專利名稱：燃料電池系統(tǒng)以其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)及其控制方法。具體而言，涉及在怠速停止中不僅供應(yīng)低流量的氧化劑氣體還從燃料電池取出低電流的燃料電池系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
近年，作為汽車的新的動(dòng)力源，燃料電池系統(tǒng)正受到關(guān)注。燃料電池系統(tǒng)例如具備燃料電池，其使反應(yīng)氣體進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)來(lái)發(fā)電；以及反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置，其經(jīng)由反應(yīng)氣體流路來(lái)對(duì)燃料電池供應(yīng)反應(yīng)氣體。燃料電池例如是將從數(shù)十個(gè)到數(shù)百個(gè)的單體電池進(jìn)行層疊而得到的堆結(jié)構(gòu)。在此，各單體電池是用一對(duì)隔離器來(lái)夾持膜電極結(jié)構(gòu)體(MEA)而構(gòu)成的。膜電極結(jié)構(gòu)體由陽(yáng) 極電極(陰極)和陰極電極(陽(yáng)極)、以及這些電極所夾持的固體高分子電解質(zhì)膜構(gòu)成。若對(duì)燃料電池的陽(yáng)極電極供應(yīng)作為燃料氣體的氫，且對(duì)陰極電極供應(yīng)作為氧化劑氣體的空氣，則電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行從而發(fā)電。如此，由于燃料電池通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)而直接得到電，因此憑借發(fā)電效率高這一點(diǎn)而優(yōu)選。另外，由于燃料電池在發(fā)電時(shí)只生成無(wú)害的水，因此從對(duì)環(huán)境的影響的點(diǎn)來(lái)說(shuō)也優(yōu)選。此外，在以這樣的燃料電池系統(tǒng)為動(dòng)力源的燃料電池車輛中，例如在交通信號(hào)等待等車輛停止時(shí)還繼續(xù)進(jìn)行怠速發(fā)電的情況下，執(zhí)行停止氧化劑氣體以及燃料氣體的供應(yīng)從而停止怠速發(fā)電的怠速停止。通過(guò)執(zhí)行該怠速停止，能實(shí)現(xiàn)燃料的高效的利用。然而，若執(zhí)行該怠速停止，則存在如下風(fēng)險(xiǎn)燃料電池會(huì)因基于殘留在燃料電池系統(tǒng)內(nèi)的氫以及氧的發(fā)電而成為高電位，從而電解質(zhì)膜會(huì)劣化。為此，提出了這樣一種技術(shù)即使在怠速停止時(shí)停止了氧化劑氣體以及燃料氣體的供應(yīng)的情況下，也通過(guò)從燃料電池取出電流來(lái)消耗殘留在燃料電池系統(tǒng)內(nèi)的氫以及氧，從而不僅防止燃料電池成為高電位，還抑制電解質(zhì)膜的劣化(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。另外，若執(zhí)行怠速停止，則存在如下風(fēng)險(xiǎn)在交叉泄漏現(xiàn)象的發(fā)生時(shí)等滯留在電解質(zhì)膜的附近的氫和氧會(huì)在高濃度下反應(yīng)，從而電解質(zhì)膜會(huì)劣化。為此，提出了這樣一種技術(shù)通過(guò)對(duì)怠速停止中的燃料電池供應(yīng)低流量的氧化劑氣體，來(lái)減少滯留在電解質(zhì)膜附近的氧量，從而抑制與氫之間的反應(yīng)，抑制電解質(zhì)膜的劣化(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I日本特開(kāi)2006-294304號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)2005-327492號(hào)公報(bào)發(fā)明要解決的課題然而，在燃料電池系統(tǒng)中，為了防止排出燃料氣體濃度高的氣體而設(shè)有稀釋器。將從燃料電池排出的燃料廢氣導(dǎo)入到該稀釋器內(nèi)，并在稀釋器內(nèi)滯留一段時(shí)間經(jīng)稀釋后而排出。燃料廢氣的稀釋中，利用從燃料電池排出的氧化劑廢氣。但是，在專利文獻(xiàn)I的技術(shù)中，由于在怠速停止中不供應(yīng)氧化劑氣體，因此不能確保用于稀釋滯留在稀釋器內(nèi)的燃料廢氣的氧化劑廢氣。故而，為了確保用于稀釋燃料廢氣的稀釋氣體，設(shè)為若不預(yù)先將作為稀釋氣體的氧化劑氣體導(dǎo)入稀釋室內(nèi)，則不能轉(zhuǎn)移到怠
速停止。另外，在專利文獻(xiàn)I的技術(shù)中，由于在怠速停止中不供應(yīng)氧化劑氣體，因此存在如下風(fēng)險(xiǎn)在交叉泄漏現(xiàn)象的發(fā)生時(shí)等滯留在電解質(zhì)膜的附近的氫和氧會(huì)在高濃度下反應(yīng)，從而電解質(zhì)膜會(huì)劣化。另外，由于在怠速停止時(shí)以停止了燃料氣體以及氧化劑氣體的供應(yīng)的狀態(tài)來(lái)從燃料電池取出電流，因此在轉(zhuǎn)移到怠速停止后單體電池電壓會(huì)立刻下降，從而必須立刻解除怠速停止。另外，由于在怠速停止中不供應(yīng)氧化劑氣體，因此在怠速停止中不會(huì)驅(qū)動(dòng)空氣泵。故而，由于與是否處于能對(duì)蓄電裝置充電的狀態(tài)無(wú)關(guān)地在怠速停止中從燃料電池取出電 流，因此需要設(shè)置消耗該電流的放電電阻器。本發(fā)明鑒于上述而提出，其目的在于，提供一種不僅能快速轉(zhuǎn)移到怠速停止還能抑制怠速停止中的電解質(zhì)膜的劣化以及單體電池電壓的下降、且不需要設(shè)置放電電阻器的燃料電池系統(tǒng)及其控制方法。另外，若像上述專利文獻(xiàn)2的技術(shù)那樣完全停止從燃料電池取出電流，則存在如下風(fēng)險(xiǎn)燃料電池會(huì)因殘留在燃料電池系統(tǒng)內(nèi)的氫和氧的發(fā)電而成為高電位，從而電解質(zhì)膜會(huì)劣化。故而，在怠速停止中，設(shè)為優(yōu)選從燃料電池取出低電流。因此，在怠速停止中，通過(guò)對(duì)燃料電池供應(yīng)低流量的氧化劑氣體，且執(zhí)行從燃料電池取出低電流的怠速停止控制，能抑制基于滯留在電解質(zhì)膜附近的氫和氧的反應(yīng)的電解質(zhì)膜的劣化、以及基于燃料電池的高電位化的電解質(zhì)膜的劣化這兩者。但是，在上述的怠速停止控制的執(zhí)行中的燃料電池系統(tǒng)處于高地等大氣壓低的環(huán)境下，即處于空氣的密度低環(huán)境下的情況下，為了確保與平地等量的作為氧化劑氣體而供應(yīng)的空氣的流量，作為氧化劑氣體供應(yīng)單元的空氣泵要在高速旋轉(zhuǎn)下工作。如此，存在如下問(wèn)題空氣泵的轉(zhuǎn)速會(huì)超過(guò)保證怠速停止中的燃料電池系統(tǒng)的良好的噪聲/振動(dòng)(以下，稱為“NV (噪聲振動(dòng))”)性能的上限值，從而NV性能惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述而提出，其目的在于，提供一種燃料電池系統(tǒng)及其控制方法，即使在一邊供應(yīng)低流量的氧化劑氣體一邊正在執(zhí)行從燃料電池取出低電流的怠速停止控制的燃料電池系統(tǒng)處于低壓環(huán)境下的情況下，也能抑制NV性能的惡化。用于解決課題的手段為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明所涉及的燃料電池系統(tǒng)(例如，后述的燃料電池系統(tǒng)I)具備燃料電池堆(例如，后述的燃料電池10)，其將多個(gè)通過(guò)被供應(yīng)反應(yīng)氣體(例如，后述的氫以及空氣)來(lái)發(fā)電的燃料電池單體電池進(jìn)行層疊而構(gòu)成；和反應(yīng)氣體供應(yīng)單元(例如，后述的空氣泵21，氫罐22，噴射器28以及調(diào)節(jié)器261)，其對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)反應(yīng)氣體，所述燃料電池系統(tǒng)還具備怠速停止控制單元(例如，后述的ECU40的怠速停止控制部以及VCU15)，其在怠速發(fā)電中給定條件成立的情況下，開(kāi)始如下的怠速停止控制一邊由所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)流量比在所述怠速發(fā)電時(shí)低的氧化劑氣體(例如，后述的空氣)，一邊從所述燃料電池堆取出比所述怠速發(fā)電時(shí)低的電流。首先，根據(jù)本發(fā)明，由于在怠速停止中從燃料電池堆取出電流，因此能避免輸出電流值為0的OCV狀態(tài)，能抑制基于燃料電池堆的高電位化的電解質(zhì)膜的劣化。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于將在怠速停止中從燃料電池堆取出的電流設(shè)為比在怠速發(fā)電時(shí)的電流低，因此能抑制怠速停止中的單體電池電壓的下降。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于在怠速停止中對(duì)燃料電池堆供應(yīng)氧化劑氣體，因此能確保用于稀釋滯留在稀釋器(例如，后述的稀釋器50)內(nèi)的燃料廢氣的氧化劑廢氣。故而，能減少必須預(yù)先確保的稀釋氣體(氧化劑氣體，例如后述的空氣)量，能快速轉(zhuǎn)移到怠速停止。由此，燃油效率也得以提高。 另外，根據(jù)本發(fā)明，由于在怠速停止中供應(yīng)氧化劑氣體，因此能減少在交叉泄漏現(xiàn)象的發(fā)生時(shí)等滯留在電解質(zhì)膜的附近的氧量，從而能抑制在電解質(zhì)膜的附近氫和氧在高濃度下反應(yīng)，抑制電解質(zhì)膜的劣化。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于怠速停止中供應(yīng)氧化劑氣體，因此能通過(guò)空氣泵(例如，后述的空氣泵21)的驅(qū)動(dòng)來(lái)消耗從燃料電池堆取出的電流。由此，由于與是否處于能對(duì)蓄電裝置(例如，后述的高壓蓄電池16)充電的狀態(tài)無(wú)關(guān)地消耗從燃料電池堆取出的電流，因此不需要設(shè)置放電電阻器。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于將在怠速停止中對(duì)燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體流量設(shè)為比在怠速發(fā)電時(shí)的流量低，因此不僅能得到上述的效果，還能減少多余的氧化劑氣體的供應(yīng)，且能抑制燃料電池系統(tǒng)的效率的惡化。在此情況下，優(yōu)選地，所述燃料電池系統(tǒng)還具備單體電池電壓閾值判定單元(例如，后述的ECU40的單體電池電壓閾值判定部、單體電池電壓傳感器41以及圖2的步驟SI的執(zhí)行所涉及的單元)，其判定在所述怠速停止控制中所述燃料電池堆的最低單體電池電壓是否低于給定的最低單體電池電壓閾值；和單體電池電壓恢復(fù)單元(例如，后述的ECU40的單體電池電壓恢復(fù)部以及圖2的步驟S4、5的執(zhí)行所涉及的單元)，其在被判定為所述最低單體電池電壓低于所述最低單體電池電壓閾值的情況下，通過(guò)增加由所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。通常，發(fā)電時(shí)生成的水通過(guò)所供應(yīng)的反應(yīng)氣體而排出到系統(tǒng)外。然而，像在本發(fā)明的怠速停止時(shí)那樣氧化劑氣體的流量低的情況下，氣體流路內(nèi)的水未被完全排出從而堵塞氣體流路的液泛現(xiàn)象會(huì)發(fā)生。