燃料電池系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種燃料電池系統(tǒng)，將負(fù)極氣體和正極氣體供給到燃料電池來使該燃料電池發(fā)電，具備：壓縮機(jī)，其設(shè)置于正極氣體供給通路，將正極氣體加壓輸送到燃料電池；旁路通路，其用于使由壓縮機(jī)加壓輸送的正極氣體繞過燃料電池而排出到正極氣體排出通路；旁路閥，其設(shè)置于旁路通路，調(diào)節(jié)在旁路通路中流動的正極氣體的流量；系統(tǒng)停止部，其在存在燃料電池系統(tǒng)的停止請求時，實施規(guī)定的停止時序處理來使燃料電池系統(tǒng)停止；以及停止時旁路閥控制部，其在停止時序處理中與時序處理并行地將旁路閥的閥體控制在規(guī)定的初始化位置。
【專利說明】燃料電池系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在日本JP2008-293869A中，作為以往的燃料電池系統(tǒng)，公開了如下一種燃料電池系統(tǒng):在從結(jié)束燃料電池系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)起經(jīng)過了規(guī)定時間之后，使控制器啟動來使閥初始化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]然而，在上述以往的燃料電池系統(tǒng)中，在燃料電池系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)結(jié)束后使控制器啟動來使閥初始化，因此有可能在系統(tǒng)結(jié)束后產(chǎn)生不需要的聲音。
[0004]另一方面，單純地對用于使燃料電池系統(tǒng)停止的各種停止處理(停止時序處理)追加初始化處理，因此停止時序處理本身有可能變長。
[0005]本發(fā)明是著眼于這種問題而完成的，其目的在于在燃料電池系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)結(jié)束時實施的停止時序處理中將閥控制在初始化位置，同時抑制停止時序處理變長。
_6] 用于解決問題的方案
[0007]根據(jù)本發(fā)明的某個方式，提供一種將負(fù)極氣體和正極氣體供給到燃料電池來使該燃料電池發(fā)電的燃料電池系統(tǒng)，該燃料電池系統(tǒng)具備:壓縮機(jī)，其設(shè)置于正極氣體供給通路，將正極氣體加壓輸送到燃料電池；旁路通路，其用于使由壓縮機(jī)加壓輸送的正極氣體繞過燃料電池而排出到正極氣體排出通路；旁路閥，其設(shè)置于旁路通路，調(diào)節(jié)在旁路通路中流動的正極氣體的流量；系統(tǒng)停止部，其在存在燃料電池系統(tǒng)的停止請求時，實施規(guī)定的停止時序處理來使燃料電池系統(tǒng)停止；以及停止時旁路閥控制部，其在停止時序處理中與時序處理并行地將旁路閥的閥體控制在規(guī)定的初始化位置。
[0008]下面參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式、本發(fā)明的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的一個實施方式的燃料電池系統(tǒng)的概要圖。
[0010]圖2是說明本發(fā)明的一個實施方式的停止時完全閉合處理的控制內(nèi)容的流程圖。
[0011]圖3是說明本發(fā)明的一個實施方式的最小初始化處理的控制內(nèi)容的流程圖。
[0012]圖4是說明本發(fā)明的一個實施方式的燃料電池系統(tǒng)的停止處理的動作的時序圖。
[0013]圖5是說明本發(fā)明的一個實施方式的燃料電池系統(tǒng)的啟動處理的動作的時序圖。

【具體實施方式】
[0014]燃料電池通過用負(fù)極(anode)電極(燃料極)和正極(cathode)電極(氧化劑極)將電解質(zhì)膜夾在中間并向負(fù)極電極供給含氫的負(fù)極氣體(燃料氣體)、向正極電極供給含氧的正極氣體(氧化劑氣體)來進(jìn)行發(fā)電。在負(fù)極電極和正極電極這兩個電極處進(jìn)行的電極反應(yīng)如下。
[0015]負(fù)極電極:2?— 4H++4e-…(I)
[0016]正極電極:4H++4e、02— 2H20 …(2)
[0017]通過該(I)、⑵的電極反應(yīng)，燃料電池產(chǎn)生I伏特左右的電動勢。
