氧化氣體的流量調(diào)整閥的控制方法及流量調(diào)整裝置的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】氧化氣體的流量調(diào)整閥的控制方法及流量調(diào)整裝置
[0001 ] 本申請(qǐng)主張基于在2014年11月15日提出申請(qǐng)的申請(qǐng)編號(hào)2014-232252號(hào)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán),并將其公開(kāi)的全部通過(guò)參照而援引于本申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及氧化氣體的流量調(diào)整閥的控制方法和流量調(diào)整裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]在具備接受燃料氣體和氧化氣體的供給而發(fā)電的燃料電池的燃料電池系統(tǒng)中,并不局限于燃料氣體供給系統(tǒng),在氧化氣體供給系統(tǒng)或廢氣的排氣系統(tǒng)中,也使用經(jīng)由管路的開(kāi)度調(diào)整來(lái)進(jìn)行流量調(diào)整的各種流量調(diào)整閥。流量調(diào)整閥的故障會(huì)給燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響,因此提出了將燃料電池的發(fā)電電壓的行跡與流量調(diào)整閥的動(dòng)作建立關(guān)聯(lián),利用燃料電池的電壓行跡來(lái)判定閥故障的手法(例如,日本特開(kāi)2006-269128號(hào)公報(bào))。在該專(zhuān)利文獻(xiàn)中,預(yù)先掌握流量調(diào)整閥的一方式的排氣系統(tǒng)的流放閥正常開(kāi)閥時(shí)的燃料電池的電壓行跡,當(dāng)流放閥的開(kāi)閥指令的輸出時(shí)的實(shí)際的電壓行跡與已掌握的電壓行跡不同時(shí),判定為發(fā)生了流放閥的故障。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]利用了燃料電池的電壓行跡的故障判定手法也可以應(yīng)用于流放閥以外的流量調(diào)整閥。然而,燃料電池的性能維持用的研究進(jìn)展,在調(diào)整氧化氣體的流量的流量調(diào)整閥中,如以下說(shuō)明那樣,在低流量下要求微細(xì)的流量調(diào)整。
[0005]在燃料電池的發(fā)電停止時(shí),燃料電池的陽(yáng)極側(cè)流路內(nèi)殘留有氫且陰極側(cè)流路內(nèi)殘留有氧時(shí),燃料電池表現(xiàn)出極高的開(kāi)路電壓(Open circuit voltage:0CV)。當(dāng)燃料電池的開(kāi)路電壓過(guò)度升高時(shí),燃料電池具備的電極(陰極)的電極電位過(guò)度升高,在電極處催化劑的溶出(劣化)進(jìn)展,由此燃料電池的發(fā)電性能及耐久性下降。
[0006]而且,即使在燃料電池的發(fā)電停止后,由于通常進(jìn)行低流量的燃料氣體循環(huán),因此氫也會(huì)殘留于陽(yáng)極側(cè)流路內(nèi)。該殘留氫經(jīng)由燃料電池的電解質(zhì)膜向陰極側(cè)流路透過(guò),在陰極處,由于殘留的氧而透過(guò)氫氧化的反應(yīng)進(jìn)展。其結(jié)果是,燃料電池的發(fā)電停止后的一段時(shí)間,殘留于陰極側(cè)流路的氧被消耗,由此開(kāi)路電壓下降(陰極電位下降)。在這樣的情況下,陰極催化劑被還原,由此在之后陰極電位再上升時(shí),陰極催化劑的溶出更容易發(fā)生。由于這樣的情況,在燃料電池的發(fā)電停止時(shí),需要能夠?qū)⑷剂想姵氐拈_(kāi)路電壓保持為低電壓的氧化氣體的流量調(diào)整,因此要求能夠進(jìn)行利用了燃料電池的電壓行跡的氧化氣體的微細(xì)的流量調(diào)整的流量調(diào)整閥的控制手法。
