專利名稱：燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)，其涉及將添加(混入)有加臭劑的氫 供應給燃料電池的燃料電池系統(tǒng)。
背景技術：
以往，公開了將混入有加臭劑的氫供應給燃料電池來進行發(fā)電的技術 (例如，專利文獻1)。作為燃料供應給燃料電池的氫是無味的，因而通 過在氫中混入加臭劑能夠盡早發(fā)現(xiàn)氫的泄漏。
專利文獻h日本專利文獻特開2004-134273號公報。
發(fā)明內(nèi)容
在將混入有加臭劑的氫供應給燃料電池來進行發(fā)電的系統(tǒng)中，加臭劑 以氣化的狀態(tài)與氫一起被供應給燃料電池。在由燃料電池消耗了氫時，在 燃料電池內(nèi)，加臭劑的濃度上升。此時，如果燃料電池的溫度為加臭劑的 沸點以下，則加臭劑的一部分將會凝結(jié)(液化)。因此，當燃料電池持續(xù) 溫度低的狀態(tài)時，恐怕凝結(jié)的加臭劑會附著在燃料電池內(nèi)部而固化、堆 積。堆積的加臭劑恐怕會成為妨礙燃料電池進行適當發(fā)電的主要原因。
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)θ剂想姵貎?nèi)堆積的加臭劑妨害燃料 電池的發(fā)電的情況進行抑制的燃料電池系統(tǒng)。
本發(fā)明為了解決上述問題采用了以下的構成。
艮口，本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)，包括氫供應通路，將添加有加 臭劑的氫供應給燃料電池；推定單元，推定所述燃料電池內(nèi)的加臭劑的堆 積；以及控制單元，在推定為所述加臭劑堆積的情況下，使所述燃料電池 升溫至堆積在所述燃料電池內(nèi)的加臭劑的至少一部分氣化的溫度。
根據(jù)本發(fā)明，在推定出燃料電池內(nèi)的加臭劑堆積的情況下，燃料電池
4被升溫至加臭劑的至少一部分氣化的溫度。由此，能夠形成堆積的加臭劑 氣化并可容易地排出至燃料電池外的狀態(tài)。因此，能夠?qū)Χ逊e在燃料電池 內(nèi)的加臭劑妨礙燃料電池的發(fā)電的情況進行抑制。
優(yōu)選的是，本發(fā)明中的所述推定單元在所述燃料電池的運轉(zhuǎn)時間內(nèi)對 所述燃料電池的溫度不超過預定溫度的時間進行計數(shù)，在該計數(shù)值超過預 定時間的情況下，推定為所述加臭劑堆積。
優(yōu)選的是，在所述時間的計數(shù)過程中所述燃料電池的運轉(zhuǎn)停止的情況 下，本發(fā)明中的所述推定單元保存該停止時的計數(shù)值，然后，在所述燃料 電池的運轉(zhuǎn)重新開始的情況下，將保存的計數(shù)值作為初始值來重新開始所 述時間的計數(shù)。
優(yōu)選的是，本發(fā)明中的所述推定單元在所述燃料電池的運轉(zhuǎn)時間內(nèi)計 測對所述燃料電池的氫供應量的累計值，在該氫供應量累計值達到預定值 的時刻所述燃料電池的溫度未超過預定溫度的情況下，推定為所述加臭劑 堆積。
優(yōu)選的是，在所述氫供應量累計值的計測過程中所述燃料電池的運轉(zhuǎn) 停止的情況下，本發(fā)明中的所述推定單元保存該停止時的氫供應量累計 值，然后，在所述燃料電池的運轉(zhuǎn)重新開始的情況下，將保存的氫供應量 累計值作為初始值而重新開始氫供應量累計值的計測。
優(yōu)選的是，本發(fā)明中的所述推定單元在所述燃料電池的運轉(zhuǎn)時間內(nèi)計 測所述燃料電池的發(fā)電電流累計值，在該發(fā)電電流累計值達到預定值的時 刻所述燃料電池的溫度未超過預定溫度的情況下，推定為所述加臭劑堆 積。
優(yōu)選的是，在所述發(fā)電電流累計值的計測過程中所述燃料電池的運轉(zhuǎn) 停止的情況下，本發(fā)明中的所述推定單元保存該停止時的發(fā)電電流累計 值，然后，在所述燃料電池的運轉(zhuǎn)重新開始時，將保存的發(fā)電電流累計值 作為初始值而重新開始發(fā)電電流累計值的計測。
如上所述，推定單元在燃料電池的溫度未上升至預定溫度的狀態(tài)持續(xù) 了預定時間時，或者在氫供應量累計值或發(fā)電電流累計值達到預定值的時 刻燃料電池的溫度沒有上升至預定溫度時，能夠推定加臭劑的堆積。另
5外，通過使用溫度未上升至預定溫度的時間、氫供應量累計值、以及發(fā)電 電流累計值不會由于燃料電池的運轉(zhuǎn)停止而重置的構成，能夠適當?shù)赝贫?加臭劑的堆積。
優(yōu)選的是，本發(fā)明中的所述控制單元當開始所述燃料電池的升溫時對 所述燃料電池進行暖機，使得在預定時間內(nèi)持續(xù)所述燃料電池的溫度處于 所述加臭劑的至少一部分氣化的溫度以上的狀態(tài)。這樣一來，可使燃料電 池內(nèi)的加臭劑適當?shù)貧饣?br>
另外，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)一種燃料電池內(nèi)的加臭劑堆積推定裝置，包 括計測燃料電池的運轉(zhuǎn)時的溫度的單元；以及使用計測的溫度來推定與 氫一起被供應給燃料電池的加臭劑在燃料電池內(nèi)的堆積的推定單元。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)Χ逊e在燃料電池內(nèi)的加臭劑阻礙燃料電池的發(fā)電 的情況進行抑制。
圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的燃料電池系統(tǒng)的構成例的說明
圖2是表示基于ECU的、基于加臭劑堆積推定的燃料電池的強制暖 機運轉(zhuǎn)控制的例子(控制例l)的流程圖； 圖3是按照控制例1的時序圖4是表示基于ECU的、基于加臭劑堆積推定的燃料電池的強制暖 機運轉(zhuǎn)控制的例子(控制例2)的流程圖； 圖5是按照控制例2的時序圖6是表示基于ECU的、基于加臭劑堆積推定的燃料電池的強制暖 機運轉(zhuǎn)控制的例子(控制例3)的流程圖； 圖7是按照控制例3的時序圖8是表示基于ECU的、基于加臭劑堆積推定的燃料電池的強制暖 機運轉(zhuǎn)控制的例子(控制例4)的流程圖。 標號的說明
6l..，燃料電池2'.'氫罐(高壓氫罐)3..'閥
3A…調(diào)壓閥
4、6、 8、 9、 11、 22…配管
5"'氫流量計(HFM)
7.'電磁閥
10'-氣液分離器
12'-循環(huán)泵
13'-止回閥14.-分支管15.-排氣閥
17'-空氣濾清器
18'"空氣壓縮機(泵)19.-加濕組件20.-背壓調(diào)整閥23.-散熱器24."三通閥25...泵26.-旁路管28.-轉(zhuǎn)換器
