專利名稱：燃料電池系統(tǒng)及壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)及壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方法。
背景技術(shù)：
近年來，正在進(jìn)行將通過反應(yīng)氣體即燃料氣體和氧化氣體的電化學(xué)反應(yīng)來發(fā)電的燃料電池用作能量源的燃料電池系統(tǒng)的開發(fā)。為了高效率地使燃料電池系統(tǒng)發(fā)電，需要進(jìn) 行調(diào)整以使燃料氣體和氧化氣體的供給量達(dá)到最適宜。但是，反應(yīng)氣體的供給量根據(jù)使用 環(huán)境而變動(dòng)，因此不易調(diào)整為最適宜。例如，在高地使用燃料電池系統(tǒng)的情況下，空氣密度 降低而供給到燃料電池的氧化氣體的量不足，因此發(fā)電效率降低。為了解決這種問題，在下 述專利文獻(xiàn)1所記載的燃料電池系統(tǒng)中，在氣壓降低的情況下使壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速增大，由此 維持供給到燃料電池的氧化氣體的量。專利文獻(xiàn)1 (日本)特開2000-48838號(hào)公報(bào)但是，在上述專利文獻(xiàn)1所記載的燃料電池系統(tǒng)中，為了抑制發(fā)電效率的降低，根 據(jù)用現(xiàn)在的氣壓去除1氣壓所得的值來控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。但是，在采用這種控制方法的 情況下，例如氣壓大幅度降低時(shí)，擔(dān)心設(shè)定成超過壓縮機(jī)的允許最大轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速，從而在壓 縮機(jī)中產(chǎn)生不良情況。此外，也可以考慮到下述情形在較低地抑制允許最大轉(zhuǎn)速的情況 下，即使在壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速被設(shè)定為允許最大轉(zhuǎn)速時(shí)，供給到燃料電池的氧化氣體量仍然不 足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題而提出，其目的在于提供一種燃料電池系統(tǒng) 及壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方法，所述燃料電池系統(tǒng)即使在大氣壓降低的情況下，也能夠不使壓 縮機(jī)中產(chǎn)生不良情況而向燃料電池供給充足的氧化氣體。為了解決上述課題，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，具有燃料電池，接受反 應(yīng)氣體的供給而通過該反應(yīng)氣體的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電力；壓縮機(jī)，將反應(yīng)氣體中的氧化氣 體供給燃料電池；壓力傳感器，檢測(cè)大氣的壓力；判斷單元，判斷由壓力傳感器檢測(cè)出的大 氣壓是否處于規(guī)定壓力值以下；以及轉(zhuǎn)速控制單元，在由判斷單元判斷為大氣壓處于規(guī)定 壓力值以下的情況下，使壓縮機(jī)中允許的最大轉(zhuǎn)速在規(guī)定時(shí)間內(nèi)增大。此外，本發(fā)明的壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方法，是控制燃料電池系統(tǒng)中的壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速 的方法，所述燃料電池系統(tǒng)具備接受反應(yīng)氣體的供給而通過該反應(yīng)氣體的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn) 生電力的燃料電池、將反應(yīng)氣體中的氧化氣體供給燃料電池的壓縮機(jī)、以及檢測(cè)大氣的壓 力的壓力傳感器，所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方法的特征在于，包括判斷工序，判斷由壓力傳 感器檢測(cè)出的大氣壓是否處于規(guī)定壓力值以下；以及轉(zhuǎn)速控制工序，在判斷工序中判斷為 大氣壓處于規(guī)定壓力值以下的情況下，使壓縮機(jī)中允許的最大轉(zhuǎn)速在規(guī)定時(shí)間內(nèi)增大。