[0007]【用于解決課題的方案】
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述的課題的至少一部分,本發(fā)明可以作為以下的方式來(lái)實(shí)施。
[0009](I)根據(jù)本發(fā)明的一方式,提供一種氧化氣體的流量調(diào)整閥的控制方法。該氧化氣體的流量調(diào)整閥的控制方法包括:第一工序,在從所述燃料電池接受電力的供給的負(fù)載與所述燃料電池之間的電連接被切斷的負(fù)載切斷狀況下,通過(guò)繼續(xù)進(jìn)行使所述流量調(diào)整閥從全閉一側(cè)每次打開(kāi)規(guī)定開(kāi)度的逐步開(kāi)閥、和使所述流量調(diào)整閥從全開(kāi)一側(cè)每次關(guān)閉規(guī)定開(kāi)度的逐步閉閥中的任一方,而使被向所述陰極引導(dǎo)的所述氧化氣體的供給量逐步地變化,利用所述引導(dǎo)來(lái)的所述氧化氣體的氧對(duì)從陽(yáng)極一側(cè)向所述陰極一側(cè)透過(guò)了所述燃料電池具備的電解質(zhì)膜的氫進(jìn)行氧化;第二工序,每當(dāng)進(jìn)行所述逐步開(kāi)閥或所述逐步閉閥時(shí),對(duì)伴隨著所述氫的氧化的所述燃料電池的開(kāi)路電壓進(jìn)行計(jì)測(cè);及第三工序,將下述開(kāi)度中的任一方作為調(diào)整基準(zhǔn)開(kāi)度而存儲(chǔ),即:包含該計(jì)測(cè)的計(jì)測(cè)電壓伴隨著所述逐步開(kāi)閥的繼續(xù)而轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙亩〞r(shí)在內(nèi)的規(guī)定數(shù)量的定時(shí)下所述第一工序中進(jìn)行的所述逐步開(kāi)閥時(shí)的所述流量調(diào)整閥的開(kāi)度中的至少一個(gè)開(kāi)度;及包含所述計(jì)測(cè)的計(jì)測(cè)電壓伴隨著所述逐步閉閥的繼續(xù)而轉(zhuǎn)變?yōu)橄陆档亩〞r(shí)在內(nèi)的規(guī)定數(shù)量的定時(shí)下在所述第一工序中進(jìn)行的所述逐步閉閥時(shí)的所述流量調(diào)整閥的開(kāi)度中的至少一個(gè)開(kāi)度。
[0010]根據(jù)上述方式的氧化氣體的流量調(diào)整閥的控制方法,具有如下的優(yōu)點(diǎn)。在計(jì)測(cè)電壓伴隨著逐步開(kāi)閥的繼續(xù)而轉(zhuǎn)為上升的定時(shí),在實(shí)現(xiàn)逐步開(kāi)閥以前從陽(yáng)極側(cè)向陰極側(cè)透過(guò)了電解質(zhì)膜的氫(以下,稱(chēng)為透過(guò)氫)的全部由殘存于陰極的氧化氣體的氧進(jìn)行了氧化之后,由于逐步開(kāi)閥的繼續(xù)而在陰極側(cè)成為氧化氣體增加的定時(shí)。在透過(guò)氫全部被氧化的狀態(tài)下,氧化氣體中的氧與透過(guò)氫以當(dāng)量比I被導(dǎo)向陰極。并且,逐步開(kāi)閥在負(fù)載切斷狀況下進(jìn)行,因此透過(guò)氫量,即向陽(yáng)極殘存或供給的氫量也為少量,因此與透過(guò)氫以當(dāng)量比I將氧導(dǎo)向陰極的氧化氣體的流量也稱(chēng)為低流量。該低流量的氧化氣體的流量由計(jì)測(cè)電壓伴隨著逐步開(kāi)閥的繼續(xù)而轉(zhuǎn)為上升的定時(shí)和其前后的規(guī)定數(shù)量的定時(shí)進(jìn)行的逐步開(kāi)閥的流量調(diào)整閥的開(kāi)度中的至少一個(gè)開(kāi)度來(lái)規(guī)定,并存儲(chǔ)作為調(diào)整基準(zhǔn)開(kāi)度。