若液泛現(xiàn)象發(fā)生，則氧化劑氣體將變得不能流通，因此在電解質(zhì)膜的附近氫和氧會(huì)在高濃度下反應(yīng)，將不能抑制電解質(zhì)膜的劣化。另外，若液泛現(xiàn)象發(fā)生，則燃料電池堆的最低單體電池電壓會(huì)大幅度下降。在此情況下，存在在緊挨從怠速停止起的復(fù)原后的時(shí)間內(nèi)單體電池電壓變得不穩(wěn)定從而需要電流限制的風(fēng)險(xiǎn)。為此，根據(jù)本發(fā)明，在怠速停止中燃料電池堆的最低單體電池電壓低于給定的最低單體電池電壓閾值的情況下，判斷為需要消除液泛現(xiàn)象，增加對(duì)燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量。由此，由于消除液泛現(xiàn)象，因此不僅能抑制電解質(zhì)膜的劣化還能恢復(fù)單體電池電壓，且在緊挨從怠速停止起的復(fù)原后的時(shí)間內(nèi)能確保穩(wěn)定的單體電池電壓。在此情況下，優(yōu)選地，所述燃料電池系統(tǒng)還具備單體電池電壓下降時(shí)間判定單元(例如，后述的ECU40的單體電池電壓下降時(shí)間判定部以及圖2的步驟S3的執(zhí)行所涉及的單元)，其將從開(kāi)始所述怠速停止控制起到所述燃料電池堆的最低單體電池電壓低于所述最低單體電池電壓閾值為止的時(shí)間作為單體電池電壓下降時(shí)間，來(lái)判定該單體電池電壓下降時(shí)間是否為給定時(shí)間內(nèi)，在判定為所述單體電池電壓下降時(shí)間為所述給定時(shí)間內(nèi)的情況下，所述單體電池電壓恢復(fù)單元通過(guò)比在所述怠速發(fā)電時(shí)增加由所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。在從開(kāi)始怠速停止控制起給定時(shí)間內(nèi)最低單體電池電壓低于給定的最低單體電池電壓閾值的情況下，認(rèn)為該單體電池電壓的異常的下降的原因在于，液泛現(xiàn)象過(guò)度發(fā)生從而大量的水堵塞氣體流路內(nèi)。故而，存在如下風(fēng)險(xiǎn)即使增加對(duì)燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量，在該流量低的情況下，也不能充分消除液泛現(xiàn)象。為此，根據(jù)本發(fā)明，在單體電池電壓下降時(shí)間為給定時(shí)間內(nèi)的情況下，比在怠速發(fā)電時(shí)增加氧化劑氣體的流量。由此，由于能可靠地消除液泛現(xiàn)象，因此不僅能抑制電解質(zhì)膜的劣化還能恢復(fù)單體電池電壓，且在緊挨從怠速停止起的復(fù)原后的時(shí)間內(nèi)能確保穩(wěn)定的單體電池電壓。在此情況下,優(yōu)選地，所述單體電池電壓恢復(fù)單元通過(guò)使由所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量隨著所述單體電池電壓下降時(shí)間變短而增力口，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。根據(jù)本發(fā)明，單體電池電壓急劇下降，單體電池電壓下降時(shí)間越短，就越增加氧化劑氣體的流量。即，根據(jù)液泛現(xiàn)象的發(fā)生程度來(lái)增加對(duì)燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體流量。由此，由于能更可靠地消除液泛現(xiàn)象，因此不僅能抑制電解質(zhì)膜的劣化還能恢復(fù)單體電池電壓，且在緊挨從怠速停止起的復(fù)原后的時(shí)間內(nèi)能確保穩(wěn)定的單體電池電壓。優(yōu)選地,所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元具備氧化劑氣體供應(yīng)單元(例如,后述的空氣泵21)，其對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)氧化劑氣體，燃料電池系統(tǒng)(例如，后述的燃料電池系統(tǒng)1A)還具備低壓環(huán)境判定單元(例如，后述的ECU40A的低壓環(huán)境判定部、大氣壓傳感器42以及GPS傳感器43)，其判定在所述怠速停止控制中所述燃料電池系統(tǒng)是否處于低壓環(huán)境下；和動(dòng)作限制單元(例如，后述的ECU40A的動(dòng)作限制部)，其在被判定為所述燃料電池系統(tǒng)處于低壓環(huán)境下的情況下，限制所述氧化劑氣體供應(yīng)單元的動(dòng)作。根據(jù)本發(fā)明，在怠速停止中執(zhí)行一邊對(duì)燃料電池供應(yīng)流量比在怠速發(fā)電時(shí)低的氧化劑氣體、一邊從燃料電池取出比在怠速發(fā)電時(shí)低的電流的怠速停止控制的燃料電池系統(tǒng)中，在燃料電池系統(tǒng)處于低壓環(huán)境下的情況下，限制氧化劑氣體供應(yīng)單元的動(dòng)作。具體而言，例如將氧化劑氣體供應(yīng)單元用作空氣泵的情況下，對(duì)空氣泵的轉(zhuǎn)速設(shè)定上限值，并在該上限值以6下使空氣泵動(dòng)作。由此，即使在上述怠速停止控制的執(zhí)行中的燃料電池系統(tǒng)處于高地等的低壓環(huán)境下的情況下，也能限制空氣泵的動(dòng)作，能抑制NV性能的惡化。在此情況下，優(yōu)選地，所述氧化劑氣體供應(yīng)單元是空氣泵(例如，后述的空氣泵21)。根據(jù)本發(fā)明，能可靠地起到上述發(fā)明的效果。另外，由于僅控制空氣泵的轉(zhuǎn)速即可，因此能通過(guò)簡(jiǎn)便的控制來(lái)抑制NV性能的惡化。在此情況下，優(yōu)選地，所述燃料電池系統(tǒng)還具備單體電池電壓閾值判定單元(例如，后述的ECU40A的單體電池電壓閾值判定部、單體電池電壓傳感器41以及圖8的步驟、S31的執(zhí)行所涉及的單元)，其判定在由所述動(dòng)作限制單元進(jìn)行的所述氧化劑氣體供應(yīng)單元的動(dòng)作限制中，所述燃料電池堆的最低單體電池電壓是否低于給定的最低單體電池電壓閾值；和單體電池電壓恢復(fù)單元(例如，后述的ECU40A的單體電池電壓恢復(fù)部以及圖8的步驟S34、35的執(zhí)行所涉及的單元)，其在被判定為所述最低單體電池電壓低于所述最低單體電池電壓閾值的情況下，通過(guò)增加由所述氧化劑氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。根據(jù)本發(fā)明，在由動(dòng)作限制單元進(jìn)行的氧化劑氣體供應(yīng)單元的動(dòng)作限制中燃料電池堆的最低單體電池電壓低于給定的最低單體電池電壓閾值的情況下，判斷為需要消除液泛現(xiàn)象，并增加對(duì)燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量。由此，由于消除液泛現(xiàn)象，因此不僅能抑制電解質(zhì)膜的劣化還能恢復(fù)單體電池電壓，能在緊挨從怠速停止起的復(fù)原后的時(shí)間內(nèi)確保穩(wěn)定的單體電池電壓。在此情況下，優(yōu)選地，所述燃料電池系統(tǒng)還具備單體電池電壓下降時(shí)間判定單元(例如，后述的ECU40A的單體電池電壓下降時(shí)間判定部以及圖8的步驟S33的執(zhí)行所涉及 的單元)，其將從由所述動(dòng)作限制單元開(kāi)始所述氧化劑氣體供應(yīng)單元的動(dòng)作限制起到所述燃料電池堆的最低單體電池電壓低于所述最低單體電池電壓閾值為止的時(shí)間作為單體電池電壓下降時(shí)間，來(lái)判定該單體電池電壓下降時(shí)間是否為給定時(shí)間內(nèi)，在判定為所述單體電池電壓下降時(shí)間為所述給定時(shí)間內(nèi)的情況下，所述單體電池電壓恢復(fù)單元通過(guò)比在所述怠速發(fā)電時(shí)增加由所述氧化劑氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。根據(jù)本發(fā)明，在單體電池電壓下降時(shí)間為給定時(shí)間內(nèi)的情況下，比在怠速發(fā)電時(shí)增加氧化劑氣體的流量。由此，由于可靠地消除液泛現(xiàn)象，因此不僅能抑制電解質(zhì)膜的劣化還能恢復(fù)單體電池電壓，能在緊挨從怠速停止起的復(fù)原后的時(shí)間內(nèi)確保穩(wěn)定的單體電池電壓。在此情況下，優(yōu)選地，所述單體電池電壓恢復(fù)單元通過(guò)使由所述氧化劑氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量隨著所述單體電池電壓下降時(shí)間變短而增加，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。根據(jù)本發(fā)明，單體電池電壓急劇下降，單體電池電壓下降時(shí)間越短，越增加氧化劑氣體的流量。即，根據(jù)液泛現(xiàn)象的產(chǎn)生程度來(lái)增加對(duì)燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體流量。由此，由于可靠地消除液泛現(xiàn)象，因此不僅能抑制電解質(zhì)膜的劣化還能恢復(fù)單體電池電壓，能在緊挨從怠速停止起的復(fù)原后的時(shí)間內(nèi)確保穩(wěn)定的單體電池電壓。另外，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)(例如，后述的燃料電池系統(tǒng)I)的控制方法中，該燃料電池系統(tǒng)具備燃料電池堆(例如，后述的燃料電池10)，其將多個(gè)通過(guò)被供應(yīng)反應(yīng)氣體(例如，后述的氫以及空氣)來(lái)發(fā)電的燃料電池單體電池進(jìn)行層疊而構(gòu)成；和反應(yīng)氣體供應(yīng)單元(例如，后述的空氣泵21、氫罐22、噴射器28以及調(diào)節(jié)器261)，其對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)反應(yīng)氣體，所述燃料電池系統(tǒng)的控制方法還具備怠速停止工序(例如，后述的由ECU40的怠速停止控制部執(zhí)行的怠速停止控制工序)，在怠速發(fā)電中給定條件成立的情況下開(kāi)始，一邊由所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)流量比在所述怠速發(fā)電時(shí)低的氧化劑氣體(例如，后述的空氣)，一邊從所述燃料電池堆取出比所述怠速發(fā)電時(shí)低的電流。在此情況下，優(yōu)選地，所述燃料電池系統(tǒng)的控制方法還具備單體電池電壓閾值判定工序(例如，后述的圖2的步驟SI所示的工序)，判定在所述怠速停止工序中所述燃料電池堆的最低單體電池電壓是否低于給定的最低單體電池電壓閾值；和單體電池電壓恢復(fù)工序(例如，后述的圖2的步驟S4、5所示的工序)，在被判定為所述最低單體電池電壓低于所述最低單體電池電壓閾值的情況下，通過(guò)增加由所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。在此情況下，優(yōu)選地，所述燃料電池系統(tǒng)的控制方法還具備單體電池電壓下降時(shí)間判定工序(例如，后述的圖2的步驟S3所示的工序)，將從開(kāi)始所述怠速停止工序起到所述燃料電池堆的最低單體電池電壓低于所述最低單體電池電壓閾值為止的時(shí)間作為單體電池電壓下降時(shí)間，來(lái)判定該單體電池電壓下降時(shí)間是否為給定時(shí)間內(nèi)，在所述單體電池電壓恢復(fù)工序中，在判定為所述單體電池電壓下降時(shí)間為所述給定時(shí)間內(nèi)的情況下，通過(guò)由所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元將對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量比在所述怠速發(fā)電時(shí)增加，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。