用于燃料電池系統的控制裝置及控制方法制造方法及圖紙

一種用于燃料電池系統（Ｓ）的控制裝置（６），提供有燃料電池主體（１）；根據燃料電池主體所需的功率輸出向燃料電池主體提供燃料氣體的燃料氣體供應系統（２）；根據所需的功率輸出向燃料電池主體提供空氣的空氣供應系統（３）；燃燒從燃料電池主體排出的廢氣的燃燒室（４）；檢測燃燒室的溫度的溫度傳感器（５）；當所需功率輸出增加時、鑒別利用溫度傳感器檢測到的溫度升高是否等于或高于預定閾值的溫度變化鑒別器部分（７）；以及當由溫度變化鑒別器部分鑒別出溫度的升高等于或高于預定閾值時，允許從燃料電池主體可獲得的功率輸出增加的功率輸出增加允許部分（９）。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
?用于燃料電池系統的控制裝置及控制方法
本專利技術涉及用于燃料電池系統的控制裝置及控制方法，具體而言，本專利技術涉及能夠根據燃燒由燃料電池主體排出的廢氣的燃燒室的溫度控制燃料電池體的功率輸出的燃料電池系統用控制裝置及控制方法。
技術介紹
近年來，人們把注意力投向作為家用電源和車用電源的固體聚合物膜燃料電池，這種電池采用固體聚合物膜作為燃料電池的電解質，從而降低其工作溫度，并同時提供體積小、重量輕的結構。燃料電池主體通常包括供應有燃料氣體的燃料電極和供應有空氣的空氣電極，在燃料氣體中所含的氫和在空氣中所含的氧發生電化學反應，產生電功率輸出。在燃料電池主體中沒有被消耗以產生電功率輸出的未用過的廢燃料氣體和未用過的廢空氣被引入到燃燒室并在其中燃燒，從而產生反應產物，此反應產物由蒸汽和非活性氮構成并以無害廢氣的方式排出。燃料電池主體的發電容量取決于供應到燃料電極的氫的分壓和以取決于氫的分壓的流速供應到空氣電極的空氣中氧的分壓。如果以大于這種發電容量的速率從燃料電池主體中取出功率輸出，不僅燃料電池主體遭受到在發電性能方面的惡化，而且燃料電極和空氣電極的催化劑變為高溫受到嚴重影響，或者電解質膜(質子可透過膜)受到嚴重影響。為此，當從燃料電池主體中取出功率輸出時，需要進行以下工作：確認燃料電池主體的燃料電極是否完全填滿燃料氣體；以產生受控功率輸出的方式控制燃料電池主體，從而防止超過發電容量的過-->載。日本專利申請特許公開2000-315516公開了一種用于燃料電池系統的控制裝置。利用這種控制裝置，當對在重整裝置中的進料進行重整以產生富氫重整氣體時，執行操作以根據供應到重整裝置的進料的流速和重整溫度對所得到的氫量進行評估，燃料電池進行工作以根據此預估值產生功率輸出。
技術實現思路
然而，利用這種結構，在工作過程中很容易發生時間延遲，在此工作過程中，隨著所需功率輸出的增加，引入到蒸發器的進料的流速增加用以重整進料以產生氫氣；然后，將被傳送到燃料電極的氫氣的流速也增加至所需值，以便達到在所需功率輸出方面的提高。具體而言，氫氣傳送到層疊的氫電極的時間延遲根據蒸發器的容量、蒸發時間周期、重整裝置的容量、重整反應時間周期、在重整裝置和燃料電極之間的供應管線中氣體輸送的壓力以及經過供應線的氣體流速而變化。由于這種時間延遲依靠系統的狀態和工作條件變化，因此很難取得準確評估的結果，這樣，很難精確地評估到達燃料電極的氫氣的壓力和流速。另一方面，如果氫流速的評估值與正確值有偏差，還沒有找到合適的辦法來檢測這種偏差，結果發生了不可靠的操作，導致了按照氫氣流速的出現偏差的評估結果從燃料電池中取出功率輸出。