專利名稱：燃料電池系統(tǒng)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)的控制裝置，特別涉及在燃料電池系統(tǒng)中對燃料電池的發(fā)電狀態(tài)和發(fā)電停止狀態(tài)進行切換、從而進行間歇運行的控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
如果燃料電池系統(tǒng)在寒冷地帶的室外等低溫環(huán)境下長時間保持停止狀態(tài)的話，則系統(tǒng)內(nèi)的水分可能會凍結(jié)。由于該凍結(jié)會導(dǎo)致故障的發(fā)生，因此一直以來開發(fā)并提出了各種防止燃料電池系統(tǒng)發(fā)生凍結(jié)的方法。例如，在日本專利文獻特開2003-151601號公報中記載有以下防止凍結(jié)的方法當停止燃料電池時，進行控制以使燃料電池的溫度上升以后再停止，由此來延長停止狀態(tài)的燃料電池發(fā)生凍結(jié)之前的時間，從而使再次啟動時燃料電池的溫度不會降至發(fā)生凍結(jié)的溫度。

發(fā)明內(nèi)容
當使用燃料電池來作為電動汽車的驅(qū)動用電源時，通常采取除了燃料電池以外還備有蓄電裝置(蓄電池或電容器)的結(jié)構(gòu)。此時，例如在電動汽車制動時，通過電動機進行再生將電能存儲在蓄電裝置中，在通常行駛時，在由蓄電裝置提供的電能即已足夠的情況下(例如，低速行駛時或車輛暫時停止這樣的低負荷時)單獨使用蓄電裝置，而當由蓄電裝置提供的電能不夠用時使用蓄電裝置和燃料電池二者向電動機供電。即，在燃料電池系統(tǒng)中進行如下控制根據(jù)電動汽車所需要的電能和蓄電裝置的充電狀態(tài)來對發(fā)電狀態(tài)和發(fā)電停止狀態(tài)進行切換，從而進行間歇運行。
在該燃料電池系統(tǒng)中，即使如上所述進行控制以使其間歇運行時，也會產(chǎn)生上述凍結(jié)的問題。即，當間歇運行時，如果燃料電池系統(tǒng)在低溫環(huán)境下長時間保持停止狀態(tài)的話，則系統(tǒng)內(nèi)的水分有可能如上所述發(fā)生凍結(jié)。
但是，在日本專利文獻特開2003-151601號公報所記載的防止凍結(jié)的方法中，由于在停止燃料電池之后沒有采取任何防止冷卻發(fā)展的措施，所以無法通過該方法來可靠地避免在間歇運行時的停止狀態(tài)下發(fā)生凍結(jié)。即，即便可以日本專利文獻特開2003-151601號公報所記載的方法來延長燃料電池發(fā)生凍結(jié)之前的時間，但是由于只要停止狀態(tài)持續(xù)，冷卻就會不斷進行，所以在間歇運行時的發(fā)電停止狀態(tài)長時間延續(xù)的情況下，遲早會發(fā)生凍結(jié)。尤其是當采用根據(jù)直到下次啟動的預(yù)測時間這一準確度未必高的值來決定停止時的溫度的結(jié)構(gòu)時，產(chǎn)生凍結(jié)的可能性會更高。
因此，本發(fā)明的目的在于可靠地避免在間歇運行時的發(fā)電停止狀態(tài)下產(chǎn)生凍結(jié)。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種進行控制以在燃料電池的發(fā)電狀態(tài)和發(fā)電停止狀態(tài)之間進行切換、從而進行間歇運行的燃料電池系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，至少根據(jù)構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)的部件中的、存在有水分的預(yù)定部件的溫度來決定是否停止間歇運行時的發(fā)電動作。所述預(yù)定部件可以是配置在燃料氣體或氧化氣體的流通路徑中的閥、通路或加濕器中的至少一個。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當預(yù)定部件的溫度低、從而水分發(fā)生凍結(jié)的危險性高時，即使在間歇運行時也不停止發(fā)電動作，因此能夠可靠地避免水分發(fā)生凍結(jié)。
