再生电力的回收效率，其结果是，能提高系统效率。在此情况下，将所述燃料电池的所述氧化还原进行电压范围外的所述规定电压设为超过所述氧化还原进行电压范围的上限电压的电压，从而再生时的驱动电动机的输出电压成为高电压，在维持劣化抑制的同时进一步提高了再生效率。另外，将所述燃料电池的所述氧化还原进行电压范围外的所述规定电压设为超过所述氧化还原进行电压范围的所述上限电压的所述电压中的、所述燃料电池的劣化量少的电压，由此能使劣化的抑制最大化(使劣化的进行最小化)。另外，所述控制部在判断为由所述温度传感器检测出的所述燃料电池的温度为阈值温度以下的温度时，将所述燃料电池的所述氧化还原进行电压外的所述规定电压设为低于所述氧化还原进行电压范围的下限电压的电压，从而燃料电池中的热损失增加，这部分能对燃料电池进行预热。为了进一步提高预热的效果，优选地，所述控制部在判断为所述燃料电池的温度为阈值温度以下的温度时，通过冷却部来使冷媒的流量降低。根据本专利技术，在驱动电动机的再生发电时将燃料电池的电压固定为氧化还原进行范围外的规定电压的状态下，使氧浓度或氢浓度降低来减少燃料电池的输出电力，因此在抑制燃料电池的劣化的同时提高了再生电力的回收效率，其结果是，能提高系统效率(例如，包含提高燃料电池车辆的燃油效率)。能根据参照附图来说明的以下的实施方式的说明来容易地了解上述目的、特征以及优点。附图说明图1是搭载了本专利技术的一个实施方式所涉及的燃料电池系统的燃料电池车辆的概略整体构成图。图2是所述燃料电池车辆的电力系统的框图。图3是所述实施方式中的燃料电池组件的概略构成图。图4是表示所述实施方式中的DC/DC转换器的细节的电路图。图5是电子控制装置(ECT)中的基本的控制(主例程)的流程图。图6是计算系统负载的流程图。图7是表示当前的电动机转速和电动机预计功耗的关系的图。图8是表示构成燃料电池的燃料电池单体电池的电位和单体电池的劣化量的关系的一例的图。图9是表示燃料电池单体电池的电位的变动速度不同的情况下的氧化的进行和还原的进行的样子的示例的循环伏安图。图10是燃料电池的通常的电流/电压特性的说明图。图11是表示阴极化学计量比和单体电池电流的关系的图。图12是供燃料电池的能量管理以及发电控制所涉及的基本控制模式的说明用的流程图。图13是燃料电池中的多个电力供应模式(基本控制模式等)的说明图。图14是表示蓄电池的SOC值和充放电系数的关系的图。图15是表示目标FC电流和目标氧浓度的关系的图。图16是表示目标FC电流和目标空气泵转速以及目标水泵转速的关系的图。图17是表示目标FC电流和目标背压阀开度的关系的图。图18是电动机的转矩控制的流程图。图19是表示燃料电池的发电电力和发电效率的关系的图。图20是供以图12的基本控制模式为前提的能量管理以及发电控制的说明用的流程图(其I)。图21是供以图12的基本控制模式为前提的能量管理以及发电控制的说明用的流程图(其2)。图22是电动机效率相对于电动机电压的对应说明图。图23是充电效率相对于充电电流的对应说明图。图24是比较第I实施例和基本控制等所涉及的技术来进行说明的时序图。图25是表示蓄电池可充电电力相对于蓄电池温度的对应说明图。图26是低温下再生时等的电力供应模式的说明图。图27是冷媒流量相对于燃料电池堆温度的对应说明图。图28是比较第2实施例和比较例的技术来进行说明的时序图。图29是第3实施例中的燃料电池组件的概略构成30是表示循环阀的阀开度与阴极流路中的氧浓度的关系的图。图31是表示燃料电池系统的第I变形例的概略构成的框图。图32是表示燃料电池系统的第2变形例的概略构成的框图。图33是表示燃料电池系统的第3变形例的概略构成的框图。具体实施例方式图1是搭载了本专利技术的一个实施方式所涉及的燃料电池系统12(下面称作“FC系统12”)的燃料电池车辆10 (下面称作“FC车辆10”)的概略整体构成图。图2是FC车辆10的电力系统的框图。如图1以及图2所示，F本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池车辆，具备：燃料电池(40)，其被供应含氧的第1气体和含氢的第2气体，通过触媒促进反应来发电；气体供应部(44、60)，其对所述燃料电池(40)供应所述第1气体以及所述第2气体中的至少一者；电压调整部(22)，其调整所述燃料电池(40)的输出电压；驱动电动机(14)，其作为由所述燃料电池(40)的输出电力驱动的负载；和蓄电装置(20)，其积蓄由来自所述驱动电动机(14)的再生发电所产生的电力，所述燃料电池车辆的特征在于，所述燃料电池车辆(10)具有：控制部(24)，其控制所述燃料电池(40)、所述气体供应部(44、60)、所述电压调整部(22)、所述驱动电动机(14)、以及所述蓄电装置(20)，所述控制部(24)在所述驱动电动机(14)的再生发电时，在由所述电压调整部(22)将所述燃料电池(40)的电压固定为所述燃料电池(40)的氧化还原进行电压范围外的规定电压的状态下，通过所述气体供应部(44、60)使所述氧浓度或氢浓度降低，来使所述燃料电池(40)的输出电力减少。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：数野修一，渡边和典，佐伯响，白坂卓也，五十岚大士，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：