特別是在瞬時狀態下，在燃料電極供應管線中燃料氣體向燃料電池主體的流速變化嚴重地影響了在燃料電極供應管線中燃料氣體壓力的變化，導致了在預估值和實際值之間出現了更大的偏差。并且，如果出現了預估值大于實際值的情況，存在這樣一種可能性，從燃料電池主體中以大于燃料電池主體的發電容量的速率取出功率輸出，結果導致燃料電池主體發生惡化。此外，即使這種結構配置了檢測燃料電池主體存在輸出電壓降低的機構，并由此能夠識別出沒有充分地供應到燃料電池主體的燃料-->電極的重整氣體處于短缺狀態，但是在其中燃料電池主體的輸出電壓下降的操作之前，很難判斷出燃料電池主體的燃料電極供應線是否填滿燃料氣體。結果，仍然存在著以大于其發電容量的速率從燃料電池主體中暫時地取出功率輸出的情況。本專利技術人對前面所提及的內容進行了廣泛研究，完成了本專利技術，本專利技術的目的是提供一種用于燃料電池系統的控制裝置和控制方法，這種裝置和方法能夠避免以高于其發電容量的速率從燃料電池主體中取出功率輸出，由此避免了在燃料電池工作性能方面的惡化。為了實現上述目的，根據本專利技術的一種方案，提供一種用于燃料電池系統的控制裝置，包括：燃料電池主體；根據燃料電池主體所需的功率輸出向燃料電池主體提供燃料氣體的燃料氣體供應系統；根據所需的功率輸出向燃料電池主體提供空氣的空氣供應系統；燃燒從燃料電池主體排出的廢氣的燃燒室；檢測燃燒室的溫度的溫度傳感器；當存在所需功率輸出的增加時、鑒別利用溫度傳感器檢測到的溫度升高是否等于或高于預定閾值的溫度變化鑒別器部分；以及當由溫度變化鑒別器部分鑒別出溫度的升高等于或高于預定閾值時，允許從燃料電池主體可獲得的功率輸出增加的功率輸出增加允許部分。以另一種方式表達，本專利技術提供一種用于燃料電池系統的控制裝置，包括：燃料電池主體；根據燃料電池主體所需的功率輸出向燃料電池主體提供燃料氣體的燃料氣體供應裝置；根據所需的功率輸出向燃料電池主體提供空氣的空氣供應裝置；燃燒從燃料電池主體排出的廢氣的燃燒裝置；檢測燃燒裝置溫度的溫度傳感裝置；當存在所需功率輸出的增加時、鑒別利用溫度傳感器檢測到的溫度升高是否等于或超過預定閾值的溫度變化鑒別裝置；以及當由溫度變化鑒別裝置鑒別出溫度的升高等于或高于預定閾值時，允許從燃料電池主體可獲得的功率輸出提高的功率輸出提高允許裝置。另一方面，本專利技術提供一種用于燃料電池系統的控制方法，該系統具有燃料電池主體、根據燃料電池主體所需的功率輸出將燃料氣體供應到燃料電池主體的燃料氣體供應系統、根據所需的功率輸出將-->空氣供應到燃料電池主體的空氣供應系統以及燃燒從燃料電池主體排出的廢氣的燃燒室，控制方法包括：檢測燃燒室的溫度；當所需要的功率輸出增加時，鑒別由此檢測出的溫度的升高是否等于或高于預定閾值；當鑒別出溫度的升高等于或高于預定閾值時，允許可從燃料電池主體獲得的功率輸出增加。根據結合附圖的下面的說明，本專利技術的其它和另外的特點、優點和有益方面將更為明顯。附圖說明圖1是描述用于根據本專利技術第一實施例的燃料電池系統的控制裝置的基本結構的框圖；圖2是用于描述包括第一實施例的圖1中所示的控制裝置的燃料電池系統的結構的框圖；圖3是用于描述第一實施例的圖1中所示的控制裝置的基本工作流程的總流程圖；圖4A和4D是與第一實施例的圖3中所示的流程圖基本操作順序有關的各種信號的定時圖。圖5是描述用于根據本專利技術第二實施例的燃料電池系統的控制裝置的結構的框圖；以及圖6和7是用于描述在第二實施例的圖5中所示的控制裝置的基本操作順序的連續性總流程圖。具體實施方式下面，為了更加詳細地描述本專利技術，以下參考附圖說明根據本專利技術的各實施例的燃料電池系統用控制裝置和控制方法。