優(yōu)選通過與所述預(yù)定部件對應(yīng)設(shè)置的溫度傳感器來直接檢測所述預(yù)定部件的溫度，或至少根據(jù)該燃料電池系統(tǒng)的運行狀態(tài)或外部氣溫中的一者來間接檢測所述預(yù)定部件的溫度。
另外，優(yōu)選當所述可否停止的決定為否時，控制該燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電狀態(tài)以使所述檢測溫度超過閾值。
本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的特征在于，其控制裝置按照對燃料電池的發(fā)電狀態(tài)和發(fā)電停止狀態(tài)進行切換、從而進行間歇運行的方式來進行控制，且該燃料電池系統(tǒng)的控制裝置中設(shè)有對構(gòu)成該燃料電池系統(tǒng)的部件中的、存在有水分的預(yù)定部件的凍結(jié)危險進行判斷的單元；以及當判斷凍結(jié)危險性高時，禁止間歇運行的控制單元。
本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中設(shè)有燃料電池和存儲該燃料電池發(fā)出的電的蓄電裝置以作為向消耗電能的消耗裝置供電的電力供應(yīng)源，并對該燃料電池的發(fā)電狀態(tài)和發(fā)電停止狀態(tài)進行切換、從而進行間歇運行，所述燃料電池系統(tǒng)的特征在于，具有本發(fā)明的控制裝置。
本發(fā)明的燃料電池混合動力汽車的特征在于，具有本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，能夠可靠地避免在間歇運行時的發(fā)電停止狀態(tài)下產(chǎn)生凍結(jié)。


圖1是以本實施方式的燃料電池系統(tǒng)的管線系統(tǒng)為中心的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實施方式的燃料電池系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)圖；圖3示出的是第一實施例中間歇運行時的發(fā)電動作的停止判斷處理的流程圖；圖4示出的是第二實施例中間歇運行時的發(fā)電動作的停止判斷處理的流程圖；圖5示出的是凍結(jié)防止處理的流程圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖來說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
圖2示出了裝載在燃料電池電動汽車上的燃料電池系統(tǒng)的簡要結(jié)構(gòu)。
燃料電池系統(tǒng)10主要由燃料氣體供應(yīng)裝置42、氧化氣體供應(yīng)裝置73、燃料電池20、以及控制部80構(gòu)成。燃料氣體例如是氫氣，氧化氣體例如是空氣?？刂撇?0根據(jù)加速傳感器84檢測的加速器開度求出燃料電池20的要求發(fā)電量，對燃料氣體供應(yīng)裝置42和氧化氣體供應(yīng)裝置73進行控制，調(diào)整其供應(yīng)燃料電池20的燃料氣體的流量和氧化氣體的流量，從而獲得期望的發(fā)電量。PCU 82是包括逆變器(inverter)和DC/DC變流器(converter)的電力控制裝置，除了將燃料電池20發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電并將其供應(yīng)給車輛行駛用的電機83等負荷裝置，還將剩余的電能存儲在蓄電裝置81(蓄電池或電容器)中。蓄電裝置81作為制動再生時的再生能量貯藏源以及隨著車輛的加速或減速而產(chǎn)生負荷變動時的能量緩沖器而起作用。
圖1示出了以燃料電池系統(tǒng)10的管線系統(tǒng)為中心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如圖1所示，燃料電池系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)中包括用于向燃料電池20供應(yīng)燃料氣體的系統(tǒng)、用于供應(yīng)氧化氣體的系統(tǒng)、以及用于冷卻燃料電池20的系統(tǒng)。
