燃料電池系統(tǒng)的控制裝置制造方法
【專利摘要】一種燃料電池系統(tǒng)，其通過(guò)蓄電池和燃料電池向外部負(fù)載供給電力，該燃料電池系統(tǒng)具有：氧化劑供給機(jī)，其向燃料電池供給氧化劑；氧化劑通路，其與燃料電池連接設(shè)置，使從氧化劑供給機(jī)供給的氧化劑流過(guò)；旁通通路，其從與燃料電池相比更靠近上游的氧化劑通路分支，使由氧化劑供給機(jī)供給的氧化劑的一部分繞過(guò)燃料電池而流動(dòng)；旁通閥，其設(shè)置在旁通通路中，對(duì)流過(guò)旁通通路的氧化劑流量進(jìn)行調(diào)整；氧化劑流量控制部，其通過(guò)氧化劑供給機(jī)供給與燃料電池的要求發(fā)電量相對(duì)應(yīng)的氧化劑流量；以及聲振模式用氧化劑流量控制部，其通過(guò)氧化劑供給機(jī)供給恒定量的氧化劑流量，該燃料電池系統(tǒng)的控制裝置包含旁通閥控制部，其在通過(guò)聲振模式用氧化劑流量控制部控制氧化劑供給機(jī)時(shí)，對(duì)應(yīng)于燃料電池的要求而控制旁通閥。
【專利說(shuō)明】燃料電池系統(tǒng)的控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于控制燃料電池系統(tǒng)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在燃料電池系統(tǒng)中，必須對(duì)應(yīng)于燃料電池的發(fā)電量供給空氣，但發(fā)電要求因電池的SOC控制等而容易變動(dòng)，容易從將空氣供給至燃料電池堆的壓縮機(jī)發(fā)出周期性的變動(dòng)聲。上述變動(dòng)聲，特別是在背景噪聲低的車輛停止中等容易被乘員感知。乘員會(huì)感到上述變動(dòng)聲刺耳而產(chǎn)生不適感。
[0003]對(duì)此，在JP2006 — 179331A中，利用冷卻器風(fēng)扇等發(fā)出的不規(guī)則的噪聲進(jìn)行遮蓋，使乘員難以感知。
[0004]作為其他相關(guān)聯(lián)的文獻(xiàn)，有JP3895263B。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]但是，上述方法在冷卻器風(fēng)扇沒(méi)有被驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)下無(wú)法實(shí)施。另一方面，可以使壓縮機(jī)流量恒定，但與其相對(duì)應(yīng)，會(huì)供給燃料電池堆的發(fā)電所不需要的空氣，例如有可能產(chǎn)生變得過(guò)干燥的問(wèn)題。
[0006]因此，本發(fā)明就是著眼于上述問(wèn)題點(diǎn)而提出的。本發(fā)明的目的在于提供一種燃料電池系統(tǒng)的控制裝置，其使乘員難以感知壓縮機(jī)的動(dòng)作聲。
[0007]本發(fā)明的一個(gè)方式的燃料電池系統(tǒng)的控制裝置通過(guò)蓄電池和燃料電池向外部負(fù)載供給電力。并且，該燃料電池系統(tǒng)具有:氧化劑供給機(jī)，其向所述燃料電池供給氧化劑；氧化劑通路，其與所述燃料電池連接設(shè)置，并流過(guò)從所述氧化劑供給機(jī)供給的氧化劑；旁通通路，其從與所述燃料電池相比更靠近上游的氧化劑通路分支，使由所述氧化劑供給機(jī)供給的氧化劑的一部分以繞過(guò)燃料電池的方式流動(dòng)；旁通閥，其設(shè)置在所述旁通通路中，對(duì)流過(guò)旁通通路的氧化劑流量進(jìn)行調(diào)整；氧化劑流量控制部，其通過(guò)所述氧化劑供給機(jī)供給與所述燃料電池的要求發(fā)電量相對(duì)應(yīng)的氧化劑流量；以及聲振模式用氧化劑流量控制部，其通過(guò)所述氧化劑供給機(jī)供給恒定量的氧化劑流量。并且，該燃料電池系統(tǒng)的控制裝置包含旁通閥控制部，其在所述聲振模式用氧化劑流量控制部控制所述氧化劑供給機(jī)時(shí)，對(duì)應(yīng)于所述燃料電池的要求而控制所述旁通閥。
[0008]下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是表示使用本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的控制裝置的基本系統(tǒng)的圖。
[0010]圖2是電池的充電率SOC和燃料電池堆的發(fā)電電力的相互關(guān)系圖。
[0011]圖3是說(shuō)明實(shí)施方式的解決課題的圖。
[0012]圖4是本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的控制裝置的控制器所執(zhí)行的控制流程圖。
[0013]圖5是將對(duì)供給至燃料電池堆的空氣量進(jìn)行運(yùn)算的功能以框圖表示的圖。[0014]圖6是表示判定運(yùn)轉(zhuǎn)模式的子程序的圖。
[0015]圖7是表示通常模式運(yùn)轉(zhuǎn)的子程序的圖。
[0016]圖8是將對(duì)通常模式運(yùn)轉(zhuǎn)中的排放空氣量進(jìn)行運(yùn)算的功能以框圖進(jìn)行表示的圖。
[0017]圖9是表示聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)的子程序的圖。
[0018]圖10是將對(duì)聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)中的排放空氣量進(jìn)行運(yùn)算的功能以框圖進(jìn)行表示的圖。
[0019]圖11是說(shuō)明第I實(shí)施方式的通常模式運(yùn)轉(zhuǎn)中的動(dòng)作的圖。
[0020]圖12是說(shuō)明第I實(shí)施方式的聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)中的動(dòng)作的圖。
[0021]圖13是說(shuō)明第I實(shí)施方式的聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)中的動(dòng)作的時(shí)序圖。
[0022]圖14是表示本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的第2實(shí)施方式的運(yùn)轉(zhuǎn)模式判定子程序的圖。
[0023]圖15是表示本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的第3實(shí)施方式的聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)子程序的圖。
[0024]圖16是對(duì)通常模式運(yùn)轉(zhuǎn)中的壓縮機(jī)21的運(yùn)轉(zhuǎn)方法進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0025]圖17是在聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)中，對(duì)不控制陰極調(diào)壓閥的情況下的問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0026]圖18是在聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)中，對(duì)第3實(shí)施方式的作用效果進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0027]圖19是表示本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的第4實(shí)施方式的運(yùn)轉(zhuǎn)模式判定子程序的圖。
[0028]圖20是表示本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的第5實(shí)施方式的運(yùn)轉(zhuǎn)模式判定子程序的圖。