根據(jù)這些發(fā)明，在大氣壓降低至規(guī)定的壓力值以下的情況下，能夠使壓縮機(jī)中允 許的最大轉(zhuǎn)速在規(guī)定時(shí)間的期間增大。因此，即使在大氣壓降低的情況下，也能夠不使壓縮機(jī)中產(chǎn)生不良情況而向燃料電池供給充足的氧化氣體。在上述燃料電池系統(tǒng)中，上述判斷單元能夠判斷大氣壓處于規(guī)定壓力值以下的狀 態(tài)是否持續(xù)了第二規(guī)定時(shí)間以上，上述轉(zhuǎn)速控制單元能夠在由判斷單元判斷為大氣壓處于 規(guī)定壓力值以下的狀態(tài)持續(xù)了第二規(guī)定時(shí)間以上的情況下，使最大轉(zhuǎn)速在規(guī)定時(shí)間內(nèi)增 大。由此，能夠在大氣壓持續(xù)第二規(guī)定時(shí)間以上低至規(guī)定壓力值以下的情況下使最大 轉(zhuǎn)速在規(guī)定時(shí)間的期間增大，因此，能夠在由于某些原因壓力值暫時(shí)降低的情況下，不使最 大轉(zhuǎn)速增大而仍然以通常時(shí)的最大轉(zhuǎn)速繼續(xù)。在上述燃料電池系統(tǒng)中，上述判斷單元能夠判斷對(duì)于壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速增大指令量是 否處于規(guī)定量以上、且大氣壓處于規(guī)定壓力值以下的狀態(tài)是否持續(xù)了第二規(guī)定時(shí)間以上， 上述轉(zhuǎn)速控制單元能夠在由判斷單元判斷為轉(zhuǎn)速增大指令量處于規(guī)定量以上、且大氣壓處 于規(guī)定壓力值以下的狀態(tài)持續(xù)了第二規(guī)定時(shí)間以上的情況下，使最大轉(zhuǎn)速在規(guī)定時(shí)間內(nèi)增 大。此處，“轉(zhuǎn)速增大指令量”例如對(duì)于搭載于車輛的燃料電池系統(tǒng)而言，是加速操作部件的 操作量(油門開度)。這樣，在使最大轉(zhuǎn)速增大時(shí)的條件中，包含了對(duì)于壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速增大指令量處于 規(guī)定量以上的條件，由此，能夠限定在壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速到達(dá)最大轉(zhuǎn)速的可能性較高時(shí)后使最 大轉(zhuǎn)速增大。
在上述燃料電池系統(tǒng)中，還具有溫度傳感器，檢測(cè)從上述壓縮機(jī)排出的所述氧化 氣體的溫度；以及第二判斷單元，判斷在從通過所述轉(zhuǎn)速控制單元使最大轉(zhuǎn)速增大后到經(jīng) 過規(guī)定時(shí)間的期間、由溫度傳感器檢測(cè)出的溫度是否達(dá)到規(guī)定溫度以上，所述轉(zhuǎn)速控制單 元能夠在由第二判斷單元判斷為所述溫度達(dá)到規(guī)定溫度以上的情況下，將最大轉(zhuǎn)速變更為 增大前的轉(zhuǎn)速。由此，能夠在使最大轉(zhuǎn)速增大后防止由增大最大轉(zhuǎn)速所引起的壓縮機(jī)的不良情況 于未然。在上述燃料電池系統(tǒng)中，所述第二判斷單元能夠判斷在從使最大轉(zhuǎn)速增大后到經(jīng) 過規(guī)定時(shí)間的期間由溫度傳感器檢測(cè)出的所述溫度達(dá)到規(guī)定溫度以上的狀態(tài)是否持續(xù)了 第三規(guī)定時(shí)間以上，所述轉(zhuǎn)速控制單元能夠在由第二判斷單元判斷為所述溫度達(dá)到規(guī)定溫 度以上的狀態(tài)持續(xù)了第三規(guī)定時(shí)間以上的情況下，將最大轉(zhuǎn)速變更為增大前的轉(zhuǎn)速。由此，在使最大轉(zhuǎn)速增大后，能夠在由于某些原因壓縮機(jī)的排出溫度暫時(shí)上升的 情況下，不使最大轉(zhuǎn)速?gòu)?fù)原而仍然以增大后的狀態(tài)繼續(xù)。根據(jù)本發(fā)明，即使在大氣壓降低的情況下，也能夠不使壓縮機(jī)產(chǎn)生不良情況而向 燃料電池供給充足的氧化氣體。