燃料電池20具有通過絲網(wǎng)印刷等在高分子電解質(zhì)膜21的兩個面上形成陽極22和陰極23的膜電極組件24，該高分子電解質(zhì)膜21由氟樹脂等形成的質(zhì)子傳導(dǎo)性離子交換膜構(gòu)成。膜電極組件24的兩個面被具有燃料氣體、氧化氣體、冷卻水的流路的隔板(未圖示)夾持，在該隔板與陽極22和陰極23之間分別形成有槽狀的陽極氣體通道25和陰極氣體通道26。在陽極22發(fā)生(1)式的氧化反應(yīng)，在陰極23發(fā)生(2)式的還原反應(yīng)。作為燃料電池20整體則發(fā)生(3)式的反應(yīng)。
(1)(2)H2+(1/2)O2→H2O (3)另外，為了便于說明，在該圖中示意性示出了由膜電極組件24、陽極氣體通道25、以及陰極氣體通道26構(gòu)成的單位電池的結(jié)構(gòu)，但實際上具有通過上述隔板將多個單位電池串聯(lián)在一起的堆棧結(jié)構(gòu)。
在燃料電池系統(tǒng)10的冷卻系統(tǒng)中設(shè)有使冷卻水循環(huán)的冷卻通路31、檢測從燃料電池20排出的冷卻水的溫度的溫度傳感器32、將冷卻水的熱量散發(fā)到外部的散熱器(熱交換器)33、調(diào)整流入散熱器33的冷卻水的量的閥34、將冷卻水加壓并使其循環(huán)的泵35、以及檢測供應(yīng)給燃料電池20的冷卻水的溫度的溫度傳感器36等。
在燃料電池系統(tǒng)10的燃料氣體供應(yīng)系統(tǒng)中配置有以下管線用于向陽極氣體通道25供應(yīng)燃料氣體的燃料氣體流路41、以及用于使從陽極氣體通道25排出的燃料排出氣體流回燃料氣體流路41的循環(huán)流路51，通過上述氣體流路來構(gòu)成燃料氣體循環(huán)系統(tǒng)。
在燃料氣體流路41中設(shè)有控制來自燃料氣體供應(yīng)裝置42的燃料氣體的供應(yīng)/停止的截流閥43、檢測燃料氣體壓力的壓力傳感器44、調(diào)整燃料氣體的壓力的調(diào)節(jié)器45、以及開閉燃料電池的燃料氣體供應(yīng)口(入口)的截流閥46等。燃料氣體供應(yīng)裝置41例如由高壓氫罐、儲氫合金、重整器等構(gòu)成。
在循環(huán)流路51中設(shè)有排出燃料排出氣體的截流閥52、從燃料排出氣體中回收水分的氣液分離器53、將回收的水分回收到未圖示的容器中的排水閥54、由電機驅(qū)動的循環(huán)泵(加壓單元)55、以及防止燃料氣體流路41的燃料氣體向循環(huán)流路51一側(cè)逆流的逆流止回閥56等。循環(huán)泵55在控制部80的控制下，對通過陽極氣體通道25時受到壓力損失的燃料排出氣體進行壓縮，使其升壓到適當?shù)臍怏w壓力，并使其流回燃料氣體流路41。燃料排出氣體在燃料氣體流路41中與從燃料氣體供應(yīng)裝置42供應(yīng)的燃料氣體匯合，然后被供應(yīng)給燃料電池20以再次利用。
在循環(huán)流路51上分支配置有排氣流路61，該排氣流路61用于將從燃料氣體循環(huán)系統(tǒng)排出的燃料排出氣體通過稀釋器(例如氫濃度降低裝置)62排出到車外。在排氣流路61中設(shè)有排氣閥(排氣單元)63，該排氣閥63可以進行燃料排出氣體的排氣控制。通過開閉排氣閥63，使在燃料電池內(nèi)反復(fù)循環(huán)且雜質(zhì)濃度增大了的燃料排出氣體排出到外部，并導(dǎo)入新的燃料氣體以防止電池電壓降低。另外，還可以引起循環(huán)流路51的內(nèi)壓的脈動，以去除蓄積在氣體流路中的水分。
