CN104247120A - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料电池系统，构成为具备：涡轮型氧化剂泵(21)，其旋转轴通过空气轴承被轴支承，通过旋转运动取入氧化剂气体并向燃料电池(10)送出；氧化剂气体的实际流量检测单元(Q)；氧化剂气体的压力调整单元(24)；氧化剂泵(21)的转速确认单元(40)；和控制单元(40)，其在氧化剂泵(21)的转速处于能够进行空气轴承的轴支承的最低转速区域的情况下，在氧化剂气体的实际流量比目标流量多时，通过压力调整单元(24)来提高氧化剂气体的压力。

Description

燃料电池系统
技术领域
本发明涉及使用燃料气体和氧化剂气体进行发电的燃料电池系统。
背景技术
燃料电池系统是燃料电池(堆)使用来自燃料气体供给源的燃料气体、和来自氧化剂气体供给源的氧化剂气体以电化学方式进行发电的发电系统。氧化剂气体通常使用空气，通过压缩机将作为氧化剂气体的空气压送到燃料电池。
专利文献1中，控制器基于燃料电池汽车的加速器开度、车速以及空气流量，计算向燃料电池压送空气的压缩机的目标转速，对压缩机的转速进行控制，即，对供给到燃料电池的空气的量进行控制。例如，若利用流量传感器检测出的流量检测值在基于燃料电池的运转状态计算出的正常范围内，则使用流量检测值进行空气流量的反馈控制，在流量检测值向正常范围外脱离时，进行空气流量(压缩机转速)的前馈控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2010-241384号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在压缩机中，存在用空气轴承进行轴支承的涡轮型气泵，而空气轴承的情况下，仅通过转速的控制，有时不能向燃料电池供给目标流量的空气。具体而言，若通过使用空气的流量检测值进行转速的反馈控制，从而想要供给期望的空气流量时，则在转速指令值处于空气轴承的轴浮所需要的最低转速附近的情况下，仅通过控制转速，不能供给期望的空气流量。而且，已知存在如下问题：由于流量传感器误差、进气压/温度的偏差，气泵的转速指令值紧贴下限的情况下，由于气泵的特性，流量大幅地增大(参照图4)。
已知尤其是在气泵与燃料电池之间设置有改变压力损失(以下称为“压损”)的程度的设备(加湿器旁通阀等)的系统中，所述现象变得更加显著。
因此，本发明的课题在于，解决所述问题，并提供一种能够适当供给设为目标的流量的燃料电池系统。
用于解决课题的手段
(1)解决了上述课题的本发明的特征在于，具备：燃料电池，其被供给燃料气体和氧化剂气体来进行发电；向所述燃料电池的氧化剂供给路；涡轮型氧化剂泵，其旋转轴被空气轴承轴支承，通过旋转运动取入、送出氧化剂气体；所述氧化剂气体的实际流量检测单元；所述氧化剂气体的压力调整单元；所述氧化剂泵的转速确认单元；和控制单元，其在所述氧化剂泵的转速处于能够进行所述空气轴承的轴支承的最低转速区域的情况下，在所述氧化剂气体的实际流量比目标流量多时，通过所述压力调整单元来提高所述氧化剂气体的压力。
根据该构成，在氧化剂气体的实际流量比目标流量多时，提高氧化剂气体的压力，来调整气泵的实际流量。
(2)此外，在本发明中，燃料电池系统的特征在于，所述控制单元，根据对所述燃料电池的要求电流值，来设定目标流量以及目标压力，并且在实际流量比目标流量多时，对目标压力加上第1给定值来设定新的目标压力。
根据该构成，在实际流量比目标流量多时，增大目标压力(氧化剂压力被提高)，由此调整氧化剂泵的实际流量。
(3)此外，在本发明中，燃料电池系统的特征在于，还具备：加湿器，其配置在氧化剂泵与燃料电池之间；加湿器旁通路，其使加湿器旁通；和氧化剂流调整单元(旁通阀或者加湿器前调整阀)，其调整加湿器和加湿器旁通路的氧化剂流的比例，控制单元根据氧化剂流调整单元的调整比例来设定所述目标压力。
根据该构成，即使在对燃料电池供给相同流量的氧化剂气体的情况下，通过对加湿器旁通路的氧化剂流的调整比例，氧化剂泵与燃料电池之间的压力损失(压损)也会变得不同，而在该情况下，也可以根据调整比例来设定目标压力。
