CN101981742B - 燃料电池系统和对之进行控制的方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的燃料电池系统具有：驱动电动机(16)；燃料电池(11)，其通过包含氧的氧化气体和包含氢的燃料气体的电化学反应产生电力，并向驱动电动机供给电力；正常发电装置(20)，用于在燃料电池不被预热的条件下进行正常发电；预热发电装置(20)，用于以低于正常发电的发电效率进行预热发电，从而产生用于对燃料电池进行预热的系统损耗；预热控制装置(20)，用于在关于对燃料电池进行预热的必要性的预定指标的基础上，控制预热发电装置的预热发电的进行。在预热发电装置对燃料电池进行预热所需要的系统损耗和燃料电池预热期间对包括驱动电动机在内的负载进行驱动所需要的预热输出之间的相互关系的基础上，预热控制装置(20)对预热发电装置(20)预热发电期间的燃料电池运行状态进行控制。

Description

燃料电池系统和对之进行控制的方法
技术领域
本发明涉及这样的燃料电池系统和对该燃料电池系统进行的方法：该燃料电池系统从在电化学反应中产生电力的燃料电池向驱动电动机供给电力。
背景技术
近些年来，作为在运行效率和环境友好度方面优越的电源，燃料电池吸引了人们的注意。燃料电池对燃料气体供给量进行控制，并输出与来自驱动电动机的请求对应的电力。然而，在某些情况下，作为气体供给量的响应延迟的结果，输出电力的响应性降低，作为补偿，安装二次电池。此二次电池对降低驱动电动机速度时产生的再生电能以及由燃料电池产生的电力进行累积(accumulate)，并出于对燃料电池响应性的降低进行补偿、增大整个燃料电池系统的输出等目的，对所累积的能量进行释放。
这里应当注意，燃料电池可在极低温环境中使用。例如，在使用由高分子离子交换膜构成的电解质膜的情况下，电解质膜的内部需要保持潮湿以产生电力。通常，通过电化学反应，在燃料电池中产生水。相应地，在低温环境下，燃料电池中的水分冻结，产生这样的担心：通过电化学反应进行的后续的发电可能受到阻碍。因此，公开了一种即使在低温环境下可靠地在燃料电池中发电的技术(例如见日本专利申请公开No.2006-156181(JP-A-156181))。在该技术中，当燃料电池在低温环境中启动时，启动燃料电池时的发电特性通过使气体供给压力高于正常发电时以改进供到燃料电池气体扩散层的气体扩散来得到改进。
当燃料电池在低温环境下启动时，按照传统，故意降低燃料电池的发电效率，以便升高燃料电池自身的发热量并因此对燃料电池自身进行预热。然而，在传统上，没有提到燃料电池在预热期间的运行状态，在使燃料电池预热时的发热量被设置为尽可能大，以便防止燃料电池在冰点下启动失败。因此，过大的量的能量被输入燃料电池，因此，存在浪费的能耗的高度可能。
另外，即使当燃料电池被启动时，可能希望迅速驱动由燃料电池供给电力的驱动电动机。然而，为了防止燃料电池在低于冰点的启动过程中再次冻结，优先权被赋予预热，直到燃料电池的温度上升到0℃或高于0℃，驱动电动机在完成预热后被供给电力。也就是说，直到驱动电动机被驱动，需要特定长度的时间。
发明内容
本发明提供了一种燃料电池系统以及控制燃料电池系统的方法，该系统确保了燃料电池预热期间被供以电力的驱动电动机的驱动，并使燃料电池的预热更为高效。
在本发明中，燃料电池在其预热过程中的运行状态基于预热所需要的系统损耗与预热过程中对驱动电动机或类似物的负载进行驱动所需要的预热输出之间的相互关系受到控制。也就是说，根据本发明的燃料电池系统旨在在考虑燃料电池预热与驱动电动机或类似物的负载的驱动的兼容性的情况下对燃料电池的运行进行控制。
本发明的第一实施形态涉及装有驱动电动机、燃料电池、正常发电装置、预热发电装置、预热控制装置的燃料电池系统，驱动电动机用作驱动负载的动力源并由电力进行驱动，燃料电池通过含有氧的氧化气体和含有氢的燃料气体之间的电化学反应进行发电并向驱动电动机供给电力，正常发电装置用于在燃料电池不被预热的条件下进行正常发电，预热发电装置用于以低于正常发电的发电效率进行预热发电，从而产生用于对燃料电池进行预热的系统损耗，预热控制装置用于基于关于对燃料电池进行预热的必要性的预定指标来控制预热发电装置的预热发电的进行。基于预热发电装置对燃料电池进行预热需要的系统损耗和在燃料电池预热期间对包括驱动电动机在内的负载进行驱动所需要的预热输出之间的相互关系，预热控制装置对预热发电装置的预热发电期间的燃料电池运行状态进行控制。
在上面提到的燃料电池中，由燃料电池产生的电力被供给驱动电动机。在燃料电池中，进行由正常发电装置进行的正常发电和由预热发电装置进行的预热发电。在前面的正常发电中，在不需要对燃料电池进行预热的环境下进行发电，优选为，发电的效率相对较高。另一方面，在后面的预热发电中，发电在燃料电池需要预热时进行，例如，在燃料电池中的水分由于暴露于低温环境而冻结且燃料电池的输出性能已经劣化时。在这种预热发电中，氧化气体和燃料气体之间的电化学反应的发电效率被调节为由两气体的能量产生作为发热的系统损耗，且燃料电池通过系统损耗而被预热。因此，预热发电期间的发电效率低于正常发电期间。公开了多种技术来调节发电的效率。例如，作为一种这样的技术，可能提到使得供到燃料电池的氧化气体和燃料气体浓度之间的平衡不同于正常发电期间的平衡。另外，燃料电池可进行除上面提到的正常发电或预热发电以外的类型的发电。
在根据本发明的燃料电池系统中，通过预热发电装置进行的预热发电基于预定指标由预热控制装置进行。这种预定指标用于确定燃料电池是否需要预热，且多种参数可被选用作该指标。在预热发电过程中，此预热控制装置基于对于燃料电池运行状态的预热输出和系统损耗之间的相互关系来控制燃料电池的运行状态。应当注意，这里，系统损耗为如上所述对燃料电池进行预热需要的燃料电池的损耗输出(发热)。预热需要的此系统损耗可根据对燃料电池进行预热的目的来确定，例如，根据例如迅速对燃料电池进行预热的目的、预先对燃料电池进行良好的预热以便防止燃料电池再次变冷的目的等多种目的中的每一种。然而，由预热需要的能量消耗的立场，系统损耗优选为被设置为，防止水分在燃料电池中再次冻结的最小损耗。此系统损耗可基于例如外部气温和燃料电池自身温度之间的差来确定。另外，预热输出用于使得在预热期间如所需求的驱动电动机的驱动(怠速(idle)驱动，以预定速度驱动，等等)以及燃料电池系统中的负载的驱动成为可能。
这种系统损耗和这种预热输出中的每一个与燃料电池的运行状态相关联，例如，由输出电流和输出电压限定的运行状态。也就是说，为了输出需要的系统损耗，燃料电池的运行状态可受到适当的调节，为了输出要求的预热输出，燃料电池的运行状态可受到适当的调节。因此，在根据本发明的燃料电池系统中，将此系统损耗与用于燃料电池运行状态的预热输出相关联地考虑。燃料电池的运行状态由此由至少两个立场来确定，即用于预热的系统损耗的立场以及用于驱动负载的预热输出的立场。结果，燃料电池的运行控制可被进行，以便高效地实现两个输出，即系统损耗和预热输出。
在前面提到的燃料电池系统中，预热控制装置将这样的预定运行状态设置为预热发电期间燃料电池的运行状态：其确保与预热输出对应的输出可被供给的燃料电池运行状态和对燃料电池进行预热需要的系统损耗能被产生的燃料电池的运行状态之间的兼容性。由此，可实现基于预热和负载驱动的燃料电池中的高效发电。
应当注意，这里，前面提到的燃料电池系统可进一步具有升压装置，该装置对来自燃料电池的电压输出进行升压，并能向驱动电动机供给升压电压，并且，预热控制装置可经由升压装置在燃料电池预热期间将燃料电池的输出电压升高到对驱动电动机进行驱动所需要的预定驱动电压，并将输出电压供给驱动电动机。一般地，按照燃料电池的电气特性，在燃料电池发电效率降低以增大系统损耗时，燃料电池的输出电流倾向于增大，但另一方面，其输出电压倾向于减小。因此，燃料电池系统具有如上面所介绍的升压装置。因此，即使是在燃料电池的输出电压由于预热发电而降低时，电压由升压装置升高，由此覆盖对于驱动电动机的驱动所需要的预定驱动电压。