另一方面，在燃料電池系統(tǒng)10的氧化氣體供應(yīng)系統(tǒng)中配置有以下管線用于向陰極氣體通道26供應(yīng)氧化氣體的氧化氣體流路71、以及用于將從陰極氣體通道26排出的陰極排出氣體排出的陰極排出氣體流路72。在氧化氣體流路71中設(shè)有去除從大氣導(dǎo)入的空氣中所包含的粉塵等的空氣過濾器74、以及由電機驅(qū)動的空氣壓縮機75等構(gòu)成并將壓縮空氣作為氧化氣體供應(yīng)給氧化氣體流路71的氧化氣體供應(yīng)裝置73。另外，在配置于氧化氣體供應(yīng)裝置73下游的加濕器76中進行以下兩者之間的水分交換因燃料電池20的電解反應(yīng)中生成的生成水而變?yōu)楦邼駹顟B(tài)的陰極排出氣體、以及從大氣中導(dǎo)入的低濕狀態(tài)的氧化氣體。通過設(shè)置在陰極排出氣體流路72中的壓力調(diào)整閥77而將陰極氣體通道26的背壓調(diào)整為基本固定的壓力。在陰極排出氣體流路72中流動的陰極排出氣體根據(jù)不同的設(shè)計而經(jīng)由氣液分離器或消聲器等排到車外，另外，其中一部分流入到稀釋器62中，對滯留在稀釋器62內(nèi)的燃料排出氣體進行混合稀釋并被排出到車外。
控制部80由未圖示的控制計算機系統(tǒng)構(gòu)成，根據(jù)未圖示的控制程序來控制燃料電池系統(tǒng)的各部分的動作?？刂朴嬎銠C系統(tǒng)可由公知的可獲得的系統(tǒng)構(gòu)成。
例如，控制部80接收來自于設(shè)置在各個流路上的溫度傳感器T、壓力傳感器P的傳感信號，根據(jù)電池運行的狀態(tài)(例如，電力負荷)來驅(qū)動各個電機并調(diào)整循環(huán)泵55和空氣壓縮機74的轉(zhuǎn)數(shù)，并進行各種閥的開閉控制或閥開度的調(diào)整等。
另外，控制部80例如進行以下控制當通過蓄電裝置81可以提供電動汽車所需要的電力時，單獨使用蓄電裝置81向電動汽車供電；當不夠時，則通過蓄電裝置81和燃料電池系統(tǒng)10雙方向電動汽車供電。即，控制部80進行以下控制根據(jù)電動汽車所需要的電力和蓄電裝置81的充電狀態(tài)、燃料電池20的水溫等而在燃料電池系統(tǒng)10的發(fā)電狀態(tài)和發(fā)電停止狀態(tài)之間進行切換，從而進行間歇運行。
間歇運行時的控制部80的動作原則上與通常的燃料電池電動汽車間歇運行時的動作相同。例如，在車輛停車等燃料電池20的發(fā)電效率(燃料消耗)降低的低負荷狀態(tài)下，停止燃料電池20的運行并由蓄電裝置81進行供電。另一方面，當蓄電裝置81的蓄電量下降或負荷增大時，使燃料電池20發(fā)電，從而向負荷供電并使蓄電裝置81充電。
但是，本實施方式與現(xiàn)有技術(shù)的不同點在于，控制部80按照以下方式進行動作在間歇運行時，當從發(fā)電狀態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)電停止狀態(tài)時，至少根據(jù)燃料電池系統(tǒng)10內(nèi)的部件中的、存在有水分的預(yù)定部件的溫度來決定可否停止發(fā)電動作，并僅在可以停止時轉(zhuǎn)為發(fā)電停止狀態(tài)。
下面，參照圖3、圖4所示的流程圖，對與間歇運行時的發(fā)電動作的停止判斷有關(guān)的控制部80的動作示例進行說明。
(第一實施例圖3)在間歇運行時，在發(fā)電動作過程中，控制部80判斷停止條件(第一停止條件)是否成立(S100)，當不成立時結(jié)束停止判斷處理，其中，該停止條件基于與通常相同的發(fā)電動作的停止條件(例如，負荷低、充電充足、水溫高等條件)、即電動汽車(電機等的負荷)需要的電力和蓄電裝置81的充電狀態(tài)、燃料電池20的水溫等。
另一方面，當?shù)谝煌Ｖ箺l件成立時，控制部80判斷已經(jīng)對燃料電池20發(fā)出了停止要求，并通過與燃料電池系統(tǒng)10內(nèi)的部件中的、存在有水分的預(yù)定部件對應(yīng)設(shè)置的溫度傳感器來直接檢測該預(yù)定部件的溫度(S101)。