以規(guī)定數(shù)量的定時(shí)進(jìn)行的各個(gè)逐步開(kāi)閥下的流量調(diào)整閥的開(kāi)度雖說(shuō)與計(jì)測(cè)電壓伴隨著逐步開(kāi)閥的繼續(xù)而轉(zhuǎn)為上升的定時(shí)其本身的時(shí)刻的流量調(diào)整閥的開(kāi)度稍有不同,但是其相差程度小。由此,只要將在規(guī)定數(shù)量的定時(shí)進(jìn)行的各個(gè)逐步開(kāi)閥下的流量調(diào)整閥的開(kāi)度同等地處理而規(guī)定至少一個(gè)即可。
[0011]計(jì)測(cè)電壓伴隨著逐步開(kāi)閥的繼續(xù)、伴隨著逐步閉閥的繼續(xù)而轉(zhuǎn)為下降的定時(shí)由于事先逐步閉閥以前被導(dǎo)向陰極的氧化氣體中的氧伴隨著透過(guò)氫的氧化逐漸被消耗而減少,成為陰極的氧與透過(guò)氫減少至當(dāng)量比I的定時(shí)。并且,在逐步閉閥中,也是在負(fù)載切斷狀況下進(jìn)行,因此透過(guò)氫量,即向陽(yáng)極殘存或供給的氫量也為少量,因此與透過(guò)氫以當(dāng)量比I地使氧殘存于陰極的氧化氣體的流量也成為低流量。該低流量下的氧化氣體的流量由計(jì)測(cè)電壓伴隨著逐步閉閥的繼續(xù)而轉(zhuǎn)為下降的定時(shí)和其前后的規(guī)定數(shù)量的定時(shí)進(jìn)行的逐步閉閥的流量調(diào)整閥的開(kāi)度中的至少一個(gè)開(kāi)度來(lái)規(guī)定,并存儲(chǔ)作為調(diào)整基準(zhǔn)開(kāi)度。在規(guī)定數(shù)量的定時(shí)進(jìn)行的各個(gè)逐步閉閥下的流量調(diào)整閥的開(kāi)度雖說(shuō)與計(jì)測(cè)電壓伴隨著逐步閉閥的繼續(xù)而轉(zhuǎn)為下降的定時(shí)其本身的時(shí)刻的流量調(diào)整閥的開(kāi)度稍有不同,但是其相差程度小。由此,只要將在規(guī)定數(shù)量的定時(shí)進(jìn)行的各個(gè)逐步閉閥下的流量調(diào)整閥的開(kāi)度同等地處理而規(guī)定至少一個(gè)即可。這樣的話,根據(jù)上述方式的氧化氣體的流量調(diào)整閥的控制方法,以存儲(chǔ)的調(diào)整基準(zhǔn)開(kāi)度為開(kāi)度調(diào)整的目標(biāo)之一來(lái)控制流量調(diào)整閥,由此能夠進(jìn)行利用了燃料電池的計(jì)測(cè)電壓的行跡的氧化氣體的微細(xì)的流量調(diào)整。
[0012](2)在上述方式的氧化氣體的流量調(diào)整閥的控制方法中,可以是,在所述第一工序中,以使所述計(jì)測(cè)電壓不會(huì)下降至規(guī)定的低電壓的方式,對(duì)進(jìn)行所述逐步開(kāi)閥時(shí)的每次打開(kāi)所述規(guī)定開(kāi)度的開(kāi)閥量或開(kāi)閥間隔進(jìn)行調(diào)整。這樣的話,具有如下的優(yōu)點(diǎn)。在計(jì)測(cè)電壓伴隨著逐步開(kāi)閥的繼續(xù)而轉(zhuǎn)為上升的定時(shí)之前的逐步開(kāi)閥的執(zhí)行時(shí),計(jì)測(cè)電壓朝向轉(zhuǎn)為上升的電壓而處于下降推移的過(guò)程。當(dāng)關(guān)于開(kāi)閥量或開(kāi)閥間隔未作出特別的考慮而執(zhí)行該如下應(yīng)執(zhí)行的逐步開(kāi)閥時(shí),會(huì)擔(dān)心開(kāi)路電壓下降至對(duì)于燃料電池而言不優(yōu)選的低電壓(例如O電壓)。然而,根據(jù)該方式的氧化氣體的流量調(diào)整閥的控制方法,能夠抑制使作為開(kāi)路電壓的計(jì)測(cè)電壓下降至不優(yōu)選的低電壓的情況。