29'..馬達30."電流計(電流傳感器)
31'-電壓計33. ECU
34'-非易失性存儲器
36'-加熱器37."溫度傳感器
38'-壓力傳感器
具體實施例方式
以下，參照
本發(fā)明的實施方式。實施方式的構成僅是例示， 本發(fā)明并非限制于實施方式的構成。 (實施方式概要)
在燃料電池系統(tǒng)的實施方式中，為了防止在燃料電池內(nèi)堆積氫氣的加 臭劑，(1)當燃料電池未在預定時間內(nèi)升溫至預定溫度時，(2)當氫消
耗量(氫供應量)達到預定值之前燃料電池未升溫至預定溫度時，(3)
當發(fā)電電流累計值達到預定值之前燃料電池未升溫至預定溫度時，強制性 地對燃料電池進行暖機。 (燃料電池系統(tǒng)的構成例)
圖1是表示應用本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的構成例的圖。圖1所示的燃 料電池系統(tǒng)例如搭載于車輛。但是，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)也可應用于定 置型的燃料電池系統(tǒng)。在圖1中，作為燃料電池1，使用了固體高分子型
燃料電池(PEFC)。但是，可應用本發(fā)明的燃料電池并非局限于PEFC。
燃料電池1包括層疊多個單元的單元組。各單元包括固體高分子電 解質(zhì)膜；從兩側(cè)夾持固體高分子電解質(zhì)膜的燃料極(陽極)和空氣極(氧 化劑極陰極)；以及對燃料極和空氣極進行夾持的燃料極側(cè)隔板和空氣
燃料極包括擴散層和觸媒層。在燃料極中，氫氣和富氫氣體等含氫的 燃料被燃料供應系統(tǒng)供應給燃料極。供應給燃料極的燃料在擴散層擴散而 到達觸媒層。在觸媒層中，氫被分離為質(zhì)子(氫離子)和電子。氫離子經(jīng) 過固體高分子電解質(zhì)膜移動到空氣極，電子經(jīng)過外部電路移動到空氣極。
另一方面，空氣極具有擴散層和觸媒層，空氣等氧化劑氣體被氧化劑 供應系統(tǒng)供應給空氣極。供應給空氣極的氧化劑氣體在擴散層擴散而到達 觸媒層。在觸媒層中，由于氧化劑氣體、經(jīng)過固體高分子電解質(zhì)膜到達空 氣極的氫離子、經(jīng)過外部電路到達空氣極的電子之間的反應而生成水。上 述燃料極和空氣極中進行反應時經(jīng)過外部電路的電子被作為對連接在燃料 電池1的單元組的兩端子之間的負載的電力來使用。在燃料電池1上連接有用于供應燃料的燃料供應/排出系統(tǒng)以及用于供 應及排出氧化劑的氧化劑供應/排出系統(tǒng)。在圖1中，燃料供應/排出系統(tǒng) 如下構成。
艮口，作為燃料供應系統(tǒng)，包括貯存高壓氫氣的罐2;控制來自罐2 的氫供應/停止供應的閥3;調(diào)壓閥3A;經(jīng)由配管4與調(diào)壓閥3A相連接的
氫流量計(HFM) 5;以及經(jīng)由配管6與HFM 5相連接的電磁閥7。電磁 閥7經(jīng)由配管8與燃料電池1的燃料入口相連接。根據(jù)這種構成，當打開 閥3時，來自罐2的氫氣從閥3被送出，由調(diào)壓閥3A進行壓力調(diào)整后經(jīng) 過配管8被供應到燃料電池1內(nèi)。HFM 5對經(jīng)過自身的氫氣的流量進行計 測。電磁閥7對配管8進行氫氣的供應/停止供應。
另一方面，燃料排出系統(tǒng)被如下構成。設置在燃料電池1上的燃料出 口經(jīng)由配管9與氣液分離器10的入口相連接。氣液分離器10的出口經(jīng)由 配管ll與循環(huán)泵12的入口相連接。循環(huán)泵12的出口經(jīng)由止回閥13與配 管8的中間部相連接。在循環(huán)泵12和止回閥13之間連接有分支管14，分 支管14與排氣閥15相連接。根據(jù)這種構成，燃料排出系統(tǒng)與配管8連接 構成循環(huán)通路，使得通過循環(huán)泵12的驅(qū)動使氫氣在循環(huán)通路內(nèi)循環(huán)。通 過電磁閥7和排氣閥15的開關來調(diào)整流經(jīng)循環(huán)通路的氫的濃度。另外， 從燃料電池1向配管9排出的氫氣(排出氣體)在經(jīng)過氣液分離器IO時被 除去水分。被除去的水分從未圖示的排水管排出至外部。另外，在排氣閥 15的下游側(cè)連接有未圖示的稀釋器，經(jīng)過排氣閥15的氫氣在由稀釋器進 行稀釋后釋放到大氣中。
另外，氧化劑供應/排出系統(tǒng)被如下地構成。氧化劑供應系統(tǒng)包括空 氣濾清器17;與空氣濾清器17相連接的空氣壓縮機(泵)18;以及與泵 18相連接的加濕組件19。加濕組件19與燃料電池1的氧化劑入口相連 接。氧化劑排出系統(tǒng)被如下地構成。設置在燃料電池1上的氧化劑出口與 加濕組件19相連接，加濕組件19與背壓調(diào)整閥20相連接。根據(jù)這種氧化 劑供應/排出系統(tǒng)，通過空氣壓縮機18的驅(qū)動，大氣中的空氣(氧化劑氣 體)經(jīng)過空氣濾清器17和空氣壓縮機18并由加濕組件19進行加濕后，被 供應給燃料電池1。從燃料電池1排出的氧化劑氣體(空氣)在經(jīng)過加濕
9組件19和背壓調(diào)整閥20后被排出到大氣中。
圖1中還示出了燃料電池1的冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)被如下地構成。配管22的一端與設置在燃料電池1上的冷卻水通路的出口相連接。配管22的另一端與散熱器23的入口相連接。散熱器23的出口與三通閥24相連接。三通閥24具有第一入口、第二入口以及出口。第一入口與散熱器23的出口相連接，第二入口經(jīng)由旁路管26與配管22的中間部相連接，出口與泵25的入口相連接。泵25的出口與設置在燃料電池1上的冷卻水通路的入口相連接。
根據(jù)這種冷卻系統(tǒng)，通過泵25的驅(qū)動，從泵25送出的冷卻水經(jīng)過燃料電池1內(nèi)的冷卻水通路而被排出到配管22。在燃料電池1的溫度比冷卻水的溫度高時，通過使燃料電池1的熱量移動到冷卻水中來冷卻燃料電池1。排出至配管22的冷卻水根據(jù)三通閥24的狀態(tài)而流經(jīng)經(jīng)過散熱器23的第一路徑和經(jīng)過旁路管26的第二路徑中的一個，再次由泵25送出至燃料電池1。具體地說，在三通閥24的第一入口打開、第二入口關閉的狀態(tài)下，配管22內(nèi)的冷卻水經(jīng)過第一路徑并且通過散熱器23被冷卻。與此相對，在三通閥24的第一入口關閉、第二入口打開的狀態(tài)下，配管22內(nèi)的冷卻水將會經(jīng)過第二路徑，其不經(jīng)過散熱器23而經(jīng)過旁路管26，從三通閥24的出口被送出至泵25。
