燃料電池系統技術方案

燃料電池系統具備燃料電池（22）、壓力控制部（62）、排氣閥（50）。壓力控制部（62）設置在應向燃料電池（22）供給的燃料氣體所流過的燃料氣體流路（60）上，能夠控制應向燃料電池（22）供給的燃料氣體的壓力。排氣閥（50）設置在從燃料電池（22）排出的燃料廢氣所流過的燃料廢氣流路（63e、63m、63r）上，在開閥時，能夠將燃料廢氣的至少一部分向燃料廢氣流路外排出。對壓力控制部（62）進行控制，在打開排氣閥（50）之前，使應向燃料電池（22）供給的燃料氣體的壓力比到目前為止下降。并且，在應向燃料電池（22）供給的燃料氣體的壓力為下降的第一壓力時，將排氣閥（50）打開。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及燃料電池的運轉。
技術介紹
以往，在燃料電池系統中，存在執行所謂“凈化動作”的系統，該“凈化動作”使作為燃料氣體的氫氣循環，當燃料氣體內的雜質增加時，將廢氣的一部分向循環系統的外部排出。并且，例如在專利文獻I的技術中，在判定為執行凈化動作時，在排氣排水閥的打開(ON)時刻之后，使氫氣的從噴射器向燃料電池的噴射停止，并使氫泵停止而停止氫氣的從循環流路向氫供給流路的循環。另一方面，在判定為不執行凈化動作時，繼續進行噴射器的通常控制。即，控制噴射器的氣體噴射時間及氣體噴射時期，調整向燃料電池供給的氫氣的流量及壓力。 專利技術的概要專利技術要解決的課題然而，在上述的現有技術中，未考慮氫氣從陽極(氫極、負極)向陰極(氧極、正極)透過膜電極接合體(MEA)的所謂“交叉滲漏”。而且，未考慮用于從燃料氣體循環系統將含有較多雜質的燃料氣體排出的排氣排水閥的開閉力與燃料氣體的循環系統的壓力的關系。當將燃料氣體的循環系統的壓力設定得較高時，從陽極(氫極、負極)向陰極(氧極、正極)透過膜電極接合體(MEA)的氫氣的量增多。由此，從減少交叉滲漏的觀點出發，燃料氣體循環系統的壓力優選設定得較低。在將燃料氣體循環系統的壓力設定得較低時，排氣排水閥的直徑設定得較大。這是為了在與外部的壓力差小的狀態下，在確定的時間內能夠將適量的氣體從燃料氣體循環系統向外部排出。另一方面，燃料氣體循環系統的壓力被動態地控制。并且，為了規定的目的，有時燃料氣體循環系統的壓力暫時被控制成低的值。驅動排氣排水閥的驅動裝置為了即使在這樣的系統的內外的壓力差小時也能夠確保適當的流量而需要對排氣排水閥進行開閉。因此，當將排氣排水閥的直徑設定得較大時，為了即使在系統的內外產生向關閉閥的方向按壓閥那樣的壓力差時也能夠適當地開閉閥，對排氣排水閥進行驅動的驅動裝置不得已而成為能夠產生大力的大型。其結果是，燃料電池系統自身也不得不成為大型化。這種問題不局限于搭載有燃料電池的車輛，關于希望小型化、輕量化的燃料電池系統，也廣泛地存在。
技術實現思路
本專利技術為了解決上述的課題的至少一部分而作出，目的是在燃料電池系統中，減少交叉滲漏并實現燃料電池系統的小型化。用于解決課題的手段本專利技術為了解決上述的課題的至少一部分而能夠作為以下的方式或適用例來實現。一種燃料電池系統，其中，具備燃料電池；壓力控制部，其設置在應向所述燃料電池供給的燃料氣體所流過的燃料氣體流路上，能夠控制應向所述燃料電池供給的燃料氣體的壓力；排氣閥，其設置在從所述燃料電池排出的燃料廢氣所流過的燃料廢氣流路上，在開閥時，能夠將所述燃料廢氣的至少一部分向所述燃料廢氣流路外排出；以及控制部，其進行所述燃料電池系統的控制，所述控制部在應向所述燃料電池供給的燃料氣體的壓力為第一壓力時，打開所述排氣閥， 所述控制部對所述壓力控制部進行控制，至少在打開了所述排氣閥之后的規定的時間區間，使應向所述燃料電池供給的燃料氣體的壓力成為比所述第一壓力高的第二壓力。若形成為這種方式，則在處于比第二壓力低的第一壓力時，打開排氣閥，因此能夠以小力將排氣閥打開。因此，即使為了減少交叉滲漏而將穩態運轉時的燃料氣體流路內的壓力設定得低并增大排氣閥的直徑，也能將排氣閥設定得小。即，能夠減少交叉滲漏并實現燃料電池系統的小型化。