燃料電池車輛制造技術

本發明專利技術提供一種燃料電池車輛(10)。在由DC/DC轉換器(22)將燃料電池(40)的電壓固定在燃料電池(40)的氧化還原進行電壓范圍外的狀態下，以由氣體供應部(44、60)使氧濃度或氫濃度降低從而使燃料電池(40)的輸出電力減少的狀態，來將由再生發電產生的再生電力回收至蓄電池(20)，因此能有效地回收使燃料電池(40)的輸出電力減少的量的再生電力。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及防止通過氧化劑氣體以及燃料氣體的兩反應氣體的電化學反應而發電的燃料電池的劣化、并提高了再生時的系統效率的燃料電池車輛。
技術介紹
燃料電池例如具備以陰極電極和陽極電極來對全氟磺酸的薄膜中浸潰有水的固體高分子電解質膜進行夾持而成的電解質膜/電極構造體(MEA)。陰極電極以及陽極電極具有由碳紙等構成的氣體擴散層、以及表面擔負有鉬合金(白金合金)等觸媒(下面也稱作Pt觸媒)粒子的碳粒子被均勻地涂敷在所述氣體擴散層的表面而形成的電極觸媒層。電極觸媒層在固體高分子電解質膜的兩面形成。作為用于抑制燃料電池的劣化的技術，提出了特開2007-005038號公報(下面稱作JP2007-005038A)。在該JP2007-005038A所提出的技術中，以避開使所述Pt觸媒產生燒結現象(Pt觸媒的凝聚)的氧化還原電位的方式來使燃料電池發電。但是，在燃料電池車輛中，在車輛的減速時等會產生再生電力，而為了提高系統效率，優選將該再生電力充電至蓄電池中。在JP2007-005038A中進行了如下公開即使加速器開度提高，到蓄電池的SOC值低于第I充電閾值(SOC值的下限目標值)為止，也都將燃料電池單體電池的輸出電壓限制在0. 7V程度地從蓄電池供應電力，若探測到SOC值低于第I充電閾值，則通過提高燃料電池的發電電力來使所述輸出電壓從0. 7V程度降下，并對蓄電池進行充電，即使加速器開度下降，其后也都持續對燃料電池的發電電力進行了提高的狀態來對蓄電池進行充電，直到SOC值超過第2充電閾值(S0C值上限目標值)為止。如此，通過將燃料電池的輸出電壓限制在氧化還原電位以下的電位，能抑制燃料電池的劣化，但由于即使加速器開度下降，換言之在能進行再生電力的回收時，也持續著對燃料電池的發電電力進行了提高的狀態，因此會產生系統效率惡化這樣的問題。
技術實現思路
本專利技術考慮這樣的課題而提出，目的在于提供一種在抑制燃料電池的劣化的同時，提高再生電力的回收效率，結果能提高系統效率的燃料電池車輛。本專利技術所涉及的燃料電池車輛具備燃料電池，其被供應含氧的第I氣體和含氫的第2氣體，通過觸媒促進反應來發電；氣體供應部，其對所述燃料電池供應所述第I氣體以及所述第2氣體中的至少一者；電壓調整部，其調整所述燃料電池的輸出電壓；驅動電動機，其作為由所述燃料電池的輸出電力驅動的負載；和蓄電裝置，其積蓄來自所述驅動電動機的再生發電所產生的電力，所述燃料電池車輛的特征在于，所述燃料電池車輛具有控制部，其控制所述燃料電池、所述氣體供應部、所述電壓調整部、所述驅動電動機、以及所述蓄電裝置，所述控制部在所述驅動電動機的再生發電時，在由所述電壓調整部將所述燃料電池的電壓固定為所述燃料電池的氧化還原進行電壓范圍外的規定電壓的狀態下，通過所述氣體供應部使所述氧濃度或氫濃度降低，來使所述燃料電池的輸出電力減少。根據本專利技術，通過對將燃料電池的電壓固定為氧化還原進行電壓范圍外的規定電壓的狀態進行維持來抑制燃料電池的劣化、同時回收再生電力時，通過用氣體供應部使氧濃度或氫濃度降低來使燃料電池的輸出電力減少，從而降低從燃料電池至蓄電裝置的作為充電用途而供應的發電電力(瞬間發電電力)，由此能良好地回收再生電力。因此，能抑制燃料電池的劣化，提高再生電力的回收效率，其結果是，能提高系統效率。在此情況下，將所述燃料電池的所述氧化還原進行電壓范圍外的所述規定電壓設為超過所述氧化還原進行電壓范圍的上限電壓的電壓，從而再生時的驅動電動機的輸出電壓成為高電壓，在維持劣化抑制的同時進一步提高了再生效率。另外，將所述燃料電池的所述氧化還原進行電壓范圍外的所述規定電壓設為超過所述氧化還原進行電壓范圍的所述上限電壓的所述電壓中的、所述燃料電池的劣化量少的電壓，由此能使劣化的抑制最大化(使劣化的進行最小化)。另外，所述控制部在判斷為由所述溫度傳感器檢測出的所述燃料電池的溫度為閾值溫度以下的溫度時，將所述燃料電池的所述氧化還原進行電壓外的所述規定電壓設為低于所述氧化還原進行電壓范圍的下限電壓的電壓，從而燃料電池中的熱損失增加，這部分能對燃料電池進行預熱。