在這里，作為存在有上述水分的預(yù)定部件，可以選擇配置在燃料氣體或氧化氣體的流路路徑上的閥、通路或加濕器等中的至少一個。例如，燃料氣體流路41的各個通路、截流閥43、調(diào)節(jié)器45、截流閥46等，循環(huán)流路51的各個通路、截流閥52、排水閥54、逆流止回閥56等，排氣流路61的各個通路、排氣閥63等，氧化氣體流路71的各個通路、加濕器76、開閉燃料電池的氧化氣體供應(yīng)口(入口)的截流閥等，陰極排出氣體流路72的各個通路、壓力調(diào)整閥77等。這些部件中的、配置在靠近外表面的位置(例如車輛的下表面等)上的部件容易被外部氣體冷卻而水分凍結(jié)，因此尤其優(yōu)選將其選擇為所述預(yù)定部件。即，可以將所述預(yù)定部件解釋為是燃料電池系統(tǒng)中的燃料電池(電池堆)20的外部部件?；蛘?，也可以將其解釋為是暴露于外部氣體中、或容易受到外部氣體的熱傳導(dǎo)影響的外部氣體接觸部件。另外，在圖1中僅示出了部分溫度傳感器。
然后，控制部80判斷對各個預(yù)定部件檢測出的溫度是否超過了規(guī)定的閾值m(第二停止條件)(S102)。
當檢測出的溫度全部超過了閾值m時，決定可以停止發(fā)電動作，并與以往一樣進行轉(zhuǎn)為發(fā)電停止狀態(tài)的處理(例如，停止燃料氣體供應(yīng)裝置42、氧化氣體供應(yīng)裝置73等，并同時使PCU 82動作，從蓄電裝置81向電機83等供電(S103)。
另外，在間歇運行時，在發(fā)電停止狀態(tài)下，控制部80與以往一樣，根據(jù)電動汽車所需要的電力和蓄電裝置18的充電狀態(tài)、燃料電池20的水溫等來判斷轉(zhuǎn)為發(fā)電狀態(tài)的條件是否成立，當成立時，進行轉(zhuǎn)為發(fā)電狀態(tài)的處理。
另一方面，當由溫度傳感器直接檢測出的溫度中的某一個小于等于閾值m時，由于對溫度小于等于該閾值m的預(yù)定部件來說凍結(jié)的危險性高，所以控制部80做出不能停止發(fā)電動作的決定，不管第一停止條件是否成立均維持發(fā)電狀態(tài)(S104)，而不進行轉(zhuǎn)為發(fā)電停止狀態(tài)的處理，并結(jié)束停止判斷處理。
另外，此時控制單元80也可以進行以下控制控制燃料電池20的發(fā)電狀態(tài)(例如增加輸出)，以便通過伴隨其的發(fā)熱(排熱)而使預(yù)定部件的各自的溫度超過規(guī)定的閾值，從而能夠與以往一樣根據(jù)第一停止條件來停止發(fā)電動作(即，不會根據(jù)第二停止條件來制約間歇動作的進行)。
根據(jù)第一實施例的結(jié)構(gòu)，由于檢測燃料電池系統(tǒng)10內(nèi)的部件中的、存在有水分的預(yù)定部件的溫度，并至少根據(jù)該檢測出的溫度來決定可否停止間歇運行時的發(fā)電動作，所以當預(yù)定部件的溫度低、從而水分發(fā)生凍結(jié)的危險性高時，即使在間歇運行時也不停止發(fā)電動作，從而能夠可靠地避免水分凍結(jié)。
(第二實施例圖4)在間歇運行時，在發(fā)電動作過程中，控制部80判斷第一停止條件是否成立(S200)，該第一停止條件基于與以往相同的發(fā)電動作的停止條件、即電動汽車所需要的電力和蓄電裝置81的充電狀態(tài)、燃料電池20的水溫等。
然后，當?shù)谝煌Ｖ箺l件成立時，控制部80判斷對燃料電池20發(fā)出了停止要求，并檢測燃料電池系統(tǒng)10內(nèi)的部件中的、存在有水分的預(yù)定部件的溫度T(S201)。
在這里，在第二實施例中，假設(shè)存在有上述水分的預(yù)定部件與第一實施例相同，但是以通過外部氣溫和車速、燃料電池系統(tǒng)的運行狀態(tài)等間接地檢測預(yù)定部件的溫度的方式來進行處理，而不是通過溫度傳感器來直接檢測所述預(yù)定部件的溫度。燃料電池系統(tǒng)的運行狀態(tài)例如是指發(fā)電輸出、反應(yīng)氣體的氣體量、氣體溫度、燃料電池堆的溫度等。
做為間接的溫度檢測方法，例如有根據(jù)下述三個參數(shù)，并通過下式(4)來進行檢測的方法。三個參數(shù)分別是從電動汽車(或燃料電池系統(tǒng)10)具有的外部氣溫傳感器輸出的外部氣體溫度TOUT、從電動汽車具有的車速傳感器輸出的車速V、以及燃料電池20的發(fā)電輸出(電力)P。
部件溫度T＝外部氣溫TOUT-a×車速V-b×輸出P (4)上式中，a、b是根據(jù)電動汽車或燃料電池系統(tǒng)10的特性而確定的系數(shù)(車輛特性常數(shù))。