在此情況下，優(yōu)選地，在所述單體電池電壓恢復(fù)工序中，通過(guò)使由所述反應(yīng)氣體供 應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量隨著所述單體電池電壓下降時(shí)間變短而增加，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。另外，優(yōu)選地，所述燃料電池系統(tǒng)的控制方法還具備低壓環(huán)境判定工序(例如，后述的圖6的步驟S12所示的工序)，判定在所述怠速停止工序中燃料電池系統(tǒng)(例如，后述的燃料電池系統(tǒng)1A)是否處于低壓環(huán)境下；和動(dòng)作限制工序(例如，后述的圖6的步驟S14所示的工序)，在被判定為所述燃料電池系統(tǒng)處于低壓環(huán)境下的情況下，限制所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元所具備的所述氧化劑氣體供應(yīng)單元的動(dòng)作。在此情況下，優(yōu)選地，所述燃料電池系統(tǒng)的控制方法還具備單體電池電壓閾值判定工序(例如，后述的圖8的步驟S31所示的工序)，判定在所述動(dòng)作限制工序中所述燃料電池堆的最低單體電池電壓是否低于給定的最低單體電池電壓閾值；和單體電池電壓恢復(fù)工序(例如，后述的圖8的步驟S34、S35所示的工序)，在被判定為所述最低單體電池電壓低于所述最低單體電池電壓閾值的情況下，通過(guò)增加由所述氧化劑氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。在此情況下，優(yōu)選地，所述燃料電池系統(tǒng)的控制方法還具備單體電池電壓下降時(shí)間判定工序(例如，后述的圖33所示的工序)，將從開(kāi)始所述動(dòng)作限制工序起到所述燃料電池堆的最低單體電池電壓低于所述最低單體電池電壓閾值為止的時(shí)間作為單體電池電壓下降時(shí)間，來(lái)判定該單體電池電壓下降時(shí)間是否為給定時(shí)間內(nèi)，在所述單體電池電壓恢復(fù)工序中，在判定為所述單體電池電壓下降時(shí)間為所述給定時(shí)間內(nèi)的情況下，通過(guò)比在所述怠速發(fā)電時(shí)增加由所述氧化劑氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。在此情況下，優(yōu)選地，在所述單體電池電壓恢復(fù)工序中，通過(guò)使由所述氧化劑氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量隨著所述單體電池電壓下降時(shí)間變短而增加，來(lái)使單體電池電壓恢復(fù)。本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的控制方法是將上述的燃料電池系統(tǒng)作為方法性的發(fā)明展開(kāi)而得到，起到與上述的燃料電池系統(tǒng)同樣的效果。發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能提供一種不僅能快速轉(zhuǎn)移到怠速停止還能抑制怠速停止中的電解質(zhì)膜的劣化以及單體電池電壓的下降、且不需要設(shè)置放電電阻器的燃料電池系統(tǒng)及其控制方法。另外，根據(jù)本發(fā)明，能提供一種燃料電池系統(tǒng)及其控制方法，即使在一邊供應(yīng)低流量的氧化劑氣體一邊正在執(zhí)行從燃料電池取出低電流的怠速停止控制的燃料電池系統(tǒng)處于低壓環(huán)境下的情況下，也能抑制NV性能的惡化。


圖I是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的燃料電池系統(tǒng)的框圖。圖2是表示在第I實(shí)施方式所涉及的怠速停止控制中恢復(fù)單體電池電壓的單體電池電壓恢復(fù)控制處理的過(guò)程的流程圖。 圖3是表示在第I實(shí)施方式所涉及的單體電池電壓恢復(fù)控制中單體電池電壓的下降處于通常的情況下的控制例的時(shí)序圖。圖4是表示在第I實(shí)施方式所涉及的單體電池電壓恢復(fù)控制中單體電池電壓的下降處于異常的情況下的控制例的時(shí)序圖。圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的燃料電池系統(tǒng)的框圖。圖6是表示在第2實(shí)施方式所涉及的怠速停止控制中限制空氣泵轉(zhuǎn)速的上限值的上限限制控制處理的過(guò)程的流程圖。圖7是表示判定在第2實(shí)施方式所涉及的怠速停止控制中是否處于低壓環(huán)境下的低壓環(huán)境判定處理的過(guò)程的流程圖。圖8是表示在第2實(shí)施方式所涉及的上限限制控制中恢復(fù)單體電池電壓的單體電池電壓恢復(fù)控制處理的過(guò)程的流程圖。圖9是表示在第2實(shí)施方式所涉及的單體電池電壓恢復(fù)控制中單體電池電壓的下降處于通常的情況下的控制例的時(shí)序圖。圖10是表示在第2實(shí)施方式所涉及的單體電池電壓恢復(fù)控制中單體電池電壓的下降處于異常的情況下的控制例的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第I實(shí)施方式。此外，在第2實(shí)施方式的說(shuō)明中，針對(duì)與第I實(shí)施方式通用的構(gòu)成賦予相同的符號(hào)，并省略或簡(jiǎn)化其說(shuō)明。[第I實(shí)施方式]圖I是第I實(shí)施方式所涉及的燃料電池系統(tǒng)I的框圖。燃料電池系統(tǒng)I具備作為燃料電池堆的燃料電池10、作為對(duì)該燃料電池10供應(yīng)反應(yīng)氣體的反應(yīng)氣體供應(yīng)單元的供應(yīng)裝置20、對(duì)這些燃料電池10以及供應(yīng)裝置20進(jìn)行控制的電子控制組件(以下，稱為“ECU”)40。該燃料電池系統(tǒng)I例如搭載于將由燃料電池10發(fā)電的電力作為動(dòng)力源的未圖示的燃料電池車輛。燃料電池10例如是將數(shù)十個(gè)至數(shù)百個(gè)的燃料電池單體電池串聯(lián)地電連接且層疊而成的堆結(jié)構(gòu)。各單體電池是用一對(duì)隔離器來(lái)夾持膜電極結(jié)構(gòu)體(MEA)而構(gòu)成的。膜電極結(jié)構(gòu)體由陽(yáng)極電極(陰極)和陰極電極(陽(yáng)極這兩個(gè)電極、以及這些電極所夾持的固體高分子電解質(zhì)膜構(gòu)成。通常，兩個(gè)電極由與固體高分子電解質(zhì)膜接觸而進(jìn)行氧化/還原反應(yīng)的觸媒層、以及與該觸媒層接觸的氣體擴(kuò)散層形成。若這樣的燃料電池10對(duì)形成于陽(yáng)極電極(陰極)側(cè)的陽(yáng)極電極流路13供應(yīng)作為燃料氣體的氫，并對(duì)形成于陰極電極(陽(yáng)極)側(cè)的陰極電極流路14供應(yīng)包含氧的作為氧化劑氣體的空氣(空氣)，則氫和氧的電化學(xué)反應(yīng)會(huì)進(jìn)行從而發(fā)電。另外，燃料電池10經(jīng)由電流限制器(V⑶)15與作為蓄電裝置的高壓蓄電池16以及作為電負(fù)載的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)17連接。對(duì)高壓蓄電池16以及驅(qū)動(dòng)馬達(dá)1 7供應(yīng)由燃料電池10發(fā)電的電力。V⑶15具備未圖示的DC-DC轉(zhuǎn)換器等，并基于從E⑶4輸出的電流指令值來(lái)控制燃料電池10的放電電流。在高壓蓄電池16的電壓低于燃料電池10的輸出電壓的情況下，高壓蓄電池16對(duì)由燃料電池10發(fā)電的電力進(jìn)行蓄電。另一方面，根據(jù)需要來(lái)對(duì)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)17供應(yīng)電力，輔助驅(qū)動(dòng)馬達(dá)17的驅(qū)動(dòng)。該高壓蓄電池16例如由鋰離子電池等二次電池、或蓄電器等構(gòu)成。供應(yīng)裝置20包含作為對(duì)陰極電極流路14供應(yīng)空氣的氧化劑氣體供應(yīng)單元的空氣泵21、作為對(duì)陽(yáng)極電極流路13供應(yīng)氫的燃料氣體供應(yīng)單元的氫罐22、噴射器28以及調(diào)節(jié)器(regulator) 261 而構(gòu)成?？諝獗?1經(jīng)由空氣供應(yīng)路徑23與陰極電極流路14的一端側(cè)連接。在陰極電極流路14的另一端側(cè)連接有空氣排出路徑24，在該空氣排出路徑24的前端側(cè)連接有后述的稀釋器50?？諝馀懦雎窂?4將從燃料電池10排出的空氣(氧化劑廢氣)導(dǎo)入到稀釋器50。另外，背壓閥241設(shè)置于空氣排出路徑24上。該背壓閥241將空氣供應(yīng)路徑23和陰極電極流路14內(nèi)的壓力控制為給定的壓力。另外，在空氣供應(yīng)路徑23上分支設(shè)置有將由空氣泵21壓縮后的空氣作為稀釋氣體導(dǎo)入到稀釋器50的稀釋氣體流路25。稀釋氣體流路25的前端側(cè)與稀釋器50連接。在稀釋氣體流路25上設(shè)置有使稀釋氣體流路25開(kāi)閉的未圖示的稀釋氣體截止閥。氫罐22經(jīng)由氫供應(yīng)路徑26與陽(yáng)極電極流路13的一端側(cè)連接。噴射器28設(shè)置于該氫供應(yīng)路徑26上。另外，在氫供應(yīng)路徑26上的、氫罐22與噴射器28之間，設(shè)置有使氫供應(yīng)路徑26開(kāi)閉的未圖示的氫截止閥、對(duì)從氫罐22供應(yīng)的氫的流量進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器261。將從空氣泵21向氫供應(yīng)路徑26的空氣的壓力作為信號(hào)壓(先導(dǎo)壓力)經(jīng)由設(shè)置了未圖示的孔的配管31輸入到調(diào)節(jié)器261。調(diào)節(jié)器261基于所輸入的空氣的壓力來(lái)控制氫的壓力，由此，控制所供應(yīng)的氫的流量。在陽(yáng)極電極流路13的另一端側(cè)連接有氫回流路徑27。該氫回流路徑27的前端側(cè)與噴射器28連接。氫回流路徑27將從燃料電池10排出的氫(燃料廢氣)導(dǎo)入到噴射器28。噴射器28回收在氫回流路徑27上流通的氫，并回流到氫供應(yīng)路徑26。在氫回流路徑27上，從氫回流路徑27分支而設(shè)置有用于排出氫(燃料廢氣)的氫排出路徑29。氫排出路徑29的前端側(cè)與稀釋器50連接。在氫排出路徑29上設(shè)置有使氫排出路徑29開(kāi)閉的排氣閥291。通過(guò)使該排氣閥291打開(kāi)來(lái)執(zhí)行排氣(purge)處理，將從燃料電池10排出的氫(燃料廢氣)導(dǎo)入到稀釋器50。