另外，在上面提到的燃料电池的任何一种中，对于燃料电池运行状态，预热控制装置可基于燃料电池外部气温和燃料电池自身温度之间的预定的差来调节对于燃料电池运行状态的系统损耗的量值，并基于调节后的系统损耗和预热输出来控制预热发电期间燃料电池的运行状态。通过确定对燃料电池进行预热需要的系统损耗的量值，可防止对燃料电池进行预热消耗的能量的量变得不必要地大。在基于预定差来确定系统损耗时，可将唯一地对应于预定的温度差的损耗确定为系统损耗。或者，可基于预定的温度差来选择预先确定的多个系统损耗中的一个。
这里，应当注意，在上面提到的任何一种燃料电池系统中，在预热输出高于预定值时，预热控制装置可将预热发电期间燃料电池的运行状态控制为基于处于需要预热的状态的燃料电池的电流-电压特性确定的运行状态，从而以预定高输出状态给出燃料电池的输出。在燃料电池需要预热的情况下，其输出常常低于正常发电期间。因此，当预热输出高于预定值时，也就是说，当将由燃料电池输出的驱动包括驱动电动机在内的负载的输出相对较高时，燃料电池的输出状态被控制为预定高输出状态，由此使得其可以覆盖用于驱动负载的最高可能的输出。这里提到的预定的高输出状态优选为燃料电池的输出处于其最大值的输出状态。然而，预定的高输出状态也可以为最大输出状态附近的输出状态，其中，使得可以有助于负载驱动的输出可被形成。
这里，应当注意，申请人已经发现，在燃料电池的电流-电压特性中，燃料电池的对应于其最大输出的输出电压倾向于基本上恒定，无论燃料电池需要预热的周围环境如何。因此，基于处于需要预热的状态的燃料电池的电流-电压特性，预热控制装置可控制预热发电期间燃料电池的运行状态，使得燃料电池的输出电压变得等于特定的预定输出电压，该电压给出预定高输出状态中的燃料电池输出。在燃料电池输出电压被如上所述地控制为恒定电压的情况下，通过控制供到燃料电池的氧化气体的量，在相对容易进行的控制下，使得高效率的燃料电池预热发电在从低输出到对应于燃料电池状态的高输出的宽广输出范围内成为可能。
在各个上面提到的燃料电池系统中，燃料电池系统可安装在可移动的物体上，预定值可以为，当可移动物体通过由驱动电动机驱动而移动时，在预热燃料电池时可移动物体移动期间所需要的最小值。因此，从允许可移动物体更为可靠的移动的观点来看，燃料电池在预热发电期间的运行状态受到控制，以便在这种情况下，在预定的最大输出状态中给出来自燃料电池的输出。
另外，在上面提到的任何一种燃料电池系统中，预热控制装置可进行燃料电池的预热发电，使得预热期间燃料电池中的系统热收支等于或大于零。因此，处于需要预热的状态的燃料电池的温度上升。
另外，在上面提到的任何一种燃料电池系统中，当燃料电池启动时，或当正常发电在燃料电池中进行且燃料电池自身温度等于或低于需要预热的预定温度时，预热控制装置可通过预热发电装置进行预热发电。也就是说，在上面提到的燃料电池系统中，不仅在燃料电池刚好在启动后需要预热时，而且还在燃料电池启动后进行正常发电且燃料电池温度再次呈现需要预热的状态时，也就是说当发电产生的水可能冻结时，燃料电池由预热控制装置进行预热。因此，在燃料电池运行的任何情况下，可高效地满足对燃料电池进行预热的必要性。
另外，在任何一种上面提到的燃料电池系统中，当燃料电池自身的温度通过由预热发电装置进行的预热发电变得等于预热结束温度时，预热控制装置可将燃料电池中的发电切换到由正常发电装置进行的正常发电。预热发电在效率上低于正常发电。因此，从能量损耗的观点看来，当不需要进行预热发电时，优选为进行从预热发电到正常发电的切换。
另外，在任何一种上面提到的燃料电池系统中，预热控制装置可将燃料电池的最小运行电压限制为氢抽吸抑制电压，在该电压处，作为预热发电的结果在燃料电池阴极侧产生的氢浓度等于或低于当预热发电装置使得供到燃料电池的氧浓度低于正常发电期间供到燃料电池的氧浓度以便由此进行预热发电时由预热发电装置进行的预热发电期间对燃料电池运行状态进行控制的预定基准浓度。
预热发电装置减少供到燃料电池的氧浓度，在燃料电池上进行的发电效率降低。结果，可以进行上面提到的预热发电。然而，在这种情况下，供到燃料电池的阴极侧的氧浓度降低。因此，可能存在所谓的氢抽吸现象，其中，通过从阳极侧移动来的质子而在阴极侧形成氢分子。于是，当燃料电池在预热发电期间的运行电压降低时，通过此氢抽吸现象产生的氢的浓度高。因此，预热控制装置将预热发电期间燃料电池的运行电压的最小值限制为氢抽吸抑制电压，由此防止在阴极侧产生的氢的浓度过度上升。预热控制装置可设置氢抽吸抑制电压，以便在实质上防止氢抽吸现象自身的发生。
本发明的第二实施形态涉及控制具有驱动电动机和向驱动电动机供电的燃料电池的燃料电池系统的方法。这种控制方法包含以下步骤：确定燃料电池是否需要预热，计算对燃料电池进行预热需要的系统损耗，计算在对燃料电池进行预热期间驱动包括驱动电动机在内的负载需要的预热输出，当判断为燃料电池需要预热时，基于计算得到的系统损耗和计算得到的预热输出，控制预热发电期间燃料电池的运行状态。
根据按照本发明的燃料电池系统，可以在燃料电池预热期间确保被供以电力的驱动电动机的驱动，并使燃料电池的预热更为高效。
附图说明
下面参照附图对本发明示例性实施例的详细介绍中介绍了本发明的特征、优点、技术和工业特征，在附图中，相似的标号表示类似的元件，其中：
图1示出了根据本发明一实施例的燃料电池系统的原理构造；
图2示出了燃料电池的输出电压和用于驱动电动机的电动机需要的电压之间的相互关系，其在传统燃料电池系统中设置；
图3示出了燃料电池输出电压和用于驱动电动机的电动机需要的电压之间的相互关系，其在根据本发明的实施例的燃料电池系统中设置；
图4A为第一视图，其示出了燃料电池I-V特性和电池的I-V特性之间的相互关系，其在根据本发明的实施例的燃料电池系统中设置；
图4B为第二视图，其示出了燃料电池的I/V特性和电池的I/V特性之间的相互关系，其在根据本发明的燃料电池系统中设置；
图5A为第一映射图，其示出了根据本发明的实施例的燃料电池系统中对于一运行范围与FC升压转换器的升压运行相关联的燃料电池的发电，其由表示燃料电池输出电压的横坐标轴和表示在升压之后的FC升压转换器输出电压的纵坐标轴形成；
图5B为第二映射图，其示出了根据本发明的实施例的燃料电池系统中对于一运行范围与FC升压转换器的升压运行相关联的燃料电池的发电，其由表示燃料电池的输出电压的横坐标轴和表示在升压之后的FC升压转换器输出电压的纵坐标轴形成；
图6示出了在根据本发明的实施例的燃料电池系统中，燃料电池中通过发电的电力输出和作为发热的转换损耗之间的相互关系；
图7示出了根据本发明的实施例的燃料电池系统中的燃料电池的电流-电压特性以及由之得到的输出特性；
图8示出了等系统损耗曲线和等功率曲线之间的相互关系，其用于确定根据本发明的实施例的燃料电池系统中在怠速预热发电期间的燃料电池运行状态；
图9示出了燃料电池需要预热时燃料电池的电流-电压特性及其输出特性；
图10示出了等系统损耗曲线和等功率曲线之间的相互关系，其用于确定根据本发明的实施例的燃料电池系统中在行驶预热发电期间的燃料电池的运行曲线；
图11为关于根据本发明的实施例的燃料电池系统中对燃料电池进行预热的预热控制的流程图。
具体实施方式
根据本发明的燃料电池系统10的实施例将基于附图详细介绍。根据本发明此实施例的燃料电池系统向作为车辆1--其作为可移动物体--的驱动单元的驱动电动机16供给电力，但也可适用于车辆1以外的可移动物体，例如船舶、机器人等等，或适用于不移动但需要被供电的物体。