(4)此外，在本发明中，燃料电池系统的特征在于，基于氧化剂流调整单元的调整比例和目标流量和氧化剂流压力损失的关系，来求出氧化剂流压力损失值，
在目标压力和压力损失值的合计值小于缺省值的情况下，对目标压力加上所述第2给定值来设定新的目标压力。
根据该构成，例如，如后述的第2实施方式的步骤S22～S28那样进行控制，能够更适当地控制氧化剂泵的流量。
(5)此外，在本发明中，特征在于，氧化剂流调整单元是配置于旁通路的流量调整阀，控制单元，在将流量调整阀的开度设定为大于给定开度的情况下，预先对目标压力加上给定值来设定新的目标压力。
根据该构成，因为增大流量调整阀的开度，所以氧化剂泵与燃料电池之间的压损变小，成为氧化剂气体的流量增大的倾向。因此，对目标压力加上给定值来增大目标压力，从而抑制氧化剂气体的流量的增大。
(6)此外，在本发明中，特征在于具备：燃料电池，其被供给燃料气体和氧化剂气体来进行发电；氧化剂供给路，其用于流动向所述燃料电池供给的氧化剂气体；氧化剂排放路，其用于流动从所述燃料电池排放的氧化剂废气；旋转式氧化剂泵，其取入、送出氧化剂气体；实际流量检测单元，其检测所述氧化剂气体的实际流量；转速确认单元，其确认所述氧化剂泵的转速；背压阀，其配置于所述氧化剂排放路，调整向所述燃料电池的阴极供给的氧化剂气体的压力；和控制单元，其在将所述背压阀的开度向开方向进行了控制之后，在即使所述氧化剂泵的转速降低到最低转速区域而所述实际流量也比目标流量多的情况下，将所述背压阀的开度控制为以比向所述开方向进行了控制时小的开度向闭方向变化。
根据该构成，在将背压阀的开度向开方向控制之后，即使氧化剂泵的转速降低到最低转速区域，实际流量也比目标流量多的情况下，通过将背压阀的开度控制为以与将背压阀的开度向开方向进行了控制时小的开度向闭方向变化，从而氧化剂气体的压力上升，能够使实际流量降低到目标流量。
(7)此外，在本发明中，特征在于，具备：压力检测单元，其配置于所述氧化剂供给路，检测向所述阴极供给的氧化剂气体的压力，所述控制单元在所述压力上升到给定值的情况下，结束所述背压阀的开度控制。
根据该构成，控制单元基于氧化剂气体的压力的检测值(实测值)来判断是否结束背压阀的开度控制，从而能够适当地控制背压阀的开度控制的结束时机。
(8)此外，在本发明中，特征在于，所述控制单元在将所述燃料电池的输出设定为给定低输出状态的情况下，执行所述背压阀的开度控制。
根据该构成，例如，即使在搭载了燃料电池系统的车辆(汽车)中，车辆进行减速而转移到怠速状态(给定低输出状态)的情况下，控制单元也能够通过背压阀的开度控制而将氧化剂气体的实际流量控制为目标流量。
(9)此外，在本发明中，特征在于，所述控制单元在将所述燃料电池的输出维持在给定低输出状态的情况下，执行所述背压阀的开度控制。
根据该构成，例如，即使在搭载了燃料电池系统的车辆(汽车)中，车辆处于怠速状态(给定低输出状态)的期间，氧化剂气体的实际流量没有下降到目标流量的情况下，也能够通过背压阀的开度控制而将实际流量下降到目标流量。
发明效果
根据本发明，能够提供可以适当供给设为目标的流量的燃料电池系统等。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式(第1实施方式/第2实施方式)所涉及的燃料电池系统的构成的图。
图2是本发明的第1实施方式所涉及的控制的流程图。
图3是本发明的第2实施方式所涉及的控制的流程图。
图4是表示气泵的特性的图，横轴是吸入体积流量、纵轴是压力比。
图5是本发明的第3实施方式所涉及的控制的流程图。
图6是本发明的第3实施方式所涉及的控制中的时序图。
具体实施方式
《第1实施方式》
下面，参照附图，详细地说明用于实施本发明的一个方式(实施方式)。
图1是示意性表示本发明的实施方式所涉及的燃料电池系统1的整体构成的图。另外，设该燃料电池系统作为电源搭载在通过电动机行驶的燃料电池车辆中。
如图1所示，燃料电池系统1具备：燃料电池10；空气供给系20，其对所述燃料电池供给作为氧化剂气体的空气(air)并且进行排气；氢供给系30，其对所述燃料电池10供给作为燃料气体的氢并且进行排气；和控制燃料电池系统1的控制装置40等。
其中，燃料电池10是一种公知的发电装置，其具备阳极(氢极)11和阴极(空气极)12，并利用分别被供给的氢和空气以电化学方式进行发电。