[0029]圖21是表示本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的第6實(shí)施方式的聲振模式子程序的圖。
[0030]圖22是將運(yùn)算富余發(fā)電電力的功能以框圖進(jìn)行表示的圖。
[0031]圖23是將對(duì)壓縮機(jī)供給的空氣的增加量進(jìn)行運(yùn)算的功能以框圖進(jìn)行表示的圖。
[0032]圖24是說(shuō)明第6實(shí)施方式的作用效果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033](第I實(shí)施方式)
[0034]圖1是表示使用本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的控制裝置的基本系統(tǒng)的圖。
[0035]首先，參照?qǐng)D1，對(duì)使用本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的控制裝置的基本系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。
[0036]作為燃料電池堆10，一邊將電解質(zhì)膜維持為適度的濕潤(rùn)狀態(tài)，一邊供給反應(yīng)氣體(氧氣O2、氫氣H2)而進(jìn)行發(fā)電。為了實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程，燃料電池堆10與陰極流路20、陽(yáng)極流路30、冷卻水循環(huán)流路40連接。此外，燃料電池堆10的發(fā)電電流通過(guò)電流傳感器101檢測(cè)。燃料電池堆10的發(fā)電電壓通過(guò)電壓傳感器102檢測(cè)。
[0037]包含供給至燃料電池堆10的氧氣O2在內(nèi)的空氣作為陰極氣體而在陰極流路20中流動(dòng)。在陰極流路20中設(shè)置壓縮機(jī)21、WRD (Water Recovery Device)22、陰極調(diào)壓閥23。另外，在陰極流路20上并聯(lián)設(shè)置排放流路200。排放流路200從壓縮機(jī)21下游且WRD22上游的陰極流路20分支，并與陰極調(diào)壓閥23下游的陰極流路20合流。由于形成上述結(jié)構(gòu)，因此，通過(guò)壓縮機(jī)21送風(fēng)的空氣的一部分流向排放流路200而繞過(guò)燃料電池堆10。在排放流路200中設(shè)置排放閥210。此外，排放流路200相當(dāng)于權(quán)利要求的旁通通路。排放閥210相當(dāng)于權(quán)利要求的旁通閥。
[0038]壓縮機(jī)21在本實(shí)施方式中例如是離心式的渦輪壓縮機(jī)。壓縮機(jī)21配置在燃料電池堆10或WRD22上游的陰極流路20中。壓縮機(jī)21通過(guò)電動(dòng)機(jī)M驅(qū)動(dòng)。壓縮機(jī)21調(diào)整流過(guò)陰極流路20的陰極氣體的流量。陰極氣體的流量通過(guò)壓縮機(jī)21的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。
[0039]WRD22將導(dǎo)入至燃料電池堆10的空氣加濕。WRD22包含:被加濕部，其使成為加濕對(duì)象的氣體流過(guò)；以及加濕部，其使成為加濕源的含水氣體流過(guò)。在被加濕部中流過(guò)由壓縮機(jī)21導(dǎo)入的空氣。在加濕部中流過(guò)在燃料電池堆10中流通而含有水的氣體。
[0040]陰極調(diào)壓閥23設(shè)置在燃料電池堆10下游的陰極流路20中。陰極調(diào)壓閥23對(duì)流過(guò)陰極流路20的陰極氣體的壓力進(jìn)行調(diào)整。陰極氣體的壓力通過(guò)陰極調(diào)壓閥23的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整。
[0041]流過(guò)壓縮機(jī)21上游的陰極流路20的陰極氣體的壓力Pl由陰極壓力傳感器201檢測(cè)。該陰極壓力傳感器201設(shè)置在壓縮機(jī)21上游。
[0042]流過(guò)陰極流路20的陰極氣體的流量Q由陰極流量傳感器202檢測(cè)。該陰極流量傳感器202設(shè)置在壓縮機(jī)21下游、且WRD22上游。
[0043]流過(guò)陰極流路20的陰極氣體的壓力由陰極壓力傳感器203檢測(cè)。該陰極壓力傳感器203也設(shè)置在壓縮機(jī)21下游、且WRD22上游。并且，在圖1中，陰極壓力傳感器203位于陰極流量傳感器202的下游位置處。
[0044]排放閥210設(shè)置在排放流路200中。排放閥210對(duì)流過(guò)排放流路200的陰極氣體的流量進(jìn)行調(diào)整。陰極氣體的流量通過(guò)排放閥210的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整。
[0045]供給至燃料電池堆10的氫氣H2作為陽(yáng)極氣體而在陽(yáng)極流路30中流動(dòng)。在陽(yáng)極流路30中設(shè)置儲(chǔ)氣瓶31、陽(yáng)極調(diào)壓閥32、排氣閥33。
[0046]在儲(chǔ)氣瓶31中以高壓狀態(tài)貯藏有氫氣H2。儲(chǔ)氣瓶31設(shè)置在陽(yáng)極流路30的最上游。
[0047]陽(yáng)極調(diào)壓閥32設(shè)置在儲(chǔ)氣瓶31的下游。陽(yáng)極調(diào)壓閥32對(duì)從儲(chǔ)氣瓶31新供給至陽(yáng)極流路30的陽(yáng)極氣體的壓力進(jìn)行調(diào)整。陽(yáng)極氣體的壓力通過(guò)陽(yáng)極調(diào)壓閥32的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整。
[0048]排氣閥34設(shè)置在燃料電池堆10的下游。如果打開(kāi)排氣閥34，則陽(yáng)極氣體被排出。
[0049]流過(guò)陽(yáng)極流路30的陽(yáng)極氣體的壓力由陽(yáng)極壓力傳感器301檢測(cè)。該陽(yáng)極壓力傳感器301設(shè)置在陽(yáng)極調(diào)壓閥32下游、且燃料電池堆10上游。
[0050]在冷卻水循環(huán)流路40中流過(guò)供給至燃料電池堆10的冷卻水。在冷卻水循環(huán)流路40中設(shè)置冷卻器41、三位閥42、水泵43。另外，在冷卻水循環(huán)流路40上并聯(lián)設(shè)置旁通流路400。旁通流路400從冷卻器41上游的冷卻水循環(huán)流路40分支，并與冷卻器41下游的冷卻水循環(huán)流路40合流。因此，流過(guò)旁通流路400的冷卻水繞過(guò)冷卻器41。
[0051]冷卻器41對(duì)冷卻水進(jìn)行冷卻。在冷卻器41中設(shè)置有冷卻風(fēng)扇410。
[0052]三位閥42位于旁通流路400和冷卻水循環(huán)流路40的合流部分處。三位閥42對(duì)應(yīng)于開(kāi)度，對(duì)流過(guò)冷卻器側(cè)的流路的冷卻水的流量、和流過(guò)旁通流路的冷卻水的流量進(jìn)行調(diào)整。由此，對(duì)冷卻水的溫度進(jìn)行調(diào)整。
[0053]水泵43位于三位閥42的下游。水泵43將流過(guò)三位閥42的冷卻水輸送至燃料電池堆10。
[0054]流過(guò)冷卻水循環(huán)流路40的冷卻水的溫度由水溫傳感器401檢測(cè)。該水溫傳感器401設(shè)置在旁通流路400分支部分的上游處。
[0055]控制器輸入電流傳感器101、電壓傳感器102、陰極壓力傳感器201、陰極流量傳感器202、陰極壓力傳感器203、陽(yáng)極壓力傳感器301、水溫傳感器401的信號(hào)。并且，輸出信號(hào)，對(duì)壓縮機(jī)21、陰極調(diào)壓閥23、排放閥210、陽(yáng)極調(diào)壓閥32、排氣閥34、三位閥42、水泵43的動(dòng)作進(jìn)行控制。