圖1是示意地表示實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成圖。圖2是用于說明圖1所示的燃料電池系統(tǒng)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制處理的流程圖。標(biāo)號(hào)說明L···燃料電池系統(tǒng)；2…燃料電池；3…氧化氣體配管系統(tǒng)；4…氫氣配管系統(tǒng)；5… 控制部；30…過濾器；31…壓縮機(jī)；32…空氣供給流路；33…空氣排出流路；34…加濕器；40…氫罐；41…氫供給流路；42…循環(huán)流路；43…主截止閥；44…調(diào)節(jié)器；45…氫泵；46··· 氣液分離器；47…排氣排水閥；48…排出流路；49…稀釋器；N…轉(zhuǎn)速傳感器；P…壓力傳感 器；T…溫度傳感器；S…油門開度傳感器
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)及壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方法的適宜實(shí)施方式進(jìn)行說明。本實(shí)施方式中，對(duì)將本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)用作燃料電池車輛(FCHV;Fuel Cell Hybrid Vehicle)的車載發(fā)電系統(tǒng)的情況進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)，在大氣壓低至規(guī)定的壓力值以下的情況下，使壓縮 機(jī)允許的最大轉(zhuǎn)速在規(guī)定時(shí)間內(nèi)增大，由此，即使在大氣壓降低的情況下，也能夠不使壓縮 機(jī)產(chǎn)生不良情況而向燃料電池供給充足的氧化氣體。以下，對(duì)具有這種特征的燃料電池系 統(tǒng)的構(gòu)成及動(dòng)作詳細(xì)地進(jìn)行說明。首先，參照?qǐng)D1，對(duì)本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖1是示意地表 示本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成圖。如該圖所示，燃料電池系統(tǒng)1具有通過反應(yīng)氣體即氧化氣體和燃料氣體的電化 學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電力的燃料電池2、向燃料電池2供給作為氧化氣體的空氣的氧化氣體配管 系統(tǒng)3、向燃料電池2供給作為燃料氣體的氫的氫氣配管系統(tǒng)4、以及集中控制系統(tǒng)整體的 控制部5。燃料電池2由層疊多個(gè)接受反應(yīng)氣體的供給而發(fā)電的單電池而成的電池組構(gòu)造 構(gòu)成。由燃料電池2發(fā)出的直流電力的一部分被DC/DC轉(zhuǎn)換器(未圖示)降壓而充電到蓄 電池即二次電池(未圖示)。氧化氣體配管系統(tǒng)3具有壓縮機(jī)31，將經(jīng)由過濾器30取入的空氣壓縮并將作為 氧化氣體的壓縮空氣送出；空氣供給流路32，用于向燃料電池2供給氧化氣體；以及空氣排 出流路33，用于將從燃料電池2排出的氧化廢氣排出。空氣供給流路32和空氣排出流路 33上設(shè)有加濕器34，其利用從燃料電池2排出的氧化廢氣對(duì)從壓縮機(jī)31壓送來的氧化氣 體進(jìn)行加濕。通過該加濕器34進(jìn)行水分交換等后的氧化廢氣最終作為廢氣向系統(tǒng)外的大 氣中排出。此外，壓縮機(jī)31中，設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器N，其檢測(cè)壓縮機(jī)31中包含的馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。 而且，在壓縮機(jī)31的出口側(cè)，設(shè)有溫度傳感器T，其檢測(cè)從壓縮機(jī)31排出的氧化氣體的溫度 (以下稱為“排出溫度”)。氫氣配管系統(tǒng)4具有氫罐40，作為貯存高壓(例如70MPa)的氫氣的燃料供給源； 氫供給流路41，作為用于向燃料電池2供給氫罐40的氫氣的燃料供給流路；以及循環(huán)流路 42，用于使從燃料電池2排出的氫廢氣返回到氫供給流路41。此外，氫氣配管系統(tǒng)4是本發(fā) 明的燃料供給系統(tǒng)的一種實(shí)施方式?？梢源姹緦?shí)施方式的氫罐40而采用例如改性器和 高壓氣罐作為燃料供給源，所述改性器利用水蒸氣將烴類燃料改性為富氫的燃料氣體，所 述高壓氣罐使由該改性器改性后的燃料氣體成為高壓狀態(tài)而儲(chǔ)壓。此外，也可以采用具有 儲(chǔ)氫合金的罐作為燃料供給源。氫供給流路41上，設(shè)有切斷或允許來自氫罐40的氫氣的供給的主截止閥43和將 氫氣的壓力調(diào)壓為預(yù)先設(shè)定的二次壓的調(diào)節(jié)器44。