三通閥24例如由電磁閥構成，通過控制信號來控制第一、第二入口的開關。但是，三通閥24還可以應用以下的構成具有感溫執(zhí)行裝置(溫度調(diào)節(jié)裝置)，通過根據(jù)冷卻水的溫度來驅(qū)動感溫執(zhí)行裝置，從而自動地控制第一、第二入口的開關。
圖1中例示了燃料電池1的負載構成。在圖1中，對于燃料電池1串聯(lián)連接轉(zhuǎn)換器28，由轉(zhuǎn)換器28將來自燃料電池1的直流輸出轉(zhuǎn)換為交流輸出，交流輸出例如被供應給馬達29，所述馬達29向搭載了燃料電池系統(tǒng)的車輛的驅(qū)動輪傳輸動力。另外，在燃料電池1與轉(zhuǎn)換器28之間串聯(lián)連接有電流計(電流傳感器)30，并且并聯(lián)連接有電壓計31。另外，燃料電池1與未圖示的蓄電池(電池)相連接，并被構成使得剩余電力對電池進行充電。此外，圖1所示的燃料電池系統(tǒng)包括上述的燃料供應/排出系統(tǒng)、氧化劑供應/排出系統(tǒng)、以及控制冷卻系統(tǒng)的動作的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)包括
ECU (Electronic Control Unit,電子控制單元)33。 ECU 33包括作為處理器的CPU (中央處理裝置)、存儲裝置、非易失性存儲器34、以及輸入輸出接口 (I/O)等，通過CPU執(zhí)行存儲在存儲裝置中的程序來控制各個系統(tǒng)的動作。
在圖1所示的例子中，ECU 33控制燃料供應/排出系統(tǒng)中的閥3、調(diào)壓閥3A、電磁閥7、泵12、以及排氣閥15的動作。另外，ECU33控制設置在構成配管8的循環(huán)通路的部分上的加熱器36的ON(開啟)/OFF (關閉)。另外，ECU 33控制氧化劑供應/排出系統(tǒng)中的空氣壓縮機18和背壓調(diào)整閥20的動作。另外，ECU33控制冷卻系統(tǒng)中的泵25的動作。
另外，ECU 33被構成使得作為設置于燃料電池系統(tǒng)中的各種傳感器的輸出而輸入各個系統(tǒng)涉及的物理量，各傳感器輸出(物理量)將在程序的執(zhí)行時被使用。
在圖l所示的例子中，設置有用于檢測燃料電池1的冷卻水出口附近的配管22內(nèi)的冷卻水溫度的溫度傳感器37， ECU 33被構成為取得來自溫度傳感器37的冷卻水溫度而作為燃料電池1的溫度(FC溫度)。另外，在罐2的出口設置有檢測罐2的內(nèi)壓的壓力傳感器38， ECU 33被構成為取得來自壓力傳感器38的傳感器輸出(罐內(nèi)壓)。另外，ECU33被構成為從HFM5取得氫氣的流量。此外，ECU33被構成為輸入由電流計30測定的電流值或由電壓計31測定的電壓值。
在以上所述的燃料電池系統(tǒng)的構成中，為了容易地進行氫氣的泄漏
(流出)的檢測而向氫氣中添加加臭劑。在圖l所示的例子中，罐2中忙存著添加有加臭劑的氫氣。但是，還可以對配管4、 6、 8中的至少一個
(優(yōu)選的是在HFM5的上游側(cè))供應加臭劑。此時，作為氫罐，可使用氫吸藏合金(MH)罐或者液體氫罐。
作為加臭劑，使用沸點為燃料電池1不至破損的程度的溫度的物質(zhì)，優(yōu)選的是，使用沸點為處于燃料電池的運轉(zhuǎn)溫度內(nèi)的溫度的物質(zhì)。在本實施方式中，鑒于PEFC的運轉(zhuǎn)溫度(小于等于80'C左右)，因而作為加臭
ii本專利文獻特開2003-155488號公報。
通過燃料供應系統(tǒng)，將添加有飽和蒸汽壓程度的加臭劑供應給燃料電池1。燃料供應系統(tǒng)執(zhí)行氫供應通路的功能，將添加有加臭劑的氫供應給燃料電池。當在燃料電池1內(nèi)在發(fā)電時消耗了氫時，加臭劑的濃度會上升。此時，當燃料電池1的溫度為加臭劑的沸點以下時，加臭劑在燃料電池1內(nèi)液化(結(jié)露)，恐怕不久將會固化而在燃料電池1內(nèi)部附著、堆積。此時，堆積的加臭劑阻塞燃料電池1內(nèi)的氫氣流路或者在擴散層妨礙電極反應，恐怕將會妨礙燃料電池1的適當發(fā)電。
在ECU 33的存儲裝置中存儲有用于抑制上述由于加臭劑的堆積引起的發(fā)電障礙的控制程序，通過執(zhí)行控制程序來推定加臭劑的堆積而進行強制的暖機運轉(zhuǎn)，執(zhí)行用于使堆積的加臭劑氣化的控制。(控制例1)
接著，對推定加臭劑的堆積而進行強制的暖機運轉(zhuǎn)的第一控制例(控制例1)進行說明。控制例1的構成的概要如下所述。
(1) 包括測量燃料電池1的溫度的單元(溫度傳感器37);測定燃料電池1的運轉(zhuǎn)時間的單元(例如ECU 33);推定單元(例如ECU33)，當即使燃料電池1的運轉(zhuǎn)持續(xù)進行了預定時間，而燃料電池1的溫度仍未達到預定溫度以上時，對加臭劑的堆積進行推定；以及控制單元
(例如ECU 33)，在推定為加臭劑堆積時，使燃料電池1強制地升溫(暖機)。
(2) 在燃料電池1的溫度達到了預定溫度之后，強制暖機運轉(zhuǎn)仍持續(xù)一定時間。
(3) 當燃料電池1的運轉(zhuǎn)在達到預定溫度之前結(jié)束的情況下，將結(jié)束時刻的運轉(zhuǎn)時間存儲到存儲裝置(非易失性存儲器34)。在燃料電池1再次啟動時，設定上一次運轉(zhuǎn)結(jié)束時的運轉(zhuǎn)時間作為運轉(zhuǎn)時間的初始值。
圖2是表示基于ECU 33的控制例1的流程圖。ECU 33具有用于執(zhí)行控制例1的低溫定時器(第一定時器)和高溫定時器(第二定時器)，并
12且被構成為將暖機標志和暖機結(jié)束標志的設定值(ON (開啟)/ OFF (關閉))存儲在存儲裝置中。此外，ECU33具有EEPROM這樣的非易失性存儲器34，在非易失性存儲器34中存儲上一次結(jié)束時(燃料電池1最終停止時)的低溫定時器值。例如在車輛的點火線圈(IG)被開啟(ON)并且燃料電池1啟動時開始圖2所示的處理。因此，ECU 33被構成使得接收IG的ON (開啟)/ OFF (關閉)信號，并且將表示IG的ON/OFF的值(IG標志值)存儲在存儲裝置中來進行管理。
在圖2所示的步驟S101中，以燃料電池1的啟動為契機，ECU 33將暖機標志、暖機結(jié)束標志、以及高溫定時器初始化。即，將暖機標志和暖機結(jié)束標志的值設定為"OFF"并將高溫定時器的初始值設定為"0"。此時，ECU 33讀入存儲在非易失性存儲器34中的上一次結(jié)束時的低溫定時器值，作為低溫定時器的初始值。當非易失性存儲器34中沒有存儲低溫定時器值時，作為初始值，對低溫定時器設定"0"。