[0056]通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，燃料電池堆10維持適當(dāng)?shù)臏囟龋⑶?，一邊將電解質(zhì)膜維持適度的濕潤(rùn)狀態(tài)，一邊供給發(fā)電所需的反應(yīng)氣體(氧氣O2、氫氣H2)以確保反應(yīng)氣體不會(huì)不足，能夠穩(wěn)定地發(fā)電。通過(guò)燃料電池堆10發(fā)電的電力經(jīng)由DC/DC變換器11而供給至行駛電動(dòng)機(jī)12、電池13、負(fù)載14。
[0057]圖2是電池的充電率SOC和燃料電池堆的發(fā)電電力的相互關(guān)系圖。
[0058]發(fā)明人正在開(kāi)發(fā)下述系統(tǒng)，其使用燃料電池堆10的發(fā)電電力和/或電池13的電力，驅(qū)動(dòng)行駛電動(dòng)機(jī)12和負(fù)載14。為了不縮短電池13的壽命，優(yōu)選將電池充電率SOC管理為規(guī)定值。然而，在過(guò)度運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，由于電力消耗大，因此，電池充電率SOC容易變動(dòng)。另夕卜，即使在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，根據(jù)燃料電池堆的發(fā)電電力的變動(dòng)和輔助機(jī)構(gòu)負(fù)載的變動(dòng)，電池充電率SOC也容易變動(dòng)。另外，原本電池充電率SOC通過(guò)電流傳感器值的累計(jì)而進(jìn)行計(jì)算，但為了去除誤差而適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行重置。由此，誤差被去除，并且，電池充電率SOC有可能變動(dòng)。抑制上述電池充電率SOC的變動(dòng)，而將電池充電率SOC管理為規(guī)定值是重要的。
[0059]因此，如圖2所示，在電池充電率SOC大于管理值時(shí)，減小燃料電池堆10的發(fā)電電力。由此，電池13進(jìn)行放電。其結(jié)果，電池充電率SOC接近管理值。在電池充電率SOC小于管理值時(shí)，增大燃料電池堆10的發(fā)電電力。由此，電池13進(jìn)行充電。其結(jié)果，電池充電率SOC接近管理值。
[0060]圖3是說(shuō)明本實(shí)施方式的解決課題的圖。
[0061]如上所述，通過(guò)根據(jù)電池充電率SOC大于或小于規(guī)定值(管理值)而調(diào)整燃料電池堆10的發(fā)電電力，將電池充電率SOC管理為規(guī)定值(管理值)。
[0062]但是，在調(diào)整燃料電池堆10的發(fā)電電力時(shí)，當(dāng)前，如圖3所示，采用抑制從壓縮機(jī)供給的流量，使流過(guò)陰極流路20的空氣的流量變動(dòng)的方式。此時(shí)，壓縮機(jī)21的轉(zhuǎn)速變動(dòng)。
[0063]在停車中等，壓縮機(jī)21的聲音變動(dòng)，乘員會(huì)感到刺耳而產(chǎn)生不適感。
[0064]因此，在本實(shí)施方式中，在使得壓縮機(jī)21的轉(zhuǎn)速不變動(dòng)的同時(shí)，調(diào)整燃料電池堆10的發(fā)電電力。
[0065]以下，對(duì)具體的方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0066]圖4是本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的控制裝置的控制器所執(zhí)行的控制流程圖。此外，控制器每隔微小時(shí)間(例如10毫秒)重復(fù)執(zhí)行該流程。
[0067]在步驟SI中，控制器運(yùn)算供給至燃料電池堆10的空氣量。具體內(nèi)容在后面進(jìn)行敘述。
[0068]在步驟S2中，控制器判定運(yùn)轉(zhuǎn)模式。具體內(nèi)容在后面進(jìn)行敘述。[0069]在步驟S3中，控制器判定運(yùn)轉(zhuǎn)模式是否為聲振模式。如果不是聲振模式，則控制器轉(zhuǎn)入步驟S4進(jìn)行處理，如果是聲振模式，則轉(zhuǎn)入步驟S5進(jìn)行處理。
[0070]在步驟S4中，控制器執(zhí)行通常模式。具體內(nèi)容在后面進(jìn)行敘述。
[0071]在步驟S5中，控制器執(zhí)行聲振模式。具體內(nèi)容在后面進(jìn)行敘述。
[0072]圖5是將對(duì)供給至燃料電池堆的空氣量進(jìn)行運(yùn)算的功能以框圖進(jìn)行表示的圖。
[0073]此外，在以下的框圖中示出的各模塊，是將控制器的各功能作為虛擬單元示出，不表示各模塊是物理存在的。
[0074]模塊BlOl基于換檔檔位、加速器踏板操作量及車速，運(yùn)算行駛電力。具體來(lái)說(shuō)，從預(yù)先準(zhǔn)備的多個(gè)對(duì)應(yīng)圖中選擇與當(dāng)前的換檔檔位相對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)圖。并且，在該對(duì)應(yīng)圖中應(yīng)用加速器操踏板作量及車速，運(yùn)算用于使電動(dòng)機(jī)輸出行駛時(shí)所需扭矩的行駛電力(=電動(dòng)機(jī)為滿足駕駛員的要求所需的電力)。
[0075]模塊B102對(duì)用于將電池充電率SOC管理為管理值的發(fā)電電力進(jìn)行運(yùn)算。
[0076]模塊B103將由模塊BlOl運(yùn)算出的行駛電力以及由模塊B102運(yùn)算出的發(fā)電電力相加，求出燃料電池應(yīng)發(fā)電的目標(biāo)發(fā)電電力。此外，所謂電池的發(fā)電電力，在電池充電時(shí)設(shè)定為正值，在放電時(shí)設(shè)定為負(fù)值。在需要電池進(jìn)行充電時(shí)，由于利用燃料電池堆的發(fā)電電力進(jìn)行充電，因此，燃料電池必須考慮向電池的充電量而增大發(fā)電電力。另一方面，在需要電池進(jìn)行放電時(shí)，由于通過(guò)電池提供向電動(dòng)機(jī)供給的電力的一部分，因此，減小燃料電池的發(fā)電電力。
[0077]模塊B104基于由模塊B103運(yùn)算出的目標(biāo)發(fā)電電力，運(yùn)算供給至燃料電池堆10的
空氣量。
[0078]如上所述，執(zhí)行流程圖的步驟SI中的處理。
[0079]圖6是表示判定運(yùn)轉(zhuǎn)模式的子程序的圖。
[0080]在步驟S21中，控制器判定壓縮機(jī)21的聲壓水平是否大于背景噪聲的聲壓水平。此外，聲壓水平只要安裝例如麥克風(fēng)而進(jìn)行檢測(cè)即可。另外，只要在例如車輛停止中、且燃料電池為怠速狀態(tài)(向電動(dòng)機(jī)供給的電力為O，僅向輔助機(jī)構(gòu)及電池進(jìn)行電力供給的狀態(tài))下進(jìn)行本步驟的判定即可。如果判定結(jié)果為否，則控制器轉(zhuǎn)入步驟S22進(jìn)行處理，如果判定結(jié)果為是，則轉(zhuǎn)入步驟S23進(jìn)行處理。
[0081]在步驟S22中，控制器判定為通常模式。
[0082]在步驟S23中，控制器判定為聲振模式。
[0083]圖7是表示通常模式運(yùn)轉(zhuǎn)的子程序的圖。
[0084]在步驟S41中，控制器運(yùn)算與向燃料電池要求的發(fā)電電力相對(duì)應(yīng)的空氣量。另一方面，將該空氣量和壓縮機(jī)21應(yīng)最低限流的流量進(jìn)行比較。作為該流量，可以舉出用于避免壓縮機(jī)21的喘振的流量(例如，在壓縮機(jī)流量為低流量時(shí)，如果電池堆的壓力高則會(huì)產(chǎn)生喘振，因此，設(shè)定不會(huì)產(chǎn)生喘振的最低限的流量)。并且，將與發(fā)電電力相對(duì)應(yīng)的空氣流量和壓縮機(jī)應(yīng)最低限流的流量相比較，如果與發(fā)電電力相對(duì)應(yīng)的空氣流量大，則壓縮機(jī)21供給與發(fā)電電力相對(duì)應(yīng)的空氣流量。另一方面，在壓縮機(jī)21應(yīng)最低限流的流量大的情況下，壓縮機(jī)21供給該流量。