图1原理性地示出了燃料电池系统10的整体配置，作为可移动物体的车辆1使用供自燃料电池系统10的电力作为驱动源。车辆1自行行驶，可通过驱动电动机(下面简称为“电动机”)16对驱动轮2的驱动来移动。电动机16为所谓的三相电动机，并被供以来自变换器15的交流电力。另外，此变换器15被供以来自作为燃料电池系统10主电源的燃料电池11(下面也称为“FC“)以及作为二次电池的电池13的直流电力，并将直流电力转换为交流电力。
这里，应当明了，燃料电池11通过存储在氢池17中的氢气和由压缩机18压送的空气中的氧的电化学反应来产生电力，作为升压型DC-DC转换器的FC升压转换器12电气连接在燃料电池11和变换器15之间。因此，来自燃料电池11的输出电压被升压到可由FC升压转换器12控制的范围内的任意电压，并被施加到变换器15。另外，燃料电池11的端子电压也可通过此FC升压转换器12的升压运行受到控制。
另外，电池13为能够充电和放电的蓄积装置，升压型电池升压转换器14电气连接在电池13和变换器15之间，相对于变换器15与FV升压转换器12并联。因此，来自电池13的输出电压被升压到可由电池升压转换器14控制的范围内的任意电压，并被施加到变换器15。于是，变换器15的端子电压也可通过电池升压转换器14的升压运行受到控制。如图1所示，在燃料电池系统10中，能够进行升压运行和降压运行的升压/降压型转换器也可被采用，代替升压型电池升压转换器14。在本发明的下面的实施例中，主要基于电池升压转换器14被用作升压型转换器的假设来给出介绍。然而，此说明并不旨在限制升压/降压型转换器的使用。当使用这样的升压/降压型转换器时，进行适当的调节。由于使用升压/降压型转换器需要注意的进一步的事实将以合适的方式介绍。
另外，车辆1具有电子控制单元(下面称为“ECU“)20，其电气连接到如上所述的多个控制目标，以便控制来自燃料电池11的发电、电动机16的驱动等等。例如，车辆1具有加速器踏板，其接收来自用户的加速请求，加速器踏板的开度由加速器踏板传感器21来检测。加速器踏板传感器的检测信号电气传送到ECU 20。另外，ECU 20也电气连接到用于检测电动机16的旋转速度的解码器，电动机16的旋转速度因此由ECU 20检测到。ECU 20可基于这些检测值等等进行多种类型的控制。
在如上配置的燃料电池系统10中，由车辆1的用户踩下的加速器踏板的开度由加速器踏板传感器21检测，基于加速器的开度、电动机16的旋转速度等等，ECU 20适当地控制燃料电池11产生的电力量和电池13充电或放电的电力量。FC升压转换器12设置在燃料电池11和变换器15之间，电池升压转换器14也设置在电池13和变换器15之间。提供给变换器15的电压由此可变得较高。尽管已经提到，升压/降压型转换器也可使用，代替此电池升压转换器14。
通过如上面所介绍地配置其中包含FC升压转换器12的燃料电池系统10，即使在燃料电池11的输出电压(端子间电压)自身低时，电动机16可通过FC升压转换器12的升压运行来驱动。因此，也可以通过例如减少在燃料电池11中层叠的电池单体的数量来减小燃料电池系统10的尺寸。结果，车辆1的重量可减小，其燃料消耗的改进可进一步得到促进。
这里，应当注意，系统的效率可通过进行FC升压转换器12的间歇运行控制来增强。为阐释便利起见，将注意力集中在燃料电池11、变换器15、电动机16之间的关系上，经由FC升压转换器12，来自作为电动机16的主电源的燃料电池11的电力被供到变换器15侧。于是，将由作为驱动电动机16的主电源的燃料电池11施加到变换器15电压必须为能够充分抵制电动机16的反电动势的电压。因此，在未装有FC升压转换器12的传统燃料电池系统中，如图2所示，在车辆1的假设速度范围(0到VSmax)中，由燃料电池施加的电压--其用LV1表示--必须总是高于用于驱动电动机需要的施加到变换器15的电压(下面称为“电动机需要的电压”)。因此，在车辆速度低的范围内，来自燃料电池的输出电压--其比施加到变换器的电压高的多--被施加到变换器，且存在大的变换器开关损耗。特别是在车辆1的速度低的范围内，变换器的开关损耗是可观的，这从节省能量的角度是不希望的。
这里，应当注意，燃料电池系统10具有FC升压转换器12，来自燃料电池11的电压因此可被升压并施加到变换器15。然而，在由此FC升压转换器12进行的升压运行中，由于其中包含的开关元件导致某些开关损耗。因此，升压运行构成系统效率降低的因素。另一方面，如上面所介绍的，电动机16为以高电压和低电流设计的电动机。因此，电动机16所产生的反电动势电压随着其旋转速度上升而增大。因此，FC升压转换器12的升压运行不可缺少。
因此，来自燃料电池11的输出电压和施加到变换器15的电动机需要电压之间的相互关系分别用图3中的LV1和LV2表示。如图3中的LV2所示，电动机16的反电动势电压随着车辆1的速度上升而上升。因此，电动机需要电压也随着车辆速度上升而上升。应当注意，这里，在燃料电池11的输出电压LV1和电动机需要电压LV2之间的相互关系中，确定燃料电池11的电压特性和电动机16的电压特性以使得在燃料电池11的输出电压LV1和电动机需要电压LV2彼此交叉时的车辆1的速度VS0等于基本上保证用户对车辆1的正常运行的速度是适合的。在本发明此实施例中，由用户的正常操作的趋势等等，速度VS0被设置为110km/h。于是，电动机16在驱动过程中的最大输出--其使得车辆1可以以此速度VS0行驶--被计算，将被施加到变换器15(电动机需要电压)的电压被得出，使得最大输出可被实现。于是，燃料电池11被设计为，此电动机需要电压可直接从燃料电池11输出，而没有FC升压转换器12的介入(例如，在通过彼此层叠多个电池单体构成的燃料电池中，层叠的电池单体的数量被调节)。
在包含如上所述设计的燃料电池11的燃料电池系统10中，直到车辆1的速度到达VS0，来自燃料电池11的输出电压高于驱动电动机16的电动机需要电压。因此，即使在电动机16以高电压和低电流设计的情况下，甚至在没有FC升压转换器12的升压运行的情况下，电动机16可通过来自燃料电池11的直接输出电压驱动。换句话说，在此条件下，电动机16的驱动可通过停止FC升压转换器12的开关运行并将来自燃料电池11的输出电压施加到变换器15来确保。因此，FC升压转换器12中的开关损耗可被完全排除在外。另外，由于FC升压转换器12的停止，施加到变换器15的电压不会而变得过度地高。也就是说，LV1与LV2之间的电压差可被保持得小于图2所示的状态。因此，变换器15的开关损耗可被保持为低。在此图3中，燃料电池11的输出电压高于电动机需要电压的电动机16的驱动范围(车辆1以0到VS0的速度行驶的电动机16的驱动范围)可被看作根据本发明的预定驱动范围。
另一方面，当车辆1的车辆速度变得等于或高于VS0时，驱动电动机16的电动机需要电压相反地变得高于来自燃料电池11的输出电压。因此，需要FC升压转换器12的升压运行。然而，在这种情况下，经由所谓软开关处理通过FC升压转换器12对电压进行升压，对电压进行升压的运行期间的开关损耗可被保持为尽可能小。
在前面的介绍中，为便于阐释，注意仅仅集中在燃料电池11和电动机16之间的相互关系上。然而，如图1所示，电力也可从电池13提供到燃料电池系统1中的电动机16。当电力从电池13被供给时，来自电池13的输出电压由电池升压转换器14升压并接着施加到变换器15。应当注意，这里，电池升压转换器14为所谓的升压转换器，电池升压转换器14的出口上的电压(其为变换器15侧的电压，并等于FC升压转换器12的出口上的电压)必须因此等于或高于其入口上的电压(电池13侧的电压)，以便将来自电池13的电力供到变换器15。