在下一個步驟S102中，ECU 33開始低溫定時器的累加(由低溫定時器進行計時)。
在下一個步驟S103中，ECU 33判定低溫定時器的值是否超過低溫持續(xù)時間閾值t_LT (被預先存儲在存儲裝置中)(步驟S103)。此時，在低溫定時器值超過閾值t一LT的情況下(S103;"是")，處理進入步驟S104。在低溫定時器值未超過閾值t—LT的情況下(S103;"否")，處理進入步驟S105。
在步驟S104中，ECU 33以步驟S103的條件成立為契機，將暖機標志的值設定為"ON" 。 S卩，在控制例1中，以步驟S103的條件成立為前提，推定為燃料電池1內(nèi)的加臭劑堆積。
在步驟S105中，ECU 33通過溫度傳感器37來測定燃料電池溫度(FC溫度)，判定FC溫度是否為FC溫度閾值Ts (預先存儲在了存儲裝置中)以上。
此時，在步驟S105的條件成立時(S105;"是")，ECU33開始高溫定時器的累加(由高溫定時器進行計時)(步驟S106)。然后，處理進入步驟S108。
13與此相對，在步驟S105的條件不成立時(S105;"否")，ECU 33進行高溫定時器和暖機結(jié)束標志的重置(步驟S107)。即，ECU 33使高溫定時器的累加停止，并將暖機結(jié)束標志的值設定為"OFF"。然后，處理進入步驟S108。
在步驟S108中，ECU 33判定高溫定時器的計數(shù)值是否超過高溫持續(xù)時間閾值t—HT。此時，在步驟S108的條件成立的情況下(S108;"是")ECU 33將暖機結(jié)束標志設定為"ON"(步驟S109)，使處理進入步驟SllO。在步驟S108的條件不成立的情況下(S108;"否")，處理進入步驟SllO。
在步驟S110中，ECU33判定暖機結(jié)束標志的值是否為"ON"。在步驟S110的條件成立的情況下(暖機結(jié)束標志為"ON" : S110;"是")，ECU 33將高溫定時器、低溫定時器、以及暖機標志重置(步驟Slll)。即，停止高溫定時器和低溫定時器的計時并將暖機標志的值設定為"OFF"。然后，處理進入步驟S112。在步驟S110的條件不成立的情況下(暖機結(jié)束標志為"OFF" : S110;"否")，處理進入步驟S112。
在步驟S112中，ECU 33根據(jù)暖機標志和暖機結(jié)束標志的ON/OFF狀態(tài)來控制燃料電池1的運轉(zhuǎn)。例如，在暖機標志為"ON"并且暖機結(jié)束標志為"OFF"的情況下，ECU33使燃料電池1強制地升溫。
例如，ECU 33使燃料電池1的發(fā)電量提高。例如，ECU 33使其成為通過燃料電池1輸出的電流對電池進行充電的狀態(tài)。g卩，使燃料電池1的負載增加而使燃料電池1發(fā)熱。
或者，ECU 33通過使安裝在配管8上的加熱器36或者安裝在燃料電池1內(nèi)部(例如隔板)上的加熱器發(fā)熱，來使燃料電池1升溫。即，能夠通過對燃料氣體或燃料電池1自身進行加熱來實現(xiàn)升溫。
或者，還可以構成為對燃料電池1的燃料極(陰極)導入直接氧化劑氣體，并構成為通過燃料極中的反應熱量使燃料電池1升溫。該情況下，雖然圖1未示出，但是例如可以應用以下的構成通過氧化劑氣體供應系統(tǒng)將供應給燃料電池1的空氣極(陰極)的氧化劑氣體(空氣)的一部分
14導入燃料電池1的燃料極。另外，還可以應用以下的構成將流經(jīng)配管8 的氫氣的一部分導入空氣極。
利用上述升溫方法的一種以上，ECU 33實現(xiàn)燃料電池1的升溫(暖 機)。在暖機時，ECU 33會針對冷卻系統(tǒng)來控制三通閥24或停止泵25， 使得冷卻水流經(jīng)第二路徑(對散熱器23進行旁通的路徑)，因而能夠使 得燃料電池1的升溫不被妨礙。
通過上述使燃料電池1的溫度上升的運轉(zhuǎn)(暖機運轉(zhuǎn))，燃料電池1 的溫度被提高至比加臭劑的沸點(在本例中為80.7°C)高的溫度。因此， 設定加臭劑的沸點以上的溫度作為閾值Ts。由此，使得燃料電池l內(nèi)部固 化或者堆積的加臭劑的至少一部分氣化并且被氫氣擠出，從而排出到燃料 電池1的外部(配管9)。此外，使得閾值Ts以上的溫度持續(xù)預定的時間 t—HT，從而確保用于加臭劑氣化的充足的時間。
在步驟S113中，ECU 33例如通過判定點火線圈(IG)是否變?yōu)?"OFF"(是否接收到IG的"OFF"信號)來判定是否結(jié)束燃料電池1的 運轉(zhuǎn)。在步驟S113的條件成立的情況下(S113;"是")，作為上一次 結(jié)束時的值，將當前的低溫定時器的值存儲在非易失性存儲器34中(步 驟S114)，結(jié)束處理。與此相對，在步驟S113的條件不成立的情況下 (S113;"否")，返回步驟S102繼續(xù)處理。
圖3是按照控制例1的時序圖，時序性地并列示出了標志(IG標志、 暖機標志、暖機結(jié)束標志)、低溫和高溫定時器的時間計數(shù)值、以及燃料 電池1的溫度(FC溫度)。
在圖3中，當在時刻tl使IG標志為"ON"而啟動燃料電池1時，開 始低溫定時器的計數(shù)(計時)(S102)。然后，當FC溫度Tfc由于燃料 電池1的發(fā)電而上升，并且在時刻t2超過閾值tS時(S105的"是")， 高溫定時器開始計數(shù)(計時)(S106)。
然后，當高溫定時器的計數(shù)值不超過閾值t_HT的期間內(nèi)FC溫度Tfc 低于閾值Ts時(時刻t3: S105的"否")，高溫定時器被重置 (S107)。
然后，當在時刻t4低溫定時器的計數(shù)值超過閾值t LT時(S103的
15"是")，推定為燃料電池1內(nèi)的加臭劑固化和堆積，為了使所述加臭劑
氣化，將暖機標志設定為"ON" (S104)。于是，ECU 33根據(jù)暖機標志 為"ON"而進行使FC溫度Tfc強制性上升的控制(暖機運轉(zhuǎn)控制)。在 暖機標志為"ON"的期間內(nèi)持續(xù)進行暖機運轉(zhuǎn)控制。
由此，當FC溫度Tfc上升并成為閾值Ts以上時(時刻t5: S105的 "是")，開始高溫定時器的計數(shù)(S106)。當高溫定時器的計數(shù)值超過 閾值t一HT時(時刻t6: S108的"是")，暖機結(jié)束標志被設定為"ON" (S109)，低溫及高溫定時器被重置并且暖機標志被設定為"OFF" (Sill)。通過試驗等求出用于使堆積在燃料電池1內(nèi)的加臭劑氣化的充 足的時間，設定為閾值t一HT的長度。