并且，若形成為上述的方式，與打開了排氣閥之后應向燃料電池供給的燃料氣體的壓力不上升的方式相比，在更短的時間，能夠從排氣閥向燃料廢氣流路外排出燃料廢氣。另外，在此所謂“排氣閥”除了閥芯之外，還包括對閥芯進行驅動的裝置。而且，使應向燃料電池供給的燃料氣體的壓力為第二壓力的時間區間既可以在剛打開了排氣閥之后開始，也可以在打開了排氣閥之后，經過規定時間之后開始。并且，使燃料氣體的壓力為第二壓力的時間區間既可以在關閉排氣閥之前結束，也可以在關閉排氣閥之后結束。根據適用例I的燃料電池系統，其中，所述控制部在所述燃料電池進行發電時，對所述壓力控制部進行反饋控制，以使應向所述燃料電池供給的燃料氣體的壓力成為規定的壓力，所述控制部基于所述反饋控制的反饋信號和所述壓力控制部的運轉狀態中的至少一方的變化，檢測所述排氣閥的打開，并使應向所述燃料電池供給的燃料氣體的壓力成為所述第二壓力。若形成為這種方式，則能夠檢測實際打開了排氣閥產生的反饋信號或壓力控制部的運轉狀態的變化，而進行使應向燃料電池供給的燃料氣體的壓力上升的控制。由此，通過使壓力上升的控制，不會妨礙排氣閥的開閥。根據適用例I的燃料電池系統，其中，在所述壓力控制部的下游還具備壓力傳感器，該壓力傳感器用于檢測應向所述燃料電池供給的燃料氣體和所述燃料廢氣中的至少一方的壓力，所述控制部基于由所述壓力傳感器得到的測定值的下降，來檢測所述排氣閥的打開。若形成為這種方式，則能夠檢測實際打開了排氣閥產生的壓力的下降，而進行使應向燃料電池供給的燃料氣體的壓力上升的控制。由此，通過使壓力上升的控制，不會妨礙排氣閥的開閥。根據適用例廣3中任一適用例的燃料電池系統，其中，所述控制部在使應向所述燃料電池供給的燃料氣體的壓力成為所述第二壓力之后，對所述壓力控制部進行控制，在所述排氣閥打開的狀態下，使應向所述燃料電池供給的燃料氣體的壓力成為比所述第二壓力高的第三壓力。燃料廢氣流路中，從燃料電池排出的水有時作為液體存在。并且，在從排氣閥排出液體的水和氣體時，在排氣閥開閥之后，首先，向燃料廢氣流路外排出液體的水，然后，將含有與雜質未反應的燃料氣體的氣體排出。另一方面，在燃料廢氣流路內的壓力高而與燃料廢氣流路的外部的壓力差大的情況下，當從排氣閥排出液體的水之際，會產生氣穴現象，有 時無法有效地排出水。在上述的方式中，首先在從排氣閥排出液體的水時，使應向燃料電池供給的燃料氣體的壓力為比較低的第二壓力。其結果是，能將燃料廢氣流路的壓力抑制得較低。因此，能夠抑制氣穴現象的發生并有效地排出水。并且，在排出了水之后，使應向燃料電池供給的燃料氣體的壓力為更高的第三壓力。其結果是，燃料廢氣流路的壓力也升高。因此，能夠有效地排出氣體。根據對適用例I或2進行了限定的適用例4的燃料電池系統，其中，在所述壓力控制部的下游還具備壓力傳感器，該壓力傳感器用于檢測應向所述燃料電池供給的燃料氣體和所述燃料廢氣中的至少一方的壓力，所述控制部在由所述壓力傳感器得到的測定值的規定時間內的下降幅度超過了規定的閾值之后，進行使應向所述燃料電池供給的燃料氣體的壓力成為所述第三壓力的所述處理。在從排氣閥排出水之際，燃料氣體流路、燃料電池內及燃料廢氣流路的壓力不會急劇下降，而逐漸下降。另一方面，在從排氣閥排出了水之后，即排出氣體之際，燃料氣體流路、燃料電池內及燃料廢氣流路的壓力急劇下降。因此，若形成為上述那樣的方式，則在實際開始排出氣體之后，能夠升高應向燃料電池供給的燃料氣體的壓力及燃料廢氣流路的壓力。另外，適用例3具備的壓力傳感器和適用例5具備的壓力傳感器既可以相同種類，也可以不同種類。另外，可以形成如下的方式開閥后，在經過了規定時間之后，進行使應向燃料電池供給的燃料氣體的壓力成為第三壓力的控制。若形成為這種方式，則通過簡單的控制，能夠有效地將水和氣體從排氣閥分別排出。根據適用例I或2的燃料電池系統，其中，還具備環流路，其使在所述燃料廢氣流路內流動的所述廢氣的一部分返本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：片野剛司，
申請(專利權)人：豐田自動車株式會社，
類型：
國別省市：