在循環(huán)流路42上設(shè)有將循環(huán)流路42內(nèi)的氫廢氣進(jìn)行加壓而向氫供給流路41側(cè)送出的氫泵45。此外，在循環(huán)流路42上，經(jīng)由氣液分離器46和排氣排水閥47連接有排出 流路48。氣液分離器46從氫廢氣回收水分。排氣排水閥47根據(jù)來自控制部5的指令，將 由氣液分離器46回收的水分和包含循環(huán)流路42內(nèi)的不純物的氫廢氣排出(放氣)。從排 氣排水閥47排出的氫廢氣被稀釋器49稀釋而與空氣排出流路33內(nèi)的氧化廢氣合流?？刂撇?通過傳感器(例如油門開度傳感器S)檢測(cè)燃料電池車輛中設(shè)置的加速 操作部件(油門)的操作量(例如油門開度)，接受加速要求值(例如來自牽引馬達(dá)等的電 力消耗裝置的要求發(fā)電量)等的控制信息，控制系統(tǒng)內(nèi)的各種機(jī)器的動(dòng)作。此外，電力消耗 裝置中，除了牽引馬達(dá)之外，還包括例如為了使燃料電池2工作所需要的輔機(jī)裝置(例如壓 縮機(jī)31、氫泵45的馬達(dá)等)、與車輛行走有關(guān)的各種裝置(變速器、車輪控制裝置、轉(zhuǎn)向裝 置、懸架裝置等)所使用的促動(dòng)器、乘員空間的空調(diào)裝置(空調(diào))、照明、音響等。控制部5判斷由油門開度傳感器S檢測(cè)出的油門開度是否處于規(guī)定開度以上、且 由用于測(cè)定大氣壓的壓力傳感器P檢測(cè)出的大氣壓處于規(guī)定的壓力值以下的狀態(tài)是否持 續(xù)了規(guī)定時(shí)間以上。作為判斷油門開度時(shí)的規(guī)定開度，可設(shè)定例如95%的開度，作為判斷大 氣壓時(shí)的規(guī)定的壓力值，可設(shè)定例如90kPa，作為判斷持續(xù)時(shí)間時(shí)的規(guī)定時(shí)間，可設(shè)定例如 3秒。
控制部5在判斷為油門開度處于規(guī)定開度以上且大氣壓處于規(guī)定壓力值以下的 狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時(shí)間以上的情況下，執(zhí)行使壓縮機(jī)31中允許的最大轉(zhuǎn)速在規(guī)定時(shí)間內(nèi)增 大的最大轉(zhuǎn)速增大處理。以下具體說明最大轉(zhuǎn)速增大處理的內(nèi)容。首先，將壓縮機(jī)31中允 許的最大轉(zhuǎn)速變更為比通常時(shí)的最大轉(zhuǎn)速高的轉(zhuǎn)速即增大時(shí)最大轉(zhuǎn)速。接著，在變更為增 大時(shí)最大轉(zhuǎn)速后經(jīng)過規(guī)定時(shí)間的情況下，將最大轉(zhuǎn)速變更為通常時(shí)的最大轉(zhuǎn)速。由此結(jié)束 最大轉(zhuǎn)速增大處理。作為通常時(shí)的最大轉(zhuǎn)速，可設(shè)定例如5700rpm，作為增大時(shí)最大轉(zhuǎn)速，可 設(shè)定例如6000rpm。作為判斷變更為增大時(shí)最大轉(zhuǎn)速后的經(jīng)過時(shí)間時(shí)的規(guī)定時(shí)間，可設(shè)定例 如180秒。此外，壓力傳感器P可設(shè)在例如發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)?？刂撇?在執(zhí)行最大轉(zhuǎn)速增大處理期間，進(jìn)一步判斷由溫度傳感器T檢測(cè)出的壓 縮機(jī)31的排出溫度達(dá)到規(guī)定溫度以上的狀態(tài)是否持續(xù)了規(guī)定時(shí)間以上。作為判斷壓縮機(jī) 31的排出溫度時(shí)的規(guī)定溫度，可設(shè)定例如170°C，作為判斷在規(guī)定溫度以上的持續(xù)時(shí)間時(shí) 的規(guī)定時(shí)間，可設(shè)定例如20秒?？刂撇?在判斷為壓縮機(jī)31的排出溫度達(dá)到規(guī)定溫度以上的狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時(shí) 間以上的情況下，強(qiáng)制地將壓縮機(jī)31中允許的最大轉(zhuǎn)速變更為通常時(shí)的最大轉(zhuǎn)速，由此在 中途使最大轉(zhuǎn)速增大處理結(jié)束。此處，控制部5在物理上具有例如CPU、存儲(chǔ)由CPU處理的控制程序或控制數(shù)據(jù)的 ROM或HDD、主要作為用于控制處理的各種作業(yè)區(qū)域使用的RAM、以及輸入輸出接口。這些要 素互相經(jīng)由總線連接。