[0085]在步驟S42中，控制器運(yùn)算在排放流路200中流動(dòng)的空氣量。在壓縮機(jī)21供給與燃料電池的發(fā)電電力相對(duì)應(yīng)的流量的情況下，排放的流量為O。但是，在壓縮機(jī)21供給應(yīng)最低限流的流量時(shí)，大于燃料電池所需流量的流量將會(huì)供給至燃料電池。從燃料電池堆的角度看，由于供給了不需要的流量，因此，例如產(chǎn)生導(dǎo)致燃料電池的濕潤(rùn)狀態(tài)變干燥等問(wèn)題。此外，由于發(fā)電量由外部負(fù)載的負(fù)載決定，因此，產(chǎn)生不需要的空氣不會(huì)使電力產(chǎn)生波動(dòng)。因此，為了防止不需要的空氣供給至燃料電池，將排放閥開(kāi)閥以僅將發(fā)電所需的空氣量供給至燃料電池堆。在本步驟中，運(yùn)算此時(shí)流過(guò)排放閥的流量。具體內(nèi)容在后面進(jìn)行敘述。
[0086]在步驟S43中，控制器調(diào)整排放閥210的開(kāi)度，以使得在排放流路200中流過(guò)步驟S42中運(yùn)算出的空氣量。
[0087]圖8是將對(duì)通常模式運(yùn)轉(zhuǎn)中的排放空氣量進(jìn)行運(yùn)算的功能以框圖進(jìn)行表示的圖。
[0088]模塊B421從壓縮機(jī)21的下限流量減去供給至燃料電池堆10的空氣量。如果壓縮機(jī)21的供給流量過(guò)小，則可能產(chǎn)生喘振。所謂壓縮機(jī)21的下限流量，是指不會(huì)發(fā)生上述情況的最低流量。如果供給至燃料電池堆10的空氣量多于壓縮機(jī)21的下限流量，則模塊B421輸出負(fù)值。如果供給至燃料電池堆10的空氣量減少而低于壓縮機(jī)21的下限流量，則模塊B421輸出正值。
[0089]模塊B422在模塊B421的輸出結(jié)果為正值的情況下直接輸出，在為負(fù)值的情況下輸出零。此外，負(fù)值的情況是指在壓縮機(jī)21供給燃料電池堆的發(fā)電所需的空氣的狀況下，排放閥210只要完全關(guān)閉即可的狀況。即，作為排放閥，必須運(yùn)算不使空氣流過(guò)的值，由于該值為零，因此負(fù)值的情況置為零。另一方面，正值的情況是指壓縮機(jī)21流過(guò)多于燃料電池堆所需的流量的狀況。此時(shí)，排放閥210通過(guò)使正值的流量直接流向排放流路200，從而將發(fā)電所需的流量供給至燃料電池堆。
[0090]下面，對(duì)模塊B423、B424、B425進(jìn)行說(shuō)明。
[0091]在上述中，說(shuō)明了將用于避免壓縮機(jī)21自身的喘振的最低流量設(shè)定為壓縮機(jī)21的流量的情況下的排放流量的運(yùn)算。下面，對(duì)向壓縮機(jī)21設(shè)定用于對(duì)燃料電池的排出氣體進(jìn)行稀釋的流量的情況下的排放流量的運(yùn)算進(jìn)行說(shuō)明。
[0092]首先，對(duì)稀釋進(jìn)行說(shuō)明。
[0093]陰極側(cè)的氮?dú)鈺?huì)經(jīng)由作為發(fā)電區(qū)域的離子交換膜向燃料電池堆的陽(yáng)極側(cè)透過(guò)。為了在陽(yáng)極側(cè)穩(wěn)定地發(fā)電而必須維持高濃度的氫氣，因此，要定期地或者檢測(cè)氮?dú)鉂舛?，將氮?dú)馀c氫氣一起排出。由此，必須將陽(yáng)極內(nèi)的氫氣濃度維持為高濃度。
[0094]另一方面，如果進(jìn)行排出，則會(huì)將氫氣與氮?dú)庖黄鹣蛉剂想姵囟训耐獠颗懦?，為了將該氫氣濃度抑制為小于或等于?guī)定濃度，在本實(shí)施方式中，將氫氣的尾氣與氧氣的尾氣混合而進(jìn)行稀釋。
[0095]通常，在發(fā)電電力大的情況下，通過(guò)供給燃料電池堆的發(fā)電所需的空氣流量，而供給稀釋所需的流量，因此，壓縮機(jī)21供給與發(fā)電電力相對(duì)應(yīng)的空氣量。
[0096]但是,在發(fā)電電力小的情況下，相對(duì)于從燃料電池堆排出的氫氣，有時(shí)僅靠發(fā)電所需的空氣流量而無(wú)法成為小于或等于期望的氫氣濃度。因此，壓縮機(jī)21供給稀釋所需的流量。
[0097]在流過(guò)稀釋所需的流量時(shí)，相對(duì)于燃料電池堆的發(fā)電所需的流量，通過(guò)排放閥210使不需要的流量流向排放流路200這點(diǎn)與上述相同。
[0098]首先，模塊B423從供給至燃料電池堆10的空氣量減去被發(fā)電消耗的流量。由此，輸出在燃料電池堆10中未被發(fā)電消耗而排出的空氣量。[0099]模塊B424從稀釋要求空氣量，減去在燃料電池堆10中未被發(fā)電消耗而排出的空氣量。如果排氣閥34打開(kāi)，則陽(yáng)極氣體H2排出。為了稀釋該陽(yáng)極氣體H2所需的空氣量是稀釋要求空氣量。如果在燃料電池堆10中未被發(fā)電消耗而排出的空氣量多于稀釋要求空氣量，則模塊B424輸出負(fù)值。如果在燃料電池堆10中未被發(fā)電消耗而排出的空氣量少于稀釋要求空氣量，則模塊B424輸出正值。
[0100]模塊B425在模塊B424的輸出結(jié)果為正值的情況下直接輸出，在為負(fù)值的情況下
輸出零。
[0101]模塊B426將模塊B422的輸出和模塊B425的輸出進(jìn)行比較，將大者作為排放空氣量而輸出。
[0102]在本實(shí)施方式中，壓縮機(jī)21的供給量對(duì)應(yīng)于燃料電池的發(fā)電而變化。特別是在燃料電池的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果通過(guò)SOC控制，燃料電池要求的發(fā)電電力變化，則壓縮機(jī)21的轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于該變化而變化，因此，在背景噪聲小的狀況下有可能給駕駛員帶來(lái)不適感。此外，即使在壓縮機(jī)21流過(guò)自身的最低流量和稀釋流量時(shí)，在根據(jù)SOC要求，導(dǎo)致基于燃料電池的發(fā)電要求的空氣流量變大的情況下，同樣地有可能導(dǎo)致壓縮機(jī)21的轉(zhuǎn)速發(fā)生變動(dòng)。
[0103]因此，在下述中，對(duì)在背景噪聲小時(shí)，用于防止壓縮機(jī)21的轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于SOC的要求而變動(dòng)的控制邏輯進(jìn)行說(shuō)明。
[0104]圖9是表示聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)的子程序的圖。
[0105]在步驟S51中，控制器從壓縮機(jī)21供給聲振模式空氣量(恒定值)。該值在聲振模式中，優(yōu)選是與基于發(fā)電要求而設(shè)定的最大的空氣量相比更大的值。如果設(shè)定為上述的值，則能夠完全地防止基于SOC要求而引起的壓縮機(jī)21的轉(zhuǎn)速發(fā)生變動(dòng)。
[0106]另外，在聲振模式中，由于壓縮機(jī)21供給比基于燃料電池堆的發(fā)電要求的流量多的流量，因此，對(duì)于燃料電池堆的發(fā)電來(lái)說(shuō)不需要的空氣通過(guò)排放閥210而流向排放流路200。
[0107]首先，在步驟S52中，控制器運(yùn)算流向排放流路200的空氣量。具體內(nèi)容在后面進(jìn)行敘述。
[0108]在步驟S53中，控制器調(diào)整排放閥210的開(kāi)度，以使得在排放流路200中流過(guò)步驟S52中運(yùn)算出的空氣量。
[0109]圖10是將對(duì)聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)中的排放空氣量進(jìn)行運(yùn)算的功能以框圖進(jìn)行表示的圖。