此外，空气供给系20具备气泵21、加湿器22、加湿器旁通阀23、和背压阀24，作为主要的构成。进而，空气供给系20具备：空气供给配管20a，其经由加湿器22将气泵21和燃料电池10的阴极12的入口侧连结来供给空气；旁通配管20b，其使加湿器22旁通；和空气排放配管20c，其经由加湿器20对从燃料电池10的阴极12的出口侧排放出的空气废气进行排放。旁通配管20b中具备加湿器旁通阀23。因为这些构成要素是通常使用的构成要素，所以省略说明。
另外，气泵21是背景技术中已说明的用空气轴承轴支承的涡轮型，具有通过旋转运动从而取入、送出空气的功能。该气泵21具有如下特性：在转速指令值处于空气轴承的轴浮所需要的最低转速附近(最低转速区域)的情况下，不能获得期望的空气流量(参照图4)。
而且，控制装置40设为通过自身生成的转速指令值来进行气泵21的转速确认，但是也可以使得具备基于霍尔元件等的转速传感器，通过该转速传感器来进行确认。另外，普遍已知以无传感器方式控制旋转的技术。此外，作为“氧化剂流调整单元”而使用了加湿器旁通阀23，但也可以，取代该加湿器旁通阀23或者与其合用而在紧接加湿器22的入口之前、出口之后设置阀门，来作为“氧化剂流调整单元”。
氢供给系30具备氢供给系统31，作为主要的构成。而且，氢供给系30具备：氢供给配管30a，其将氢供给到燃料电池10的阳极11；氢排放配管30b，其对来自燃料电池10的阳极11的氢废气进行排气；和氢回流配管30c，其从氢排放配管30b进行分支而返回到氢供给配管。而且，设为氢供给系统31具备以30MPa或70MPa这样的超高压来储存氢的未图示的氢储存容器，但也可以具备对甲醇等液体原燃料进行改性等来生成氢的改性装置。
另外，在图1中，省略了喷射器、清洗阀(purge valve)等的记载。氢供给系30中的这些各构成要素是通常所使用的构成要素，所以省略说明。
控制装置40具备CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、ROM(Read OnlyMemory，只读存储器)、各种接口等。该控制装置40通过各种接口与大气压传感器Pa连接，并且与在空气供给系20中配置的进气温度传感器T、流量传感器Q、压力传感器Pb连接，被输入它们所检测出的值。此外，控制装置40还与决定对燃料电池10的要求电流值(以下称为“FC要求电流”)的未图示的其他控制装置连接，被输入FC要求电流。其中，FC要求电流，大致是与油门踏板的踏入量成比例地求出的电流值和与辅机等的运行量成比例地求出的电流值的合计值。
此外，控制装置40通过各种接口与气泵21(其驱动电路)、加湿器旁通阀23(其驱动电路)、背压阀24(其驱动电路)连接，对于所述气泵21生成并发送转速指令值，对于加湿器旁通阀23、背压阀24，生成并发送开度指令值。而且，若转速指令值增加，则气泵21的转速增加，从而供给到燃料电池10的阴极12的空气流量增加(由流量传感器Q检测出的流量增加)。另外，若增加加湿器旁通阀23的开度，则流经加湿器22的空气流量减少(不经过加湿器22地供给到阴极12的空气的流量增加)。此外，若增加背压阀24的开度，则阴极12的压力降低(由压力传感器Pb检测出的压力降低)。
本实施方式中的控制装置40对于空气供给系20，通过控制气泵21的转速来积极地控制所供给的空气量，而对于氢供给系30，并没有对氢量进行特别控制。设构成为：若在阳极11的氢消耗量增加，则自然而然地(被动地)，经由未图示的调节器的来自氢供给系统31的氢的供给量增加。
参照图2的控制流程图来说明以上说明的系统构成的第1实施方式所涉及的燃料电池系统1的动作。另外，对于加湿器旁通阀23的控制，在后述的图3的控制流程中进行说明。
首先，基于油门踏板的踏入量、空调的负载(辅机等的运行量)(进而考虑未图示的高电压蓄电池的充放电等)，在其他控制装置中设定燃料电池10的要求发电电流(FC要求电流)，将该FC要求电流发送给控制装置40。在控制装置40中，根据FC要求电流，参照预先存储的表或图等，计算出应供给到燃料电池10的目标空气流量(步骤S10)。同样地，参照表或图等，根据FC要求电流计算目标空气压力(步骤S20)。