稀釋器50通過(guò)經(jīng)由空氣排出路徑24而導(dǎo)入的氧化劑廢氣以及經(jīng)由稀釋氣體流路25而導(dǎo)入的氧化劑氣體來(lái)稀釋經(jīng)由氫排出路徑29而導(dǎo)入的滯留在稀釋器50內(nèi)的燃料廢氣。燃料廢氣通過(guò)使排氣閥291打開(kāi)來(lái)執(zhí)行排氣處理而被導(dǎo)入到稀釋器50內(nèi)，并在稀釋器50內(nèi)經(jīng)過(guò)稀釋后，排放到大氣中。在本實(shí)施方式中，陰極電極流路14、空氣供應(yīng)路徑23、空氣排出路徑24以及稀釋氣體流路25是氧化劑氣體或氧化劑廢氣流通的氧化劑氣體系流路，在圖I中用黑色箭頭表示。另外，陽(yáng)極電極流路13、氫供應(yīng)路徑26、氫回流路徑27以及氫排出路徑29是燃料氣體或燃料廢氣流通的燃料氣體系流路，在圖I中用白色箭頭表示。 上述的空氣泵21、背壓閥241、稀釋氣體截止閥、氫截止閥以及排氣閥291與E⑶40電連接，并由E⑶40控制。E⑶40具備輸入電路，其具有對(duì)來(lái)自各種傳感器的輸入信號(hào)波形進(jìn)行整形，將電壓電平修正為給定的電平，并將模擬信號(hào)值變換為數(shù)字信號(hào)值等的功能；以及中央運(yùn)算處理組件(以下，稱為“CPU”)。此外，E⑶40具備存儲(chǔ)電路，其將由CPU執(zhí)行的各種運(yùn)算程序以及運(yùn)算結(jié)果等進(jìn)行存儲(chǔ)；以及輸出電路，其對(duì)空氣泵21、背壓閥241、稀釋氣體截止閥、氫截止閥以及排氣閥291等輸出控制信號(hào)。另外，在E⑶40連接有用于檢測(cè)燃料電池10的單體電池電壓的單體電池電壓傳感器41。該單體電池電壓傳感器41檢測(cè)構(gòu)成燃料電池10的多個(gè)燃料電池單體電池的每一個(gè)的單體電池電壓。將檢測(cè)信號(hào)發(fā)送到ECU40，并將檢測(cè)出的燃料電池單體電池的每一個(gè)的單體電池電壓中的、最低的單體電池電壓設(shè)為最低單體電池電壓。此外，單體電池電壓傳感器41可以構(gòu)成為將多個(gè)燃料電池單體電池中的2個(gè)以上設(shè)為I個(gè)燃料電池單體電池群，并檢測(cè)這些燃料電池單體電池群的每一個(gè)的電壓。在此情況下，將燃料電池單體電池群的每一個(gè)的電壓中的、最低的電壓設(shè)為最低單體電池電壓。E⑶40具備怠速停止控制部、單體電池電壓閾值判定部、單體電池電壓下降時(shí)間判定部、單體電池電壓恢復(fù)部，作為用于執(zhí)行后述的怠速停止控制以及單體電池電壓恢復(fù)控制的模塊。在怠速發(fā)電中給定條件成立的情況下，怠速停止控制部開(kāi)始后述的怠速停止控制。在此，以比車輛行駛時(shí)的通常發(fā)電時(shí)低的計(jì)量來(lái)進(jìn)行發(fā)電的怠速發(fā)電例如在車速持續(xù)了給定時(shí)間為零的情況下執(zhí)行。另外，給定條件成立的情況例如是判定為稀釋器50內(nèi)的當(dāng)前的氫濃度為給定的氫濃度以下、且稀釋器50內(nèi)的燃料廢氣的稀釋已完成的情況。將給定的氫濃度設(shè)定為在執(zhí)行后述的怠速停止控制的情況下高濃度的氫不被排出到車外的濃度。稀釋器50內(nèi)的當(dāng)前的氫濃度例如基于從打開(kāi)排氣閥291而將燃料廢氣導(dǎo)入到稀釋器50內(nèi)起，也就是從前次排氣處理起導(dǎo)入到稀釋器50內(nèi)的稀釋氣體量的累加值而算出。即，在前次排氣處理后，導(dǎo)入到稀釋器50內(nèi)的稀釋氣體量的累加值為給定值以上的情況下，能判定為稀釋器50內(nèi)的當(dāng)前的氫濃度為給定的氫濃度以下。從前次排氣處理起的稀釋氣體量的累加值基于從前次排氣處理起的電流累加值而算出。此外，稀釋是否已完成例如可以基于用于檢測(cè)從稀釋器50的排出的氣體中的氫濃度的氫濃度傳感器的檢測(cè)信號(hào)來(lái)判定。、
怠速停止控制部根據(jù)上述的給定條件已經(jīng)成立來(lái)開(kāi)始怠速停止控制，即一邊對(duì)燃料電池10供應(yīng)流量比在怠速發(fā)電時(shí)的低的空氣，一邊從燃料電池10取出比在怠速發(fā)電時(shí)低的電流。具體而言，怠速停止控制部對(duì)VCU15輸出比在怠速發(fā)電時(shí)的電流指令值(以下，稱為“怠速發(fā)電用電流指令值”)低的電流指令值(以下，稱為“怠速停止用電流指令值”)，并對(duì)燃料電池10的放電電流進(jìn)行控制。由此，放電電流比在怠速發(fā)電時(shí)下降。該放電電流利用于空氣泵21的驅(qū)動(dòng)。此外，在燃料電池10的最低單體電池電壓低于后述的最低單體電池電壓閾值而執(zhí)行后述的單體電池電壓恢復(fù)控制的情況下，或者有來(lái)自駕駛者的加速請(qǐng)求的情況下，解除該怠速停止控制。另外，怠速停止控制部根據(jù)怠速停止用電流指令值來(lái)設(shè)定比在怠速發(fā)電時(shí)低流量的空氣流量，并對(duì)空氣泵21輸出與所設(shè)定的空氣流量相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值。由此， 將比在怠速發(fā)電時(shí)低流量的空氣供應(yīng)到燃料電池10。另外，在本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)I中，將與低流量的空氣對(duì)應(yīng)的信號(hào)壓輸入到調(diào)節(jié)器261，并將比在怠速發(fā)電時(shí)低流量的氫供應(yīng)到燃料電池10。即，以比在怠速發(fā)電時(shí)進(jìn)一步低的計(jì)量來(lái)進(jìn)行發(fā)電。例如，較之在怠速發(fā)電中將計(jì)量比設(shè)定為約2. 0，在本實(shí)施方式的怠速停止控制中將計(jì)量比設(shè)定為約I. O。單體電池電壓閾值判定部判定在上述的怠速停止控制中燃料電池10的最低單體電池電壓是否低于給定的最低單體電池電壓閾值。更具體地說(shuō)，單體電池電壓閾值判定部取得由單體電池電壓傳感器41檢測(cè)出的燃料電池單體電池的每一個(gè)的單體電池電壓中的、最低的最低單體電池電壓，并判定所取得的最低單體電池電壓是否低于給定的最低單體電池電壓閾值。在此，從在車輛行駛時(shí)的通常發(fā)電時(shí)保護(hù)燃料電池10的觀點(diǎn)出發(fā)，將給定的最低單體電池電壓閾值設(shè)定為開(kāi)始電流限制的單體電池電壓以下、且不成為負(fù)電壓的值。由此，避免與是否需要開(kāi)始電流限制無(wú)關(guān)地使放電電流指令值增加，從而確保穩(wěn)定的單體電池電壓。單體電池電壓下降時(shí)間判定部判定在從開(kāi)始上述的怠速停止控制起到燃料電池10的最低單體電池電壓低于上述的最低單體電池電壓閾值為止的時(shí)間(以下，稱為“單體電池電壓下降時(shí)間”)是否為給定時(shí)間(以下，稱為“單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間”)內(nèi)。更具體地說(shuō)，單體電池電壓下降時(shí)間判定部通過(guò)計(jì)時(shí)器來(lái)測(cè)量取得上述的單體電池電壓下降時(shí)間，并判定所取得的單體電池電壓下降時(shí)間是否為上述的單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間內(nèi)。在此，通過(guò)預(yù)先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)設(shè)定單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間。單體電池電壓恢復(fù)控制部在上述的怠速停止控制中執(zhí)行用于恢復(fù)單體電池電壓的單體電池電壓恢復(fù)控制。具體而言，在由上述的單體電池電壓閾值判定部判定為燃料電池10的最低單體電池電壓低于最低單體電池電壓閾值的情況下，單體電池電壓恢復(fù)控制部增加對(duì)燃料電池10供應(yīng)的空氣的流量。另外，在由上述的單體電池電壓下降時(shí)間判定部判定為單體電池電壓下降時(shí)間為單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間內(nèi)的情況下，將空氣流量比在怠速發(fā)電時(shí)增加。具體而言，通過(guò)對(duì)VCU15輸出比怠速發(fā)電用電流指令值高的電流指令值(以下，稱為“異常單體電池電壓恢復(fù)用電流指令值”)，放電電流比在怠速發(fā)電時(shí)變高。另外，根據(jù)異常單體電池電壓恢復(fù)用電流指令值來(lái)設(shè)定比在怠速發(fā)電時(shí)高流量的空氣流量，并對(duì)空氣泵21輸出與所設(shè)定的空氣流量相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值。由此，將比在怠速發(fā)電時(shí)高流量的空氣供應(yīng)到燃料電池10。另外，將與高流量的空氣對(duì)應(yīng)的信號(hào)壓輸入到調(diào)節(jié)器261，將比在怠速發(fā)電時(shí)高流量的氫供應(yīng)到燃料電池10。即，以比在怠速發(fā)電時(shí)高的計(jì)量進(jìn)行發(fā)電。另外，在被判定為單體電池電壓下降時(shí)間為單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間內(nèi)的情況下，單體電池電壓恢復(fù)控制部使空氣流量隨單體電池電壓下降時(shí)間變短而增加。即，對(duì)VCU15輸出與單體電池電壓下降時(shí)間相應(yīng)的電流指令值，并對(duì)空氣泵21輸出與該電流指令值相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值。由此，根據(jù)單體電池電壓下降時(shí)間，即液泛(7 9 〃 ^ >夂)現(xiàn)象的發(fā)生程度來(lái)對(duì)空氣流量以及氫流量進(jìn)行增量。以下，參照?qǐng)D2來(lái)詳細(xì)說(shuō)明由ECU進(jìn)行的在怠速停止控制中恢復(fù)單體電池電壓的單體電池電壓恢復(fù)控制。
圖2是表示由ECU進(jìn)行的在怠速停止控制中恢復(fù)單體電池電壓的單體電池電壓恢復(fù)控制處理的過(guò)程的流程圖。圖2所示的處理在怠速停止控制中由ECU按每個(gè)給定的控制周期重復(fù)執(zhí)行。在步驟SI中，判別在怠速停止控制中燃料電池的最低單體電池電壓是否低于給定的最低單體電池電壓閾值。在該判別為“是”的情況下，判斷為液泛現(xiàn)象發(fā)生，需要消除液泛現(xiàn)象來(lái)恢復(fù)單體電池電壓，并轉(zhuǎn)移到步驟S3。在該判別為“否”的情況下，判斷為還不需要恢復(fù)單體電池電壓，并轉(zhuǎn)移到步驟S2。在步驟S2中，對(duì)VCU輸出怠速停止用電流指令值，并繼續(xù)與怠速停止用電流指令值相應(yīng)的低流量的空氣以及氫的供應(yīng)。即，繼續(xù)怠速停止控制，并結(jié)束本處理。在步驟S3中，判別單體電池電壓下降時(shí)間是否為給定的單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間內(nèi)。在該判別為“是”的情況下，被認(rèn)為是因液泛現(xiàn)象的發(fā)生而導(dǎo)致的單體電池電壓的異常下降，判斷為若不使空氣流量比在怠速發(fā)電時(shí)增加就不能消除液泛現(xiàn)象，并轉(zhuǎn)移到步驟S5。在該判別為“否”的情況下，被認(rèn)為是單體電池電壓的通常下降，判斷為若使增加到與在怠速發(fā)電時(shí)等量的空氣流量就能消除液泛現(xiàn)象，并轉(zhuǎn)移到步驟S4。在步驟S4中，對(duì)VCU輸出怠速發(fā)電用電流指令值，并供應(yīng)比與怠速停止用電流指令值相應(yīng)的流量高的、與怠速發(fā)電用電流指令值相應(yīng)的流量的空氣以及氫。供應(yīng)更高流量的空氣以及氫的結(jié)果是，不僅消除液泛現(xiàn)象、抑制電解質(zhì)膜的劣化，還使單體電池電壓得以恢復(fù)。由此,怠速停止控制被解除,結(jié)束本處理。在步驟S5中，對(duì)VCU輸出異常單體電池電壓恢復(fù)用電流指令值，并供應(yīng)比與怠速發(fā)電用電流指令值相應(yīng)的流量進(jìn)一步高的、與異常單體電池電壓恢復(fù)用電流指令值相應(yīng)的流量的空氣以及氫。供應(yīng)更高流量的空氣以及氫的結(jié)果是，不僅可靠地消除液泛現(xiàn)象、抑制電解質(zhì)膜的劣化，還使單體電池電壓得以恢復(fù)。由此，怠速停止控制被解除，結(jié)束本處理。圖3是表示在本實(shí)施方式所涉及的單體電池電壓恢復(fù)控制中，單體電池電壓的下降處于通常的情況下的控制例的時(shí)序圖。此外，如上所述，在本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)中，根據(jù)電流指令值來(lái)設(shè)定空氣流量，并根據(jù)基于所設(shè)定的空氣流量的空氣壓來(lái)設(shè)定氫流量，因此，空氣的流量(壓力、計(jì)量)、氫的流量(壓力、計(jì)量)以及輸出電流均呈現(xiàn)同樣的變化。