[0018]在將這種燃料電池用作汽車用動力源的情況下，由于要求的電力大，因此作為將數(shù)百塊的燃料電池層疊所得的燃料電池堆來進(jìn)行使用。然后，構(gòu)成向燃料電池堆供給負(fù)極氣體和正極氣體的燃料電池系統(tǒng)，取出用于驅(qū)動車輛的電力。
[0019]圖1是本發(fā)明的一個實施方式的燃料電池系統(tǒng)I的概要圖。
[0020]燃料電池系統(tǒng)100具備燃料電池堆1、正極氣體供排裝置2、負(fù)極氣體供排裝置3、電力系統(tǒng)4以及控制器5。
[0021]燃料電池堆I是層疊數(shù)百塊燃料電池而得的，接受負(fù)極氣體和正極氣體的供給，來發(fā)出驅(qū)動車輛所需的電力。燃料電池堆I具備負(fù)極電極側(cè)輸出端子11和正極電極側(cè)輸出端子12作為取出電力的端子。
[0022]另外，燃料電池堆I中設(shè)置有檢測從燃料電池堆I取出的電流(以下稱為“堆輸出電流”。)的電流傳感器13以及檢測負(fù)極電極側(cè)輸出端子11與正極電極側(cè)輸出端子12之間的端子間電壓(以下稱為“堆輸出電壓”。)的電壓傳感器14。
[0023]正極氣體供排裝置2是向燃料電池堆I供給正極氣體并且將從燃料電池堆I排出的正極排氣排出到外部大氣的裝置。正極氣體供排裝置2具備正極氣體供給通路21、過濾器22、正極壓縮機(jī)23、正極氣體排出通路24、正極壓力調(diào)節(jié)閥25、旁路通路26以及旁路閥27。
[0024]正極氣體供給通路21是流通向燃料電池堆I供給的正極氣體的通路。正極氣體供給通路21 —端連接于過濾器22，另一端連接于燃料電池堆I的正極氣體入口孔。
[0025]過濾器22將取入到正極氣體供給通路21的正極氣體中的異物去除。
[0026]正極壓縮機(jī)23設(shè)置于正極氣體供給通路21。正極壓縮機(jī)23經(jīng)由過濾器22將作為正極氣體的空氣(外部大氣)取入到正極氣體供給通路21，供給到燃料電池堆I。
[0027]正極氣體排出通路24是流通從燃料電池堆I排出的正極排氣的通路。正極氣體排出通路24 —端連接于燃料電池堆I的正極氣體出口孔，另一端為開口端。
[0028]正極壓力調(diào)節(jié)閥25設(shè)置于正極氣體排出通路。正極壓力調(diào)節(jié)閥25將供給到燃料電池堆I的正極氣體的壓力調(diào)節(jié)為期望的壓力。
[0029]旁路通路26是用于使從正極壓縮機(jī)23噴出的正極氣體的一部分繞過燃料電池堆I而直接排出到正極氣體排出通路24以稀釋氫、避免正極壓縮機(jī)23的浪涌的通路。正極氣體旁路通路26 —端連接于比正極壓縮機(jī)23更靠下游的正極氣體供給通路21，另一端連接于比正極壓力調(diào)節(jié)閥25更靠下游的正極氣體排出通路24。
[0030]旁路閥27設(shè)置于旁路通路26。旁路閥27是其開度由步進(jìn)電動機(jī)271階段性地調(diào)整的開閉閥，構(gòu)成為若使步進(jìn)電動機(jī)271正向旋轉(zhuǎn)則旁路閥27的開度變大，若使其逆向旋轉(zhuǎn)則旁路閥27的開度變小。通過調(diào)節(jié)旁路閥27的開度，來調(diào)節(jié)繞過燃料電池堆I的正極氣體的流量。
[0031]步進(jìn)電動機(jī)271是每當(dāng)被輸入脈沖信號時只旋轉(zhuǎn)規(guī)定的基本角度的電動機(jī)，所輸入的脈沖信號的頻率越高則步進(jìn)電動機(jī)271的轉(zhuǎn)速越快。
[0032]在本實施方式中，為了方便，將使旁路閥27從完全打開到完全閉合所需的步進(jìn)電動機(jī)271的旋轉(zhuǎn)角度除以基本角度所得的值稱為步進(jìn)數(shù)，將旁路閥27完全閉合時的步進(jìn)數(shù)定義為零。然后，將旁路閥27完全打開時的步進(jìn)數(shù)稱為全開步進(jìn)數(shù)。在本實施方式中全開步進(jìn)數(shù)為60左右。
[0033]負(fù)極氣體供排裝置3是向燃料電池堆I供給負(fù)極氣體、并且將從燃料電池堆I排出的負(fù)極排氣排出到正極氣體排出通路24的裝置。負(fù)極氣體供排裝置3具備高壓罐31、負(fù)極氣體供給通路32、切斷閥33、負(fù)極壓力調(diào)節(jié)閥34、負(fù)極氣體排出通路35以及放氣閥36。
[0034]高壓罐31將要向燃料電池堆I供給的負(fù)極氣體保持為高壓狀態(tài)來貯存。
[0035]負(fù)極氣體供給通路32是用于將從高壓罐31排出的負(fù)極氣體供給到燃料電池堆I的通路。負(fù)極氣體供給通路32—端連接于高壓罐31，另一端連接于燃料電池堆I的負(fù)極氣體入口孔。