其中，目标空气压力是阴极12的入口(压力传感器Pb的位置)处的压力。
然后，对背压阀24进行反馈控制(F/B控制)，调整背压阀24的开度，使得由压力传感器Pb检测出的空气压力的值成为在步骤S20中计算出的目标空气压(步骤S30)。此外，对气泵21的转速进行反馈控制，使得由流量传感器Q检测出的空气流量的值成为在步骤S10中计算出的目标空气流量(步骤S40)。也就是说，控制装置40基于反馈控制来设定(生成)转速指令值、开度指令值，来对气泵21、背压阀24进行控制。另外，设为空气流量按照由进气温度传感器T检测出的空气的温度、由大气压传感器Pa检测出的空气的压力(大气压)而被补正。
另外，本实施方式的气泵21，如上所述利用空气轴承进行轴支承，气泵21的转速被设为比空气轴承的轴浮所需要的最低转速(下限)高的值。也就是说，在油门踏板的踏入量、辅机的运行量较少的情况下、或在主要较多地进行来自高电压蓄电池的放电的情况下等，由于不需要燃料电池10的发电，因此有时气泵21的转速成为下限的附近，但即使如此，也将转速设定为比下限高出若干的值。但是，由于流量传感器Q、压力传感器Pb的误差，此外，由于进气压(吸入空气压力)/进气温度(吸入空气温度)的偏差(由于天气情况、环境)，有时气泵21的转速紧贴下限。在这样的下限的转速下，一直以来存在非意图的空气流量的增大发生等不能适当地进行空气流量的控制这样的问题(“实际流量未达到目标流量”)。
因此，在第1实施方式中，判断气泵转速是否处于气泵21的最低转速(下限)(步骤S50)。若没有处于下限，则将处理返回，反复从步骤S10开始的处理(Return：返回)。另外，通过实验、模拟等对下限进行了适当设定。
在气泵转速处于下限的情况下(步骤S50→是)，判断是否空气流量(实测值)>目标空气流量(步骤S60)。这是因为，在气泵转速处于下限的情况下，根据由空气轴承进行轴支承的气泵21的特性，有时空气流量大幅地上升(“实际流量比目标流量多”)。其中，如上所述，控制装置40通过自身所生成的转速指令值来确认气泵21的转速。
若不是空气流量>目标空气流量(步骤S60→否)，则可以说这是正常的，所以将处理返回，反复从步骤S10开始的处理(Return：返回)。另一方面，若空气流量>目标空气流量(步骤S60→是)，则控制装置40对步骤S20中设定的目标空气压力加上第1给定值(第1给定值≥0)，来设定新的目标空气压力(步骤S70)。然后，向关闭背压阀24的开度的方向调整，使得空气压力的值成为目标空气压力(步骤S80)。也就是说，控制装置40向抑制过度地流动的空气流量的方向进行调整，从而向抑制空气流量的方向进行控制。此时的控制，既可以是前馈控制，也可以是反馈控制，还可以是考虑了双方的控制，而前馈控制具有响应快这样的特性。另外，第1给定值，设为通过实验、模拟等而设定的值，但第1给定值既可以是固定值，也可以是基于空气流量与目标空气流量的偏差等而变动的变动值。
在该步骤S80的处理之后，转移到步骤S60继续处理。
根据该第1实施方式，在气泵21的转速成为下限的情况(S50→是)、并且空气流量>目标空气流量的情况下(步骤S60→是)，空气流量过大而脱离了控制。因此，控制装置40将目标空气压力设为较大的值(步骤S70)，并向关闭背压阀24的方向调整(步骤S80)。由此，能够确保适当的空气流量。
即，在采用如本实施方式的气泵21那样利用空气轴承进行轴支承的涡轮型气泵的系统中，即使在气泵21的转速指令值处于空气轴承的轴浮所需要的最低转速附近的情况下(最低转速区域)，也能够通过调整压力指令值(背压阀24的开度)来供给期望的空气流量。因此，能够防止对燃料电池10(阴极12)的过量的空气供给，并能够一面防止电解膜的过干燥，一面进行高效的发电，系统的可靠性大幅提高。若进行补充，则空气的供给量增加时变成空气进行干燥的方向，这引起燃料电池10的电解膜的干燥，导致燃料电池10的IV特性(电流/电压特定)的降低，即，导致燃料电池1的发电效率的降低，而根据本实施方式的燃料电池系统1，这种情况得到抑制。此外，通过防止无用的空气供给来抑制系统效率的降低。