故而，在圖3中，僅示出它們之中的空氣流量(在后述的圖4中也是同樣的)。首先，在時(shí)刻t1(l tn執(zhí)行怠速發(fā)電。具體而言，對(duì)VCU輸出怠速發(fā)電用電流指令值，并對(duì)空氣泵輸出與該怠速發(fā)電用電流指令值相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值。由此，不僅供應(yīng)比在車輛行駛時(shí)的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)低流量的空氣以及氫，而且與通常發(fā)電時(shí)比，放電電流下降。此外，此時(shí)，平均單體電池電壓與最低單體電池電壓幾乎相等，未確認(rèn)單體電池電壓的異常。接下來(lái)，在時(shí)刻tn t13，執(zhí)行本實(shí)施方式的怠速停止控制。具體而言，如上所述，對(duì)VCU輸出怠速停止用電流指令值，并對(duì)空氣泵輸出與該怠速停止用電流指令值相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值。由此，供應(yīng)比在怠速發(fā)電時(shí)低流量的空氣以及氫，并如圖3所示，空氣流量下降。另外，由于放電電流比在怠速發(fā)電時(shí)下降，因此在時(shí)刻tn平均單體電池電壓以及最低單體電池電壓均變高一些。其后，到時(shí)刻t13為止的期間，平均單體電池電壓看不出大的變化，另一方面，最低單體電池電壓逐漸減少。 此外，在從開(kāi)始怠速停止控制的時(shí)刻tn起經(jīng)過(guò)了單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間的時(shí)刻t12最低單體電池電壓不低于最低單體電池電壓閾值。故而，在時(shí)刻t12還不需要單體電池電壓的恢復(fù)，并繼續(xù)低流量的空氣的供應(yīng)(參照?qǐng)D2的步驟S2)。接下來(lái)，在時(shí)刻t13，由于最低單體電池電壓低于最低單體電池電壓閾值，因此判斷為液泛現(xiàn)象發(fā)生，需要消除液泛現(xiàn)象來(lái)使單體電池電壓恢復(fù)，從而增加空氣的流量來(lái)使單體電池電壓。此時(shí)，由于從開(kāi)始怠速停止控制的時(shí)刻tn起已經(jīng)經(jīng)過(guò)了單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間，因此判斷為若使其增加到怠速發(fā)電時(shí)的空氣流量則能消除液泛現(xiàn)象，并對(duì)VCU輸出怠速發(fā)電用電流指令值，對(duì)空氣泵輸出與該怠速發(fā)電用電流指令值相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值(參照?qǐng)D2的步驟S4)。由此，如圖3所示那樣，空氣流量增加到與在怠速發(fā)電時(shí)等量，最低單體電池電壓立刻恢復(fù)。另外，圖4是表示在本實(shí)施方式所涉及的單體電池電壓恢復(fù)控制中單體電池電壓的下降處于異常的情況下的控制例的時(shí)序圖。首先，在時(shí)刻t2(l t21，執(zhí)行怠速發(fā)電。具體而言，對(duì)VCU輸出怠速發(fā)電用電流指令值，并對(duì)空氣泵輸出與該怠速發(fā)電用電流指令值相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值。由此，不僅供應(yīng)比在車輛行駛時(shí)的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)低流量的空氣以及氫，而且與通常發(fā)電時(shí)比，放電電流下降。此外，此時(shí)的最低單體電池電壓比平均單體電池電壓低一些，確認(rèn)單體電池電壓存在
一些異常。接下來(lái)，在時(shí)刻t21 t22，執(zhí)行本實(shí)施方式的怠速停止控制。具體而言，如上所述，對(duì)VCU輸出怠速停止用電流指令值，并對(duì)空氣泵輸出與該怠速停止用電流指令值相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值。由此，供應(yīng)比在怠速發(fā)電時(shí)低流量的空氣，并如圖4所示，空氣流量下降。另外，由于放電電流比在怠速發(fā)電時(shí)下降，因此在時(shí)刻t21，平均單體電池電壓以及最低單體電池電壓均變高一些。其后，到時(shí)刻t23為止的期間，平均單體電池電壓看不出大的變化，另一方面，最低單體電池電壓急劇減少。接下來(lái)，在時(shí)刻t22，由于最低單體電池電壓低于最低單體電池電壓閾值，因此判斷為液泛現(xiàn)象發(fā)生，需要消除液泛現(xiàn)象來(lái)使單體電池電壓恢復(fù)，從而增加空氣流量來(lái)使單體電池電壓。此時(shí)，由于從開(kāi)始怠速停止控制的時(shí)刻t21起的時(shí)間為單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間內(nèi)，因此液泛現(xiàn)象過(guò)度發(fā)生使得單體電池電壓的下降處于異常，判斷為若不使空氣流量比在怠速發(fā)電時(shí)增加就不能充分消除液泛現(xiàn)象，從而對(duì)VCU輸出異常單體電池電壓恢復(fù)用電流指令值，并對(duì)空氣泵輸出與該異常單體電池電壓恢復(fù)用電流指令值相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值(參照?qǐng)D2的步驟S5)。由此，如圖4所示那樣，空氣流量比在怠速發(fā)電時(shí)增力口，最低單體電池電壓立刻恢復(fù)。另外，此時(shí)，空氣流量的增加量(圖4的增加量A)是根據(jù)從開(kāi)始怠速停止控制的執(zhí)行的時(shí)刻t21起到最低單體電池電壓低于最低單體電池電壓閾值的時(shí)刻t22為止的時(shí)間(圖4的單體電池電壓下降時(shí)間T)而設(shè)定的。具體而言，由于單體電池電壓下降時(shí)間T越短，液泛現(xiàn)象的發(fā)生就越明顯，從而越能判斷為單體電池電壓的下降處于異常，因此，為了更可靠地消除液泛現(xiàn)象來(lái)使單體電池電壓恢復(fù)，將增加量A設(shè)定得較大。根據(jù)本實(shí)施方式，起到如下效果。
(I)首先，根據(jù)本實(shí)施方式，由于在怠速停止中從燃料電池10取出電流，因此能避免輸出電流值為0即OCV狀態(tài)，能抑制燃料電池10的高電位化所帶來(lái)的電解質(zhì)膜的劣化。另外，根據(jù)本實(shí)施方式，由于將在怠速停止中從燃料電池10取出的電流設(shè)為比在怠速發(fā)電時(shí)低的電流，因此能抑制怠速停止中的單體電池電壓的下降。另外，根據(jù)本實(shí)施方式，由于在怠速停止中對(duì)燃料電池10供應(yīng)空氣，因此能確保用于稀釋滯留在稀釋器50內(nèi)的燃料廢氣(氫)的氧化劑廢氣(空氣)。故而，能減少必須預(yù)先確保的稀釋氣體(空氣)量，能快速轉(zhuǎn)移到怠速停止。由此，燃油效率也得以提高。另外，根據(jù)本實(shí)施方式，由于在怠速停止中供應(yīng)空氣，因此能減少在交叉泄漏現(xiàn)象的發(fā)生時(shí)等滯留在電解質(zhì)膜的附近的氧量，從而能抑制在電解質(zhì)膜的附近氫和氧在高濃度下進(jìn)行反應(yīng)，能抑制電解質(zhì)膜的劣化。另外，根據(jù)本實(shí)施方式，由于在怠速停止中供應(yīng)空氣，因此能通過(guò)空氣泵21的驅(qū)動(dòng)來(lái)消耗從燃料電池10取出的電流。由此，由于能與是否為能對(duì)高壓蓄電池16充電的狀態(tài)無(wú)關(guān)地來(lái)消耗從燃料電池10取出的電流，因此不需要設(shè)置放電電阻器。另外，根據(jù)本實(shí)施方式，由于將在怠速停止中對(duì)燃料電池10供應(yīng)的空氣流量設(shè)為比在怠速發(fā)電時(shí)低的流量，因此在得到上述的效果的同時(shí)，能減少多余的空氣的供應(yīng)，從而還能抑制燃料電池系統(tǒng)I的效率的惡化。(2)通常，發(fā)電時(shí)生成的水通過(guò)所供應(yīng)的反應(yīng)氣體而排出到系統(tǒng)外。然而，像在本實(shí)施方式的怠速停止時(shí)那樣空氣的流量低的情況下，例如空氣供應(yīng)路徑23或陰極電極流路14內(nèi)的水未被完全排出從而堵塞這些流路的液泛現(xiàn)象會(huì)發(fā)生。若液泛現(xiàn)象發(fā)生，則空氣將變得不能流通，因此在電解質(zhì)膜的附近氫和氧會(huì)在高濃度下反應(yīng)，將不能抑制電解質(zhì)膜的劣化。另外，若液泛現(xiàn)象發(fā)生，則燃料電池10的最低單體電池電壓會(huì)大幅度下降。在此情況下，存在在緊挨從怠速停止起的復(fù)原后的時(shí)間內(nèi)單體電池電壓變得不穩(wěn)定從而需要電流限制的風(fēng)險(xiǎn)。為此，根據(jù)本實(shí)施方式，在怠速停止中燃料電池10的最低單體電池電壓低于給定的最低單體電池電壓閾值的情況下，判斷為需要消除液泛現(xiàn)象，增加對(duì)燃料電池10供應(yīng)的空氣的流量。由此，由于消除液泛現(xiàn)象，因此不僅能抑制電解質(zhì)膜的劣化還能恢復(fù)單體電池電壓，且在緊挨從怠速停止起的復(fù)原后的時(shí)間內(nèi)能確保穩(wěn)定的單體電池電壓。(3)在從開(kāi)始怠速停止控制起給定時(shí)間內(nèi)最低單體電池電壓低于給定的最低單體電池電壓閾值的情況下，認(rèn)為該單體電池電壓的異常的下降的原因在于，液泛現(xiàn)象過(guò)度發(fā)生從而大量的水堵塞空氣供應(yīng)路徑23或陰極電極流路14內(nèi)。故而，存在如下風(fēng)險(xiǎn)即使增加對(duì)燃料電池10供應(yīng)的空氣的流量，在該流量低的情況下，也不能充分消除液泛現(xiàn)象。為此，根據(jù)本發(fā)明，在單體電池電壓下降時(shí)間為給定時(shí)間內(nèi)的情況下，比在怠速發(fā)電時(shí)增加氧化劑氣體的流量。由此，由于能可靠地消除液泛現(xiàn)象，因此不僅能抑制電解質(zhì)膜的劣化還能恢復(fù)單體電池電壓，且在緊挨從怠速停止起的復(fù)原后的時(shí)間內(nèi)能確保穩(wěn)定的單體電池電壓。(4)根據(jù)本實(shí)施方式，單體電池電壓急劇下降，單體電池電壓下降時(shí)間越短，就越增加氧化劑氣體的流量。即，根據(jù)液泛現(xiàn)象的發(fā)生程度來(lái)增加對(duì)燃料電池10供應(yīng)的空氣流量。由此，由于能更可靠地消除液泛現(xiàn)象，因此不僅能抑制電解質(zhì)膜的劣化還能恢復(fù)單體電池電壓，且在緊挨從怠速停止起的復(fù)原后的時(shí)間內(nèi)能確保穩(wěn)定的單體電池電壓。