因此，将基于图4A和4B来介绍电池13的输出电压和燃料电池11的输出电压之间的相互关系。在两个图中，示出了电池13的I-V特性(在图中由虚线LBT表示)和燃料电池11的I-V特性(在图中由实线LFC表示)。这里，应当注意，在图4A中燃料电池11的I-V特性LFC高于电池13的I-V特性LBT的范围内，即使当FC升压转换器12停止时，电池13的输出电压低于FC升压转换器12的出口上的电压。因此，电池升压转换器14可进行升压运行，因此，电力可从电池13供到电动机16。因此，在这种状态下，允许FC升压转换器12停止运行。另一方面，在电池13的I-V特性LBT高于燃料电池11的I-V特性IFC的范围内，当FC升压转换器12停止时，电池13的输出电压变得高于FC升压转换器12的出口上的电压。因此，不能进行通过电池升压转换器14的升压运行的燃料电池11和电池13的输出分配控制。因此，FC升压转换器12在这种状态下不被允许停止运行。
也就是说，在来自电池13的输出电压由电池升压转换器14升压以便将电压施加到电动机16的情况下，需要形成FC升压转换器12的出口上的电压高于电池13的出口上的电压(电池升压转换器14的入口上的电压)的状态。因此，在某些情况下，FC升压转换器12不被允许停止运行。例如，如图4A所示，在相对较低电流的范围内，当燃料电池11的I-V特性曲线LFC低于电池13的I-V特性曲线LBT时，FC升压转换器12不允许停止运行，由此确保电池升压转换器14的升压运行。结果，减小前述开关损耗的可能性降低。另一方面，例如，由图4B可见，在燃料电池11的I-V特性曲线LFC总是高于电池13的I-V特性曲线LBT的情况下，从确保电池升压转换器14的升压运行的立场来看，FC升压转换器12的运行的停止不受限制。
FC升压转换器12的运行上的限制--其涉及如上所述的确保电压升压转换器14的升压运行--导致包含在图1所示燃料电池系统10中的电压升压转换器14为升压型转换器(即不能进行降压运行的转换器)。因此，在燃料电池系统10中，在使用能够进行升压运行和降压运行的升压/降压型转换器而不是电池升压转换器14的情况下，FC升压转换器12可有选择地将来自燃料电池11的输出电压或来自电池13的输出电压施加到电动机16，而不受到前面提到的对运行的限制的束缚。
因此，在本发明此实施例中，电池13的需要的I-V特性和燃料电池11的需要的I-V特性基于车辆1的所呈现的驱动来确定，燃料电池11的发电范围--其如图5A、5B的映射图所示地在燃料电池系统10中实现--基于两个I-V特性之间的相互关系和燃料电池11输出电压与电动机需要电压之间的关系来定义。关于燃料电池11的发电的控制将在下面详细介绍。
图5A和5B为映射图，其各自示出了与一运行范围相关联的关于燃料电池11的发电的处理，该范围由表示燃料电池11的输出电压(燃料电池11的输出电压)的横坐标轴以及表示FC升压转换器12出口电压(升压电压)的纵坐标轴构成。图5A为包含在燃料电池系统10中的电池升压转换器14为升压型转换器的情况下的映射图，图5B为升压/降压型转换器而不是升压型电池升压转换器14被使用的情况下的映射图。
首先，将介绍图5A所示的映射图。这里，应当注意，示出了线LR1、线LR3、线LR4，线LR1意味着FC升压转换器12的升压比为1，也就是说，燃料电池11的输出电压和FC升压转换器12的输出电压之间的比为1∶1，线LR3意味着升压比为10，线LR4意味着FC升压转换器12的最大输出电压。线LR3表示FC升压转换器12的最大升压比。因此，将会明了，FC升压转换器12的运行范围在线LR1、LR3、LR4包围的范围内。
这里，应当注意，在车辆1的假设速度范围内，在施加到电动机16的负载最低的情况下，也就是说，在基本上等于道路的摩擦阻力的负载被施加到电动机16上(负载系数＝图中的R/L(道路负载))的情况下，燃料电池11的输出电压和FC升压转换器12的输出电压之间的关系用长短交替虚线LL1表示。另一方面，在车辆1的假设速度范围中通过相同的标示(token)，在施加到电动机16的负载高的情况下，也就是说，在车辆1的加速器开度为100％(负载系数为图中的100％)的情况下，燃料电池11的输出电压和FC升压转换器12的出口电压之间的关系用长短交替虚线LL2表示。因此，在安装在车辆1中的燃料电池系统10中，从“驱动电动机16以便使车辆1行驶”的观点来看，使得FC升压转换器12进行夹在长短交替虚线LL1和LL2之间的范围表示的升压运行。从燃料电池11的观点来看，这些长短交替虚线LL1和LL2围绕的范围为进行驱动作为负载的车辆1的正常发电(其可被看作本发明中的“正常发电”)的范围。该范围被称为“正常发电范围”。
这里，应当注意，前面提到的正常发电范围根据图5A中FC升压转换器12的运行状态被分为三个范围RC1至RC3。在这些范围中的每一种中，进行关于FC升压转换器12的运行的特有操作。下面的介绍将集中在各个范围中FC升压转换器12的运行上。首先，范围RC1被定义为等于或低于表示升压比1的直线LR1的范围。在此范围RC1中，驱动电动机16需要的升压比等于或小于1(因为FC升压转换器12实际上为升压转换器，应当注意，不能使升压比等于或小于1，即，电压不能降低)。因此，结果，FC升压转换器12可被停止，燃料电池11的输出电压可直接施加到变换器15。因此，在燃料电池11的输出电压作为FC升压转换器12入口电压在燃料电池11的最大电压Vfemax和等于电池13的开路电压(OCV)的电压Vfeb之间且通过由线LR1和长短交替虚线LL1包围来定义的范围内的范围RC1内，FC升压转换器12的升压运行可被完全停止。因此，FC升压转换器12的开关损耗可被保持为低。因此，鉴于保证电池升压转换器14--其为上面介绍的升压型转换器--的升压运行，FC升压转换器12的运行的停止被限制越过电压Vfeb。
下面，将介绍范围RC2。该范围被限定为这样的范围：如上面所介绍的，FC升压转换器12入口电压等于或低于Vfeb，且FC升压转换器12出口电压等于或低于电池13的OCV，也就是说，等于或低于与Vfeb相同的电压。也就是说，在此范围FC2中，当FC升压转换器12的升压运行不被进行时，电池升压转换器14的出口电压低于其入口电压，电池升压转换器14不能进行。另外，在此范围内，即使FC升压转换器12进行升压运行，电池升压转换器14不能以同样的标示进行升压运行，因为FC升压转换器12的升压比低。在如上面介绍的定义的范围RC2内，如同在范围RC1的情况下那样，FC升压转换器12停止，以便防止其开关损耗的发生。于是，燃料电池11的端子电压被控制为可由电池升压转换器14控制的最小电压。在此图中，当使用理想升压转换器时，前面提到的值Vfeb基于理想升压转换器的电压等于电池13的OCV的假设被设置。只要从电池13放出的电力允许，这种状态继续。
此范围RC2为当FC升压转换器12的运行范围从前面提到的范围RC1切换到后面提到的范围RC3时插入的暂态范围。因此，当电池升压转换器14为升压型转换器时，优选为，适当地调节燃料电池11的I-V特性和电池13的I-V特性之间的相互关系--其已经基于图4A和4B介绍，使得此暂态范围RC2变得尽可能小。
现在，对于低于线LR1的范围，将介绍图5B所示的映射图，也就是说，升压/降压型转换器而不是燃料电池系统10中的电池升压转换器14被采用的情况下的映射图。在这种情况下，电池13的输出电压可由升压/降压转换器来降低。因此，FC升压转换器12的运行的停止不像前面介绍的那样受到上述电压Vfcb的限制。因此，如图5B所示，对于低于线LR1的范围，容易在没有限制的情况下停止FC升压转换器12的运行并增强系统的效率。因此，结果，不存在与图5B中的范围RC2等价的范围。另外，下面对关于燃料电池系统10的发电控制的介绍对于图5A和5B通用，因此综合地给出。