[0013](3)在上述任一方式的氧化氣體的流量調(diào)整閥的控制方法中,可以是,在所述第三工序中,以在規(guī)定時(shí)間維持作為所述調(diào)整基準(zhǔn)開(kāi)度而存儲(chǔ)的所述流量調(diào)整閥的開(kāi)度的方式控制所述流量調(diào)整閥。這樣的話,能夠抑制與負(fù)載之間的電連接被切斷的不發(fā)電狀況下的陰極催化劑的溶出或還原,實(shí)現(xiàn)催化劑的穩(wěn)定化,不會(huì)給之后的發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)障礙。
[0014](4)在上述任一方式的氧化氣體的流量調(diào)整閥的控制方法中,可以是,所述氧化氣體的流量調(diào)整閥的控制方法包括第四工序,所述第四工序?qū)υ谒龅谌ば蛑写鎯?chǔ)的所述調(diào)整基準(zhǔn)開(kāi)度進(jìn)行更新并存儲(chǔ),在所述第三工序中,將存儲(chǔ)所述調(diào)整基準(zhǔn)開(kāi)度時(shí)的伴隨著所述氫的氧化的所述燃料電池的開(kāi)路電壓作為對(duì)比基準(zhǔn)開(kāi)路電壓,而與所述調(diào)整基準(zhǔn)開(kāi)度一起存儲(chǔ)。并且,所述第四工序可以包括:比較工序,在將所述燃料電池形成為所述負(fù)載切斷狀況后,將所述流量調(diào)整閥的開(kāi)度設(shè)定成在所述第三工序中存儲(chǔ)完畢的存儲(chǔ)調(diào)整基準(zhǔn)開(kāi)度,將伴隨著所述氫的氧化的所述燃料電池的開(kāi)路電壓作為比較開(kāi)路電壓而進(jìn)行計(jì)測(cè),并將該比較開(kāi)路電壓與所述對(duì)比基準(zhǔn)開(kāi)路電壓進(jìn)行比較;及校正工序,向通過(guò)該比較工序中的比較結(jié)果而得到的所述比較開(kāi)路電壓與所述對(duì)比基準(zhǔn)開(kāi)路電壓之間的差分電壓減小的一側(cè)校正所述存儲(chǔ)調(diào)整基準(zhǔn)開(kāi)度,并將該校正后的開(kāi)度作為新的調(diào)整基準(zhǔn)開(kāi)度而進(jìn)行更新并存儲(chǔ)。這樣的話,即使流量調(diào)整閥的開(kāi)閉功能因經(jīng)時(shí)變化等而發(fā)生變化,也能夠以抵消該開(kāi)閉功能變化的方式新存儲(chǔ)調(diào)整基準(zhǔn)開(kāi)度。由此,能夠以新的調(diào)整基準(zhǔn)開(kāi)度為開(kāi)度調(diào)整的目標(biāo)之一來(lái)控制流量調(diào)整閥,能夠繼續(xù)進(jìn)行利用了燃料電池的計(jì)測(cè)電壓的行跡的氧化氣體的微細(xì)的流量調(diào)整。
[0015](5)根據(jù)本發(fā)明的另一方式,提供一種流量調(diào)整裝置。該流量調(diào)整裝置具備:流量調(diào)整閥,調(diào)整向燃料電池的陰極供給的氧化氣體的流量;連接切斷部,將從所述燃料電池接受電力的供給的負(fù)載與所述燃料電池之間的電連接切斷,而將所述燃料電池形成為負(fù)載切斷狀況;電壓計(jì)測(cè)部,計(jì)測(cè)所述燃料電池的開(kāi)路電壓;及閥控制部,在所述負(fù)載切斷狀況下,對(duì)所述流量調(diào)整閥進(jìn)行開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)控制。