此外，本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，在能達(dá)成本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)的變形、改良等在包含在本發(fā)明中。例如，盡管在上述實(shí)施方式中，設(shè)為了在怠速停止控制中供應(yīng)低流量的空氣以及氫的構(gòu)成，但不限于此，例如可以設(shè)為不供應(yīng)氫而僅供應(yīng)低流量的空氣的構(gòu)成。[第2實(shí)施方式]圖5是第2實(shí)施方式所涉及的燃料電池系統(tǒng)IA的框圖。燃料電池系統(tǒng)IA具備燃料電池10、對(duì)該燃料電池10供應(yīng)反應(yīng)氣體的供應(yīng)裝置20、對(duì)這些燃料電池10以及供應(yīng)裝置20進(jìn)行控制的電子控制組件(以下，稱為“E⑶”)40A。該燃料電池系統(tǒng)IA例如搭載于將由燃料電池10發(fā)電的電力作為動(dòng)力源的未圖示的燃料電池車輛。燃料電池10以及供應(yīng)裝置20的構(gòu)成與第I實(shí)施方式相同。空氣泵21、背壓閥241、稀釋氣體截止閥、氫截止閥以及排氣閥291與E⑶40A電連接，并由E⑶40A控制。E⑶40A的硬件構(gòu)成與第I實(shí)施方式相同。另外，將單體電池電壓傳感器41、大氣壓傳感器42以及GPS傳感器43與E⑶40A電連接。并將這些傳感器的檢測(cè)信號(hào)發(fā)送到ECU40A。單體電池電壓傳感器41檢測(cè)構(gòu)成燃料電池10的多個(gè)燃料電池單體電池的每一個(gè)的單體電池電壓。ECU40A將檢測(cè)出的燃料電池單體電池的每一個(gè)的單體電池電壓中的、最低的單體電池電壓設(shè)為最低單體電池電壓。此外，單體電池電壓傳感器41可以構(gòu)成為將多個(gè)燃料電池單體電池中的2個(gè)以上設(shè)為I個(gè)燃料電池單體電池群，并檢測(cè)這些燃料電池單體電池群的每一個(gè)的電壓。在此情況下，ECU40A將燃料電池單體電池群的每一個(gè)的電壓中的最低的電壓設(shè)為最低單體電池電壓。大氣壓傳感器42設(shè)置于空氣泵21的外部氣體取入口處，并精度良好地檢測(cè)當(dāng)前位置的大氣壓。GPS傳感器43設(shè)置于未圖示的導(dǎo)航系統(tǒng)中，并接收從GPS衛(wèi)星發(fā)送來(lái)的GPS信號(hào)，精度良好地檢測(cè)燃料電池車輛的當(dāng)前位置的經(jīng)度、緯度以及海拔高度。E⑶40A具備怠速停止控制部、低壓環(huán)境判定部、動(dòng)作限制部、單體電池電壓閾值判定部、單體電池電壓下降時(shí)間判定部以及單體電池電壓恢復(fù)部，作為后述的用于執(zhí)行怠速停止控制、上限限制控制以及單體電池電壓恢復(fù)控制的模塊。怠速停止控制部的構(gòu)成與第I實(shí)施方式相同。低壓環(huán)境判定部判定上述的怠速停止控制的執(zhí)行中的燃料電池車輛是否處于低壓環(huán)境下。具體而言，在符合由大氣壓傳感器42檢測(cè)出的大氣壓低于給定的大氣壓閾值、以及由GPS傳感器43檢測(cè)出的當(dāng)前位置的海拔高度超過(guò)了給定的海拔高度閾值這兩種情況中的任一種的情況下，低壓環(huán)境判定部判定為燃料電池車輛處于低壓環(huán)境下。為了確保在怠速停止控制中供應(yīng)的空氣流量，將給定的大氣壓閾值例如設(shè)定為使工作的空氣泵21的轉(zhuǎn)速開(kāi)始變高、NV性能開(kāi)始惡化時(shí)的大氣壓。同樣，為了確保在怠速停止控制中供應(yīng)的空氣流量，將給定的標(biāo)高閾值例如設(shè)定為使工作的空氣泵21的轉(zhuǎn)速開(kāi)始 變高、NV性能開(kāi)始惡化時(shí)的海拔高度。在由低壓環(huán)境判定部判定為正在執(zhí)行上述的怠速停止控制的燃料電池車輛處于低壓環(huán)境下的情況下，動(dòng)作限制部限制空氣泵21的動(dòng)作。具體而言，對(duì)空氣泵21的轉(zhuǎn)速設(shè)定給定的上限值，并執(zhí)行在該上限值以下來(lái)使空氣泵21動(dòng)作的上限限制控制。將給定的上限值設(shè)定為在怠速停止控制中能確保燃料電池系統(tǒng)I的良好的NV性能的轉(zhuǎn)速的上限值(例如，700rpm)。單體電池電壓閾值判定部判定在上述的上限限制控制中燃料電池10的最低單體電池電壓是否低于給定的最低單體電池電壓閾值。更具體地說(shuō)，單體電池電壓閾值判定部取得由單體電池電壓傳感器41檢測(cè)出的燃料電池單體電池的每一個(gè)的單體電池電壓中的、最低的單體電池電壓，并判定所取得的最低單體電池電壓是否低于給定的最低單體電池電壓閾值。在此，從在車輛行駛時(shí)的通常發(fā)電時(shí)保護(hù)燃料電池10的觀點(diǎn)出發(fā)，將給定的最低單體電池電壓閾值設(shè)定為開(kāi)始電流限制的單體電池電壓以下、且不成為負(fù)電壓的值。由此，避免與是否需要開(kāi)始電流限制無(wú)關(guān)地使放電電流指令值增加，從而確保穩(wěn)定的單體電池電壓。單體電池電壓下降時(shí)間判定部判定在上述的上限限制控制中從開(kāi)始上述的怠速停止控制起到燃料電池10的最低單體電池電壓低于上述的最低單體電池電壓閾值為止的時(shí)間(以下，稱為“單體電池電壓下降時(shí)間”)是否為給定時(shí)間(以下，稱為“單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間”)內(nèi)。更具體地說(shuō)，單體電池電壓下降時(shí)間判定部通過(guò)計(jì)時(shí)器來(lái)測(cè)量取得上述的單體電池電壓下降時(shí)間，并判定所取得的單體電池電壓下降時(shí)間是否為上述的單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間內(nèi)。在此，通過(guò)預(yù)先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)設(shè)定單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間。單體電池電壓恢復(fù)控制部在上述的上限限制控制中執(zhí)行用于恢復(fù)單體電池電壓的單體電池電壓恢復(fù)控制。具體而言，在由上述的單體電池電壓閾值判定部判定為燃料電池10的最低單體電池電壓低于最低單體電池電壓閾值的情況下，單體電池電壓恢復(fù)控制部增加對(duì)燃料電池10供應(yīng)的空氣的流量。另外，在由上述的單體電池電壓下降時(shí)間判定部判定為單體電池電壓下降時(shí)間為單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間內(nèi)的情況下，將空氣流量比在怠速發(fā)電時(shí)增加。具體而言，通過(guò)對(duì)VCU15輸出比怠速發(fā)電用電流指令值高的電流指令值(以下，稱為“異常單體電池電壓恢復(fù)用電流指令值”)，放電電流比在怠速發(fā)電時(shí)變高。另外，根據(jù)異常單體電池電壓恢復(fù)用電流指令值來(lái)設(shè)定比在怠速發(fā)電時(shí)高流量的空氣流量，并對(duì)空氣泵21輸出與所設(shè)定的空氣流量相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值。由此，將比在怠速發(fā)電時(shí)高流量的空氣供應(yīng)到燃料電池10。另外，將與高流量的空氣對(duì)應(yīng)的信號(hào)壓輸入到調(diào)節(jié)器261，將比在怠速發(fā)電時(shí)高流量的氫供應(yīng)到燃料電池10。即，以比在怠速發(fā)電時(shí)高的計(jì)量進(jìn)行發(fā)電。另外，在被判定為單體電池電壓下降時(shí)間為單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間內(nèi)的情況下，單體電池電壓恢復(fù)控制部使空氣流量隨單體電池電壓下降時(shí)間變短而增加。即，對(duì)VCU15輸出與單體電池電壓下降時(shí)間相應(yīng)的電流指令值，并對(duì)空氣泵21輸出與該電流指令值相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值。由此，根據(jù)單體電池電壓下降時(shí)間，即液泛現(xiàn)象的發(fā)生程度來(lái)對(duì)空氣流量以及氫流量進(jìn)行增量。以下，參照?qǐng)D6來(lái)詳細(xì)說(shuō)明在怠速停止控制中用于限制空氣泵轉(zhuǎn)速的上限值的上限限制控制處理的過(guò)程。
圖6是表示在怠速停止控制中用于限制空氣泵轉(zhuǎn)速的上限值的上限限制控制處理的過(guò)程的流程圖。圖6所示的處理對(duì)應(yīng)于點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的接通而開(kāi)始，并由ECU按每個(gè)給定的控制周期而重復(fù)執(zhí)行。在步驟Sll中，判定是否處于怠速停止控制中。在該判別為“是”的情況下，轉(zhuǎn)移至IJ步驟S12，在為“否”的情況下，結(jié)束本處理。在步驟S12中，在執(zhí)行了用于判定燃料電池車輛是否處于低壓環(huán)境下的低壓環(huán)境判定后，轉(zhuǎn)移到步驟S13。此外，針對(duì)低壓環(huán)境判定的過(guò)程，在后段參照?qǐng)D7來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。在步驟S13中，基于步驟S12的判定結(jié)果來(lái)判別燃料電池車輛是否處于低壓環(huán)境下。在該判別為“是”的情況下，判斷為為了確保良好的NV性能而需要限制空氣泵的動(dòng)作，并轉(zhuǎn)移到步驟S14。在該判別為“否”的情況下，判斷為即使不限制空氣泵的動(dòng)作也能確保良好的NV性能，并結(jié)束本處理。在步驟S14中，限制空氣泵的動(dòng)作，并結(jié)束本處理。具體而言，對(duì)空氣泵的轉(zhuǎn)速設(shè)定給定的上限值，并執(zhí)行在該上限值以下來(lái)使空氣泵動(dòng)作的上限限制控制。由此，限制空氣泵的動(dòng)作，確保良好的NV性能。圖7是表示用于判定在由ECU進(jìn)行的怠速停止控制中是否處于低壓環(huán)境下的低壓環(huán)境判定處理的過(guò)程的流程圖。在步驟S21中，判別是否符合由大氣壓傳感器檢測(cè)出的大氣壓低于給定的大氣壓閾值、以及由GPS傳感器檢測(cè)出的當(dāng)前位置的海拔高度超過(guò)了給定的海拔高度閾值這兩種情況中的任一種情況，在至少符合其中一種情況從而該判別為“是”的情況下，轉(zhuǎn)移到步驟S22，判定為燃料電池車輛處于低壓環(huán)境下，并結(jié)束本處理。在兩種情況均不符合從而該判別為“否”的情況下，判斷為燃料電池車輛不處于低壓環(huán)境下，并結(jié)束本處理。在此，在本實(shí)施方式的上限限制控制中，由于空氣泵的動(dòng)作受限且空氣流量也受限，因此氣體流路內(nèi)的水未被完全排出從而堵塞氣體流路的液泛現(xiàn)象會(huì)發(fā)生。若液泛現(xiàn)象發(fā)生，則空氣將變得不能流通，因此在電解質(zhì)膜的附近氫和氧會(huì)在高濃度下進(jìn)行反應(yīng)，將不能抑制電解質(zhì)膜的劣化。另外，若液泛現(xiàn)象發(fā)生，則燃料電池堆的最低單體電池電壓會(huì)大幅度下降。在此情況下，存在在緊挨從怠速停止起的復(fù)原后的時(shí)間內(nèi)單體電池電壓變得不穩(wěn)定從而需要電流限制的風(fēng)險(xiǎn)。為此，在本實(shí)施方式中，在上限限制控制中執(zhí)行由上述的單體電池電壓恢復(fù)控制部進(jìn)行的單體電池電壓恢復(fù)控制。以下，參照?qǐng)D8來(lái)說(shuō)明本實(shí)施方式的單體電池電壓恢復(fù)控制。圖8是表示在上限限制控制中用于恢復(fù)單體電池電壓的單體電池電壓恢復(fù)控制處理的過(guò)程的流程圖。在步驟S31中，判別在上限限制控制中燃料電池的最低單體電池電壓是否低于給定的最低單體電池電壓閾值。在該判別為“是”的情況下，判斷為液泛現(xiàn)象發(fā)生從而需要消除液泛現(xiàn)象來(lái)恢復(fù)單體電池電壓，并轉(zhuǎn)移到步驟S33。在該判別為“否”的情況下，判斷為不需要恢復(fù)單體電池電壓，并轉(zhuǎn)移到步驟S32。