在除了上面提到的范围RC1和RC2以外的运行范围中，FC升压转换器12被驱动，以便进行对燃料电池11的输出电压进行升压的运行。在此升压运行中，进行所谓的软开关处理，FC升压转换器中的开关损耗被保持为尽可能小。通过这种方式，在长短交替虚线LL1和LL2围绕的正常发电范围内，燃料电池11的发电量根据作为负载的车辆1的行驶状态受到控制，FC升压转换器12的升压运行基于燃料电池11的输出电压和关于电动机16的电动机需要电压之间的相互关系受到适当的控制。
另一方面，在燃料电池11中，电力通过存储在氢池17中的氢气和由压缩机18压送的空气中的氧的电化学反应来产生。当燃料电池11的温度(其特别意味着前面提到的电化学反应发生的电解质膜或相应气体的扩散层的温度，并将在下面简单地称为“燃料电池11自身的温度”)处于所产生的水可冻结的温度附近时，燃料电池11中的电力产生不会高效进行，燃料电池11的输出在某些情况下降低。因此，在燃料电池系统10中，在这种情况下，在燃料电池11中进行不同于前面提到的正常发电的暖机发电，以便升高燃料电池11自身的温度，并构成高效发电可行的环境。将在下面介绍燃料电池系统10中进行的预热发电。
首先，图6示出了输出电流密度和输出电压之间的相互关系，其通过氢气和空气施加到构成燃料电池11的单体电池上时的电化学反应建立。在图6中，理论电动势电压(1.23V)为基于供给的氢完全转换为电能时的理论表达式的输出电压。事实上，在电化学反应中，由于部分氢能量作为发热释放，输出电压低于理论电动势电压。在本发明此实施例中，当电流密度为0时，输出电压为1.0V，当电流密度为0.8A/cm2时，输出电压为0.6V。因此，在燃料电池11中，输出电压根据输出电流密度波动。换句话说，所供给的氢能量到电力的转换效率根据由燃料电池11的输出电流和输出电压确定的运行状态而波动。因此，如图6所示，来自燃料电池11的电力的输出和作为发热的转换损耗之间的比与运行状态相关联地波动。具体而言，当输出电流增大时，转换损耗比增大。
现在，燃料电池11的电流-电压特性(I-V曲线)和由之计算的输出特性(功率曲线)的趋势在图7中示出。因此，在燃料电池11中，输出电压倾向于随着输出电流增大而减小。另一方面，尽管燃料电池11的输出(功率)增大，其增大率随着输出电流增大逐渐减小。
这里，应当注意，当燃料电池11位于低温环境中且其发电效率降低时，如同传统情况下一样，包含作为负载的电动机16的燃料电池系统10在怠速状态中受到驱动，以便升高燃料电池11的温度并对燃料电池11进行预热。然而，燃料电池系统11的怠速运行需要的输出低。因此，当燃料电池11如上所述地预热时燃料电池11的运行状态等价于图7所示的低负载范围的状态。于是，如从已经在上面提到的图6可见的，在此低负载范围内的燃料电池11的运行状态下，发电可用相对较小的转换损耗高效进行。换句话说，燃料电池11中的“预热发电”是低效的。另一方面，从能量消耗减小的观点来看，在没有驱动电动机16的请求的情况下徒然驱动电动机16以便升高燃料电池11的温度不是优选的。
鉴于此，燃料电池系统10沿着图5A与5B所示的预热运行线WL1进行暖机发电。沿着此预热运行线WL1的预热发电指示出当电动机16处于怠速运行状态时的燃料电池11的运行状态和由之导致的FC侧升压转换器12之间的相互关系。此预热发电将在下面称为“怠速预热发电”。在此怠速预热发电中，燃料电池系统10处于怠速运行状态中，也就是说，燃料电池系统10的运行勉强维持的极低负载状态。因此，在怠速预热发电期间，FC升压转换器12的升压比根据来自燃料电池11的输出电压而被调节，使得由FC升压转换器12升压的电压变得等于恒定电压Vw1，其略高于电池开路电压OCV。因此，电压在电池升压转换器14的升压运行得到确保的情况下被施加到电动机16。
下面，将基于图8介绍前面提到的怠速预热发电期间的燃料电池11的输出电压的确定，即燃料电池11的运行状态的确定。在图8中，横坐标轴和纵坐标轴分别表示作为确定燃料电池11的运行状态的参数的输出电流和输出电压。这里，应当注意，图8所示的等功率曲线(在本发明此实施例中，示出了3kW、5kw、7.5kw的三个等功率曲线)为通过收集燃料电池11为实现燃料电池系统10的怠速运行需要的特定输出(输出包含驱动涉及车辆1的怠速运行状态的所有负载需要的输出)可呈现的运行状态形成的曲线。因此，例如，当对于电动机16的怠速运行需要5kW的输出时，燃料电池11呈现5kW的等功率曲线上的运行状态之一是适宜的。另外，基于燃料电池11和电动机16之间的相互关系预先通过试验等等测量这些等功率曲线是适宜的。
另外，图8所示的等系统损耗曲线(在本发明此实施例中，示出了20kW、40kW、60kW的三种等功率曲线)为通过连接表示燃料电池11的可能运行状态的运行点来形成的曲线，该运行状态使得作为图6所示转换损耗的结果升高燃料电池11的温度的系统损耗--即用于发热的系统损耗--通过燃料电池11中的电化学反应而产生。因此，例如，当鉴于将电动机16引入预定状态需要释放40kW的热以便对电动机16进行预热时，燃料电池11呈现40kW的等系统损耗曲线上的运行状态之一是适宜的。另外，基于燃料电池11与其发热之间的相互关系预先通过试验等测量这些等系统损耗曲线是适宜的。
在这些等系统损耗曲线中的每一个上，如图8所示，燃料电池11的输出电流随着其损耗增大而增大。这是因为随着燃料电池11的输出电流上升，转换损耗增大，可获得的预热需要的发热量增大，如图6所示。
因此，表达为等功率曲线和等系统损耗曲线的交叉点的燃料电池11的运行状态意味着实现怠速运行用输出和预热用系统损耗--其分别与曲线对应--之间的兼容性的运行状态。例如，表达为5kW的等功率曲线和40kW的等系统损耗曲线的交叉点Pw的运行状态意味着怠速预热发电期间燃料电池11呈现的运行状态，其使得燃料电池11可以既进行5kW的怠速运行，又进行40kW的预热运行。当确定为将呈现的此运行状态时，供到燃料电池11的氢气、空气等的流速受到调节。燃料电池11中的输出电流和输出电压由此被调节。
应当注意，当需要较大的系统损耗来对燃料电池11进行预热时，燃料电池11呈现其输出电压如图8所示较低的运行状态。然而，燃料电池系统10具有FC升压转换器12。因此，通过FC升压转换器12的升压运行施加到电动机16的电压可被升高到Vw1，因此，可以确保电动机16的运行，同时，确保电池升压转换器14的升压运行。另外，希望将电压Vw1的值设置到等于或高于电池开路电压OCV的电压，同时，使得可以确保驱动车辆1中的所有辅机电动机等等需要的电压。
于是，在某些情况下，车辆1需要行驶，但燃料电池11需要预热。传统而言，在对燃料电池11进行预热时，车辆需要停止，即保持怠速状态，以便向预热赋予优先权。然而，在燃料电池11中，车辆1甚至可在燃料电池11预热时行驶。使得车辆1能够行驶的燃料电池11的预热发电称为“行驶预热发电”。这种行驶预热发电为沿着图5A、5B所示预热运行线WL2进行的预热发电。在此预热运行曲线WL2上，FC升压转换器12被控制为将燃料电池11的输出电压保持为等于恒定电压Vw2。另外，电池升压转换器14的升压运行被控制为使得FC升压转换器12的输出电压变得等于或高于前面提到的电压Vw1。行驶预热发电将在下面介绍，重点集中在电压Vw2上。
当燃料电池11需要预热时，其电流-电压特性已经降低。具体而言，由图9中的线LIV1和LIV2所示，燃料电池11的输出电压随着其输出电压增大而逼近零。具有线LIV2所示电流-电压特性的燃料电池11自身的温度略高于具有线LIV1所示电流-电压特性的燃料电池11的温度。