然后，當在時刻t7， FC溫度Tfc低于閾值Ts時(S105的"是")， 暖機結(jié)束標志被設定為"OFF" (S107)，經(jīng)由步驟S108、 SllO、 S112、 S113，再次開始低溫定時器的計數(shù)(S102)。然后，當在時刻t8低溫定時 器的計數(shù)值超過閾值t一LH之前，在步驟S113中判定IG為"OFF"(燃料 電池1停止)時，ECU 33將此時的低溫定時器的計數(shù)值存儲在非易失性 存儲器34中(步驟S114)。
然后，在時刻t9，當IG再次被設為"ON"時，存儲在非易失性存儲 器34中的低溫定時器的計數(shù)值被設定為低溫定時器初始值(S101)。 即，只要暖機結(jié)束標志沒有變?yōu)?ON"，即使燃料電池l停止，低溫定時 器的計數(shù)值也不會被重置。因此，即使在FC溫度Tfc高于閾值Ts之前停 止燃料電池1，在燃料電池1內(nèi)滯留的加臭劑在燃料電池1內(nèi)固化時，也 可使所述加臭劑盡早氣化并從燃料電池1中排出。
根據(jù)控制例1，在燃料電池1的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，當比預定時間(閾值 t_LT)更長地持續(xù)FC溫度Tfc低于預定溫度(閾值Ts)的低溫狀態(tài)時， 無論在此期間是否包括燃料電池1的停止時間，均推定為加臭劑堆積，進 行強制性的暖機運轉(zhuǎn)。由此，能夠使燃料電池1內(nèi)液化或固化的加臭劑氣 化而排出到燃料電池1夕卜。因此，能夠抑制燃料電池1內(nèi)堆積的加臭劑妨 礙發(fā)電的問題。
另外，在強制暖機運轉(zhuǎn)中，通過使FC溫度Tfc處于加臭劑的沸點以
16上的時間持續(xù)一定時間(閾值t—HT)，從而能夠使燃料電池1中液化或固 化的加臭劑適當?shù)貧饣?br>
另外，低溫定時器的計數(shù)值不會由于燃料電池1的停止而重置，在累 積的低溫定時器的計數(shù)值(計數(shù)值的累計值)達到預定時間(閾值t—LT) 時，執(zhí)行強制暖機運轉(zhuǎn)。因此，例如，即使在車輛的使用者使用反復進行 短距離的車輛運轉(zhuǎn)(短程運轉(zhuǎn))的車輛(燃料電池)時，也能夠掌握(算 出)未達到預定溫度(閾值Ts)的運轉(zhuǎn)時間，因而可使燃料電池1內(nèi)液化 或固化的加臭劑氣化來抑制堆積。 (控制例2)
接著，對于基于ECU 33的、推定加臭劑的堆積而進行強制的暖機運 轉(zhuǎn)的第二控制例(控制例2)進行說明?？刂评?的構成的概要如下所 述。(1)包括測量燃料電池的溫度的單元(例如溫度傳感器37);計 測供應給燃料電池的氫量(氫供應量)的單元(例如HFM5或壓力傳感器 38);推定單元(例如ECU33)，在即使供應了預定的氫量而燃料電池l 仍未達到預定溫度(閾值Ts)以上的情況下，推定為加臭劑堆積；以及控 制單元(ECU 33)，在推定為加臭劑堆積時，使燃料電池l強制地升溫。 (2)與控制例1相同，在燃料電池1的溫度達到預定溫度之后，強制的 暖機運轉(zhuǎn)仍然持續(xù)一定時間(暖機運轉(zhuǎn)持續(xù)進行時間t_HT) 。 (3)在達 到預定溫度(閾值Ts)之前燃料電池1的運轉(zhuǎn)結(jié)束的情況下，將結(jié)束時的 氫供應量存儲在存儲裝置(非易失性存儲器34)中，在再次啟動時，將上 一次運轉(zhuǎn)結(jié)束時的氫供應量設定為氫供應量的初始值。
圖4是表示基于ECU 33的控制例2的流程圖。ECU 33具有用于執(zhí)行 控制例2的高溫定時器(第二定時器)，并且被構成為將暖機標志和曖機 結(jié)束標志的設定值(ON/OFF)和氫供應量(供應給燃料電池1的氫的累 計值)存儲在存儲裝置中。此外，ECU 33的非易失性存儲器34中存儲有 上一次結(jié)束時(燃料電池1最終停止時)的氫供應量。例如在車輛的點火 線圈(IG)被開啟(ON)并且燃料電池1啟動時開始圖4所示的處理。因 此，ECU 33被構成為接收IG的ON/OFF信號并且將表示IG的ON/OFF 的值(IG標志值)存儲在存儲裝置中來進行管理?？刂评?包括與控制例l相同的處理，因而主要說明不同的處理。
當IG變?yōu)?ON"，燃料電池1啟動，開始圖4所示的處理時，暖機 標志、暖機結(jié)束標志、高溫定時器被初始化。作為氫供應量的初始值，讀 取存儲在非易失性存儲器34中的上一次結(jié)束時的氫供應量(步驟 S201)。
在下一個步驟S202中，ECU 33累計氫供應量。在使用氫流量計 (HFM 5)的情況下，ECU 33通過對HFM 5的計測值進行時間積分來得 到氫供應量的累計值。累計值被存儲在構成ECU 33的存儲裝置上。
在下一個步驟S203中，ECU 33判定氫供應量是否超過氫供應量閾值 M_H2。在步驟S203的條件成立的情況下(S203的"是")，ECU 33使 暖機標志為"ON"(步驟S104)。在步驟S203的條件不成立的情況下 (S203;"否")，處理進入步驟S105。如上所述，在控制例1中，以步 驟S203的條件成立來推定燃料電池1內(nèi)的加臭劑的堆積。
步驟S105 S110的處理是與控制例1 (圖2)相同的。S卩，在步驟 S105中判定FC溫度Tfc是否為預定溫度(閾值Ts)以上。在FC溫度Tfc 為閾值Ts以上時，開始高溫定時器的計數(shù)(S106)，在FC溫度Tfc小于 閾值Ts時，高溫定時器被重置并且暖機結(jié)束標志被設為"OFF" (S107)。另外，在步驟S108中判定高溫定時器的計數(shù)值是否超過一定 時間(閾值t—HT)，在超過閾值t—HT時，暖機結(jié)束標志被設定為"ON" (S109)，在步驟S110中判定暖機結(jié)束標志是否為"ON"。
在步驟S110中判定暖機結(jié)束標志為"ON"時(S110的"是")，高 溫定時器和氫供應量被重置且暖機標志被設定為"OFF"(步驟S211)。
在步驟S112中，與控制例l相同，ECU 33根據(jù)暖機標志和暖機結(jié)束 標志的ON/OFF狀態(tài)來控制燃料電池1的運轉(zhuǎn)。此時，在暖機標志為 "ON"并且暖機結(jié)束標志為"OFF"時，ECU 33通過控制例1中示出的 方法使燃料電池1強制地升溫。
然后，ECU 33例如以IG是否為"OFF"的判定為條件，來判定是否 結(jié)束燃料電池1的運轉(zhuǎn)(步驟S113)。在不結(jié)束燃料電池1的運轉(zhuǎn)的情況 下(S113的"否")，處理返回步驟S202而繼續(xù)處理。與此相對，在結(jié)
18束燃料電池1的運轉(zhuǎn)的情況下(S113的"是")，將當前的氫供應量的值 存儲在非易失性存儲器34中(步驟S214)，結(jié)束圖4的處理。