在步驟S32中，對(duì)VCU輸出怠速停止用電流指令值，并繼續(xù)供應(yīng)與怠速停止用電流指令值相應(yīng)的低流量的空氣以及氫的供應(yīng)。即，繼續(xù)怠速停止控制，結(jié)束本處理。在步驟S33中，判別單體電池電壓下降時(shí)間是否為給定的單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間內(nèi)。在該判別為“是”的情況下，認(rèn)為是因液泛現(xiàn)象的發(fā)生而導(dǎo)致的單體電池電壓的異常下降，判斷為若不使空氣流量比在怠速發(fā)電時(shí)增加就不能消除液泛現(xiàn)象，并轉(zhuǎn)移到步驟S35。在該判別為“否”的情況下，認(rèn)為是單體電池電壓的通常下降，判斷為若使增加到與在怠速發(fā)電時(shí)等量的空氣流量就能消除液泛現(xiàn)象，并轉(zhuǎn)移到步驟S34。在步驟S34中，對(duì)VCU輸出怠速發(fā)電用電流指令值，并供應(yīng)比與怠速停止用電流指令值相應(yīng)的流量高的、與怠速發(fā)電用電流指令值相應(yīng)的流量的空氣以及氫。供應(yīng)更高流量的空氣以及氫的結(jié)果是，不僅消除液泛現(xiàn)象、抑制電解質(zhì)膜的劣化，還使單體電池電壓得以恢復(fù)。由此，怠速停止控制以及上限限制控制被解除，結(jié)束本處理。在步驟S35中，對(duì)VCU輸出異常單體電池電壓恢復(fù)用電流指令值，并供應(yīng)比與怠速發(fā)電用電流指令值相應(yīng)的流量還要高的、與異常單體電池電壓恢復(fù)用電流指令值相應(yīng)的流量的空氣以及氫。供應(yīng)更高流量的空氣以及氫的結(jié)果是，不僅可靠地消除液泛現(xiàn)象、抑制電解質(zhì)膜的劣化，還使單體電池電壓得以恢復(fù)。由此，怠速停止控制以及上限限制控制被解除，結(jié)束本處理。圖9是表示在本實(shí)施方式所涉及的單體電池電壓恢復(fù)控制中，單體電池電壓的下降處于通常的情況下的控制例的時(shí)序圖。圖9所示的控制例是針對(duì)處于低壓環(huán)境下的燃料電池車輛來(lái)執(zhí)行怠速停止控制的例子。此外，如上所述，在本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)中，根據(jù)電流指令值來(lái)設(shè)定空氣流量，并根據(jù)基于所設(shè)定的空氣流量的空氣壓來(lái)設(shè)定氫流量，因此，空氣的流量(壓力、計(jì)量)、氫的流量(壓力、計(jì)量)以及輸出電流均呈現(xiàn)同樣的變化。故而，在圖9中，僅示出它們之中的空氣流量(在后述的圖10中也設(shè)為同樣)。首先，在時(shí)刻t1(l tn，執(zhí)行怠速發(fā)電。具體而言，對(duì)VCU輸出怠速發(fā)電用電流指令值，并對(duì)空氣泵輸出與該怠速發(fā)電用電流指令值相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值。由此，不僅供應(yīng)比在車輛行駛時(shí)的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)低流量的空氣以及氫，而且與通常發(fā)電時(shí)比，放電電流下降。此外，此時(shí)的平均單體電池電壓與最低單體電池電壓幾乎相等，未確認(rèn)單體電池電壓的異常。
接下來(lái)，在時(shí)刻tn t13，執(zhí)行本實(shí)施方式的怠速停止控制。具體而言，如上所述，對(duì)VCU輸出怠速停止用電流指令值，并對(duì)空氣泵輸出與該怠速停止用電流指令值相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值。此時(shí)，由于燃料電池車輛處于低壓環(huán)境下，因此還兼執(zhí)行用于限制空氣泵的動(dòng)作的上限限制控制。由此，在確保了 NV性能的狀態(tài)下供應(yīng)比在怠速發(fā)電時(shí)低流量的空氣以及氫，并如圖9所示，空氣流量下降。另外，由于放電電流比在怠速發(fā)電時(shí)下降，因此在時(shí)刻tn，平均單體電池電壓以及最低單體電池電壓均變高一些。其后，到時(shí)刻t13為止的期間，平均單體電池電壓看不出大的變化，另一方面，最低單體電池電壓逐漸減少。此外，在從開(kāi)始怠速停止控制的時(shí)刻tn起經(jīng)過(guò)了單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間的時(shí)刻t12，最低單體電池電壓不低于最低單體電池電壓閾值。故而，判斷為在時(shí)刻t12還不需要單體電池電壓的恢復(fù)，并繼續(xù)低流量的空氣的供應(yīng)(參照?qǐng)D8的步驟S32)。接下來(lái)，在時(shí)刻t13，由于最低單體電池電壓低于最低單體電池電壓閾值，因此判斷為液泛現(xiàn)象發(fā)生且需要消除液泛現(xiàn)象來(lái)使單體電池電壓恢復(fù)，從而增加空氣的流量來(lái)使單體電池電壓恢復(fù)。此時(shí)，由于從開(kāi)始怠速停止控制的時(shí)刻tn起已經(jīng)經(jīng)過(guò)了單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間，因此判斷為若使其增加到怠速發(fā)電時(shí)的空氣流量則能消除液泛現(xiàn)象，并對(duì)VCU輸出怠速發(fā)電用電流指令值，對(duì)空氣泵輸出與該怠速發(fā)電用電流指令值相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值(參照?qǐng)D8的步驟S34)。由此，怠速停止控制以及上限限制控制被解除，如圖9所示那樣，空氣流量增加到與在怠速發(fā)電時(shí)等量，最低單體電池電壓立刻恢復(fù)。另外，圖10是表示在本實(shí)施方式所涉及的單體電池電壓恢復(fù)控制中單體電池電壓的下降處于異常的情況下的控制例的時(shí)序圖。圖10所示的控制例是針對(duì)處于低壓環(huán)境下的燃料電池車輛來(lái)執(zhí)行怠速停止控制的控制例。首先，在時(shí)刻t2(l t21，執(zhí)行怠速發(fā)電。具體而言，對(duì)VCU輸出怠速發(fā)電用電流指令值，并對(duì)空氣泵輸出與該怠速發(fā)電用電流指令值相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值。由此，不僅供應(yīng)比在車輛行駛時(shí)的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)低流量的空氣以及氫，而且與通常發(fā)電時(shí)比，放電電流下降。此外，此時(shí)的最低單體電池電壓比平均單體電池電壓低一些，確認(rèn)單體電池電壓存在
一些異常。接下來(lái)，在時(shí)刻t21 t22，執(zhí)行本實(shí)施方式的怠速停止控制。具體而言，如上所述，對(duì)VCU輸出怠速停止用電流指令值，并對(duì)空氣泵輸出與該怠速停止用電流指令值相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值。此時(shí)，由于燃料電池車輛處于低壓環(huán)境下，因此還兼執(zhí)行用于限制空氣泵的動(dòng)作的上限限制控制。由此，在確保了 NV性能的狀態(tài)下供應(yīng)比在怠速發(fā)電時(shí)低流量的空氣以及氫，并如圖10所示，空氣流量下降。另外，由于放電電流比在怠速發(fā)電時(shí)下降，因此在時(shí)刻t21，平均單體電池電壓以及最低單體電池電壓均變高一些。其后，到時(shí)刻t22為止的期間，平均單體電池電壓看不出大的變化，另一方面，最低單體電池電壓急劇減少。接下來(lái)，在時(shí)刻t22，由于最低單體電池電壓低于最低單體電池電壓閾值，因此判斷為液泛現(xiàn)象發(fā)生，需要消除液泛現(xiàn)象來(lái)使單體電池電壓恢復(fù)，從而增加空氣流量來(lái)使單體電池電壓。此時(shí)，由于從開(kāi)始怠速停止控制的時(shí)刻t21起的時(shí)間為單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間內(nèi)，因此液泛現(xiàn)象過(guò)度發(fā)生使得單體電池電壓的下降處于異常，判斷為若不使空氣流量比在怠速發(fā)電時(shí)增加就不能充分消除液泛現(xiàn)象，從而對(duì)VCU輸出異常單體電池電壓恢、復(fù)用電流指令值，并對(duì)空氣泵輸出與該異常單體電池電壓恢復(fù)用電流指令值相應(yīng)的空氣泵轉(zhuǎn)速的指令值(參照?qǐng)D8的步驟S35)。由此，怠速停止控制以及上限限制控制被解除，如圖10所示那樣，空氣流量比在怠速發(fā)電時(shí)增加，最低單體電池電壓立刻恢復(fù)。另外，此時(shí)，空氣流量的增加量(圖10的增加量A)是根據(jù)從開(kāi)始怠速停止控制的執(zhí)行的時(shí)刻t21起到最低單體電池電壓低于最低單體電池電壓閾值的時(shí)刻t22為止的時(shí)間(圖10的單體電池電壓下降時(shí)間T)而設(shè)定的。具體而言，由于單體電池電壓下降時(shí)間T越短，液泛現(xiàn)象的發(fā)生就越明顯，從而越能判斷為單體電池電壓的下降處于異常，因此，為了更可靠地消除液泛現(xiàn)象來(lái)使單體電池電壓恢復(fù)，將增加量A設(shè)定得較大。
根據(jù)本實(shí)施方式，起到如下效果。(I)根據(jù)本實(shí)施方式，在怠速停止中執(zhí)行一邊對(duì)燃料電池10供應(yīng)比在怠速發(fā)電時(shí)低流量的氧化劑氣體、一邊從燃料電池10取出比在怠速發(fā)電時(shí)低的電流的怠速停止控制的燃料電池系統(tǒng)IA中，在燃料電池系統(tǒng)IA處于低壓環(huán)境下的情況下，限制空氣泵21的動(dòng)作。具體而言，對(duì)空氣泵21的轉(zhuǎn)速設(shè)定上限值，并執(zhí)行在該上限值以下來(lái)使空氣泵21動(dòng)作的上限限制控制。由此，即使在上述怠速停止控制的執(zhí)行中的燃料電池系統(tǒng)IA位于高地等低壓環(huán)境下的情況下，也能限制空氣泵21的動(dòng)作，抑制NV性能的惡化。另外，由于僅控制空氣泵21的轉(zhuǎn)速即可，因此能通過(guò)簡(jiǎn)便的控制來(lái)抑制NV性能的惡化。(2)另外，根據(jù)本實(shí)施方式，在上限限制控制中燃料電池10的最低單體電池電壓低于給定的最低單體電池電壓閾值的情況下，判斷為液泛現(xiàn)象已發(fā)生，并增加對(duì)燃料電池10供應(yīng)的空氣的流量。由此，由于消除了液泛現(xiàn)象，因此不僅能抑制電解質(zhì)膜的劣化還能恢復(fù)單體電池電壓，且在緊挨從怠速停止起的復(fù)原后的時(shí)間內(nèi)能確保穩(wěn)定的單體電池電壓。(3)另外，在上限限制控制中，在從開(kāi)始怠速停止控制起給定時(shí)間(單體電池電壓異常下降判斷時(shí)間)內(nèi)最低單體電池電壓低于給定的最低單體電池電壓閾值的情況下，認(rèn)為該單體電池電壓的異常的下降的原因在于，液泛現(xiàn)象過(guò)度發(fā)生從而大量的水堵塞空氣供應(yīng)路徑23或陰極電極流路14內(nèi)。故而，存在如下風(fēng)險(xiǎn)在對(duì)燃料電池10供應(yīng)的空氣的流量低的情況下，不能充分消除液泛現(xiàn)象。為此，根據(jù)本發(fā)明，在單體電池電壓下降時(shí)間為給定時(shí)間內(nèi)的情況下，比在怠速發(fā)電時(shí)增加空氣的流量。由此，由于能可靠地消除液泛現(xiàn)象，因此不僅能抑制電解質(zhì)膜的劣化還能恢復(fù)單體電池電壓，且在緊挨從怠速停止起的復(fù)原后的時(shí)間內(nèi)能確保穩(wěn)定的單體電池電壓。(4)另外，根據(jù)本實(shí)施方式，在上限限制控制中單體電池電壓急劇下降的情況下，單體電池電壓下降時(shí)間越短，就越增加氧化劑氣體的流量。即，根據(jù)液泛現(xiàn)象的發(fā)生程度來(lái)增加對(duì)燃料電池10供應(yīng)的空氣流量。由此，由于能更可靠地消除液泛現(xiàn)象，因此不僅能抑制電解質(zhì)膜的劣化還能恢復(fù)單體電池電壓，且在緊挨從怠速停止起的復(fù)原后的時(shí)間內(nèi)能確保穩(wěn)定的單體電池電壓。此外，本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，在能達(dá)成本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)的變形、改良等也包含在本發(fā)明中。例如，盡管在上述實(shí)施方式中在怠速停止控制中供應(yīng)低流量的空氣以及氫，但也可以是不供應(yīng)氫而僅供應(yīng)低流量的空氣的構(gòu)成。(符號(hào)說(shuō)明)