并且,該閥控制部具備:第一控制部,通過(guò)繼續(xù)進(jìn)行使所述流量調(diào)整閥從全閉一側(cè)每次打開(kāi)規(guī)定開(kāi)度的逐步開(kāi)閥、和使所述流量調(diào)整閥從全開(kāi)一側(cè)每次關(guān)閉規(guī)定開(kāi)度的逐步閉閥中的任一方,而使被向所述陰極引導(dǎo)的所述氧化氣體的供給量逐步地變化,利用所述引導(dǎo)來(lái)的所述氧化氣體的氧對(duì)從陽(yáng)極一側(cè)向所述陰極一側(cè)透過(guò)了所述燃料電池具備的電解質(zhì)膜的氫進(jìn)行氧化;第二控制部,每當(dāng)進(jìn)行所述逐步開(kāi)閥或所述逐步閉閥時(shí),從所述電壓計(jì)測(cè)部獲得伴隨著所述氫的氧化的所述燃料電池的開(kāi)路電壓;及第三控制部,將下述開(kāi)度中的任一方作為調(diào)整基準(zhǔn)開(kāi)度而存儲(chǔ),即:包含該計(jì)測(cè)的計(jì)測(cè)電壓伴隨著所述逐步開(kāi)閥的繼續(xù)而轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙亩〞r(shí)在內(nèi)的規(guī)定數(shù)量的定時(shí)下通過(guò)所述第一控制部進(jìn)行的所述逐步開(kāi)閥時(shí)的所述流量調(diào)整閥的開(kāi)度中的至少一個(gè)開(kāi)度;及包含所述計(jì)測(cè)的計(jì)測(cè)電壓伴隨著所述逐步閉閥的繼續(xù)而轉(zhuǎn)變?yōu)橄陆档亩〞r(shí)在內(nèi)的規(guī)定數(shù)量的定時(shí)下通過(guò)所述第一控制部進(jìn)行的所述逐步閉閥時(shí)的所述流量調(diào)整閥的開(kāi)度中的至少一個(gè)開(kāi)度。
[0016]根據(jù)上述方式的流量調(diào)整裝置,通過(guò)以存儲(chǔ)的調(diào)整基準(zhǔn)開(kāi)度為開(kāi)度調(diào)整的目標(biāo)之一來(lái)控制流量調(diào)整閥,能夠進(jìn)行利用了燃料電池的計(jì)測(cè)電壓的行跡的氧化氣體的微細(xì)的流量調(diào)整。
[0017]需要說(shuō)明的是,本發(fā)明能夠以各種方式實(shí)現(xiàn),例如,也可以應(yīng)用作為向燃料電池的陰極供給氧化氣體的氧化氣體供給裝置、一并具備該氧化氣體供給裝置和燃料電池的燃料電池系統(tǒng)、向燃料電池的氧化氣體供給方法。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是表示作為本發(fā)明的實(shí)施方式的燃料電池車(chē)輛2概略結(jié)構(gòu)的框圖。
[O 019 ]圖2是不意性地表不燃料電池的輸出電流與輸出電壓的關(guān)系及輸出電流與輸出電力的關(guān)系的說(shuō)明圖。
[0020]圖3是示意性地表示向陰極側(cè)流路供給的氧量與燃料電池的OCV的關(guān)系的說(shuō)明圖。
[0021]圖4是表示作為間歇運(yùn)轉(zhuǎn)模式選擇時(shí)的動(dòng)作而在控制部中執(zhí)行的間歇運(yùn)轉(zhuǎn)控制處理例程的流程圖。
[0022]圖5是表示反應(yīng)場(chǎng)的全閉開(kāi)度的設(shè)定處理的流程圖。
[0023]圖6是表示當(dāng)量比I相當(dāng)?shù)谋硥洪y開(kāi)閥開(kāi)度Xb與逐步開(kāi)閥步數(shù)的關(guān)系因背壓閥的個(gè)體差異而不同的情況的說(shuō)明圖。
[0024]圖7是概略性地表示與背壓閥的逐步開(kāi)閥相伴的Vme1的行跡的說(shuō)明圖。
[0025]圖8是表示反應(yīng)場(chǎng)的全閉開(kāi)度的學(xué)習(xí)設(shè)定處理的流程圖。
[0026]【標(biāo)號(hào)說(shuō)明】
[0027]20…燃料電池車(chē)輛
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