[0110]模塊B521從壓縮機(jī)21的下限流量減去供給至燃料電池堆10的空氣量。此外，模塊B521基本上和模塊B421相同。
[0111]模塊B522在模塊B521的輸出結(jié)果為正值的情況下直接輸出，在為負(fù)值的情況下輸出零。此外，模塊B522基本上和模塊B422相同。
[0112]模塊B523從供給至燃料電池堆10的空氣量減去被發(fā)電消耗的流量。此外，模塊B523基本上和模塊B423相同。
[0113]模塊B524從稀釋要求空氣量減去在燃料電池堆10中沒(méi)有被發(fā)電消耗而排出的空氣量。此外，模塊B524基本上和模塊B424相同。
[0114]模塊B525在模塊B524的輸出結(jié)果為正值的情況下直接輸出，在為負(fù)值的情況下輸出零。此外，模塊B525基本上和模塊B425相同。[0115]模塊B526從聲振模式空氣量減去與燃料電池堆10要求的發(fā)電電力相對(duì)應(yīng)的空氣量。在壓縮機(jī)21供給聲振模式的空氣量的狀況下，希望僅向燃料電池堆供給發(fā)電所需的空氣。如上所述對(duì)向排放流路200供給用于實(shí)現(xiàn)上述目的的空氣量進(jìn)行運(yùn)算。此外，在聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于聲振模式空氣量多于供給至燃料電池堆10的空氣量，因此，模塊B526輸出正值。
[0116]通常，由于模塊B526的輸出結(jié)果為正值，因此，模塊B527直接進(jìn)行輸出。但是，由于假設(shè)因計(jì)算機(jī)的運(yùn)算上出現(xiàn)某些異常，導(dǎo)致基于發(fā)電要求的流量大于聲振模式空氣量的情況，因此，模塊B526對(duì)此進(jìn)行應(yīng)對(duì)。如果從模塊B526輸出負(fù)值，則模塊B527進(jìn)行輸出零的處理。
[0117]模塊B528將模塊B522的輸出、模塊B525的輸出、模塊B527的輸出進(jìn)行比較，將
最大者作為排放空氣量輸出。
[0118]圖11是說(shuō)明第I實(shí)施方式的通常模式運(yùn)轉(zhuǎn)中的動(dòng)作的圖。
[0119]在通常模式運(yùn)轉(zhuǎn)中，從壓縮機(jī)供給與對(duì)燃料電池的發(fā)電要求相對(duì)應(yīng)的空氣量。但是，如果供給流量過(guò)小，則可能產(chǎn)生喘振。因此，即使在如圖11的發(fā)電減少時(shí)這樣供給流量少時(shí)，也要供給壓縮機(jī)21的下限流量值的空氣，并使超過(guò)對(duì)燃料電池堆的目標(biāo)發(fā)電電力進(jìn)行發(fā)電所需的流量(FC電池堆供給空氣量)的剩余的空氣流向排放流路。
[0120]在發(fā)電增加時(shí)，從壓縮機(jī)供給比發(fā)電減少時(shí)更多的空氣量。
[0121]如上所述，在通常模式運(yùn)轉(zhuǎn)中，壓縮機(jī)21的流量對(duì)應(yīng)于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而變動(dòng)。
[0122]圖12是說(shuō)明第I實(shí)施方式的聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)中的動(dòng)作的圖。
[0123]在聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)中，從壓縮機(jī)21供給聲振模式空氣量。該聲振模式空氣量無(wú)論在發(fā)電減少時(shí)、還是發(fā)電增加時(shí)，均為恒定值。
[0124]并且，使超過(guò)對(duì)燃料電池堆的目標(biāo)發(fā)電電力進(jìn)行發(fā)電所需的流量(FC電池堆供給空氣量)的剩余的空氣流向排放流路。即，供給至燃料電池堆的空氣量通過(guò)排放空氣量的多少而進(jìn)行調(diào)整。
[0125]圖13是說(shuō)明第I實(shí)施方式的聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)中的動(dòng)作的時(shí)序圖。
[0126]如上述所示，在燃料電池堆中，通過(guò)根據(jù)電池充電率SOC比規(guī)定值(管理值)大或小而調(diào)整燃料電池堆10的發(fā)電電力，從而將電池充電率SOC管理為規(guī)定值(管理值)。
[0127]并且，在本實(shí)施方式中，從壓縮機(jī)21供給恒定量的聲振模式空氣量。S卩，將壓縮機(jī)21的轉(zhuǎn)速維持為恒定。并且，通過(guò)調(diào)整排放空氣量，對(duì)供給至燃料電池堆的空氣量進(jìn)行調(diào)難
iF.0
[0128]在調(diào)整燃料電池堆10的發(fā)電電力時(shí)，壓縮機(jī)21的轉(zhuǎn)速變動(dòng)，乘員感到刺耳而產(chǎn)生不適感。
[0129]對(duì)此，在本實(shí)施方式中，由于將壓縮機(jī)21的轉(zhuǎn)速維持為恒定，因此，壓縮機(jī)21的動(dòng)作聲不會(huì)變動(dòng)，不會(huì)使乘員感到不適感。
[0130]此外，在本實(shí)施方式中，僅在壓縮機(jī)21的聲壓水平大于背景噪聲的聲壓水平時(shí)，進(jìn)行聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)，將壓縮機(jī)21的轉(zhuǎn)速維持為更高的恒定速度。
[0131]如果壓縮機(jī)21的聲壓水平小于背景噪聲的聲壓水平，則即使壓縮機(jī)21的聲音變動(dòng)，也感覺(jué)不到。但是，如果壓縮機(jī)21的聲壓水平大于背景噪聲的聲壓水平，則會(huì)感覺(jué)到壓縮機(jī)21的聲音變動(dòng)。[0132]如果將壓縮機(jī)21的轉(zhuǎn)速維持為更高的恒定速度，則與其相應(yīng)，會(huì)不必要地消耗電力。
[0133]因此，在本實(shí)施方式中，通過(guò)限定聲振模式的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，能夠盡可能地避免不必要的電力消耗。
[0134](第2實(shí)施方式)
[0135]圖14是表示本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的第2實(shí)施方式的運(yùn)轉(zhuǎn)模式判定子程序的圖。
[0136]此外，以下，對(duì)實(shí)現(xiàn)和上述相同功能的部分標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，適當(dāng)?shù)厥÷灾貜?fù)說(shuō)明。
[0137]在第I實(shí)施方式中，通過(guò)例如由麥克風(fēng)檢測(cè)出的聲壓水平，直接判定壓縮機(jī)21的聲壓水平是否比背景噪聲的聲壓水平大或小。但是，在上述方法中，必須使用麥克風(fēng)，會(huì)使成本增加。在本實(shí)施方式中，基于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，推定(間接地判定)壓縮機(jī)21的聲壓水平是否比背景噪聲的聲壓水平大或小。具體地如下所述。
[0138]在步驟S211中，控制器判定車輛是否處于停止中?？刂破髟谂卸ńY(jié)果為否的情況下轉(zhuǎn)入步驟S212進(jìn)行處理，在判定結(jié)果為是的情況下轉(zhuǎn)入步驟S23進(jìn)行處理。
[0139]在步驟S212中，控制器判定換檔檔位是否為P檔位或N檔位?？刂破髟谂卸ńY(jié)果為否的情況下轉(zhuǎn)入步驟S213進(jìn)行處理，在判定結(jié)果為是的情況下轉(zhuǎn)入步驟S23進(jìn)行處理。