现在，轴线表示输出电压，燃料电池11在此需要预热的状态中的输出用图9中的曲线LP1和LP2表示(曲线LP1对应于线LIV1所示的电流-电压特性，曲线LP2对应于线LIV2所示的电流-电压特性)。这些曲线LP1和LP2基本上类似于二次曲线，对应于燃料电池11的输出峰值的输出电压倾向于限定在Vw2左右相对较窄的电压范围ΔVw内。也就是说，当燃料电池11需要预热时，对应于燃料电池11输出峰值的输出电压在电压Vw2左右集中。换句话说，当燃料电池11被预热时，甚至当对燃料电池11进行预热的必要性的程度或多或少地波动时，燃料电池11的输出电压被限制在Vw2左右ΔVw的宽度内或固定到Vw2。预热过程中燃料电池11的输出因此可被保持在其最大状态或极为接近最大状态的状态(其被称为本发明的“预定高输出状态”)。
如上所述，通过甚至在预热过程中使得燃料电池11的输出在预定的高输出状态中，可以尽可能最快地响应于车辆1行驶需要的输出。在这种情况下，在行驶预热发电中，燃料电池11的输出电压被保持为等于恒定电压Vw2，无论燃料电池11的温度如何，预定高输出状态由此形成。结果，在行驶预热发电期间，相对较为容易地控制燃料电池11。
另外，如果难以用来自燃料电池11的输出覆盖车辆1需要的输出，使用来自电池13的输出是适宜的。应当注意，这里，从确保电池13的输出的观点来看，需要确保电池升压转换器14的升压运行。因此，在行驶预热发电期间，FC升压转换器12的升压运行受到控制，使得由FC升压转换器12升压的电压变得等于或高于比电池开路电压OCV高的电压，例如，前面提到的电压Vw1。这在升压/降压型转换器代替电池升压转换器14使用时不成立。
因此，行驶预热发电期间燃料电池11的输出电压的确定，即燃料电池11的运行状态的确定将基于图10介绍。在图10中与图8中一样，横坐标轴和纵坐标轴分别表示作为确定燃料电池11的运行状态的参数的输出电流和输出电压。另外，图10的等功率曲线被示为车辆1行驶所需要的输出，为阐释便利，示出了例如防止系统冻结需要的仅仅一个等系统损耗曲线。
这里，应当注意，燃料电池11呈现的运行状态上基本上以与图8相同的方式计算。然而，在图10所示的计算方法中，对于与等功率曲线相比较的等系统损耗曲线的一部分，高输出线被替换。这种高输出线基于输出电压Vw2确定，其使得处于需要预热的状态的燃料电池11的输出在预定的高输出状态下，恒定输出电压Vw2在高输出线上获得，无论输出电流的值如何。这里，应当注意，图10所示的计算方法中，将高输出线和等系统损耗曲线的交叉点用作基点的由低输出电流侧的等系统损耗曲线的一部分以及高输出电流侧的高输出线的一部分构成的曲线与等功率曲线相比较。通过由此确定行驶预热发电期间的燃料电池1的运行状态，可在对燃料电池11进行预热的同时从燃料电池11供给最高可能输出，以便驱动电动机16。
在图10中，等系统损耗曲线的一部分用作低输出电流侧的曲线，由于下面的原因，将其与等功率曲线相比较。在车辆需要的燃料电池系统10的输出在车辆行驶时由于例如交通信号灯等处的停车而降低的情况下，系统损耗变得极小，结果，例如，可能变得不能覆盖防止燃料电池系统10冻结需要的系统损耗。另外，当在燃料电池11的输出电流的最小值受到例如压缩机18的最小流速限制的同时将等系统损耗曲线的一部分与等功率线相比较时，结果获得过量的输出，存在电池13可过度充电的担心。
采用上面介绍的构思，燃料电池11的运行状态可基于燃料电池系统10的系统输出和对燃料电池11进行预热需要的系统损耗自由地受到控制，而不在怠速预热发电和车辆1行驶期间的预热发电之间进行区分。
现在，将基于图11介绍包括前面提到的怠速预热发电和前面提到的行驶预热发电的用于对燃料电池11进行预热的发电控制。当判断为燃料电池11需要预热时，图11所示的预热发电控制由ECU 20进行。
首先，在S101中，检测燃料电池11的启动。具体而言，通过检测点火开关已经由车辆1的用户开启，ECU 20检测燃料电池11的启动。于是，在S102中，判断燃料电池11自身的温度是否等于或低于预定的基准温度Tw0。燃料电池11自身的温度由位于燃料电池中电化学反应发生的位置(电解质膜等)或电化学反应可能影响的位置(气体扩散层等)的温度传感器(未示出)测量，并接着被传送到ECU 20。另外，预定的温度Tw0为基准温度，在该温度处，判断为水的冻结影响燃料电池11的电化学反应的发电，并被设置为例如0℃。也就是说，在S102中判断为前面提到的预热发电是否需要在燃料电池11中进行。
当S102中的判断结果为肯定的时，燃料电池11需要预热，于是，做出到S103的转移。在S103中，计算对燃料电池11进行预热需要的系统损耗。具体而言，系统损耗根据下面的公式来计算：
(燃料电池损耗)＝(热释放系数)×((燃料电池11自身的温度)-(外部气温))
(系统损耗)＝(燃料电池损耗)+(系统辅机损耗)
外部气温为燃料电池11暴露的低温环境的外部气温。通过计算燃料电池11自身温度和外部气温之间的差，作为预热所需能量的基础的参数基于燃料电池11和外部气温之间的温度梯度来形成。通过将此温度差乘以热释放系数，计算对燃料电池11进行预热需要的燃料电池损耗。此热释放系数为将前面提到的温度差转换为系统损耗的参数，并在考虑燃料电池11的热容量等等的情况下确定。另外，作为整个燃料电池系统10的损耗的系统损耗被计算为用于包含在燃料电池系统10中的辅机的系统辅机损耗和燃料电池损耗的总和，使得计算得到的需要的燃料电池损耗在燃料电池11中产生。当S103中的处理终止时，进行到S104的转移。
在S104中，计算将作为预热过程中燃料电池产生的电力被输出的预热输出，即预热过程中驱动包括电动机16在内的负载需要的燃料电池系统10的所需要的输出。当车辆1行驶时，此输出基于加速踏板传感器21的检测信号或车辆速度等等来计算。当S104的处理结束时，进行到S105的转移。
在S105中，燃料电池11的运行状态根据前面提到的运行曲线WL1和WL2来确定(见上面提到的图8、10)。此后，在S106中，预热发电在所确定的运行状态下进行。
当S102中的判断结果是否定的时，燃料电池11不需要预热。因此，在这种情况下，进行到S107的转移，在燃料电池11中进行正常发电。
另外，前面提到的预热发电控制为启动燃料电池11时进行的示例性控制。然而，此控制可在燃料电池处于正常发电运行时应用。也就是说，即使在燃料电池11处于正常发电运行时，不总是进行前述正常发电。当车辆1停止或当车辆1的驱动可由来自电池13的输出覆盖时，正常发电可在燃料电池11中停止。在正常发电停止的这种状态继续某个时间时，当与外部气温之间的温度差呈现特定值时，由于缺少燃料电池中的发热，燃料电池11的温度可变得等于或低于前面提到的预定基准电压Tw0。因此，在这种情况下，也应用前面提到的预热发电控制，特别是S102到S107的处理。燃料电池11于是可被高效地预热。
由于预热发电已经通过S106中的处理进行，当燃料电池11的温度达到即使在停止预热发电之后也不存在再次冻结的可能性的预热终止温度时，燃料电池11的发电模式可从预热发电切换到正常发电。通过这种方式，能避免由于具有相对较低发电效率的预热发电的长时间继续所导致的无用能量消耗。
<其他实施例>这里，应当注意，在燃料电池11中的预热发电中，可调节从氢池17和压缩机18供给的燃料气体和氧化气体之间的平衡。例如，使得供到燃料电池11的氧化气体的浓度低于燃料气体的浓度，因此，使得供到燃料电池11的氧的量在某种程度上不足。因此，燃料电池11的发电效率降低。因此，发电得到促进，预热可被进行。