為了進一步提高預熱的效果，優選地，所述控制部在判斷為所述燃料電池的溫度為閾值溫度以下的溫度時，通過冷卻部來使冷媒的流量降低。根據本專利技術，在驅動電動機的再生發電時將燃料電池的電壓固定為氧化還原進行范圍外的規定電壓的狀態下，使氧濃度或氫濃度降低來減少燃料電池的輸出電力，因此在抑制燃料電池的劣化的同時提高了再生電力的回收效率，其結果是，能提高系統效率(例如，包含提高燃料電池車輛的燃油效率)。能根據參照附圖來說明的以下的實施方式的說明來容易地了解上述目的、特征以及優點。附圖說明圖1是搭載了本專利技術的一個實施方式所涉及的燃料電池系統的燃料電池車輛的概略整體構成圖。圖2是所述燃料電池車輛的電力系統的框圖。圖3是所述實施方式中的燃料電池組件的概略構成圖。圖4是表示所述實施方式中的DC/DC轉換器的細節的電路圖。圖5是電子控制裝置(ECT)中的基本的控制(主例程)的流程圖。圖6是計算系統負載的流程圖。圖7是表示當前的電動機轉速和電動機預計功耗的關系的圖。圖8是表示構成燃料電池的燃料電池單體電池的電位和單體電池的劣化量的關系的一例的圖。圖9是表示燃料電池單體電池的電位的變動速度不同的情況下的氧化的進行和還原的進行的樣子的示例的循環伏安圖。圖10是燃料電池的通常的電流/電壓特性的說明圖。圖11是表示陰極化學計量比和單體電池電流的關系的圖。圖12是供燃料電池的能量管理以及發電控制所涉及的基本控制模式的說明用的流程圖。圖13是燃料電池中的多個電力供應模式(基本控制模式等)的說明圖。圖14是表示蓄電池的SOC值和充放電系數的關系的圖。圖15是表示目標FC電流和目標氧濃度的關系的圖。圖16是表示目標FC電流和目標空氣泵轉速以及目標水泵轉速的關系的圖。圖17是表示目標FC電流和目標背壓閥開度的關系的圖。圖18是電動機的轉矩控制的流程圖。圖19是表示燃料電池的發電電力和發電效率的關系的圖。圖20是供以圖12的基本控制模式為前提的能量管理以及發電控制的說明用的流程圖(其I)。圖21是供以圖12的基本控制模式為前提的能量管理以及發電控制的說明用的流程圖(其2)。圖22是電動機效率相對于電動機電壓的對應說明圖。圖23是充電效率相對于充電電流的對應說明圖。圖24是比較第I實施例和基本控制等所涉及的技術來進行說明的時序圖。圖25是表示蓄電池可充電電力相對于蓄電池溫度的對應說明圖。圖26是低溫下再生時等的電力供應模式的說明圖。圖27是冷媒流量相對于燃料電池堆溫度的對應說明圖。圖28是比較第2實施例和比較例的技術來進行說明的時序圖。圖29是第3實施例中的燃料電池組件的概略構成30是表示循環閥的閥開度與陰極流路中的氧濃度的關系的圖。圖31是表示燃料電池系統的第I變形例的概略構成的框圖。圖32是表示燃料電池系統的第2變形例的概略構成的框圖。圖33是表示燃料電池系統的第3變形例的概略構成的框圖。具體實施例方式圖1是搭載了本專利技術的一個實施方式所涉及的燃料電池系統12(下面稱作“FC系統12”)的燃料電池車輛10 (下面稱作“FC車輛10”)的概略整體構成圖。圖2是FC車輛10的電力系統的框圖。如圖1以及圖2所示，F本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種燃料電池車輛，具備：燃料電池(40)，其被供應含氧的第1氣體和含氫的第2氣體，通過觸媒促進反應來發電；氣體供應部(44、60)，其對所述燃料電池(40)供應所述第1氣體以及所述第2氣體中的至少一者；電壓調整部(22)，其調整所述燃料電池(40)的輸出電壓；驅動電動機(14)，其作為由所述燃料電池(40)的輸出電力驅動的負載；和蓄電裝置(20)，其積蓄由來自所述驅動電動機(14)的再生發電所產生的電力，所述燃料電池車輛的特征在于，所述燃料電池車輛(10)具有：控制部(24)，其控制所述燃料電池(40)、所述氣體供應部(44、60)、所述電壓調整部(22)、所述驅動電動機(14)、以及所述蓄電裝置(20)，所述控制部(24)在所述驅動電動機(14)的再生發電時，在由所述電壓調整部(22)將所述燃料電池(40)的電壓固定為所述燃料電池(40)的氧化還原進行電壓范圍外的規定電壓的狀態下，通過所述氣體供應部(44、60)使所述氧濃度或氫濃度降低，來使所述燃料電池(40)的輸出電力減少。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：數野修一，渡邊和典，佐伯響，白坂卓也，五十嵐大士，
申請(專利權)人：本田技研工業株式會社，
類型：發明
國別省市：