[0036]切斷閥33設(shè)置于負(fù)極氣體供給通路32。通過閉合切斷閥33，來停止向燃料電池堆I供給負(fù)極氣體。
[0037]負(fù)極壓力調(diào)節(jié)閥34設(shè)置于比切斷閥33更靠下游的負(fù)極氣體供給通路32。負(fù)極壓力調(diào)節(jié)閥34將供給到燃料電池堆I的負(fù)極氣體的壓力調(diào)節(jié)為期望的壓力。
[0038]負(fù)極氣體排出通路35是流通從燃料電池堆I排出的負(fù)極排氣的通路。負(fù)極氣體排出通路35 —端連接于燃料電池堆I的負(fù)極氣體出口孔，另一端連接于正極氣體排出通路24。
[0039]放氣閥36設(shè)置于負(fù)極氣體排出通路35。放氣閥36對從負(fù)極氣體排出通路35排出到正極氣體排出通路24的負(fù)極排氣的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0040]電力系統(tǒng)4具備驅(qū)動電動機(jī)41、逆變器42、電力分配裝置43、堆用電力切斷器44、強(qiáng)電電池45、強(qiáng)電用電力切斷器46、電壓降壓器47、弱電電池48以及弱電用電力切斷器49。
[0041]驅(qū)動電動機(jī)41是在轉(zhuǎn)子埋設(shè)永磁體并且在定子纏繞定子線圈的三相交流同步電動機(jī)。驅(qū)動電動機(jī)41具有作為電動機(jī)的功能和作為發(fā)電機(jī)的功能,該作為電動機(jī)的功能是從燃料電池堆I和強(qiáng)電電池45接受電力的供給來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，該作為發(fā)電機(jī)的功能是在使轉(zhuǎn)子因外力而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的車輛減速時使定子線圈的兩端產(chǎn)生電動勢。
[0042]逆變器42 例如由 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor:絕緣柵雙極型晶體管)等多個半導(dǎo)體開關(guān)構(gòu)成。逆變器42的半導(dǎo)體開關(guān)由控制器5來控制開閉，由此將直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力，或者將交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力。在使驅(qū)動電動機(jī)41作為電動機(jī)而發(fā)揮功能時，逆變器42將燃料電池堆I的發(fā)電電力與強(qiáng)電電池45的輸出電力的合成直流電力轉(zhuǎn)換為三相交流電力來供給到驅(qū)動電動機(jī)41。另一方面，在使驅(qū)動電動機(jī)41作為發(fā)電機(jī)而發(fā)揮功能時，逆變器42將驅(qū)動電動機(jī)41的再生電力(三相交流電力)轉(zhuǎn)換為直流電力來供給到強(qiáng)電電池45。
[0043]電力分配裝置43是使燃料電池堆I的輸出電壓升降的雙向性的電壓轉(zhuǎn)換器。在本實施方式中將DC/DC轉(zhuǎn)換器用作電力分配裝置43。通過利用電力分配裝置43控制堆輸出電壓，來控制燃料電池堆I的發(fā)電電力(堆輸出電流X堆輸出電壓)并且控制強(qiáng)電電池45的充放電，將所需的電力適當(dāng)分配并供給到正極壓縮機(jī)23、驅(qū)動電動機(jī)41等強(qiáng)電系統(tǒng)的各電氣部件以及正極壓力調(diào)節(jié)閥25、旁路閥27、切斷閥33、負(fù)極壓力調(diào)節(jié)閥34、放氣閥36等弱電系統(tǒng)的各電氣部件。
[0044]堆用電力切斷器44由控制器5來控制開閉，將燃料電池堆I與電力分配裝置43電連接或電切斷。
[0045]強(qiáng)電電池45是能夠充放電的二次電池。以燃料電池堆I的發(fā)電電力的剩余部分和驅(qū)動電動機(jī)41的再生電力對強(qiáng)電電池45進(jìn)行充電。根據(jù)需要將充入到電池55的電力供給到強(qiáng)電系統(tǒng)的各電氣部件，并且經(jīng)由電壓降壓器47供給到弱電系統(tǒng)的各電氣部件。在本實施方式中，將輸出電壓為300[V]左右的鋰離子電池用作強(qiáng)電電池45。
[0046]強(qiáng)電電池45中設(shè)置有檢測強(qiáng)電電池45的溫度的溫度傳感器451以及檢測強(qiáng)電電池 45 的充電率(SOC ；State Of Charge)的 SOC 傳感器 452。
