燃料电池系统
2019-11-22

燃料电池系统

一种燃料电池系统(50)包括:用于获取燃料电池(1)的氢气系统(阳极(1b))压力的压力获取装置(4),用于估算氢气系统中的氢气分压的压力估算装置(10)。而且,该燃料电池系统(50)包括用于估算氢气系统中杂质浓度的杂质浓度估算装置(10)。即,杂质浓度估算装置(10)通过考虑氢气系统的当前状态来估算杂质浓度。从而,杂质浓度估算装置(10)可精确地估算燃料电池(1)的氢气系统中的杂质浓度。

在步骤S15中,ECU10确定最大允许氢气系统压力。该最大允许氢气系统压力是燃料电池1可允许的氢气系统的最大压力。该最大允许氢气系统压力值根据机械强度例如燃料电池1的耐久性来确定,并且一固定值可被用作该最大允许氢气系统压力。ECU10从存储器或类似物那里读出该最大允许氢气系统压力并且使用该值。所读出的最大允许氢气系统压力可被修正以便与燃料电池系统50的状态相一致。而且,如果该最大允许氢气系统压力根据阴极侧上的空气压力和最大允许氢气系统压力之间的压力差来限定,那么可根据例如使用阴极侧上的空气压力作为参数的预定图来确定该最大允许氢气系统压力。在上述步骤完成后,程序进行至步骤S16。

根据本发明的另一方面,燃料电池系统包括用于获取燃料电池的氢气系统压力的压力获取装置,用于估算氢气系统中的氢气分压的压力估算装置,和用于根据得到的压力和估算的压力来估算氢气系统中的杂质浓度的杂质浓度估算装置。

在该燃料电池系统中,优选地根据燃料电池的机械强度来确定预定压力。在该情形中,可根据机械强度例如燃料电池的耐久性来确定预定压力。

在步骤S17中,ECU10判断由压力计4检测的压力值(相应于信号S3),即阳极Ib中的当前压力(在下文中称为“氢气系统压力值”)是否等于或大于在步骤S16中确定的上限氢气系统压力值。上限氢气系统压力值表示在阳极Ib中存在氮气(杂质)量是可允许范围内的最大值的状态下得到的氢气系统压力值。因此,进行氢气系统压力值与上限氢气系统压力值之间的比较,以便判断阳极Ib中的杂质浓度是否等于或大于预定浓度(杂质量是否等于或大于预定量)。

而且,在上述实施例中,透氢量是根据图来确定的。可替换地,透氢量可使用“代表值”来计算。在该情形中,由于不必要获得用于计算透氢量的各个参数,因此处

根据本发明的一方面,提供一种燃料电池系统,包括:压力获取装置,用于获取燃料电池的氢气系统压力;压力估算装置,用于估算氢气系统中的氢气分压;和杂质估算装置,用于根据得到的压力和估算的氢气分压来估算氢气系统中的杂质浓度或杂质的量,其中,所述压力估算装置根据燃料电池的耗氢量和渗透穿过燃料电池的电解质膜的氢气量来估算氢气系统的阳极中的氢气量,并且其中,如果由压力获取装置得到的压力等于或大于根据压力估算装置估算的氢气分压而确定的上限氢气系统压力值,那么杂质估算装置估计出该杂质浓度或杂质的量等于或大于预定值,所述上限氢气系统压力值是供燃料电池稳定发电用的压力上限值。

而且,代替根据压力值例如上限氢气系统压力值来估算杂质浓度,该杂质量可根据氢气系统中的气体量并按下面的等式(3)来估算。

图2是流程图,示出了根据本发明实施例的估算杂质浓度的流程;

在下文中,将参照附图描述本发明的优选实施例。

燃料电池系统

提供一种燃料电池系统,能够切换DC/DC转换器的驱动相数以使得过电流不流向系统内的一个部位(例如DC/DC转换器具备的电抗器)。在步骤S1中,验证是否相当于电压指令值突变的系统状态,在相当于电压指令值突变的系统状态的情况下前进至步骤S2,否则移至步骤S3。在步骤S2中,禁止DC-DC转换器(20)的单相驱动,结束处理。在步骤S3中,允许DC-DC转换器(20)的单相驱动,结束处理。

I)可举出处于从高电位回避运转被允许时或被禁止时直到电压状态稳定的一定期间中的状态。具体而言,通过系统状态、燃料电池发电状态、低温动作模式、蓄电装置升温控制切换等,对高电位回避电压下的发电的允许/禁止进行切换控制。这是由于,在这样的切换定时中燃料电池的输出电压发生突变。

附图说明

具体实施方式

该状态是下述情况:为了从系统的发电状态向停止/待机状态转移而停止对负载装置的电力供给,降低发电电流,为此使燃料电池的输出电压变化为规定的高电压。

I)可举出:处于该燃料电池系统的起动程序处理中、或者从该起动程序转移到所述通常运转后直到运转状态稳定为止的一定期间中的状态。具体而言,是指起动程序(例如系统检查及预热运转)结束,与油门操作相对应而采取降低燃料电池的电压的措置开始直至经过规定时间后为止的状态。

5)可举出处于输出限制处理中的状态。具体而言,是指下述情况:例如在从对牵引电动机25供给电流的变换器24输出以过电流或过热为原因的异常信号时,暂时停止对这样的负载装置的电流供给,因此使燃料电池的输出电压返回至规定的高电压。此外,还包括因燃料电池22的高温化或燃料气体供给系统的情形从混合控制部10指示输出限制的情况。

例如,使燃料电池的输出电压指令值变化一定值以上的系统状态在间歇运转模式中包含以下的至少一个状态。

I)可举出检测燃料气体从该燃料电池系统的泄漏的状态。具体而言,是指下述状态:燃料气体是否从系统的燃料气体配管等泄漏是在燃料电池的发电动作停止的状态下进行的,为了该检查而使燃料电池突变为规定的高电压或高电位回避电压。

通过这样构成,在处于燃料电池的输出电压指令值变化一定值以上、即突变的系统状态的情况下,在规定相数以下的驱动被预先禁止,因此,能够有效地防止在电压转换装置中流动过电流等故障。

图2是将DC-DC转换器20的I相的电路抽出而成的负载驱动电路的结构图。