I，IA…燃料電池系統(tǒng)10…燃料電池15*" V⑶(怠速停止控制單元)21…空氣泵(反應(yīng)氣體供應(yīng)單元、氧化劑氣體供應(yīng)單元)22…氫罐(反應(yīng)氣體供應(yīng)單元、燃料氣體供應(yīng)單元)28…噴射器(反應(yīng)氣體供應(yīng)單元、燃料氣體供應(yīng)單元)261…調(diào)節(jié)器(反應(yīng)氣體供應(yīng)單元、燃料氣體供應(yīng)單元)
40…E⑶(怠速停止控制單元、單體電池電壓閾值判定單元、單體電池電壓下降時(shí)間判定單元、單體電池電壓恢復(fù)單元)40A "E⑶(怠速停止控制單元、低壓環(huán)境判定單元、動(dòng)作限制單元、單體電池電壓閾值判定單元、單體電池電壓下降時(shí)間判定單元、單體電池電壓恢復(fù)單元)41…單體電池電壓傳感器(單體電池電壓閾值判定單元)42…大氣壓傳感器(低壓環(huán)境判定單元)43…GPS傳感器(低壓環(huán)境判定單元)
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)，具備燃料電池堆，其將多個(gè)通過(guò)被供應(yīng)反應(yīng)氣體來(lái)發(fā)電的燃料電池單體電池進(jìn)行層疊而構(gòu)成；和反應(yīng)氣體供應(yīng)單元，其對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)反應(yīng)氣體， 所述燃料電池系統(tǒng)的特征在于， 具備怠速停止控制單元，其在怠速發(fā)電中給定條件成立的情況下，開(kāi)始如下的怠速停止控制一邊由所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)流量比在所述怠速發(fā)電時(shí)低的氧化劑氣體，一邊從所述燃料電池堆取出比所述怠速發(fā)電時(shí)低的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述燃料電池系統(tǒng)還具備 單體電池電壓閾值判定單元，其判定在所述怠速停止控制中所述燃料電池堆的最低單體電池電壓是否低于給定的最低單體電池電壓閾值；和 單體電池電壓恢復(fù)單元，其在被判定為所述最低單體電池電壓低于所述最低單體電池電壓閾值的情況下，通過(guò)增加由所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述燃料電池系統(tǒng)還具備單體電池電壓下降時(shí)間判定單元，其將從開(kāi)始所述怠速停止控制起到所述燃料電池堆的最低單體電池電壓低于所述最低單體電池電壓閾值為止的時(shí)間作為單體電池電壓下降時(shí)間，來(lái)判定該單體電池電壓下降時(shí)間是否為給定時(shí)間內(nèi)， 在判定為所述單體電池電壓下降時(shí)間為所述給定時(shí)間內(nèi)的情況下，所述單體電池電壓恢復(fù)單元通過(guò)比在所述怠速發(fā)電時(shí)增加由所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述單體電池電壓恢復(fù)單元通過(guò)使由所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量隨著所述單體電池電壓下降時(shí)間變短而增加，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元具備氧化劑氣體供應(yīng)單元，其對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)氧化劑氣體， 所述燃料電池系統(tǒng)還具備 低壓環(huán)境判定單元，其判定在所述怠速停止控制中所述燃料電池系統(tǒng)是否處于低壓環(huán)境下；和 動(dòng)作限制單元，其在被判定為所述燃料電池系統(tǒng)處于低壓環(huán)境下的情況下，限制所述氧化劑氣體供應(yīng)單元的動(dòng)作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述氧化劑氣體供應(yīng)單元是空氣泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述燃料電池系統(tǒng)還具備 單體電池電壓閾值判定單元，其判定在由所述動(dòng)作限制單元進(jìn)行的所述氧化劑氣體供應(yīng)單元的動(dòng)作限制中，所述燃料電池堆的最低單體電池電壓是否低于給定的最低單體電池電壓閾值；和 單體電池電壓恢復(fù)單元，其在被判定為所述最低單體電池電壓低于所述最低單體電池電壓閾值的情況下，通過(guò)增加由所述氧化劑氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述燃料電池系統(tǒng)還具備單體電池電壓下降時(shí)間判定單元，其將從由所述動(dòng)作限制單元開(kāi)始所述氧化劑氣體供應(yīng)單元的動(dòng)作限制起到所述燃料電池堆的最低單體電池電壓低于所述最低單體電池電壓閾值為止的時(shí)間作為單體電池電壓下降時(shí)間，來(lái)判定該單體電池電壓下降時(shí)間是否為給定時(shí)間內(nèi)， 在判定為所述單體電池電壓下降時(shí)間為所述給定時(shí)間內(nèi)的情況下，所述單體電池電壓恢復(fù)單元通過(guò)比在所述怠速發(fā)電時(shí)增加由所述氧化劑氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述單體電池電壓恢復(fù)單元通過(guò)使由所述氧化劑氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量隨著所述單體電池電壓下降時(shí)間變短而增加，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。
10.一種燃料電池系統(tǒng)的控制方法，該燃料電池系統(tǒng)具備燃料電池堆，其將多個(gè)通過(guò)被供應(yīng)反應(yīng)氣體來(lái)發(fā)電的燃料電池單體電池進(jìn)行層疊而構(gòu)成；和反應(yīng)氣體供應(yīng)單元，其對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)反應(yīng)氣體， 所述燃料電池系統(tǒng)的控制方法的特征在于， 具備怠速停止工序，在怠速發(fā)電中給定條件成立的情況下開(kāi)始，一邊由所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)流量比在所述怠速發(fā)電時(shí)低的氧化劑氣體，一邊從所述燃料電池堆取出比所述怠速發(fā)電時(shí)低的電流。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 所述燃料電池系統(tǒng)的控制方法還具備 單體電池電壓閾值判定工序，判定在所述怠速停止工序中所述燃料電池堆的最低單體電池電壓是否低于給定的最低單體電池電壓閾值；和 單體電池電壓恢復(fù)工序，在被判定為所述最低單體電池電壓低于所述最低單體電池電壓閾值的情況下，通過(guò)增加由所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 所述燃料電池系統(tǒng)的控制方法還具備單體電池電壓下降時(shí)間判定工序，將從開(kāi)始所述怠速停止工序起到所述燃料電池堆的最低單體電池電壓低于所述最低單體電池電壓閾值為止的時(shí)間作為單體電池電壓下降時(shí)間，來(lái)判定該單體電池電壓下降時(shí)間是否為給定時(shí)間內(nèi)， 在所述單體電池電壓恢復(fù)工序中，在判定為所述單體電池電壓下降時(shí)間為所述給定時(shí)間內(nèi)的情況下，通過(guò)比在所述怠速發(fā)電時(shí)增加由所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆 供應(yīng)的氧化劑氣體的流量，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，在所述單體電池電壓恢復(fù)工序中，通過(guò)使由所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量隨著所述單體電池電壓下降時(shí)間變短而增加，來(lái)使單體電池電壓恢復(fù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 所述燃料電池系統(tǒng)的控制方法還具備 低壓環(huán)境判定工序，判定在所述怠速停止工序中所述燃料電池系統(tǒng)是否處于低壓環(huán)境下；和 動(dòng)作限制工序，在被判定為所述燃料電池系統(tǒng)處于低壓環(huán)境下的情況下，限制所述反應(yīng)氣體供應(yīng)單元所具備的氧化劑氣體供應(yīng)單元的動(dòng)作。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 所述燃料電池系統(tǒng)的控制方法還具備 單體電池電壓閾值判定工序，判定在所述動(dòng)作限制工序中所述燃料電池堆的最低單體電池電壓是否低于給定的最低單體電池電壓閾值；和 單體電池電壓恢復(fù)工序，在被判定為所述最低單體電池電壓低于所述最低單體電池電壓閾值的情況下，通過(guò)增加由所述氧化劑氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 所述燃料電池系統(tǒng)的控制方法還具備單體電池電壓下降時(shí)間判定工序，將從開(kāi)始所述動(dòng)作限制工序起到所述燃料電池堆的最低單體電池電壓低于所述最低單體電池電壓閾值為止的時(shí)間作為單體電池電壓下降時(shí)間，來(lái)判定該單體電池電壓下降時(shí)間是否為給定時(shí)間內(nèi)， 在所述單體電池電壓恢復(fù)工序中，在判定為所述單體電池電壓下降時(shí)間為所述給定時(shí)間內(nèi)的情況下，通過(guò)比在所述怠速發(fā)電時(shí)增加由所述氧化劑氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量，來(lái)使所述燃料電池堆的單體電池電壓恢復(fù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的燃料電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 在所述單體電池電壓恢復(fù)工序中，通過(guò)使由所述氧化劑氣體供應(yīng)單元對(duì)所述燃料電池堆供應(yīng)的氧化劑氣體的流量隨著所述單體電池電壓下降時(shí)間變短而增加，來(lái)使單體電池電壓恢復(fù)。
全文摘要
本發(fā)明提供不僅能快速轉(zhuǎn)移到怠速停止還能抑制怠速停止中的電解質(zhì)膜的劣化以及單體電池電壓的下降、且不需要設(shè)置放電電阻器的燃料電池系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)(1)具備燃料電池(10)，其將多個(gè)通過(guò)被供應(yīng)反應(yīng)氣體來(lái)發(fā)電的燃料電池單體電池進(jìn)行層疊而構(gòu)成；和供應(yīng)裝置(20)，其對(duì)燃料電池(10)供應(yīng)反應(yīng)氣體，其中，在怠速發(fā)電中給定條件成立的情況下，開(kāi)始如下的怠速停止控制一邊對(duì)燃料電池(10)供應(yīng)流量比在怠速發(fā)電時(shí)低的空氣，一邊從燃料電池(10)取出比怠速發(fā)電時(shí)低的電流。
文檔編號(hào)H01M8/04GK102751518SQ201210113228
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者上田健一郎, 和氣千大, 宮田幸一郎, 松本裕嗣, 菊地剛 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社