然后，控制部80判斷根據(jù)上述(4)式間接測出的部件溫度T是否超過了規(guī)定的閾值m(第二停止條件)(S202)。
當部件溫度T超過了閾值m時，決定可以停止發(fā)電動作，并與以往一樣進行轉(zhuǎn)為發(fā)電停止狀態(tài)的處理(S203)。
另一方面，當在S202中部件溫度T為閾值m以下時，由于預(yù)定部件發(fā)生凍結(jié)的危險性高，所以控制部80決定不能停止發(fā)電動作，不管第一停止條件是否成立均維持發(fā)電狀態(tài)(S204)而不進行轉(zhuǎn)為發(fā)電停止狀態(tài)的處理，并結(jié)束停止判斷處理。
另外，此時控制單元80也可以進行以下控制控制燃料電池20的發(fā)電狀態(tài)(例如增加輸出)，以便通過伴隨其的發(fā)熱(散熱)而使部件溫度T超過規(guī)定的閾值，從而能夠與以往一樣根據(jù)第一停止條件來停止發(fā)電動作(即，不會根據(jù)第二停止條件來制約間歇動作的進行)。此時，例如可以控制燃料電池20的輸出P滿足下面的(5)式。
輸出P＞(部件溫度T-外部氣溫TOUT+a×車速V)/b (5)根據(jù)第二實施例的結(jié)構(gòu)，與第一實施例相同，檢測燃料電池系統(tǒng)10內(nèi)的部件中的、存在有水分的預(yù)定部件的溫度，并至少根據(jù)該檢測出的溫度來決定可否停止間歇運行時的發(fā)電動作，因此，當預(yù)定部件的溫度低、從而水分發(fā)生凍結(jié)的危險性高時，即使在間歇運行時也不停止發(fā)電動作，從而能夠可靠地避免水分發(fā)生凍結(jié)。另外，與第一實施例相比，不需要與各個預(yù)定部件相對應(yīng)地設(shè)置溫度傳感器。
(變形例)
本發(fā)明不限于上述實施例，可對其進行各種變形來應(yīng)用，例如組合第一實施例和第二實施例的結(jié)構(gòu)等。
另外，例如在上述實施例中，雖然當?shù)诙Ｖ箺l件不成立時(部件溫度為閾值m以下時)，判斷不能停止間歇運行時的發(fā)電動作，但是例如也可以按照以下方式進行控制處理(控制部80的動作)當?shù)诙Ｖ箺l件不成立時，判斷預(yù)定部件發(fā)生凍結(jié)的危險性高并禁止間歇運行本身。另外，禁止間歇運行是指禁止變?yōu)殚g歇運行的發(fā)電停止狀態(tài)。
另外，例如在上述實施例中，雖然首先對第一停止條件進行判斷，然后對第二停止條件進行判斷，但本發(fā)明不限于上述結(jié)構(gòu)。例如，也可以為以下結(jié)構(gòu)首先判斷第二停止條件，當?shù)诙Ｖ箺l件成立時再判斷第一停止條件。
另外，例如在第二實施例中，雖然將基于部件溫度T的一種條件作為第二停止條件進行了說明，但是例如也可以由多種條件來構(gòu)成第二停止條件，另外也可以連續(xù)地判斷該多種條件。例如，當?shù)谝煌Ｖ箺l件成立時，首先判斷作為第一個第二停止條件的外部氣溫TOUT是否超過了規(guī)定的閾值(例如5℃)，當超過了規(guī)定的閾值時，決定可以停止發(fā)電動作。另一方面，當TOUT為規(guī)定的閾值以下時，根據(jù)上述(4)式求出部件溫度T，并執(zhí)行作為第二個第二停止條件的S102(以及其后的處理)。
并且，如果將這些方式組合在一起的話，可以考慮圖5所示的凍結(jié)防止處理的處理流程。首先檢測外部氣溫TOUT(S300)。然后判斷該外部氣溫TOUT是否超過了規(guī)定的閾值(例如5℃)(S301)，當超過規(guī)定的閾值時，設(shè)定為通常的間歇運行模式(根據(jù)第一停止條件來判斷可否停止發(fā)電動作的模式)(S302)。另一方面，當外部氣溫TOUT小于等于規(guī)定的閾值時，直接或間接地求出預(yù)定部件的部件溫度(S303)，并判斷該部件溫度是否超過了規(guī)定的閾值m(S304)。當部件溫度超過了閾值m時，設(shè)定為通常的間歇運行模式(S302)，當小于等于閾值m時，判斷預(yù)定部件發(fā)生凍結(jié)的危險性高，從而設(shè)定為禁止間歇運行的模式(將停止發(fā)電動作設(shè)定為不可以的模式)(S305)。