[0140]在步驟S213中，控制器判定車輛是否處于低速行駛中。此外，所謂低速行駛，是指與背景噪聲的聲壓水平小于壓縮機(jī)21的聲壓水平的情況下的速度相比，以更低的速度行駛。是否處于低速行駛中的閾值預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行設(shè)定?？刂破髟谂卸ńY(jié)果為否的情況下轉(zhuǎn)入步驟S214進(jìn)行處理，在判定結(jié)果為是的情況下轉(zhuǎn)入步驟S23進(jìn)行處理。
[0141]在步驟S214中，控制器判定是否處于靜音模式。此外，靜音模式通過(guò)駕駛員的開(kāi)關(guān)操作等進(jìn)行設(shè)定?？刂破髟谂卸ńY(jié)果為否的情況下轉(zhuǎn)入步驟S215進(jìn)行處理，在判定結(jié)果為是的情況下轉(zhuǎn)入步驟S23進(jìn)行處理。
[0142]在步驟S215中，控制器判定燃料電池堆10是否處于低發(fā)電狀態(tài)。此外，所謂低發(fā)電狀態(tài)，是指與背景噪聲的聲壓水平小于壓縮機(jī)21的聲壓水平的情況下的發(fā)電量相比更低的發(fā)電量的狀態(tài)。是否處于低發(fā)電狀態(tài)的閾值預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行設(shè)定?？刂破髟谂卸ńY(jié)果為否的情況下轉(zhuǎn)入步驟S22進(jìn)行處理，在判定結(jié)果為是的情況下轉(zhuǎn)入步驟S23進(jìn)行處理。
[0143]在步驟S22中，控制器判定為通常模式。
[0144]在步驟S23中，控制器判定為聲振模式。
[0145]根據(jù)本實(shí)施方式，在處于背景噪聲的聲壓水平小于壓縮機(jī)21的聲壓水平的運(yùn)轉(zhuǎn)情況時(shí)，推定出背景噪聲的聲壓水平小于壓縮機(jī)21的聲壓水平。由此，即使不使用麥克風(fēng)，也能夠推定出(間接地判定)壓縮機(jī)21的聲壓水平是否大于背景噪聲的聲壓水平。因此，能夠?qū)⒊杀疽种茷榈蛢r(jià)。
[0146](第3實(shí)施方式)
[0147]圖15是表示本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的第3實(shí)施方式的聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)子程序的圖。
[0148]步驟S51至S53由于和第I實(shí)施方式相同，因此，省略說(shuō)明。[0149]在步驟S54中，控制器判定壓縮機(jī)21是否可能產(chǎn)生喘振。該判定基于壓縮機(jī)21供給的空氣量、壓縮機(jī)21的壓力比(壓縮機(jī)21的出口壓力P2相對(duì)于入口壓力Pl的比(P2/PD)而進(jìn)行判定。控制器在判定結(jié)果為否的情況下轉(zhuǎn)入步驟S55進(jìn)行處理，在判定結(jié)果為是的情況下轉(zhuǎn)入步驟S56進(jìn)行處理。
[0150]在步驟S55中，控制器判定燃料電池的電解質(zhì)膜的正反面的壓差是否未超過(guò)膜耐壓差。陰極側(cè)的壓力通過(guò)從陰極壓力傳感器203的檢測(cè)值減去陰極氣體流過(guò)WRD22而損失的損失值而進(jìn)行運(yùn)算。陽(yáng)極側(cè)的壓力通過(guò)陽(yáng)極壓力傳感器301檢測(cè)。此外，在燃料電池的電解質(zhì)膜的正反面的壓差超過(guò)膜耐壓差的情況下，通?？紤]陰極側(cè)成為高壓的情況、和陽(yáng)極側(cè)成為高壓的情況。但是，在本實(shí)施方式中，由于為聲振模式(與通常模式相比，增加來(lái)自壓縮機(jī)21的空氣供給量的模式)，因此，是陰極側(cè)成為高壓的情況?？刂破髟谂卸ńY(jié)果為否的情況下暫時(shí)退出處理，在判定結(jié)果為是的情況下轉(zhuǎn)入步驟S56進(jìn)行處理。
[0151]在步驟S56中，控制器增加陰極調(diào)壓閥23的開(kāi)度。
[0152]圖16是對(duì)通常模式運(yùn)轉(zhuǎn)中的壓縮機(jī)21的運(yùn)轉(zhuǎn)方法進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖16的橫軸是空氣流量，縱軸是壓力比(壓縮機(jī)21的出口壓力P2相對(duì)于入口壓力Pl的比(P2/P1))。
[0153]在本實(shí)施方式中，例如在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)中背景噪聲的聲壓水平小時(shí)，進(jìn)行聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)，但以下考慮假設(shè)在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)中也進(jìn)行通常模式運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。
[0154]在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)中，由燃料電池堆10的發(fā)電電力要求的壓縮機(jī)21的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)為A。BP,壓縮機(jī)21的流量最好為Qa。但是，運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)A由于處于與喘振線相比更靠近上方的喘振區(qū)域中，因此，壓縮機(jī) 21可能產(chǎn)生喘振。因此，將流量設(shè)為Qb，在運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)B使壓縮機(jī)21運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，在該狀態(tài)下，剩余的空氣會(huì)被供給至燃料電池堆10。因此，將(Qb - Qa)排放。
[0155]在發(fā)電增加時(shí)，由燃料電池堆10的發(fā)電電力要求的壓縮機(jī)21的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)為C。BP,壓縮機(jī)21的流量最好為Q。。但是，運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)C由于處于與喘振線相比更靠近上方的喘振區(qū)域中，因此，壓縮機(jī)21可能產(chǎn)生喘振。因此，將流量設(shè)為QD，在運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)D使壓縮機(jī)21運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，在該狀態(tài)下，剩余的空氣會(huì)被供給至燃料電池堆10。因此，將(Qd - Qc)排放。
[0156]如上所述，在通常模式中，將壓縮機(jī)21的流量從Qb調(diào)整為QD，并且，將超過(guò)發(fā)電所需流量的流量排放。
[0157]圖17是在聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)中，對(duì)不控制陰極調(diào)壓閥的情況下的問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0158]下面，考慮背景噪聲的聲壓水平小而進(jìn)行聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。
[0159]此外，在本實(shí)施方式中，在壓縮機(jī)21可能產(chǎn)生喘振時(shí)(步驟S54為是)，增加壓縮機(jī)21的流量(步驟S56)，并且，增大陰極調(diào)壓閥23的開(kāi)度(步驟S57)，但以下考慮假設(shè)不調(diào)整陰極調(diào)壓閥23的開(kāi)度的情況。