然而，当如上所述地使得供到燃料电池11的氧的量在某种程度上不足时，可能导致氢抽吸现象，其中，被供到燃料电池11的阳极侧的氢气在作为质子通过电解质膜移动到燃料电池11的阴极侧后不与足够的量的氧化合，并再次构成氢分子。由于这种氢抽吸现象，氢可作为阴极侧的废气被排放到外部。因此，此现象的发生是不希望的。
因此，在本发明此实施例中，燃料电池11的运行状态被确定为使得发生氢抽吸现象的可能性最小化。具体而言，已经发现，由于氢抽吸现象在燃料电池11阴极侧产生的氢浓度倾向于随着燃料电池11运行电压降低以实现预热燃料电池11所需要的输出而上升。因此，优选为，将预热发电期间的燃料电池运行电压的最小值限制到由于氢抽吸现象产生的氢浓度的值等于或小于进行前面提到的发电控制时的可允许值的电压值。具体而言，燃料电池11在预热发电期间的运行电压最小值可被限制到不在燃料电池11中发生氢抽吸现象的电压值。

Claims (11)

1.一种燃料系统，包含：驱动电动机；燃料电池，其向驱动电动机供给电力；正常发电装置，用于在燃料电池不被预热的条件下进行正常发电；预热发电装置，用于以低于正常发电的发电效率进行预热发电，从而产生用于对燃料电池进行预热的系统损耗；预热控制装置，用于在关于对燃料电池进行预热的必要性的预定指标的基础上，控制预热发电装置的预热发电的进行，所述燃料系统的特征在于：
在预热发电装置对燃料电池(11)进行预热所需要的系统损耗和燃料电池(11)预热期间对包括驱动电动机(16)在内的负载进行驱动所需要的预热输出之间的相互关系的基础上，预热控制装置对预热发电装置的预热发电期间的燃料电池(11)运行状态进行控制，其中，
基于对于燃料电池(11)运行状态在燃料电池(11)自身温度和燃料电池(11)外部气温之间的预定的差，预热控制装置对于燃料电池(11)运行状态调节系统损耗的量值，并基于调节后的系统损耗和预热输出来控制预热发电期间燃料电池(11)的运行状态。
2.根据权利要求1的燃料电池系统，其中，
预热控制装置将这样的预定运行状态设置为预热发电期间燃料电池(11)的运行状态：其确保可供给与预热输出对应的输出的燃料电池(11)运行状态和产生对燃料电池(11)进行预热需要的系统损耗的燃料电池(11)运行状态之间的兼容性。
3.根据权利要求1或2的燃料电池系统，其还包含：
升压装置(12)，其对来自燃料电池(11)的电压输出进行升压，并能向驱动电动机(16)供给升压电压，其中，
在燃料电池(11)预热期间，经由升压装置(12)，预热控制装置将燃料电池(11)的输出电压升高到对驱动电动机(16)进行驱动所需要的预定驱动电压，并将输出电压供到驱动电动机(16)。
4.根据权利要求1或2的燃料电池系统，其中，
在预热输出高于预定值时，预热控制装置将预热发电期间燃料电池(11)的运行状态控制为在处于需要预热的状态的燃料电池(11)的电流-电压特性基础上所确定的运行状态，以便以预定的高输出状态给出燃料电池(11)输出。
5.根据权利要求4的燃料电池系统，其中，
基于处于需要预热的状态的燃料电池(11)的电流-电压特性，预热控制装置控制预热发电期间燃料电池(11)的运行状态，使得燃料电池(11)的输出电压等于特定的预定输出电压，所述预定输出电压以预定的高输出状态给出燃料电池(11)输出。
6.根据权利要求4的燃料电池系统，其中，
燃料电池系统安装在可移动物体(1)上，可移动物体(1)由于受到驱动电动机(16)的驱动而移动，且
预定值为在对燃料电池(11)进行预热时可移动物体(1)移动期间所需要的最小值。
7.根据权利要求1或2的燃料电池系统，其中，
预热控制装置进行燃料电池(11)的预热发电，使得预热期间燃料电池(11)中的系统热收支等于或大于零。
8.根据权利要求1或2的燃料电池系统，其中，
当燃料电池(11)启动时，或当燃料电池(11)中进行正常发电且燃料电池(11)自身温度变得等于或低于需要预热的预定温度时，预热控制装置进行预热发电装置的预热发电。
9.根据权利要求1或2的燃料电池系统，其中，
当燃料电池(11)自身温度通过预热发电装置的预热发电而变得等于预热结束温度时，预热控制装置将燃料电池(11)中的发电切换到正常发电装置的正常发电。
10.根据权利要求1或2的燃料电池系统，其中，
预热发电装置使得供到燃料电池(11)的氧的浓度低于正常发电期间供到燃料电池(11)的氧的浓度，由此进行预热发电，且
在预热发电装置的预热发电期间，在燃料电池(11)运行状态的控制中，预热控制装置将燃料电池(11)的最小运行电压限制为氢抽吸抑制电压，在氢抽吸抑制电压处，作为预热发电的结果在燃料电池(11)阴极侧产生的氢的浓度等于或低于预定基准浓度。
11.一种控制燃料电池系统的方法，燃料电池系统具有驱动电动机和向驱动电动机供给电力的燃料电池，该方法的特征在于包含以下步骤：
确定燃料电池(11)是否需要预热；
计算对燃料电池(11)进行预热所需要的系统损耗；
计算在对燃料电池(11)进行预热期间驱动包括驱动电动机(16)在内的负载所需要的预热输出；以及
当判断为燃料电池(11)需要预热时，基于计算得到的系统损耗和计算得到的预热输出，控制预热发电期间燃料电池(11)的运行状态，其中，
基于对于燃料电池(11)运行状态在燃料电池(11)自身温度和燃料电池(11)外部气温之间的预定的差，对于燃料电池(11)运行状态调节系统损耗的量值，并基于调节后的系统损耗和预热输出来控制预热发电期间燃料电池(11)的运行状态。
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8999558B2 (en) 2007-01-12 2015-04-07 Enovix Corporation Three-dimensional batteries and methods of manufacturing the same
CN102458905B (zh) * 2009-06-08 2014-03-19 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及其电力控制方法
TWI395368B (zh) * 2010-07-28 2013-05-01 Iner Aec Executive Yuan 一種燃料電池系統的控制方法及其使用該控制方法的燃料電池系統
US9843027B1 (en) 2010-09-14 2017-12-12 Enovix Corporation Battery cell having package anode plate in contact with a plurality of dies
US9093679B2 (en) 2010-09-24 2015-07-28 Honda Motor Co., Ltd. Method of shutting down fuel cell system
JP5480086B2 (ja) * 2010-09-24 2014-04-23 本田技研工業株式会社 燃料電池システムの運転停止方法
JP2013013171A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
CN103503288B (zh) * 2011-07-29 2017-03-08 松下知识产权经营株式会社 开关装置、使用开关装置的太阳光发电系统及车辆驱动系统
CN103765648B (zh) * 2011-08-23 2016-06-08 日产自动车株式会社 燃料电池的发电特性估计装置
JP5736282B2 (ja) * 2011-09-09 2015-06-17 本田技研工業株式会社 燃料電池車両
