一種電子控制單元（ECU）（90），其用于估計在燃料電池1的層疊方向上布置的電池的濕潤狀態中的分散度。當確定了在濕潤狀態中的分散度等于或超過閾值時，所述ECU（90）控制冷卻劑的流量、氣體的流量以及氣體的壓力，以將濕潤狀態中的分散度抑制在閾值以下。所述ECU（90）以比其他參數更高的優先級來控制冷卻劑的流量。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及，并且更具體地，涉及對在堆棧分層方向上在濕潤狀態中的分散度的抑制。
技術介紹
已知ー種配備有燃料電池的燃料電池系統，該燃料電池具有對其供應燃料氣體的燃料電極以及對其供應氧化氣體的氧化劑電極，并且使得這些氣體相互進行電化學反應以產生電力。根據日本專利申請公開No. 10-340734(JP-A-10-340734)中所公開的，對燃料電池中的溫度分布進行檢測，并且當確定了溫度分布處于預定不均勻狀態中時，對冷卻劑控制裝置進行控制以增加每單位時間供應到燃料電池的冷卻劑的量。通過檢測流入燃料電池 的冷卻劑的溫度與從燃料電池排出的冷卻劑的溫度之間的差來獲得溫度分布。根據在日本專利申請公開No. 2008-21448 (JP-A-2008-21448)中所公開的，對構成堆棧的電池的濕潤狀態中的分散度進行檢測，并且當電池中的特定一個比電池中的另ー個干燥了預定水平或更多時，執行對加濕燃料電池的控制。更具體地，控制燃料氣體加濕器和氧化氣體加濕器，以將供應到燃料電池的燃料氣體和氧化氣體的加濕量増加到正常水平以上。根據日本專利申請公開No. 2009-193817 (JP-A-2009-193817)所公開的，根據在燃料電池的不同測量點所測量到的電壓之間的差來估計水分的偏流狀態，并且然后通過調整供應到燃料電池的每種氣體的濕度、每種氣體的流量以及每種氣體的壓カ中的至少ー項來控制水分的偏流狀態。順便地，在燃料電池被安裝諸如車輛等的移動體的情況下，將冷卻劑或燃料氣體/氧化氣體供應到燃料電池的各個電池/從燃料電池的各個電池排出冷卻劑或燃料氣體/氧化氣體的歧管由于用于安裝的大小和重量的限制而導致無法在大小方面増加到必要范圍之外。此外，考慮到歧管等中的水分的排出，歧管的直徑需要非常小，以確保歧管中的特定流量。在該歧管和與之連接的各個電池中，與對歧管等的大小沒有限制的情況相比，內部流體的壓カ損失的影響更顯著。由于該壓カ損失，冷卻劑和燃料氣體/氧化氣體的分布更有可能分散。該分布的分散度導致了由氣體帶走的水分量的差異、冷卻劑的流量的差異以及在電池中的溫度分布。因此，電池的濕潤狀態中的分散度發生在燃料電池堆棧的層疊方向上，并且因此可能導致各個電池的電壓下降、輸出限制等。如日本專利申請公開No. 2009-193817 (JP-A-2009-193817)中所公開的，通過調整氣體的濕度、氣體的流量和氣體的壓カ來將濕潤狀態控制到某一程度。然而，需要在濕潤狀態中更有效地抑制分散度的技術。
技術實現思路
本專利技術提供了ー種燃料電池系統以及用于該燃料氣體電池系統的控制方法，該燃料電池系統抑制由于供應和排出冷卻介質以及燃料氣體/氧化氣的歧管所導致的內部流體的壓力損失所造成的冷卻劑和燃料氣體/和氧化氣體的分布的分散所導致的潮濕狀態中的分散。本專利技術的第一方面涉及燃料電池系統。該燃料電池系統布置有燃料電池，該燃料電池通過在燃料氣體和氧化氣體之間的電化學反應來產生電力并且通過單元電池的層疊堆棧來構成；檢測裝置，該檢測裝置用于檢測在單元電池的層疊方向上布置的電池的濕潤狀態中的分散度；以及控 制裝置，該控制裝置用于在濕潤狀態中的分散度等于或超過閾值時，通過控制用于冷卻單元電池的冷卻介質的流量來抑制濕潤狀態中的分散度。控制裝置還可以進一步控制燃料氣體和氧化氣體的氣體流量以及燃料氣體和氧化氣體的氣體壓力中的至少一項。控制裝置可以執行控制，以使得位于燃料氣體、氧化氣體、冷卻介質的入口側的燃料電池的層疊方向上布置的單元電池中的一個電池的濕度，與和在該入口側的該電池相對定位的終端電池的濕度變為彼此相等。