[0047]強(qiáng)電用電力切斷器46由控制器5來控制開閉，將強(qiáng)電電池45與電力分配裝置43和電壓降壓器47電連接或電切斷。另外，強(qiáng)電用電力切斷器46中設(shè)置有檢測從強(qiáng)電電池45取出的電流(以下稱為“電池輸出電流”。)的電流傳感器461以及檢測強(qiáng)電電池45的輸出電壓(以下稱為“電池輸出電壓”。)的電壓傳感器462。
[0048]電壓降壓器47將施加電壓進(jìn)行降壓來向弱電系統(tǒng)的各電氣部件供給電力。在本實施方式中將DC/DC轉(zhuǎn)換器用作電壓降壓器47。
[0049]弱電電池48是能夠充放電的二次電池。弱電電池48蓄積用于在沒有利用燃料電池堆I進(jìn)行發(fā)電的燃料電池系統(tǒng)100的啟動處理時和停止處理時供給到弱電系統(tǒng)的電氣部件的電力。在本實施方式中，將輸出電壓為14[v]左右的鉛蓄電池用作弱電電池48。
[0050]弱電用電力切斷器49由控制器5來控制開閉，將電壓降壓器47和弱電電池48與弱電的各電氣部件電連接或電切斷。
[0051]控制器5由具備中央運算裝置(CPU)、只讀存儲器(ROM)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)以及輸入輸出接口(I/o接口)的微型計算機(jī)構(gòu)成。
[0052]除了來自上述的第一電流傳感器13、第二電流傳感器461、第一電壓傳感器14、第二電壓傳感器462、溫度傳感器451、SOC傳感器452的信號以外，來自檢測正極壓縮機(jī)23的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器61、檢測燃料電池系統(tǒng)100的啟動停止請求的啟動開關(guān)62等控制燃料電池系統(tǒng)100所需的各種傳感器的信號也被輸入到控制器5。
[0053]控制器5在啟動開關(guān)62變?yōu)閿嚅_時、即存在燃料電池系統(tǒng)100的停止請求時，實施規(guī)定的停止時序處理來使燃料電池系統(tǒng)100停止。另一方面，在啟動開關(guān)62變?yōu)榻油〞r、即存在燃料電池系統(tǒng)100的啟動請求時，實施規(guī)定的啟動時序處理來使燃料系統(tǒng)啟動。
[0054]停止時序處理具體地說是如下的處理:在啟動開關(guān)62被斷開之后，按順序進(jìn)行使燃料電池堆I干燥的干燥處理、使堆輸出電壓降低到規(guī)定的限制電壓的停止VLC(VoltageLimit Control:電壓極限控制)處理、使燃料電池堆I中的發(fā)電停止的發(fā)電停止處理、切斷對強(qiáng)電系統(tǒng)的電力供給的強(qiáng)電停止處理、切斷對弱電系統(tǒng)的電力供給的弱電停止處理，來使燃料電池系統(tǒng)100完全停止。
[0055]啟動時序處理具體地說是如下的處理:在啟動開關(guān)62被接通之后，按順序進(jìn)行開始對弱電系統(tǒng)的電力供給的弱電啟動處理、開始對強(qiáng)電系統(tǒng)的電力供給的強(qiáng)電啟動處理、進(jìn)行燃料電池堆I的啟動準(zhǔn)備的堆啟動處理，來使燃料電池堆I中的發(fā)電開始。
[0056]在本實施方式中，在該停止時序處理和啟動時序處理中，將旁路閥27的閥體控制在完全閉合位置。下面說明其理由。
[0057]如上所述，旁路閥27是其開度由步進(jìn)電動機(jī)271階段性地調(diào)整的開閉閥。
[0058]步進(jìn)電動機(jī)271中不存在直接檢測實際的旋轉(zhuǎn)位置的單元，因此在燃料電池系統(tǒng)100剛啟動時，處于旁路閥27的開度、即旁路閥27的閥體位置不明確的狀態(tài)。因此，在燃料電池系統(tǒng)100啟動時，在開始燃料電池堆I中的發(fā)電之前需要進(jìn)行以下的初始化處理:使步進(jìn)電動機(jī)271逆旋轉(zhuǎn)來將旁路閥27的閥體推抵至閥座，使旁路閥27的開度完全閉合，由此掌握閥體的位置。
[0059]通過實施一次初始化處理，直到燃料電池系統(tǒng)100下一次停止為止，都能夠根據(jù)輸入到步進(jìn)電動機(jī)271的脈沖信號數(shù)來運算步進(jìn)數(shù)，因此能夠掌握旁路閥27的開度。
[0060]在此，在實施初始化處理之前處于旁路閥27的閥體位置不明確的狀態(tài)，因此為了將旁路閥27可靠地推抵至閥座來使旁路閥27完全閉合，需要使步進(jìn)電動機(jī)271至少向反方向旋轉(zhuǎn)全開步進(jìn)數(shù)。