[0160]在聲振模式中，從壓縮機(jī)21供給聲振模式空氣量Qe。但是,在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)中,燃料電池堆10的發(fā)電電力要求的流量為Qa。因此，在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)中，從壓縮機(jī)21供給聲振模式空氣量Qe，并將(? — Qa)排放。
[0161]下面，考慮發(fā)電量增加，而向燃料電池堆10供給流量Qc的情況。此外，Qc=Qa+AQ。此時(shí)，從壓縮機(jī)21供給的空氣量仍然為聲振模式空氣量Qe，并將(Qe - Q。)排放。
[0162]在此，如果不調(diào)整陰極調(diào)壓閥23的開(kāi)度，則由于供給至燃料電池堆10的空氣量增多AQ的量，導(dǎo)致壓縮機(jī)21的出口壓力P2變高，可能無(wú)法避免喘振。另外，如果壓縮機(jī)21的出口壓力P2變高，則燃料電池的電解質(zhì)膜的陰極側(cè)成為高壓。其結(jié)果，電解質(zhì)膜的正反面的壓差有可能超過(guò)膜耐壓差。
[0163]圖18是在聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)中，對(duì)第3實(shí)施方式的作用效果進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0164]如上述所示，在發(fā)電量增加，而向燃料電池堆10供給流量Qc的情況下，如果不采取任何對(duì)策，則用于供給至燃料電池堆10的空氣量增多△ Q的量，導(dǎo)致壓縮機(jī)21的出口壓力P2變高，可能無(wú)法避免喘振。
[0165]因此，在本實(shí)施方式中，通過(guò)增大陰極調(diào)壓閥23的開(kāi)度，防止壓縮機(jī)21的出口壓力P2變高，在運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)EO使壓縮機(jī)21運(yùn)轉(zhuǎn)。并且，將剩余的空氣量(Qf — Q。)排放。由此，能夠避免壓縮機(jī)21的喘振。
[0166]此外，如果陰極調(diào)壓閥23的開(kāi)度過(guò)大，則如Cl所示，壓縮機(jī)21的出口壓力P2可能過(guò)低。在此情況下，燃料電池的電解質(zhì)膜的陰極側(cè)成為低壓。其結(jié)果，電解質(zhì)膜的正反面的壓差有可能超過(guò)膜耐壓差。調(diào)整陰極調(diào)壓閥23的開(kāi)度以不會(huì)成為上述情況。由此，能夠保護(hù)電解質(zhì)膜。
[0167](第4實(shí)施方式)
[0168]圖19是表示本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的第4實(shí)施方式的運(yùn)轉(zhuǎn)模式判定子程序的圖。
[0169]在步驟S221中，控制器判定當(dāng)前排放閥210是否打開(kāi)?？刂破髟谂卸ńY(jié)果為否的情況下轉(zhuǎn)入步驟S22進(jìn)行處理，在判定結(jié)果為是的情況下轉(zhuǎn)入步驟S23進(jìn)行處理。
[0170]在步驟S22中，控制器判定為通常模式。
[0171]在步驟S23中，控制器判定為聲振模式。
[0172]如果排放閥210打開(kāi)，則壓縮機(jī)21供給超過(guò)當(dāng)前燃料電池堆10發(fā)電所需空氣量的空氣量，并且，將剩余的空氣排放。在上述情況下，能夠供給超過(guò)聲振模式空氣量的空氣量。因此，即使不使壓縮機(jī)21進(jìn)行不必要的動(dòng)作，也能夠供給聲振模式空氣量。另外，即使不超過(guò)聲振模式空氣量，由于具有排放量，因此，與排放閥210關(guān)閉的情況相比，能夠少量地供給聲振模式空氣量。因此，通過(guò)本實(shí)施方式，能夠避免壓縮機(jī)21進(jìn)行不必要的動(dòng)作而浪費(fèi)電力。
[0173](第5實(shí)施方式)
[0174]圖20是表示本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的第5實(shí)施方式的運(yùn)轉(zhuǎn)模式判定子程序的圖。
[0175]在步驟S231中，控制器判定是否需要超過(guò)燃料電池堆10的發(fā)電所需空氣量的稀釋空氣量。在判定結(jié)果為否的情況下轉(zhuǎn)入步驟S232進(jìn)行處理，在判定結(jié)果為是的情況下轉(zhuǎn)入步驟S23進(jìn)行處理。
[0176]在步驟S232中，控制器判定是否處于過(guò)渡運(yùn)轉(zhuǎn)所具有的排放增加運(yùn)轉(zhuǎn)中。在過(guò)渡運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于燃料電池堆10的發(fā)電可能急劇增加，因此，有時(shí)預(yù)先使壓縮機(jī)21過(guò)度地運(yùn)轉(zhuǎn)而使排放增加。控制器判定是否處于上述運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。在判定結(jié)果為否的情況下轉(zhuǎn)入步驟S233進(jìn)行處理，在判定結(jié)果為是的情況下轉(zhuǎn)入步驟S23進(jìn)行處理。
[0177]在步驟S233中，控制器判定是否處于避免喘振運(yùn)轉(zhuǎn)中。所謂避免喘振運(yùn)轉(zhuǎn)，是指為了避免喘振而使壓縮機(jī)21過(guò)度地運(yùn)轉(zhuǎn)并將排放增加的運(yùn)轉(zhuǎn)。在判定結(jié)果為否的情況下轉(zhuǎn)入步驟S233進(jìn)行處理，在判定結(jié)果為是的情況下轉(zhuǎn)入步驟S23進(jìn)行處理。[0178]在步驟S234中，控制器判定燃料電池堆10是否是剛啟動(dòng)后。在剛啟動(dòng)后，使陽(yáng)極壓力成為高壓，并且連續(xù)地執(zhí)行排氣。因此，在上述時(shí)期，為了稀釋排出的氫氣，使排放量增力口。為了使排放量增加，壓縮機(jī)21供給超過(guò)燃料電池堆10的發(fā)電所需空氣量的空氣量?？刂破髋卸ㄊ欠裉幱谏鲜鲞\(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。在判定結(jié)果為否的情況下轉(zhuǎn)入步驟S22進(jìn)行處理，在判定結(jié)果為是的情況下轉(zhuǎn)入步驟S23進(jìn)行處理。
[0179]在步驟S22中，控制器判定為通常模式。
[0180]在步驟S23中，控制器判定為聲振模式。
[0181]在本實(shí)施方式中，在壓縮機(jī)21供給超過(guò)當(dāng)前燃料電池堆10發(fā)電所需空氣量的空氣量，并且，將剩余的空氣排放的情況下，進(jìn)行聲振模式運(yùn)轉(zhuǎn)。在上述情況下，能夠供給超過(guò)聲振模式空氣量的空氣量。因此，即使不使壓縮機(jī)21進(jìn)行不必要的動(dòng)作，也能夠供給聲振模式空氣量。另外，即使不超過(guò)聲振模式空氣量，由于具有排放量，因此，僅通過(guò)少量的增力口，即可供給聲振模式空氣量。因此，通過(guò)本實(shí)施方式，能夠避免壓縮機(jī)21進(jìn)行不必要的動(dòng)作而浪費(fèi)電力。
[0182](第6實(shí)施方式)
[0183]圖21是表示本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)的第6實(shí)施方式的聲振模式子程序的圖。
[0184]步驟S51、S52由于和第I實(shí)施方式相同，因此，省略說(shuō)明。
[0185]在步驟S521中，控制器運(yùn)算富余發(fā)電電力。所謂富余發(fā)電電力，是指在從壓縮機(jī)21供給的空氣沒(méi)有被排放，而全部供給至燃料電池堆10時(shí)，由燃料電池堆10發(fā)電產(chǎn)生的電力。具體的運(yùn)算方法在后面進(jìn)行敘述。