通過以規(guī)定的定時(timing)來重復(fù)執(zhí)行該一連串的處理，可以獲得與上述實施例相同的效果。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)的控制裝置，在燃料電池的發(fā)電狀態(tài)和發(fā)電停止狀態(tài)之間進行切換，從而進行間歇運行，其特征在于，至少根據(jù)構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)的部件中的、存在有水分的預(yù)定部件的溫度來決定可否停止間歇運行時的發(fā)電動作。
2.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述預(yù)定部件為配置在燃料氣體或氧化氣體的流通路徑上的閥、通路或加濕器中的至少一個。
3.如權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于，通過與所述預(yù)定部件對應(yīng)設(shè)置的溫度傳感器來直接檢測所述預(yù)定部件的溫度。
4.如權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于，至少根據(jù)該燃料電池系統(tǒng)的運行狀態(tài)或外部氣溫中的一者來間接檢測所述預(yù)定部件的溫度。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的控制裝置，其特征在于，當所述可否停止的決定為否時，控制該燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電狀態(tài)以使所述檢測溫度超過閾值。
6.一種燃料電池系統(tǒng)，其控制裝置按照對燃料電池的發(fā)電狀態(tài)和發(fā)電停止狀態(tài)進行切換，從而進行間歇運行的方式來進行控制，所述燃料電池系統(tǒng)的特征在于，包括判斷單元，判斷構(gòu)成該燃料電池系統(tǒng)的部件中的、存在有水分的預(yù)定部件發(fā)生凍結(jié)的危險性；以及控制單元，當判斷凍結(jié)危險性高時，禁止間歇運行。
7.一種燃料電池系統(tǒng)，具有燃料電池和存儲該燃料電池發(fā)出的電的蓄電裝置以作為向消耗電能的消耗裝置供電的電力供應(yīng)源，并在該燃料電池的發(fā)電狀態(tài)和發(fā)電停止狀態(tài)之間進行切換，從而進行間歇運行，其特征在于，具有權(quán)利要求1至5中任一項所述的控制裝置。
8.一種燃料電池混合動力汽車，其特征在于，具有權(quán)利要求7所述的燃料電池系統(tǒng)。
全文摘要
為了可靠地避免在間歇運行時的發(fā)電停止狀態(tài)下產(chǎn)生凍結(jié)，本發(fā)明提供一種按照在燃料電池的發(fā)電狀態(tài)和發(fā)電停止狀態(tài)之間進行切換、從而進行間歇運行的方式來進行控制的燃料電池系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，至少根據(jù)構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)的部件中的、存在有水分的預(yù)定部件的溫度來決定可否停止間歇運行時的發(fā)電動作。作為所述預(yù)定部件，可以選擇配置在燃料氣體或氧化氣體的流通路徑上的閥、通路或加濕器。通過與所述預(yù)定部件對應(yīng)設(shè)置的溫度傳感器來直接檢測所述預(yù)定部件的溫度，或至少根據(jù)該燃料電池系統(tǒng)的運行狀態(tài)或外部氣溫中的一者來間接地檢測所述預(yù)定部件的溫度。
文檔編號H01M8/00GK1930720SQ20058000815
公開日2007年3月14日 申請日期2005年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月17日
發(fā)明者太田政孝, 木崎干士 申請人:豐田自動車株式會社