[0061]這樣一來，在初始化處理的實施過程中，會產(chǎn)生即使在閥體到達(dá)閥座之后還使步進(jìn)電動機(jī)271向反方向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。當(dāng)即使在閥體到達(dá)閥座之后還使步進(jìn)電動機(jī)271向反方向旋轉(zhuǎn)時，閥體會繼續(xù)推壓閥座，由此部件磨耗變大，并且聲振性能也惡化。另外，存在閥座被閥體彈回而產(chǎn)生失步的擔(dān)憂。
[0062]因此，在初始化處理時，需要使步進(jìn)電動機(jī)271的轉(zhuǎn)速比通常時的轉(zhuǎn)速慢，來抑制這種部件磨耗、聲振性能的惡化、失步的產(chǎn)生。此外，此處所說的通常時是指在燃料電池堆I中實施發(fā)電并利用其發(fā)電電力運轉(zhuǎn)燃料電池系統(tǒng)100時。
[0063]旁路閥27通過控制在旁路通路26中流動的正極氣體的流量來控制供給到燃料電池堆I的正極氣體的流量。因而，旁路閥27的初始化處理需要在利用燃料電池堆I開始發(fā)電之前實施。然而，當(dāng)以比通常時的速度慢的速度使步進(jìn)電動機(jī)271只逆旋轉(zhuǎn)全開步進(jìn)數(shù)時會耗費時間，在啟動燃料電池系統(tǒng)100后到利用燃料電池堆I開始發(fā)電為止的時間變長。這樣一來，作為結(jié)果，從啟動燃料電池系統(tǒng)100到暖機(jī)完成的時間變長，因此從啟動到允許行駛的時間變長，商品性惡化。
[0064]因此，在本實施方式中，在停止時序處理的實施過程中，在不需要向燃料電池堆I供給正極氣體而不需要控制旁路閥27的時間點，與停止時序處理并行地實施停止時完全閉合處理，在該停止時完全閉合處理中，控制步進(jìn)電動機(jī)271使得旁路閥27完全閉合。
[0065]然后，在下一次啟動燃料電池系統(tǒng)100時的啟動時序處理的實施過程中，在能夠向旁路閥27的步進(jìn)電動機(jī)271供給電力的時間點，與啟動時序處理并行地實施最小初始化處理，在該最小初始化處理中，使步進(jìn)電動機(jī)271向反方向只旋轉(zhuǎn)比全開步進(jìn)數(shù)少的規(guī)定的初始化步進(jìn)數(shù)，來使旁路閥27初始化。在本實施方式中初始化步進(jìn)數(shù)設(shè)定為8左右。
[0066]這樣，在燃料電池系統(tǒng)100停止時預(yù)先使旁路閥27完全閉合，由此能夠在燃料電池系統(tǒng)啟動時以比全開步進(jìn)數(shù)少的初始化步進(jìn)數(shù)使旁路閥27初始化。
[0067]因此，能夠縮短旁路閥27的初始化所需的時間，從而能夠縮短啟動燃料電池系統(tǒng)100之后到利用燃料電池堆I開始發(fā)電為止的時間。
[0068]另外，為了在停止時序處理中使停止時完全閉合處理結(jié)束，在不需要向燃料電池堆I供給正極氣體而不需要控制旁路閥27的時間點與停止時序處理并行地實施停止時完全閉合處理，因此不會將停止時完全閉合處理追加為停止時序處理之一。因此，停止時序處理的實施時間不會延長。
[0069]下面，說明在該燃料電池系統(tǒng)100的停止時序處理中實施的停止時完全閉合處理以及在燃料電池系統(tǒng)100的啟動時序處理中實施的最小初始化處理的控制內(nèi)容。
[0070]圖2是說明本實施方式的停止時完全閉合處理的控制內(nèi)容的流程圖。
[0071]在步驟SI中，控制器5判斷在燃料電池系統(tǒng)100的運轉(zhuǎn)中是否產(chǎn)生了無法實施停止時完全閉合處理這樣的異常。如果產(chǎn)生了異常，則控制器5實施步驟S2的處理。另一方面，如果未產(chǎn)生異常則控制器5實施步驟S3的處理。
[0072]在步驟S2中，控制器5中止在停止時序處理中實施停止時完全閉合處理。
[0073]在步驟S3中，控制器5判斷干燥處理是否已結(jié)束。干燥處理是指利用燃料電池堆I的發(fā)電電力將正極壓縮機(jī)23驅(qū)動規(guī)定時間、將燃料電池堆I的內(nèi)部的水分排出到系統(tǒng)外部以備下一次啟動時的處理。由此，防止燃料電池堆I的內(nèi)部的水分凍結(jié)所導(dǎo)致的啟動性的惡化。如果干燥未結(jié)束，則控制器5結(jié)束本次的處理，如果干燥處理已結(jié)束則控制器5實施步驟S4的處理。
[0074]在步驟S4中，控制器5使對正極壓縮機(jī)23的通電量為零，使正極壓縮機(jī)23停止。