US8841030B2 (en) 2012-01-24 2014-09-23 Enovix Corporation Microstructured electrode structures
KR102480368B1 (ko) 2012-08-16 2022-12-23 에노빅스 코오퍼레이션 3차원 배터리들을 위한 전극 구조들
KR102659783B1 (ko) 2013-03-15 2024-04-22 에노빅스 코오퍼레이션 3차원 배터리들을 위한 분리기들
JP6157405B2 (ja) * 2014-05-13 2017-07-05 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
KR101628507B1 (ko) * 2014-10-29 2016-06-08 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 시동 제어방법
TWI715576B (zh) 2015-05-14 2021-01-11 美商易諾維公司 用於能量儲存裝置之縱向約束
JP6304141B2 (ja) * 2015-06-24 2018-04-04 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CA3001100C (en) * 2015-10-05 2022-03-01 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell state determination method and fuel cell state determination apparatus
TWI739830B (zh) 2016-05-13 2021-09-21 美商易諾維公司 用於三維電池之尺寸拘束件
US11063299B2 (en) 2016-11-16 2021-07-13 Enovix Corporation Three-dimensional batteries with compressible cathodes
US10256507B1 (en) 2017-11-15 2019-04-09 Enovix Corporation Constrained electrode assembly
WO2019099642A2 (en) 2017-11-15 2019-05-23 Enovix Corporation Electrode assembly, secondary battery, and method of manufacture
US11211639B2 (en) 2018-08-06 2021-12-28 Enovix Corporation Electrode assembly manufacture and device
JP7163794B2 (ja) * 2019-01-28 2022-11-01 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP7302502B2 (ja) * 2020-02-25 2023-07-04 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
CN111546946B (zh) * 2020-05-13 2023-09-22 上海亿氢科技有限公司 一种改善燃料电池在轻负载时工作特性的方法
JP2023547993A (ja) 2020-09-18 2023-11-15 エノビクス・コーポレイション 電池に使用する電極の製造のための装置、システム、及び方法
KR20230122050A (ko) 2020-12-09 2023-08-22 에노빅스 코오퍼레이션 2차 배터리용 전극 조립체의 제조를 위한 방법 및 장치

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002313388A (ja) * 2001-04-10 2002-10-25 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の制御方法と燃料電池電気車両
JP4303899B2 (ja) * 2001-07-30 2009-07-29 本田技研工業株式会社 燃料電池スタックおよびその運転方法
JP3801022B2 (ja) * 2001-11-08 2006-07-26 日産自動車株式会社 燃料電池の低温起動方法
JP2003272680A (ja) * 2002-03-20 2003-09-26 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムおよび燃料電池車
JP2004303446A (ja) 2003-03-28 2004-10-28 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP4986432B2 (ja) * 2005-09-29 2012-07-25 三洋電機株式会社 燃料電池システムの運転方法
JP4803996B2 (ja) 2004-11-30 2011-10-26 本田技研工業株式会社 燃料電池の低温起動方法及び燃料電池システム
EP1845575B1 (en) 2005-01-24 2018-04-11 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Fuel cell system and start method thereof
US20060280977A1 (en) * 2005-06-09 2006-12-14 Denso Corporation Fuel cell system
CN101292384B (zh) * 2005-10-21 2010-05-19 丰田自动车株式会社 燃料电池系统、阳极气体产生量估算装置及阳极气体产生量估算方法
JP5071879B2 (ja) * 2005-12-07 2012-11-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP2007172951A (ja) * 2005-12-21 2007-07-05 Yamaha Motor Co Ltd ハイブリッド電源システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2002-313388A 2002.10.25

Also Published As

Publication number Publication date
CA2719019A1 (en) 2009-10-01
US20110020719A1 (en) 2011-01-27
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KR20100114940A (ko) 2010-10-26
EP2258015A1 (en) 2010-12-08
CA2719019C (en) 2013-07-09
KR101249428B1 (ko) 2013-04-03
CN101981742A (zh) 2011-02-23
US8492040B2 (en) 2013-07-23
JP2009238660A (ja) 2009-10-15
WO2009118619A1 (en) 2009-10-01

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