其中，气泵21的转速小的区域(低转速区域)是燃料电池10的发电量少的区域，所以当然地，电化学反应的生成水也很少。因此，可以说电解膜处于容易干燥的状况，在这种状况下供给过度的空气，容易导致电解膜的过度干燥(进而发电效率的降低、电解膜的劣化)，而根据本实施方式，这种情况得到抑制。
《第2实施方式》
接下来，适当参照图1并且结合图3的控制流程图来说明第2实施方式。另外，第2实施方式在图1的系统构成的燃料电池系统中进行考虑了加湿器旁通阀23的开度的控制。因此，在图3的控制流程图中，对于与第1实施方式公共的部分，标注与图2相同的步骤编号，适当省略说明。
如图3所示，与第1实施方式同样地，控制装置40进行步骤S10(目标空气流量计算)和步骤S20(目标空气压力计算)。接下来，根据FC要求电流计算出加湿器旁通阀23的开度(加湿器旁通阀开度)(步骤S22)。接下来，在该第2实施方式中，根据目标空气流量和加湿器旁通阀23的开度，来计算出加湿器22中的压损(加湿器压损)(步骤S24)。
在图3中，概念性地示出目标空气流量和加湿器压损和加湿器旁通阀开度的关系图，如该图所示的关系那样，目标空气流量和加湿器压损存在如下关系：若目标空气流量变大，则加湿器压损也变大。此外，对于相同的目标空气流量，存在如下关系：加湿器旁通阀开度越大，则加湿器压损越少。另外，该图是“氧化剂流调整单元的调整比例和目标流量和氧化剂流压力损失的关系”。其中，图是一例，也可以是函数、表或者其他形式。
控制装置40判断将目标空气压力和加湿器压损相加所得到的值是否小于缺省值，即，判断是否目标空气压力+加湿器压损<缺省值(步骤S26)。另外，缺省值是通过实验、模拟而设定的值。
若目标空气压力+加湿器压损<缺省值(步骤S26→是)，则对目标空气压力加上第2给定值来计算出新的目标空气压力。然后，转移到步骤S30。此外，在步骤S26判断为否的情况下也转移到步骤S30。另外，第2给定值是大于0的值(第2给定值>0)，通过实验、模拟来进行设定。步骤S30以后与第1实施方式相同，所以省略说明。
在气泵21与燃料电池10之间设置有改变空气的压损的设备(这里是加湿器旁通阀23)的燃料电池系统1中，所述现象即气泵21的下限的转速域中的空气流量的增大变得更加显著。若进行补充，则加湿器旁通阀23的开度变化时，从气泵21到燃料电池10的压损发生变化。通常，对空气供给进行控制，使得燃料电池10的入口(阴极12的入口)的压力(由压力计Pb检测)成为给定值。但是，若加湿器旁通阀23的开度变化，则气泵21的出口压力(气泵压缩比)发生变化，从而“偏差”区域(参照图4)的纵轴发生较大的变化。因此，所述现象变得显著。
但是，在该第2实施方式中，计算出加湿器压损(步骤S24)，进行考虑了该压损的控制(步骤S26/S28)，使目标空气压力成为考虑了加湿器压损的新的目标空气压力。而且，利用该新的目标空气压力来进行步骤S30的背压阀24的控制，因此空气流量的增大(非意图的增大)得到抑制，适当的空气流量得到确保。
因此，根据该第2实施方式，能够与所述第1实施方式同样地通过适当的空气流量来适当地运用燃料电池系统1，而且，考虑了在气泵21与阳极12之间改变空气的压损的设备的存在，因此与第1实施方式相比，能够更适当地运用燃料电池系统1。
《其他》
在所述第2实施方式中，在步骤S24中参照了图3中的图，但例如也可以构成为：在对调整单元流量分配进行控制的设备(氧化剂流调整单元)是设置于旁通配管20b的流量控制阀(加湿器旁通阀23)的情况下，在预料到流量控制阀(加湿器旁通阀23)的开度大于给定开度、并且气泵21的压缩比降低的情况下(在将流量调整阀的开度设定为大于给定开度的情况下)，控制单元40通过预先提高目标压力，即，通过预先对目标压力加上给定值(第3给定值)来设定新的目标压力，从而实现气泵21的目标流量。另外，各给定值，是为了使实际流量与目标流量相一致，从而实现供给适当的空气流量这一目的(为了抑制过大的流量)而适当设定的值。
《第3实施方式》
接下来，参照图5以及图6(适当参照图1)来说明第3实施方式。另外，第3实施方式是例如，在将图1的系统构成的燃料电池系统搭载于车辆(四轮车、二轮车等)的燃料电池车辆中，燃料电池车辆从行驶状态开始减速而成为所谓的维持燃料电池10的最小输出的怠速状态的情况下(将燃料电池10的发电功率设定为给定低输出状态的情况下)，将背压阀24的开度向开方向进行控制。也就是说，在从行驶状态开始减速而转移到怠速状态时，与通常行驶时将背压阀24的开度向开方向进行控制时相比，使背压阀24的开度较大地变化。另外，对于与第1实施方式公共的部分，标注与图2相同的步骤编号，适当省略说明。