[0075]在步驟S5中，控制器5判斷正極壓縮機(jī)23的轉(zhuǎn)速N是否變?yōu)橥Ｖ古袛噢D(zhuǎn)速Ns以下。如果正極壓縮機(jī)23的轉(zhuǎn)速N高于停止判斷轉(zhuǎn)速Ns，則控制器5結(jié)束本次的處理。另一方面，如果正極壓縮機(jī)23的轉(zhuǎn)速N為停止轉(zhuǎn)速Ns以下則進(jìn)行步驟S6的處理。
[0076]在步驟S6中，控制器5判斷旁路閥27的步進(jìn)電動機(jī)271的步進(jìn)數(shù)是否為初始化步進(jìn)數(shù)以下。如果步進(jìn)電動機(jī)271的步進(jìn)數(shù)大于初始化步進(jìn)數(shù)，則控制器5進(jìn)行步驟S7的處理，如果步進(jìn)電動機(jī)271的步進(jìn)數(shù)為初始化步進(jìn)數(shù)以下則控制器5進(jìn)行步驟S8的處理。
[0077]在步驟S7中，控制器5使步進(jìn)電動機(jī)271以通常時的轉(zhuǎn)速向反方向旋轉(zhuǎn)，以使步進(jìn)數(shù)為初始化步進(jìn)數(shù)。
[0078]在步驟S8中，控制器5使步進(jìn)電動機(jī)271以比通常時的轉(zhuǎn)速慢的轉(zhuǎn)速向反方向旋轉(zhuǎn)，以使步進(jìn)數(shù)為零。
[0079]圖3是說明本實施方式的最小初始化處理的控制內(nèi)容的流程圖。
[0080]在步驟Sll中，控制器5判斷是否在停止時序處理中實施了停止時完全閉合處理。如果在停止時序處理中實施了停止時完全閉合處理，則控制器5實施步驟S12的處理。另一方面，如果在停止時序處理中未實施停止時完全閉合處理則實施步驟S13的處理。
[0081]在步驟S12中，控制器5使步進(jìn)電動機(jī)271以比通常時的轉(zhuǎn)速慢的轉(zhuǎn)速向反方向僅旋轉(zhuǎn)初始化步進(jìn)數(shù)。像這樣在停止時序處理中實施了停止時完全閉合處理時使步進(jìn)電動機(jī)271向反方向只旋轉(zhuǎn)初始化步進(jìn)數(shù)是由于:如果在停止時序處理中實施了停止時完全閉合處理，則能夠推測出在下一次啟動時之前即使旁路閥27的閥體位置偏離于完全閉合位置也位于完全閉合位置附近，只要向反方向僅旋轉(zhuǎn)比全開步進(jìn)數(shù)少的初始化步進(jìn)數(shù)，就能夠充分將閥體推抵至閥座。
[0082]在步驟S13中，控制器5使步進(jìn)電動機(jī)271以比通常時的轉(zhuǎn)速慢的轉(zhuǎn)速向反方向僅旋轉(zhuǎn)全開步進(jìn)數(shù)。像這樣在停止時序處理中未實施停止時完全閉合處理時使步進(jìn)電動機(jī)271向反方向僅旋轉(zhuǎn)全開步進(jìn)數(shù)是由于，旁路閥27的閥體位置不明確。
[0083]圖4是說明本實施方式的停止時序處理的動作的時序圖。
[0084]當(dāng)在時刻tl啟動開關(guān)62被斷開時，實施干燥處理。在干燥處理中，向燃料電池堆I供給負(fù)極氣體和正極氣體，利用燃料電池堆I的發(fā)電電力來驅(qū)動正極壓縮機(jī)23。
[0085]當(dāng)在時刻t2干燥處理結(jié)束時，為了進(jìn)行停止VLC處理，停止對正極壓縮機(jī)23通電。
[0086]當(dāng)在時刻t3正極壓縮機(jī)23的轉(zhuǎn)速降低到停止判斷轉(zhuǎn)速Ns時，實施停止時完全閉合處理，將旁路閥27控制為完全閉合。像這樣在停止正極壓縮機(jī)23之后實施停止時完全閉合處理是由于，在正極壓縮機(jī)23的驅(qū)動過程中需要控制旁路閥27的開度。
[0087]另外，在時刻t3同時實施停止VLC處理。停止VLC處理是以下的處理:在停止正極氣體的供給之后，通過僅供給負(fù)極氣體并實施發(fā)電來消耗燃料電池堆I內(nèi)的正極氣體，使堆輸出電壓降低到限制電壓。由此，能夠防止由于在堆輸出電壓仍高的狀態(tài)下停止燃料電池系統(tǒng)100而產(chǎn)生的燃料電池的催化劑的劣化。
[0088]當(dāng)在時刻t4堆輸出電壓降低到限制電壓時，實施發(fā)電停止處理，在使負(fù)極壓力調(diào)節(jié)閥34完全閉合之后，切斷閥33被完全閉合。而且最后切斷堆用電力切斷器44。
[0089]當(dāng)在時刻t5發(fā)電停止處理結(jié)束時，實施強(qiáng)電停止處理，進(jìn)行用于切斷強(qiáng)電用電力切斷器46的準(zhǔn)備。
[0090]當(dāng)在時刻t6強(qiáng)電停止處理結(jié)束而切斷了強(qiáng)電用電力切斷器46時，實施弱電停止處理，進(jìn)行用于切斷弱電用電力切斷器49的準(zhǔn)備。