[0186]在步驟S522中，控制器判定富余發(fā)電電力是否小于目標(biāo)發(fā)電電力。此外，目標(biāo)發(fā)電電力例如如圖5所示進(jìn)行運(yùn)算?？刂破髟谂卸ńY(jié)果為否的情況下轉(zhuǎn)入步驟S53進(jìn)行處理，在判定結(jié)果為是的情況下轉(zhuǎn)入步驟S523進(jìn)行處理。
[0187]在步驟S523中，控制器增加壓縮機(jī)21的流量以使富余發(fā)電電力超過(guò)目標(biāo)發(fā)電電力。具體的運(yùn)算方法在后面進(jìn)行敘述。
[0188]圖22是將運(yùn)算富余發(fā)電電力的功能以框圖進(jìn)行表示的圖。
[0189]模塊B5211將實(shí)際供給至燃料電池堆的空氣量和排放空氣量相加。
[0190]模塊B5212將該空氣量應(yīng)用在預(yù)先設(shè)定的對(duì)應(yīng)圖中而求出富余發(fā)電電力。
[0191]圖23是將對(duì)壓縮機(jī)供給的空氣的增加量進(jìn)行運(yùn)算的功能以框圖進(jìn)行表示的圖。
[0192]模塊B5231基于目標(biāo)發(fā)電電力而運(yùn)算供給至燃料電池堆10的空氣量。
[0193]模塊B5232從由模塊B5231運(yùn)算出的空氣量減去實(shí)際從壓縮機(jī)21供給的空氣量，而運(yùn)算空氣的增加量。
[0194]圖24是說(shuō)明第6實(shí)施方式的作用效果的圖。
[0195]在本實(shí)施方式中，在目標(biāo)發(fā)電電力增加時(shí)，使從壓縮機(jī)供給的空氣量增加。由此，即使例如電池充電率SOC降低等而目標(biāo)發(fā)電電力增加，燃料電池堆10也能夠適當(dāng)?shù)匕l(fā)電。
[0196]以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但上述實(shí)施方式只不過(guò)示出了本發(fā)明的應(yīng)用例的一部分，不能將本發(fā)明的技術(shù)范圍限定為上述實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)。
[0197]例如，在聲振模式中，供給恒定的空氣量(聲振模式空氣量)以使壓縮機(jī)的動(dòng)作聲不變動(dòng)。但是，如果該恒定的空氣量(聲振模式空氣量)過(guò)大，則即使壓縮機(jī)的動(dòng)作聲不變動(dòng)，乘員也可能會(huì)感到刺耳而產(chǎn)生不適感。因此，可以在不感覺(jué)到上述不適感的范圍內(nèi)使壓縮機(jī)動(dòng)作。這點(diǎn)如第6實(shí)施方式所示，可以設(shè)定上限值，以使得即使在中途增加從壓縮機(jī)供給的空氣量的情況下，也不會(huì)產(chǎn)生不適感。
[0198]另外，上述實(shí)施方式能夠進(jìn)行適當(dāng)組合。
[0199]本申請(qǐng)基于2011年10月3日向日本特許廳申請(qǐng)的特愿2011 — 219298而主張優(yōu)先權(quán)，上述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)參照而引入至本說(shuō)明書。
【權(quán)利要求】
1.一種燃料電池系統(tǒng)的控制裝置，該燃料電池系統(tǒng)通過(guò)蓄電池和燃料電池向外部負(fù)載供給電力， 該燃料電池系統(tǒng)具有: 氧化劑供給機(jī)，其向所述燃料電池供給氧化劑； 氧化劑通路，其與所述燃料電池連接設(shè)置，使從所述氧化劑供給機(jī)供給的氧化劑流過(guò)； 旁通通路，其從與所述燃料電池相比更靠近上游的氧化劑通路分支，使由所述氧化劑供給機(jī)供給的氧化劑的一部分繞過(guò)燃料電池而流動(dòng)； 旁通閥，其設(shè)置在所述旁通通路中，對(duì)流過(guò)旁通通路的氧化劑流量進(jìn)行調(diào)整； 氧化劑流量控制部，其通過(guò)所述氧化劑供給機(jī)供給與所述燃料電池的要求發(fā)電量相對(duì)應(yīng)的氧化劑流量；以及 聲振模式用氧化劑流量控制部，其通過(guò)所述氧化劑供給機(jī)供給恒定量的氧化劑流量，該燃料電池系統(tǒng)的控制裝置包含旁通閥控制部，其在所述聲振模式用氧化劑流量控制部控制所述氧化劑供給機(jī)時(shí)，對(duì)應(yīng)于所述燃料電池的要求而控制所述旁通閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)的控制裝置，其中， 所述聲振模式用氧化劑流量控制部，在所述氧化劑供給機(jī)的動(dòng)作聲的聲壓水平大于背景噪聲的聲壓水平時(shí)，控制所述氧化劑供給機(jī)以供給恒定量的氧化劑流量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池系統(tǒng)的控制裝置，其中， 所述聲振模式用氧化劑流量控制部，在車輛停止中、車輛低速行駛中、換檔檔位為P檔位、換檔檔位為N檔位、靜音模式或燃料電池為低發(fā)電狀態(tài)時(shí)，控制所述氧化劑供給機(jī)以供給恒定量的氧化劑流量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)的控制裝置，其還具有: 調(diào)壓閥，其對(duì)流過(guò)所述氧化劑通路的氧化劑的壓力進(jìn)行調(diào)整； 喘振判定部，其判定所述氧化劑供給機(jī)是否可能產(chǎn)生喘振；以及 調(diào)壓閥控制部，其在可能產(chǎn)生喘振時(shí)，增大所述調(diào)壓閥的開(kāi)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)的控制裝置，其還具有: 調(diào)壓閥，其對(duì)流過(guò)所述氧化劑通路的氧化劑的壓力進(jìn)行調(diào)整； 壓差判定部，其對(duì)供給至燃料電池的氧化劑及氫氣的壓差是否超過(guò)燃料電池的膜耐壓差進(jìn)行判定；以及 調(diào)壓閥控制部，其在所述壓差超過(guò)膜耐壓差時(shí)，增大所述調(diào)壓閥的開(kāi)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)的控制裝置，其中， 所述聲振模式用氧化劑流量控制部，在所述旁通閥打開(kāi)時(shí)，控制所述氧化劑供給機(jī)以供給恒定量的氧化劑流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)的控制裝置，其中， 所述聲振模式用氧化劑流量控制部，在用于稀釋廢氫氣的氧化劑量比發(fā)電所要求的氧化劑量多而增加流過(guò)旁通通路的氧化劑流量的運(yùn)轉(zhuǎn)中、以避免喘振的方式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)、或剛啟動(dòng)后時(shí)，控制所述氧化劑供給機(jī)以供給恒定量的氧化劑流量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)的控制裝置，其中， 還包含富余運(yùn)算部，其對(duì)從所述氧化劑供給機(jī)供給恒定量的氧化劑流量時(shí)的富余發(fā)電電力進(jìn)行運(yùn)算， 所述聲振模式用氧化劑流量控制部，在燃料電池的目標(biāo)發(fā)電電力超過(guò)所述富余發(fā)電電力時(shí)，控制所述氧化劑供給機(jī)以增加氧化劑的供給量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)的控制裝置，其中， 所述聲振模式用氧化劑流量控制部，控制所述氧化劑供給機(jī)以不會(huì)超過(guò)規(guī)定的轉(zhuǎn)速。
【文檔編號(hào)】B60L11/18GK103843182SQ201280048618
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月3日
【發(fā)明者】熊田光德, 淺井祥朋 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社