輸入輸出接口上，連接有轉(zhuǎn)速傳感器N、壓力傳感器P、溫度傳感器T 和油門開度傳感器S等各種傳感器，并且，連接有用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)31、主截止閥43、氫泵45 和排氣排水閥47等的各種驅(qū)動(dòng)器。CPU根據(jù)ROM中存儲(chǔ)的控制程序，經(jīng)由輸入輸出接口接收轉(zhuǎn)速傳感器N、壓力傳感 器P、溫度傳感器T、油門開度傳感器S中的檢測(cè)結(jié)果，并使用RAM內(nèi)的各種數(shù)據(jù)等而進(jìn)行處 理，由此來控制燃料電池系統(tǒng)1的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制處理。此外，CPU經(jīng)由輸入輸出接口而向 各種驅(qū)動(dòng)器輸出控制信號(hào)，由此控制燃料電池系統(tǒng)1整體。
接著，利用圖2所示的流程圖，對(duì)本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制 處理進(jìn)行說明。該壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制處理在從使點(diǎn)火開關(guān)為ON (接通)到使其為OFF (斷開) 的期間重復(fù)進(jìn)行。首先，控制部5將壓縮機(jī)的最大轉(zhuǎn)速設(shè)定為通常時(shí)的最大轉(zhuǎn)速(步驟Si)。接著，控制部5判斷由油門開度傳感器S檢測(cè)出的油門開度是否處于規(guī)定開度以 上且由壓力傳感器P檢測(cè)出的大氣壓處于規(guī)定的壓力值以下的狀態(tài)是否持續(xù)了規(guī)定時(shí)間 以上(步驟S2)。在該判斷為NO(否)的情況(步驟S2 ；NO)下，重復(fù)步驟S2的處理。另一方面，在步驟S2的判斷為YES (是)的情況(步驟S2 ；YES)下，控制部5將壓 縮機(jī)31中允許的最大轉(zhuǎn)速?gòu)耐ǔr(shí)的最大轉(zhuǎn)速變更為增大時(shí)最大轉(zhuǎn)速(步驟S3)。接著，控制部5判斷將最大轉(zhuǎn)速變更為增大時(shí)最大轉(zhuǎn)速后是否經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間， 并且，判斷由溫度傳感器T檢測(cè)出的壓縮機(jī)31的排出溫度達(dá)到規(guī)定溫度以上的狀態(tài)是否持 續(xù)了規(guī)定時(shí)間以上(步驟S4)。在雙方的判斷均為NO的情況(步驟S4 ；NO)下，重復(fù)步驟 S4的處理。另一方面，在步驟S4的判斷中至少任一方的判斷為YES的情況(步驟S4 ；YES)下， 轉(zhuǎn)移到上述步驟Sl進(jìn)行處理。由此，壓縮機(jī)31中允許的最大轉(zhuǎn)速被變更為通常時(shí)的最大 轉(zhuǎn)速。此外，在上述的動(dòng)作說明中，在步驟Sl中將壓縮機(jī)的最大轉(zhuǎn)速設(shè)定為通常時(shí)的最 大轉(zhuǎn)速，但通過在點(diǎn)火開關(guān)被設(shè)為OFF時(shí)使最大轉(zhuǎn)速再設(shè)定(復(fù)位)為通常時(shí)的最大轉(zhuǎn)速， 能夠在剛使點(diǎn)火開關(guān)為ON之后省略步驟Sl的處理。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)1，在油門開度處于規(guī)定開度以上且大 氣壓持續(xù)規(guī)定時(shí)間以上低至規(guī)定的壓力值以下的情況下，執(zhí)行上述的最大轉(zhuǎn)速增大處理， 能夠使壓縮機(jī)31中允許的最大轉(zhuǎn)速在規(guī)定時(shí)間的期間增大。由此，即使在大氣壓降低的情 況下，也能夠不使壓縮機(jī)產(chǎn)生不良情況而向燃料電池供給充足的氧化氣體。此外，根據(jù)本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)1，在執(zhí)行最大轉(zhuǎn)速增大處理時(shí)，如果從壓 縮機(jī)31排出的氧化氣體的溫度達(dá)到規(guī)定溫度以上，則由于能夠使最大轉(zhuǎn)速返回到通常時(shí) 的最大轉(zhuǎn)速，所以能夠?qū)⒃龃笞畲筠D(zhuǎn)速所引起的壓縮機(jī)31的不良情況防止于未然。