如图5所示，控制装置40在判定为空气流量(实际流量)比目标空气流量多的情况下(S60→是)，将背压阀24的开度较小地调整(步骤S90)。即，控制为，与在从行驶状态开始减速而转移到怠速状态时将背压阀24的开度向开方向较大地进行了控制时相比，使背压阀24的开度较小地变化。
然后，控制装置40判断空气压力是否是给定压力以上(步骤S100)。另外，给定压力是判断是否结束背压阀24的开度调整的阈值。控制装置40在判断为空气压力不是给定压力以上时(S100→否)，返回到步骤S60，在判断为空气压力是给定压力以上时(S100→是)，结束背压阀14的开度调整(步骤S110)。
进而，参照图6进行说明，在转移到给定低输出状态(例如，怠速状态)的情况下，较大地控制背压阀24的开度，并且使气泵21的转速降低(时刻t0-t1)。在该情况下，通过图5的步骤S30的处理而控制为背压阀24的开度较大地变化，并且通过图5的步骤S40的处理而控制为气泵21的转速降低，由此空气压力较大地降低。
然后，在时刻t1，若控制为使背压阀24的开度较大地变化，则气泵21的转速到达下限转速、且不能进一步降低气泵21的转速的情况下(S50→是)，空气流量(实际流量，参照实线)仍然没有达到目标空气流量(参照虚线)时(S60→是)，即检测到空气流量(实际流量)过大，需要提高空气压力时，为了提高空气压力来降低空气流量(实际流量)，使背压阀24的开度向闭方向较小地变化(S90)。此时，通过使背压阀24的开度向闭方向较小地变化，从而空气压力上升。如此，通过使背压阀24的开度较小地变化，空气流量(实际流量)渐渐减少。
然后，在时刻t2，通过背压阀24的开度调整，空气压力达到给定压力的情况下(S100→是)，结束背压阀24的开度控制(S110)。此时，空气流量(实际流量)成为目标空气流量。
因此，根据该第3实施方式，从行驶状态转移到怠速状态时，使背压阀24的开度向开方向较大地变化后，即使气泵21的转速降低到下限转速(最低转速区域)，空气流量(实际流量)仍然比目标空气流量多的情况下，通过使背压阀24的开度向闭方向较小地变化，从而使空气压力(氧化剂气体的压力)上升，能够使空气流量(实际流量)降低到目标流量。通过如此调整背压阀24的开度，从而空气流量的增大(非意图的增大)被抑制，确保适当的空气流量。
此外，根据第3实施方式，在空气压力上升到给定压力的情况下，结束背压阀24的开度控制，由此能够适当地执行背压阀24的开度控制的结束时机。
此外，根据第3实施方式，通过应用于将燃料电池10的输出设定为给定低输出状态(怠速状态)的情况，能够抑制空气流量的增大，确保适当的空气流量。
另外，在第3实施方式中，作为执行背压阀24的开度控制的状况，列举车辆进行减速而转移到怠速状态的情况进行了说明，但是并不是仅适用于这种状况的情况，也可以适用于如下情况：在怠速状态的期间，例如，在随着开始使用加热用加热器等车辆整体的负载发生变动，对气泵21的供给功率临时发生了变动时，实际流量发生一些波动，结果实际流量没有下降到目标空气流量。
符号说明
1  燃料电池系统
10  燃料电池
11  阳极
12  阴极
20  空气供给系
20a 空气供给配管(氧化剂供给路)
20b 旁通配管(加湿器旁通路)
20c 空气排放配管(氧化剂排放路)
21  气泵(氧化剂泵)
22  加湿器
23  加湿器旁通阀(氧化剂流调整单元、流量调整阀)
24  背压阀(压力调整单元)
30  氢供给系
31  氢供给系统
40  控制装置(控制单元、转速确认单元)
Pb  压力传感器(压力检测单元)
Q   实际流量检测单元(流量传感器)
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(删除)
2.(删除)
3.(修改后)一种燃料电池系统，具备：
燃料电池，其被供给燃料气体和氧化剂气体来进行发电；
向所述燃料电池的氧化剂供给路；