圖5是按照控制例2的時序圖，時序性地并列示出了標志(IG標志、 暖機標志、暖機結(jié)束標志)、高溫定時器的定時計數(shù)值、氫供應量(例 如，HFM5的計測值的累計值)、以及燃料電池l的溫度(FC溫度)。
在圖5中，當IG標志在時刻tl被設為"ON"并且燃料電池1啟動 時，開始氫供應量的計測(S202)。然后，當FC溫度Tfc由于燃料電池l 的發(fā)電而上升，并在時刻t2超過閾值Ts時(S105的"是")，高溫定時 器開始計數(shù)(S106)。
然后，當在高溫定時器的計數(shù)值未超過閾值t一HT的期間內(nèi)FC溫度 Tfc小于閾值Ts時(時刻t3: S105的"否")，高溫定時器被重置 (S107)。
然后，當在時刻t4氫供應量超過閾值M—H2時(S203的"是")， 推定為燃料電池1內(nèi)的加臭劑堆積，為了使所述加臭劑氣化，暖機標志被 設定為"ON" (S104)。于是，ECU33根據(jù)暖機標志為"ON"，進行使 FC溫度Tfc強制地上升的控制(暖機運轉(zhuǎn)控制)。在暖機標志為"ON" 的期間，持續(xù)進行暖機運轉(zhuǎn)控制。
因此，當FC溫度Tfc上升并成為閾值Ts以上時(時刻t5: S105的
"是")，開始高溫定時器的計數(shù)(S106)。當高溫定時器的計數(shù)值超過 閾值t—HT時(時刻t6: S108的"是")，暖機結(jié)束標志被設定為"ON"
(S109)，氫供應量和高溫定時器被重置，并且暖機標志被設定為
"OFF" (S211)。對于閾值t_HT的長度，通過試驗等求出用于使堆積 在燃料電池1內(nèi)的加臭劑氣化的充足的時間。
然后，當在時刻t7溫度Tfc小于閾值Ts時(S105的"是")，暖機 結(jié)束標志被設定為"OFF" (S107)，經(jīng)由步驟S108、 SllO、 S112、 S113，再次開始氫供應量的計測(S202)。然后，在時刻t8，當在氫供應 量大于閾值M—H2之前在步驟S113中判定IG為"OFF"(燃料電池1停 止)時，ECU 33將此時的氫供應量存儲在非易失性存儲器34中
(S214)。
19然后，當IG在時刻t9被再次開啟(ON)時，存儲在非易失性存儲器34 中的氫供應量被作為初始值來設定(S201)。即，只要暖機結(jié)束標志未變 為"ON"，即使燃料電池l停止，氫供應量也不會被重置。因此，即使在 FC溫度Tfc高于閾值Ts之前停止燃料電池1，當燃料電池1內(nèi)滯留的加臭 劑在燃料電池1內(nèi)固化時，也可使所述加臭劑盡早氣化并從燃料電池1中 排出。
根據(jù)控制例2，在燃料電池1的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，在氫供應量超過閾值 M_H2的時刻，在FC溫度Tfc小于預定溫度(閾值Ts)(未成為閾值Ts 以上)的情況下，無論在此期間是否包括燃料電池1的停止時間，均推定 為加臭劑堆積而進行強制暖機運轉(zhuǎn)。由此，能夠?qū)⑷剂想姵?內(nèi)液化或固 化的加臭劑氣化而排出到燃料電池1夕卜。因此，能夠抑制燃料電池1內(nèi)堆 積的加臭劑妨礙發(fā)電的問題。
另外，在強制暖機運轉(zhuǎn)中，通過使FC溫度Tfc處于加臭劑的沸點以 上的時間持續(xù)一定時間(閾值t—HT)，從而能夠使燃料電池1中液化或固 化的加臭劑適當?shù)貧饣?br>
另外，氫供應量不會由于燃料電池1的停止而重置，在氫供應量達到 預定量(閾值M一H2)時，執(zhí)行強制暖機運轉(zhuǎn)。因此，例如，即使在車輛 的使用者使用反復進行短距離的車輛運轉(zhuǎn)(短程運轉(zhuǎn))的車輛(燃料電 池)時，也能夠掌握未達到預定溫度(閾值Ts)的運轉(zhuǎn)時間，可使燃料電 池1內(nèi)液化或固化的加臭劑氣化來抑制堆積。
在上述控制例2中，說明了在氫量的計測中使用氫流量計(HFM) 5 的情況。但是，在圖1所示的系統(tǒng)這樣使用高壓氫罐(氫罐3)的情況 下，還可以使用以下的構成通過壓力傳感器38來計測氫罐3內(nèi)的壓力 變化，并且ECU 33根據(jù)該壓力變化(壓力降低部分)算出氫供應量。 (控制例3)
接著，對于基于ECU 33的、推定為加臭劑堆積而進行強制暖機的第 三控制例(控制例3)進行說明?？刂评?的構成的概要如下所述。(1) 包括測量燃料電池1的溫度的單元(例如溫度傳感器37);測量燃料電 池的發(fā)電電流的單元(例如電流計30);推定單元(例如ECU 33)，在
20即使發(fā)電電流的累計值(積分值)超過預定值而燃料電池1的溫度(FC溫
度)仍未達到預定溫度以上的情況下，推定為加臭劑堆積；以及控制單元 (ECU 33)，在推定為加臭劑堆積時，使燃料電池1強制性地升溫。 (2)與控制例1相同，在燃料電池1的溫度達到預定溫度之后，強制的 暖機運轉(zhuǎn)仍持續(xù)一定時間。(3)在達到預定的發(fā)電電流累計值之前燃料 電池1的運轉(zhuǎn)結(jié)束的情況下，將結(jié)束時的發(fā)電電流累計值存儲在存儲裝置 (例如非易失性存儲器34)中。在燃料電池l再次啟動時，將上一次運轉(zhuǎn) 結(jié)束時的發(fā)電電流累計值設定為發(fā)電電流累計值的初始值。
圖6是表示基于ECU 33的控制例3的流程圖。ECU 33具有用于執(zhí)行 控制例3的高溫定時器(第二定時器)，并且被構成為將暖機標志和暖機 結(jié)束標志的設定值(ON/OFF)和燃料電池1的發(fā)電電流累計值(電流累 計值)存儲在存儲裝置中。此外，在ECU33的非易失性存儲器34存儲有 上一次結(jié)束時(燃料電池1最終停止時)的發(fā)電電流累計值。例如在車輛 的點火線圈(IG)被開啟(ON)并且燃料電池1啟動時開始圖6所示的處 理。因此，ECU 33被構成為接收IG的ON/OFF信號并且將表示IG的 ON/OFF的值(IG標志值)存儲在存儲裝置中來進行管理?？刂评?包括 與控制例l相同的處理，因而主要說明不同的處理。
當IG被設定為"ON"，燃料電池1啟動，開始圖6所示的處理時， ECU33將暖機標志、暖機結(jié)束標志、高溫定時器初始化。ECU33讀取存 儲在非易失性存儲器34中的上一次結(jié)束時的電流累計值，作為電流累計 值的初始值(步驟S301)。
在下一個步驟S302中，ECU 33累計發(fā)電電流(步驟S302)。艮P， ECU 33算出通過電流計30計測的電流值的積分值(電流累計值)并存儲 在存儲裝置中。
接著，ECU33判定電流累計值是否超過電流累計值閾值Q—fc (步驟 S303 )。此時，在電流累計值超過閾值Q一fc的情況下(S303的 "是")，暖機標志被設為"ON"(步驟S104)。如上所述，在控制例 3中，以步驟S303的條件成立為前提，推定為加臭劑堆積。與此相對，在 電流累計值未超過閾值Q—fc的情況下(S303的"否")，處理進入步驟S105。