本專利技術的第二方面涉及用于燃料電池系統的控制方法。燃料電池系統配備有燃料電池，該燃料電池通過在燃料氣體和氧化氣體之間的電化學反應來產生電力并且由單元電池的層疊堆棧構成。該控制方法包括Ca)檢測在單元電池的層疊方向上布置的單元電池的濕潤狀態中的分散度，以及(b)當在濕潤狀態中的分散度等于或超過閾值時，通過控制用于冷卻單元電池的冷卻介質的流量來抑制在濕潤狀態中的分散度。重復實施(b )直至在濕潤狀態中的分散度變得小于閾值。(b)還進一步包括控制燃料氣體和氧化氣體的氣體流量以及燃料氣體和氧化氣體的氣體壓力中的至少一項。(b)可以包括確定冷卻介質的當前流量是否低于最大容許流量，并且當確定了冷卻介質的當前流量低于最大容許流量時，控制冷卻介質的流量，并且當確定了冷卻介質的當前流量已經達到最大容許流量時，控制燃料氣體和氧化氣體的氣體流量以及燃料氣體和氧化氣體的氣體壓力中的至少一項。根據本專利技術的各個方面的能夠抑制由于供應和排出冷卻介質以及燃料氣體/氧化氣體的歧管的壓力損失而造成的冷卻劑和燃料氣體/氧化氣體的分布的分散度所引起的濕潤狀態中的分散度。附圖說明參考附圖，本專利技術的上述以及其他特征和優點從以下本專利技術的示例性實施例的描述中將變得顯而易見，在附圖中，相同的附圖標記用于表示相同的元件，并且在附圖中圖I是根據本專利技術的實施例的燃料電池系統的示意性視圖；圖2是根據本專利技術的實施例的燃料電池系統的每個電池的示意性視圖；圖3是本專利技術的實施例的處理流程圖；圖4是示出在溫度T和飽和水蒸汽壓力之間關系的圖形視圖；圖5A和圖5B是示出冷卻劑和氣體的分布的分散度的說明性視圖；以及圖6是示出分散度的抑制的示例的流程圖。具體實施例方式下文將在附圖的基礎上描述本專利技術的實施例。將描述燃料電池系統的基本構造。圖I示出了燃料電池系統的構造。燃料電池系統配備有燃料電池I、用于存儲燃料氣體的儲氣罐21、燃料氣體通路22、循環通路25、燃料廢氣通路30、鼓風機51、氧化氣體通路52、氧化廢氣通路53、測量設備60、加濕器70、冷卻劑供應部80、以及電子控制單元(E⑶)90。燃料電池系統通過使得在通過燃料氣體通路22從儲氣罐21供應的燃料氣體和通過氧化氣體通路52從鼓風機51供應的氧化氣體之間的電化學反應在燃料電池I內進行來產生電力。燃料氣體通路22設置有減壓閥23和流量控制閥24。從儲氣罐21向燃料電池I供應的燃料氣體通過減壓閥23被減壓到預定壓力，通過流量控制閥24來在流量方面調整從儲氣罐21向燃料電池I供應的燃料氣體，并且通過燃料氣體通路22將從儲氣罐21向燃料電池I供應的燃料氣體供應到燃料電池I。流過燃料電池I的內部的燃料氣體被排出到 循環通路25。循環通路25設置有循環泵26。循環泵26能夠使從燃料電池I排出的燃料氣體返回到燃料氣體通路22，并且增加每單位時間供應到燃料電池I的燃料氣體的流量。燃料廢氣通路30設置有放氣閥31。燃料氣體通過循環減少包含在其中的氣體的濃度(氫氣的濃度)。因此，控制放氣閥31以便使具有低氣體濃度的燃料廢氣從循環通路排出到燃料廢氣通路30，并且流量控制閥24被控制為從儲氣罐21供應具有高氣體濃度的燃料氣體。測量設備60測量各種狀態，諸如燃料電池I的各個電池的電壓等。可以將由測量設備60測量到的各個電池的電壓等供應到E⑶90。冷卻劑供應部80以循環方式向燃料電池I供應冷卻劑。冷卻劑供應部80配備有循環泵和散熱器。例如，諸如乙二醇的防凍劑等用作冷卻劑。E⑶90控制整個燃料電池系統。E⑶90控制放氣閥31、減壓閥23以及流量控制閥24。在燃料電池中的濕潤狀態的基礎上，ECU 90控制這些值本文檔來自技高網...
【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：松末真明，進藤祐里，
申請(專利權)人：豐田自動車株式會社，
類型：
國別省市：
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