此外，在上述實(shí)施方式中，作為最大轉(zhuǎn)速增大處理的開始條件，舉出了油門開度處 于規(guī)定開度以上且大氣壓處于規(guī)定壓力值以下的狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時(shí)間以上的例子，但開始 條件的內(nèi)容不限定于此。在開始條件中至少包含大氣壓處于規(guī)定壓力值以下的條件即可。 但是，通過在開始條件中包含油門開度處于規(guī)定開度以上的條件，能夠限定在壓縮機(jī)的轉(zhuǎn) 速到達(dá)最大轉(zhuǎn)速的可能性較高時(shí)執(zhí)行最大轉(zhuǎn)速增大處理。此外，通過在開始條件中包含低 壓力狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時(shí)間以上的條件，能夠在由于某些原因壓力值暫時(shí)降低的情況下不使 最大轉(zhuǎn)速增大而仍然以通常時(shí)的最大轉(zhuǎn)速繼續(xù)。此外，在上述實(shí)施方式中，作為最大轉(zhuǎn)速增大處理的結(jié)束條件之一，除了最大轉(zhuǎn)速增大處理的持續(xù)時(shí)間以外，舉出了由溫度傳感器T檢測(cè)出的壓縮機(jī)31的排出溫度達(dá)到規(guī)定 溫度以上的狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時(shí)間以上的例子，但結(jié)束條件的內(nèi)容不限定于此。除了最大轉(zhuǎn) 速增大處理的持續(xù)時(shí)間以外，在結(jié)束條件之一中至少包含排出溫度達(dá)到規(guī)定溫度以上的條 件即可。但是，通過在結(jié)束條件中包含高溫狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定時(shí)間以上的條件，能夠在由于某 些原因排出溫度暫時(shí)上升的情況下不使最大轉(zhuǎn)速增大處理結(jié)束而直接繼續(xù)。
此外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)在燃料電池車輛上裝載本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的情 況進(jìn)行了說明，但在燃料電池車輛以外的各種移動(dòng)體(機(jī)器人、船舶、飛行器等)中也能夠 應(yīng)用本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)。此外，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)也能夠應(yīng)用于用作建筑物(住 宅、大樓等)用的發(fā)電設(shè)備的定置用發(fā)電系統(tǒng)中。
本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)和壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方法，適于即使在大氣壓降低的情況 下也向燃料電池供給充足的氧化氣體的情況。
權(quán)利要求
一種燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，具有燃料電池，接受反應(yīng)氣體的供給而通過該反應(yīng)氣體的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電力；壓縮機(jī)，將所述反應(yīng)氣體中的氧化氣體供給所述燃料電池；壓力傳感器，檢測(cè)大氣的壓力；判斷單元，判斷由所述壓力傳感器檢測(cè)出的大氣壓是否處于規(guī)定壓力值以下；以及轉(zhuǎn)速控制單元，在由所述判斷單元判斷為所述大氣壓處于規(guī)定壓力值以下的情況下，使所述壓縮機(jī)中允許的最大轉(zhuǎn)速在規(guī)定時(shí)間內(nèi)增大。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷單元判斷所述大氣壓處于規(guī)定壓力值以下的狀態(tài)是否持續(xù)了第二規(guī)定時(shí)間 以上，在由所述判斷單元判斷為所述大氣壓處于規(guī)定壓力值以下的狀態(tài)持續(xù)了第二規(guī)定時(shí) 間以上的情況下，所述轉(zhuǎn)速控制單元使所述最大轉(zhuǎn)速在規(guī)定時(shí)間內(nèi)增大。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷單元判斷對(duì)于所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速增大指令量是否處于規(guī)定量以上、且所述大 氣壓處于規(guī)定壓力值以下的狀態(tài)是否持續(xù)了第二規(guī)定時(shí)間以上，在由所述判斷單元判斷為所述轉(zhuǎn)速增大指令量處于規(guī)定量以上、且所述大氣壓處于規(guī) 定壓力值以下的狀態(tài)持續(xù)了第二規(guī)定時(shí)間以上的情況下，所述轉(zhuǎn)速控制單元使所述最大轉(zhuǎn) 速在規(guī)定時(shí)間內(nèi)增大。