涡轮型氧化剂泵，其旋转轴被空气轴承轴支承，通过旋转运动取入、送出氧化剂气体；
所述氧化剂气体的实际流量检测单元；
所述氧化剂气体的压力调整单元；
所述氧化剂泵的转速确认单元；
控制单元，其在所述氧化剂泵的转速处于能够进行所述空气轴承的轴支承的最低转速区域的情况下，在所述氧化剂气体的实际流量比目标流量多时，通过所述压力调整单元来提高所述氧化剂气体的压力；
加湿器，其配置在所述氧化剂泵与所述燃料电池之间；
加湿器旁通路，其使所述加湿器旁通；和
氧化剂流调整单元，其调整所述加湿器和所述加湿器旁通路的氧化剂气体流的比例，
所述控制单元，根据对所述燃料电池的要求电流值，来设定所述目标流量以及目标压力，并且
根据所述氧化剂流调整单元的调整比例来设定所述目标压力，
在所述实际流量比所述目标流量多时，对所设定的目标压力加上第1给定值来设定新的目标压力。
4.(修改后)根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，
在根据所述氧化剂流调整单元的调整比例来设定所述目标压力时，
基于所述氧化剂流调整单元的调整比例和所述目标流量和氧化剂流压力损失的关系，来求出氧化剂流压力损失值，
在所述目标压力和所述氧化剂流压力损失值的合计值小于缺省值的情况下，对所述目标压力加上第2给定值来设定新的目标压力。
5.(修改后)根据权利要求3或4所述的燃料电池系统，其特征在于，
在根据所述氧化剂流调整单元的调整比例来设定所述目标压力的情况下，
所述氧化剂流调整单元是配置于所述加湿器旁通路的流量调整阀，
控制单元，在将所述流量调整阀的开度设定为大于给定开度的情况下，预先对所述目标压力加上给定值来设定新的目标压力。
6.一种燃料电池系统，具备：
燃料电池，其被供给燃料气体和氧化剂气体来进行发电；
氧化剂供给路，其用于流动向所述燃料电池供给的氧化剂气体；
氧化剂排放路，其用于流动从所述燃料电池排放的氧化剂废气；
旋转式的氧化剂泵，其取入、送出氧化剂气体；
实际流量检测单元，其检测所述氧化剂气体的实际流量；
转速确认单元，其确认所述氧化剂泵的转速；
背压阀，其配置于所述氧化剂排放路，调整向所述燃料电池的阴极供给的氧化剂气体的压力；和
控制单元，其在将所述背压阀的开度向开方向进行了控制之后，在即使所述氧化剂泵的转速降低到最低转速区域而所述实际流量也比目标流量多的情况下，将所述背压阀的开度控制为以比向所述开方向进行了控制时小的开度向闭方向变化。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述燃料电池系统具备压力检测单元，该压力检测单元配置于所述氧化剂供给路，检测向所述阴极供给的氧化剂气体的压力，
所述控制单元在所述压力上升到给定压力的情况下，结束所述背压阀的开度控制。
8.根据权利要求6或7所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述控制单元在将所述燃料电池的输出设定为给定低输出状态的情况下，执行所述背压阀的开度控制。
9.根据权利要求6或7所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述控制单元在将所述燃料电池的输出维持在给定低输出状态的情况下，执行所述背压阀的开度控制。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
               中科专利商标代理有限责任公司
(1)删除权利要求1、2，使权利要求3成为了独立权利要求。
(2)关于权利要求4等，基于权利要求书、说明书以及附图进行了补正。
(3)针对关于国际申请的意见中的(1)所指出的权利要求1的问题，删除了权利要求1。
(4)针对该意见中的(2)所指出的权利要求3的问题，因为并非意味进行了删除的权利要求2的“新的目标压力”，所以对此进行了明确。
(5)针对该意见中的(3)所指出的权利要求4的问题，因为“缺省值”是适当设定的(国际公开文本第0049段(对应于进入中国国家阶段的说明书第9页最后一段))，此外，权利要求4中的该意思清楚，所以没有进行补正。