[0091]從正極壓縮機(jī)23的驅(qū)動被停止到開始弱電停止處理為止的時刻t3至?xí)r刻t6的期間為能夠?qū)嵤┡月烽y27的停止時完全閉合處理的期間。
[0092]當(dāng)在時刻t7弱電停止處理結(jié)束時，切斷弱電用電力切斷器49。由此，燃料電池系統(tǒng)100被完全停止。
[0093]圖5是說明本實施方式的啟動時序處理的動作的時序圖。
[0094]當(dāng)在時刻til啟動開關(guān)62被接通(ON)時，連接弱電用電力切斷器49，開始弱電啟動處理。在弱電啟動處理中，實施控制器5的自我診斷、弱電用電力切斷器49的緊固診斷坐寸ο
[0095]當(dāng)在時刻tl2弱電啟動處理結(jié)束時，連接強(qiáng)電用電力切斷器46來開始強(qiáng)電啟動處理，并且開始旁路閥27的最小初始化處理。像這樣在弱電啟動處理結(jié)束的同時開始最小初始化處理是由于:在弱電啟動處理結(jié)束的時間點變得能夠?qū)⑷蹼婋姵氐碾娏┙o到旁路閥27的步進(jìn)電動機(jī)271，從而能夠?qū)嵤┳钚〕跏蓟幚怼?br> [0096]此外，在強(qiáng)電啟動處理中，實施強(qiáng)電用電力切斷器46的緊固診斷、電池輸出電壓是否上升到規(guī)定電壓以上等判斷。
[0097]當(dāng)在時刻tl3強(qiáng)電啟動處理結(jié)束時，實施堆啟動處理，在打開切斷閥33之后，連接堆用電力切斷器44。之后，打開負(fù)極壓力調(diào)節(jié)閥34并且驅(qū)動正極壓縮機(jī)23，開始燃料電池堆I的發(fā)電。
[0098]從弱電啟動處理結(jié)束到驅(qū)動正極壓縮機(jī)23來向燃料電池堆I供給正極氣體為止的時刻tl2至?xí)r刻tl4的期間為能夠?qū)嵤┡月烽y27的最小初始化處理的范圍。
[0099]根據(jù)以上說明的本實施方式，在不需要向燃料電池堆I供給正極氣體而不需要控制旁路閥27的時間點與停止時序處理并行地實施停止時完全閉合處理，以使停止時完全閉合處理在停止時序處理中結(jié)束。
[0100]由此，不需要將停止時完全閉合處理追加為停止時序處理之一，因此能夠抑制停止時序處理的實施時間變長。
[0101]另外，在燃料電池系統(tǒng)100停止時預(yù)先使旁路閥27完全閉合，由此能夠在燃料電池系統(tǒng)啟動時以比完全打開步進(jìn)數(shù)少的初始化步進(jìn)數(shù)使旁路閥27初始化。因此，能夠縮短在啟動燃料電池系統(tǒng)100后到利用燃料電池堆I開始發(fā)電為止的時間，因此能夠縮短從啟動燃料電池系統(tǒng)100到暖機(jī)完成的時間。因此，能夠縮短從啟動到允許行駛的時間。
[0102]并且，進(jìn)行停止時序處理時是在完全停止燃料電池系統(tǒng)之前，因此處于能夠掌握旁路閥的開度的狀況。因此，與初始化處理不同，在將旁路閥控制在完全閉合位置時不需要使旁路閥的閥體推壓閥座。因此，能夠抑制部件磨耗，并且也能夠抑制聲振性能的惡化。另夕卜，能夠抑制彈回所導(dǎo)致的失步。
[0103]另外，根據(jù)本實施方式，在停止時完全打開處理時，在旁路閥27的步進(jìn)電動機(jī)271的步進(jìn)數(shù)變?yōu)槌跏蓟竭M(jìn)數(shù)以下時，使步進(jìn)電動機(jī)271的轉(zhuǎn)速比通常時的轉(zhuǎn)速慢。
[0104]由此，能夠可靠地抑制旁路閥27的閥體到達(dá)閥座時的彈回所導(dǎo)致的失步。另外，能夠進(jìn)一步抑制部件磨耗、聲振的產(chǎn)生。
[0105]另外，根據(jù)本實施方式，與停止VLC處理同時地實施停止時完全閉合處理。
[0106]由此，在停止VLC處理中旁路閥27被控制為完全閉合，因此能夠抑制在停止VLC中排出到正極氣體排出通路24的正極排氣與負(fù)極排氣的混合氣體反流到旁路通路26。
[0107]此外，旁路閥27的步進(jìn)電動機(jī)271是弱電系統(tǒng)的部件，因此停止時完全閉合處理只要在停止正極壓縮機(jī)23之后就能夠在開始弱電停止處理之前實施。然而，通過與正極壓縮機(jī)23停止后最初實施的停止VLC處理同時地實施，能夠在停止時序處理中的較早階段使停止時完全閉合處理結(jié)束，從而能夠可靠地在停止時序處理中使停止時完全閉合處理結(jié)束。
[0108]以上，說明了本發(fā)明的實施方式，但是上述實施方式不過示出了本發(fā)明的應(yīng)用例的一部分，其宗旨并不是將本發(fā)明的保護(hù)范圍限定于上述實施方式的具體結(jié)構(gòu)。
[0109]例如，在上述的實施方式中，使旁路閥27的初始化位置為完全閉合位置，但是初始化位置也可以是完全打開位置。