4.如權(quán)利要求1 3的任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具有 溫度傳感器，檢測(cè)從所述壓縮機(jī)排出的所述氧化氣體的溫度；以及第二判斷單元，判斷在從所述轉(zhuǎn)速控制單元使所述最大轉(zhuǎn)速增大后到經(jīng)過所述規(guī)定時(shí) 間的期間、由所述溫度傳感器檢測(cè)出的所述溫度是否達(dá)到規(guī)定溫度以上，在由所述第二判斷單元判斷為所述溫度達(dá)到規(guī)定溫度以上的情況下，所述轉(zhuǎn)速控制單 元將所述最大轉(zhuǎn)速變更為增大前的轉(zhuǎn)速。
5.如權(quán)利要求4所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述第二判斷單元判斷在從使所述最大轉(zhuǎn)速增大后到經(jīng)過所述規(guī)定時(shí)間的期間、由所 述溫度傳感器檢測(cè)出的所述溫度達(dá)到規(guī)定溫度以上的狀態(tài)是否持續(xù)了第三規(guī)定時(shí)間以上， 在由所述第二判斷單元判斷為所述溫度達(dá)到規(guī)定溫度以上的狀態(tài)持續(xù)了第三規(guī)定時(shí) 間以上的情況下，所述轉(zhuǎn)速控制單元將所述最大轉(zhuǎn)速變更為增大前的轉(zhuǎn)速。
6.一種壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方法，是控制燃料電池系統(tǒng)中的所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速的方法， 所述燃料電池系統(tǒng)具備接受反應(yīng)氣體的供給而通過該反應(yīng)氣體的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電力的 燃料電池、將所述反應(yīng)氣體中的氧化氣體供給所述燃料電池的壓縮機(jī)、以及檢測(cè)大氣的壓 力的壓力傳感器，所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方法的特征在于，包括判斷工序，判斷由所述壓力傳感器檢測(cè)出的大氣壓是否處于規(guī)定壓力值以下；以及 轉(zhuǎn)速控制工序，在所述判斷工序中判斷為所述大氣壓處于規(guī)定壓力值以下的情況下， 使所述壓縮機(jī)中允許的最大轉(zhuǎn)速在規(guī)定時(shí)間內(nèi)增大。
全文摘要
即使在大氣壓降低的情況下，也不使壓縮機(jī)產(chǎn)生不良情況而向燃料電池供給充足的氧化氣體?？刂撇?5)判斷由油門開度傳感器(S)檢測(cè)出的油門開度是否處于規(guī)定開度以上且由壓力傳感器(P)檢測(cè)出的大氣壓處于規(guī)定壓力值以下的狀態(tài)是否持續(xù)了規(guī)定時(shí)間以上，在該判斷為是的情況下，將壓縮機(jī)(31)中允許的最大轉(zhuǎn)速?gòu)耐ǔr(shí)的最大轉(zhuǎn)速變更為增大時(shí)最大轉(zhuǎn)速?？刂撇?5)判斷將最大轉(zhuǎn)速變更為增大時(shí)最大轉(zhuǎn)速后是否經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間，并且判斷由溫度傳感器(T)檢測(cè)出的壓縮機(jī)(31)的排出溫度達(dá)到規(guī)定溫度以上的狀態(tài)是否持續(xù)了規(guī)定時(shí)間以上，在至少任一方的判斷為是的情況下，將最大轉(zhuǎn)速返回到通常時(shí)的最大轉(zhuǎn)速。
文檔編號(hào)H01M8/00GK101828290SQ200880111980
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月16日
發(fā)明者坊農(nóng)哲也 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社