(6)针对该意见中的(4)所指出的权利要求4的问题，明确了“所述目标压力”是补正前的权利要求3的“根据所述氧化剂流调整单元的调整比例…”的“目标压力”。
(7)关于该意见中的(4)所指出的权利要求5的“所述目标压力”，基于国际公开文本第0054段(对应于进入中国国家阶段的说明书的第10页最后一段)等的记载，明确了权利要求5的“所述目标压力”是权利要求3的“根据所述氧化剂流调整单元的调整比例”所设定的目标压力。

Claims (9)

1.一种燃料电池系统，具备：
燃料电池，其被供给燃料气体和氧化剂气体来进行发电；
向所述燃料电池的氧化剂供给路；
涡轮型氧化剂泵，其旋转轴被空气轴承轴支承，通过旋转运动取入、送出氧化剂气体；
所述氧化剂气体的实际流量检测单元；
所述氧化剂气体的压力调整单元；
所述氧化剂泵的转速确认单元；和
控制单元，其在所述氧化剂泵的转速处于能够进行所述空气轴承的轴支承的最低转速区域的情况下，在所述氧化剂气体的实际流量比目标流量多时，通过所述压力调整单元来提高所述氧化剂气体的压力。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述控制单元，根据对所述燃料电池的要求电流值，来设定所述目标流量以及目标压力，并且
在所述实际流量比所述目标流量多时，对所述目标压力加上第1给定值来设定新的目标压力。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述燃料电池系统还具备：
加湿器，其配置在所述氧化剂泵与所述燃料电池之间；
加湿器旁通路，其使所述加湿器旁通；和
氧化剂流调整单元，其调整所述加湿器和所述加湿器旁通路的氧化剂气体流的比例，
所述控制单元根据所述氧化剂流调整单元的调整比例来设定所述目标压力。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，
基于所述氧化剂流调整单元的调整比例和所述目标流量和氧化剂流压力损失的关系，来求出氧化剂流压力损失值，
在所述目标压力和所述氧化剂流压力损失值的合计值小于缺省值的情况下，对所述目标压力加上第2给定值来设定新的目标压力。
5.根据权利要求3或4所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述氧化剂流调整单元是配置于所述加湿器旁通路的流量调整阀，
控制单元，在将所述流量调整阀的开度设定为大于给定开度的情况下，预先对所述目标压力加上给定值来设定新的目标压力。
6.一种燃料电池系统，具备：
燃料电池，其被供给燃料气体和氧化剂气体来进行发电；
氧化剂供给路，其用于流动向所述燃料电池供给的氧化剂气体；
氧化剂排放路，其用于流动从所述燃料电池排放的氧化剂废气；
旋转式氧化剂泵，其取入、送出氧化剂气体；
实际流量检测单元，其检测所述氧化剂气体的实际流量；
转速确认单元，其确认所述氧化剂泵的转速；
背压阀，其配置于所述氧化剂排放路，调整向所述燃料电池的阴极供给的氧化剂气体的压力；和
控制单元，其在将所述背压阀的开度向开方向进行了控制之后，在即使所述氧化剂泵的转速降低到最低转速区域而所述实际流量也比目标流量多的情况下，将所述背压阀的开度控制为以比向所述开方向进行了控制时小的开度向闭方向变化。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述燃料电池系统具备压力检测单元，该压力检测单元配置于所述氧化剂供给路，检测向所述阴极供给的氧化剂气体的压力，
所述控制单元在所述压力上升到给定压力的情况下，结束所述背压阀的开度控制。
8.根据权利要求6或7所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述控制单元在将所述燃料电池的输出设定为给定低输出状态的情况下，执行所述背压阀的开度控制。
9.根据权利要求6或7所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述控制单元在将所述燃料电池的输出维持在给定低输出状态的情况下，执行所述背压阀的开度控制。
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