步驟S105 S110的處理是與控制例1相同的。S卩，在步驟S105中判定FC溫度Tfc是否為預定溫度(閾值Ts)以上。在FC溫度Tfc為閾值Ts以上時(S105的"是")，開始高溫定時器的計數(shù)(S106)，在FC溫度Tfc小于閾值Ts時(S105的"否")，高溫定時器被重置并且暖機結(jié)束標志被設為"OFF" (S107)。另外，在步驟S108中判定高溫定時器的計數(shù)值是否超過一定時間(閾值t—HT)，在超過閾值t—HT時(S108的
"是")，暖機結(jié)束標志被設定為"ON" (S109)，在步驟S110中判定暖機結(jié)束標志是否為"ON"。
在步驟S110的條件成立的情況下，ECU 33將高溫定時器、暖機標志、電流累計值進行重置(步驟S311)。另外，與控制例1相同，ECU33根據(jù)暖機標志、暖機結(jié)束標志的ON/OFF狀態(tài)來控制燃料電池1的運轉(zhuǎn)
(步驟S112) 。 B卩，如果暖機標志為"ON"，則通過與控制例1相同的方法進行強制暖機運轉(zhuǎn)。另外，與控制例l相同，ECU33在步驟S113中判定是否結(jié)束燃料電池1的運轉(zhuǎn)(步驟S113)。
在步驟S113的條件成立的情況下(S113的"是")，ECU33將電流累計值存儲在非易失性存儲器34中(步驟S314)，結(jié)束圖6的處理。在步驟S113的條件不成立的情況下(S113的"否")，處理返回步驟S302而繼續(xù)處理。
圖7是按照控制例3的時序圖，時序性地并列示出了標志(IG標志、暖機標志、暖機結(jié)束標志)、高溫定時器的定時器計數(shù)值、電流累計值、以及燃料電池l的溫度(FC溫度)。
在圖7中，當IG標志在時刻tl被設為"ON"，燃料電池1啟動時，開始電流累計值的計測(S302)。然后，當FC溫度Tfc由于燃料電池1的發(fā)電而上升，并且在時刻t2超過閾值Ts時(S105的"是")，高溫定時器開始計數(shù)(S106)。
然后，當在高溫定時器的計數(shù)值未超過閾值t一HT的期間內(nèi)FC溫度Tfc小于閾值Ts時(時刻t3: S105的"否")，高溫定時器被重置(S107)。
22然后，當在時刻t4電流累計值超過閾值Q—fc時(S303的"是")，推定為燃料電池1內(nèi)加臭劑堆積，為了使所述加臭劑氣化，暖機標志被設定為"ON" (S104)。于是，ECU 33根據(jù)暖機標志為"ON"，進行使FC溫度Tfc強制地上升的控制。在暖機標志為"ON"的期間，持續(xù)進行暖機運轉(zhuǎn)控制。
由此，當FC溫度上升并成為閾值Ts以上時(時刻t5: S105的"是")，開始高溫定時器的計數(shù)(S106)。當高溫定時器的計數(shù)值超過閾值t—HT時(時刻t6: S108的"是")，暖機結(jié)束標志被設定為"ON"(S109)，電流累計值和高溫定時器被重置，并且暖機標志被設定為"OFF" (S311)。對于閾值t—HT的長度，通過試驗等求得用于使堆積在燃料電池1內(nèi)的加臭劑氣化的充足的時間。
然后，在時刻t7，當FC溫度Tfc小于閾值Ts時(S105的"是")，暖機結(jié)束標志被設定為"OFF" (S107)，經(jīng)由步驟S108、 SllO、 S112、S113，再次開始電流累計值的計測(S302)。然后，在時刻t8，在電流累計值大于閾值Q—fc之前，當在步驟S113中判定IG為"OFF"(燃料電池1停止)時，ECU 33將此時的電流累計值存儲在非易失性存儲器34中(S314)。
然后，在時刻t9，在IG被再次設為"ON"時，存儲在非易失性存儲器34中的電流累計值被設定作為初始值(S301) 。 S卩，只要暖機結(jié)束標志未變?yōu)?ON"，即使燃料電池1停止，電流累計值也不會被重置。因此，即使在FC溫度Tfc高于閾值Ts之前停止燃料電池1，在燃料電池1內(nèi)滯留的加臭劑在燃料電池1內(nèi)固化的情況下，也可使上述加臭劑盡早氣化并從燃料電池l中排出。
根據(jù)控制例3，在燃料電池1的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，在電流累計值超過閾值Q_fc的時刻，在FC溫度Tfc小于預定溫度(閾值Ts)(未達到閾值Ts以上)的情況下，無論在此期間是否包括燃料電池1的停止時間，均進行強制的暖機運轉(zhuǎn)。由此，能夠?qū)⑷剂想姵?內(nèi)液化或固化的加臭劑氣化而排出到燃料電池1夕卜。因此，能夠抑制燃料電池1內(nèi)堆積的加臭劑妨礙發(fā)電的問題。
23另外，通過使FC溫度Tfc處于加臭劑的沸點(閾值Ts)以上的時間持續(xù)一定時間(閾值tJTT)，從而能夠使燃料電池1中液化或固化的加臭劑適當?shù)貧饣?br>
另外，電流累計值不會由于燃料電池1的停止而重置，在電流累計值達到預定量(閾值(^fc)時，執(zhí)行強制暖機運轉(zhuǎn)。由此，例如，即使在車輛的使用者使用反復進行短距離的車輛運轉(zhuǎn)(短程運轉(zhuǎn))的車輛(燃料電池)時，也能夠掌握未達到預定溫度(閾值Ts)的運轉(zhuǎn)時間，可使燃料電池1內(nèi)液化或固化的加臭劑氣化來抑制堆積。
此外，可以通過燃料電池1內(nèi)的氫滲逸量或者來自燃料電池1的氫排放量對上述控制例3中計測的電流累計值進行校正。這樣一來，能夠提高電流累計值的精度，進而執(zhí)行基于正確的電流累計值的強制暖機運轉(zhuǎn)。(控制例4)
作為基于加臭劑堆積推定的強制暖機運轉(zhuǎn)的控制例4，可以對上述的控制例1、控制例2、以及控制例3進行組合。圖8是表示在組合了控制例1與控制例3的情況下(控制例4)的ECU33的處理的流程圖。作為用于執(zhí)行控制例4的構成，可使用上述的用于執(zhí)行實施例1、 3的構成。
當車輛的IG變?yōu)?ON"，燃料電池1啟動時，開始圖8所示的處理。在啟動燃料電池1時，ECU 33將暖機標志、暖機結(jié)束標志、高溫定時器初始化。另外，ECU33讀入存儲在非易失性存儲器34中的上一次結(jié)束時的各個值，作為低溫定時器和電流累計值的初始值(步驟S401)。
在步驟S402中，ECU 33累計發(fā)電電流并開始低溫定時器的計數(shù)。在步驟S403中，判定電流累計值是否超過電流累計值閾值M—H2或者低溫定時器是否超過低溫持續(xù)時間閾值t_LT (步驟S403)。在步驟S403的條件成立的情況下，ECU33使暖機標志為"ON"(步驟S104)。以下，步驟S105 S110的處理是與控制例1及3相同的。