(第一實施例)現在參考圖1至4，下面詳細描述根據本專利技術第一實施例的燃料電池系統用控制裝置和控制方法。圖1是用于描述根據本專利技術目前提出的實施例的控制裝置的框-->圖。在圖1中，燃料電池系統S由以下部分構成：燃料電池主體1，具有燃料電極1a和空氣電極1b，產生電功率輸出；燃料氣體供應部分2，根據和響應燃料電池主體1所需的功率輸出將燃料氣體提供到燃料電極1a；空氣供應部分3，根據和響應所需的功率輸出將空氣提供到空氣電極1b；燃燒室4，燃燒廢燃料氣體和廢空氣(以下優選稱作未用過的廢氣)；溫度傳感器5，檢測燃燒室4的溫度；控制裝置6，控制燃料電池系統S；以及負載10，適合于采用從燃料電池主體1的電功率輸出?？刂蒲b置6包括：燃燒室溫度鑒別器部分7，該部分計算和鑒別利用溫度傳感器5檢測出的溫度的增加量是否等于或超過預定閾值或者低于預定閾值；功率輸出增加允許部分9，當燃燒本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于燃料電池系統的控制裝置，包括：燃料電池主體；根據燃料電池主體所需的功率輸出向燃料電池主體提供燃料氣體的燃料氣體供應系統；根據所需的功率輸出向燃料電池主體提供空氣的空氣供應系統；燃燒從燃料電池主體排出的 廢氣的燃燒室；檢測燃燒室的溫度的溫度傳感器；當所需功率輸出增加時、鑒別利用溫度傳感器檢測到的溫度升高是否等于或高于預定閾值的溫度變化鑒別器部分；以及當由溫度變化鑒別器部分鑒別出溫度的升高等于或高于預定閾值時，允許從燃 料電池主體可獲得的功率輸出增加的功率輸出增加允許部分。

【技術特征摘要】
JP 2001-10-16 317968/20011.一種用于燃料電池系統的控制裝置，包括：燃料電池主體；根據燃料電池主體所需的功率輸出向燃料電池主體提供燃料氣體的燃料氣體供應系統；根據所需的功率輸出向燃料電池主體提供空氣的空氣供應系統；燃燒從燃料電池主體排出的廢氣的燃燒室；檢測燃燒室的溫度的溫度傳感器；當所需功率輸出增加時、鑒別利用溫度傳感器檢測到的溫度升高是否等于或高于預定閾值的溫度變化鑒別器部分；以及當由溫度變化鑒別器部分鑒別出溫度的升高等于或高于預定閾值時，允許從燃料電池主體可獲得的功率輸出增加的功率輸出增加允許部分。2.根據權利要求1的用于燃料電池系統的控制裝置，進一步包括計算燃料電池主體的目標功率輸出值的目標功率輸出值計算器部分，其中將燃料電池主體的目標功率輸出值設定為特定值，使得當功率輸出增加允許部分允許功率輸出增加時，燃燒室的溫度保持在預定值。3.根據權利要求2的用于燃料電池系統的控制裝置，其中預定溫度對應于在所需功率輸出增加之前燃燒室的溫度。4.根據權利要求1的用于燃料電池系統的控制裝置，其中確定將用在溫度變化鑒別器部分中的閾值，使得，當所需功率輸出增加時，所需功率輸出的增加量越大，閾值就越大。5.根據權利要求4的用于燃料電池系統的控制裝置，其中這樣確定，使得，當所需功率輸出的增加量超過預定范圍時，將被增加的閾值的數值等于其中當所需功率輸出的增加量低于預定范圍時將要降-->低的閾值的數值。6.根據權利要求1的用于燃料電池系統的控制裝置，進一步包括：存儲燃燒室的溫度變化的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：岡本勝，
申請(專利權)人：日產自動車株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]