[0110]另外，在上述的實施方式中，與停止VLC處理同時地實施停止時完全閉合處理，但是只要在開始弱電停止處理之前結(jié)束停止時全快處理即可，也可以在停止VLC處理中、之后的發(fā)電停止處理、強(qiáng)電停止處理中開始。
[0111]本申請基于2012年6月I日向日本專利局申請的特愿2012-125759號要求優(yōu)先權(quán)，通過參照將該申請的全部內(nèi)容引入本說明書中。
【權(quán)利要求】
1.一種燃料電池系統(tǒng)，將負(fù)極氣體和正極氣體供給到燃料電池來使該燃料電池發(fā)電，該燃料電池系統(tǒng)具備: 壓縮機(jī)，其設(shè)置于正極氣體供給通路，將正極氣體加壓輸送到上述燃料電池； 旁路通路，其用于使由上述壓縮機(jī)加壓輸送的正極氣體繞過上述燃料電池而排出到正極氣體排出通路； 旁路閥，其設(shè)置于上述旁路通路，調(diào)節(jié)在上述旁路通路中流動的正極氣體的流量； 系統(tǒng)停止部，其在存在上述燃料電池系統(tǒng)的停止請求時，實施規(guī)定的停止時序處理來使上述燃料電池系統(tǒng)停止；以及 停止時旁路閥控制部，其在上述停止時序處理中與上述時序處理并行地將上述旁路閥的閥體控制在規(guī)定的初始化位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 上述停止時序處理包括電壓限制處理，在該電壓限制處理中，在停止上述壓縮機(jī)之后使上述燃料電池的電壓降低， 上述停止時旁路閥控制部在上述電壓限制處理中開始上述旁路閥的控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備: 強(qiáng)電電池；以及 弱電電池，其電動勢低于上述強(qiáng)電電池的電動勢， 上述停止時序處理包括: 電壓限制處理，在停止上述壓縮機(jī)之后使上述燃料電池的電壓降低； 發(fā)電停止處理，在上述電壓限制處理結(jié)束后使上述燃料電池中的發(fā)電停止； 強(qiáng)電停止處理，在上述發(fā)電停止處理結(jié)束后停止從上述強(qiáng)電電池進(jìn)行的電力供給；以及 弱電停止處理，在上述強(qiáng)電停止處理結(jié)束后停止從上述弱電電池進(jìn)行的電力供給， 其中，上述停止時旁路閥控制部開始上述旁路閥的控制，使得在上述弱電停止處理開始之前能夠?qū)⑸鲜雠月烽y控制在上述初始化位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中的任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 上述停止時旁路閥控制部在上述旁路閥的閥體位置變?yōu)樯鲜龀跏蓟恢酶浇囊?guī)定位置時，使上述旁路閥的移動速度比使上述旁路閥的閥體移動到該規(guī)定位置的速度慢。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中的任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備: 步進(jìn)電動機(jī)，其驅(qū)動上述旁路閥；以及 旁路閥初始化部，其在存在上述燃料電池系統(tǒng)的啟動請求時，使上述步進(jìn)電動機(jī)僅旋轉(zhuǎn)規(guī)定的步進(jìn)數(shù)，以使上述旁路閥的閥體向上述初始化位置移動，其中，該規(guī)定的步進(jìn)數(shù)少于使上述旁路閥從完全閉合變?yōu)橥耆蜷_所需的完全打開步進(jìn)數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中的任一項所述的燃料電池系統(tǒng),其特征在于， 上述初始化位置是上述旁路閥的完全閉合位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中的任一項所述的燃料電池系統(tǒng),其特征在于， 上述停止時旁路閥控制部在上述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速變?yōu)橐?guī)定速度以下時判定為上述壓縮機(jī)已停止。
【文檔編號】H01M8/04GK104364951SQ201380028805
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月1日
【發(fā)明者】島田一秀, 筑后隼人 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社