在步驟S110的條件成立的情況下(S110的"是")，ECU33將高溫定時器、低溫定時器、電流累計值進行重置，并且將暖機標志設定為"OFF"(步驟S411)。另外，與控制例l和控制例3相同，根據(jù)暖機標志、暖機結(jié)束標志的ON/OFF狀態(tài)來控制燃料電池1的運轉(zhuǎn)(步驟S112)，并且根據(jù)需要來進行強制暖機運轉(zhuǎn)。
另外，ECU 33判定是否結(jié)束燃料電池1的運轉(zhuǎn)(步驟S113)，在步驟S113的條件成立的情況下，將電流累計值和低溫定時器的計數(shù)值存儲在非易失性存儲器34中(步驟S414)。在步驟S113的條件不成立的情況下，返回步驟S302而繼續(xù)處理。
根據(jù)控制例4，能夠得到控制例1 3所說明的作用效果。此外，根據(jù)控制例4，在供應給燃料電池1的氫的加臭劑的濃度管理不充分，加臭劑的濃度高的狀態(tài)下進行供應的情況下，如果繼續(xù)小電流發(fā)電，則恐怕在達到預想的電流累計閾值之前在燃料電池1內(nèi)加臭劑將會過多地堆積，會對發(fā)電產(chǎn)生妨害。此時，通過基于低溫下發(fā)電的時間施加防護(進行基于低溫定時器計數(shù)值的強制暖機運轉(zhuǎn))，能夠避免該問題。
另外，控制例4即使在由燃料電池1的單元間的流量偏差引起的單元間的加臭劑的堆積量的偏差中存在儀器誤差的情況下，也可通過施加時間的防護(進行基于低溫定時器計數(shù)值的強制暖機運轉(zhuǎn))來有效地抑制加臭劑的過多堆積。
此外，作為控制例4，還能夠進行基于控制例1與控制例2的組合的強制暖機運轉(zhuǎn)的控制。另外，也可以組合控制例2與控制例3、以及組合控制例l、 2、 3來進行強制暖機運轉(zhuǎn)。(其他)
在本實施方式中，對可選擇控制例1 4中任一個執(zhí)行的燃料電池系統(tǒng)的構成例(圖1)進行說明。燃料電池系統(tǒng)被構成為能夠執(zhí)行控制例i 4中至少一個。在僅通過控制例1來執(zhí)行的情況下，例如可以從圖1所示的結(jié)構中省去HFM 5、壓力傳感器38、以及電流計30。另外，在僅通過控制例2來執(zhí)行的情況下，可以從圖l所示的結(jié)構中省去電流計30。另外，可以省去HFM和壓力傳感器中的一個。另外，在僅通過控制例3來執(zhí)行的情況下，可省去HFM5和壓力傳感器38。
另外，在圖l中雖然示出了用于加熱配管8的加熱器36，但作為對燃料電池1進行強制暖機的方法，在不使用對供應給燃料電池1的燃料氣體進行加熱的情況下，可以省去加熱器36。
權利要求
1. 一種燃料電池系統(tǒng)，包括氫供應通路，將添加有加臭劑的氫供應給燃料電池；推定單元，推定所述燃料電池內(nèi)的加臭劑的堆積；以及控制單元，在推定為所述加臭劑堆積的情況下，使所述燃料電池升溫至堆積在所述燃料電池內(nèi)的加臭劑的至少一部分氣化的溫度。
2. 根據(jù)權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述推定單元在所述燃料電池的運轉(zhuǎn)時間內(nèi)對所述燃料電池的溫度不 超過預定溫度的時間進行計數(shù)，在該計數(shù)值超過預定時間的情況下，推定 為所述加臭劑堆積。
3. 根據(jù)權利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，在所述時間的計數(shù)過程中所述燃料電池的運轉(zhuǎn)停止的情況下，所述推 定單元保存該停止時的計數(shù)值，然后，在所述燃料電池的運轉(zhuǎn)重新開始的 情況下，將保存的計數(shù)值作為初始值來重新開始所述時間的計數(shù)。
4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其中， 所述推定單元在所述燃料電池的運轉(zhuǎn)時間內(nèi)計測對所述燃料電池的氫供應量的累計值，在該氫供應量累計值達到預定值的時刻所述燃料電池的 溫度未超過預定溫度的情況下，推定為所述加臭劑堆積。
5. 根據(jù)權利要求4所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，在所述氫供應量累計值的計測過程中所述燃料電池的運轉(zhuǎn)停止的情況 下，所述推定單元保存該停止時的氫供應量累計值，然后，在所述燃料電 池的運轉(zhuǎn)重新開始的情況下，將保存的氫供應量累計值作為初始值而重新 開始氫供應量累計值的計測。
6. 根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其中， 所述推定單元在所述燃料電池的運轉(zhuǎn)時間內(nèi)計測所述燃料電池的發(fā)電電流累計值，在該發(fā)電電流累計值達到預定值的時刻所述燃料電池的溫度 未超過預定溫度的情況下，推定為所述加臭劑堆積。
7. 根據(jù)權利要求6所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，在所述發(fā)電電流累計值的計測過程中所述燃料電池的運轉(zhuǎn)停止的情況 下，所述推定單元保存該停止時的發(fā)電電流累計值，然后，在所述燃料電 池的運轉(zhuǎn)重新開始時，將保存的發(fā)電電流累計值作為初始值而重新開始發(fā) 電電流累計值的計測。
8. 根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其中， 所述控制單元當開始所述燃料電池的升溫時對所述燃料電池進行暖機，使得所述燃料電池的溫度處于所述加臭劑的至少一部分氣化的溫度以 上的狀態(tài)持續(xù)預定時間。
9. 一種燃料電池內(nèi)的加臭劑堆積推定裝置，包括 溫度計測單元，計測燃料電池運轉(zhuǎn)時的溫度；以及推定單元，使用計測的溫度來推定與氫一起被供應給所述燃料電池的 加臭劑在所述燃料電池內(nèi)的堆積。
全文摘要
一種燃料電池系統(tǒng)，包括氫供應通路，將添加有加臭劑的氫供應給燃料電池；推定單元，對燃料電池內(nèi)的加臭劑的堆積進行推定；以及控制單元，在推定為加臭劑堆積的情況下，使所述燃料電池升溫至堆積在燃料電池內(nèi)的加臭劑的至少一部分氣化的溫度。
文檔編號H01M8/06GK101501911SQ20078002926
公開日2009年8月5日 申請日期2007年8月8日 優(yōu)先權日2006年8月9日
發(fā)明者廣瀨雄彥, 末松啟吾, 松葉充司, 橫山龍昭, 渡邊修夫 申請人:豐田自動車株式會社