CN105609808A - 燃料电池系统 - Google Patents
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Abstract
一种燃料电池系统(1)，包括：燃料电池(2)；冷却剂循环通道(17)；散热器(18)，其安装在冷却剂循环通道上；水泵(23)，其被配置为使冷却剂在冷却剂循环通道中循环；分流阀(19)，其被配置为控制流经散热器的冷却剂的流量；风扇(18a)，其被配置为向散热器传送空气；和控制器(21)，其被配置为当在冷却剂的温度等于或者大于第一规定温度并且分流阀的开度使得流入散热器的冷却剂的流量等于或者大于规定流量的状态下经过第一规定时间段时，与借助水泵的流量增大相比，向风扇的驱动电压升高赋予优先权，并且当在冷却剂的温度在风扇的驱动电压升高后等于或者大于第二规定温度的状态下经过第二规定时间段时，借助水泵增大流量。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料电池系统。
背景技术
传统上，提出一种其中由安装在车辆中的燃料电池执行发电，并且将电力供应给家用电器的电源系统，即执行所谓的外部电力馈送的电源系统。例如，日本特开2014-060068号公报(下文称为“专利文件1”)提出一种在外部电力馈送期间检测燃料电池的干燥状态，并且驱动散热器风扇以在燃料电池处于干燥状态时避免所谓的干透状态的技术。
顺便提及，考虑到当由安装在车辆中的燃料电池执行外部电力馈送时，车辆处于停车状态，所以不能将行驶风引入散热器，并且不能适当地冷却燃料电池。专利文件1中公开的电源系统通过驱动风扇而向散热器传送风，并且因此冷却燃料电池。然而，驱动风扇也消耗电功率。在这一点上，专利文件1中公开的电源系统具有改进空间。
发明内容
本发明的目标在于提供一种有效地冷却执行外部电力馈送的燃料电池的燃料电池系统。
根据本发明的一方面，提供一种燃料电池系统(1)，其特征在于包括：燃料电池(2)，其被配置为执行外部电力馈送；冷却剂循环通道(17)，冷却燃料电池的冷却剂通过其循环；散热器(18)，其安装在冷却剂循环通道上；水泵(23)，其被配置为使冷却剂在冷却剂循环通道中循环；分流阀(19)，其被配置为控制流经散热器的冷却剂的流量；风扇(18a)，其被配置为向散热器传送空气；和控制器(21)，其被配置为，当在冷却剂的温度等于或者大于第一规定温度，并且分流阀的开度使得流入散热器的冷却剂的流量等于或者大于规定流量的状态下，经过第一规定时间段时，与借助水泵的流量的增大相比，向风扇的驱动电压的升高赋予优先权，并且当在风扇的驱动电压升高后，冷却剂的温度等于或者大于第二规定温度的状态下经过第二规定时间段时，借助水泵增大流量。由此可能有效地冷却执行外部电力馈送的燃料电池。
控制器可以步进地升高风扇的驱动电压。此外，控制器可以通过步进地升高第一规定温度而步进地升高风扇的驱动电压。控制器可以持续升高风扇的驱动电压，直到冷却剂的温度等于或者小于第三规定温度。第一规定时间段和第二规定时间段可以比利用散热器冷却的冷却剂循环一次的时间段长。
当冷却剂的温度小于第一规定温度时，控制器可以计算燃料电池的发热值，当发热值等于或者小于预定阈值时，控制器可以停止水泵、风扇和分流阀的操作，并且然后获取燃料电池的发热值的积分值，并且当发热值的积分值等于或者大于预定阈值时，控制器可以起动水泵、风扇和分流阀。在该情况下，控制器可以以水泵的最小流量驱动水泵。
当在控制器将分流阀的开度增大至规定值后，冷却剂的温度等于或者大于第四规定温度的状态下经过第三规定时间段时，控制器可以驱动风扇。在该情况下，控制器可以以最小驱动电压驱动风扇。
本发明的效果
根据本文所述的燃料电池系统，可能有效地冷却执行外部电力馈送的燃料电池。
附图说明
图1是示出根据实施例的燃料电池系统的一部分的示意性结构的解释图；
图2A和2B是示出根据实施例的燃料电池系统的控制的示例的流程图；
图3是示出根据实施例的燃料电池系统的操作状态的示例的时间图；
图4是示出根据实施例的燃料电池的电流-电压曲线的图示；
图5是示出当根据实施例的燃料电池系统处于电力馈送状态时，冷却系统致动器的驱动线的示例的图示；并且
图6是示出当根据实施例的燃料电池系统安装在其中的车辆以40km/h操作时的冷却系统致动器的驱动线的示例的图示。
具体实施方式
将参考附图描述根据本发明的实施例。然而，附图中所示的每个部件的尺寸和比例可能不对应于实体。
(实施例)
首先将参考图1给出根据实施例的燃料电池系统1的说明。图1是示出根据实施例的燃料电池系统1的一部分的示意性结构的解释图。图1示出了燃料电池系统1的、特别是围绕燃料电池堆3和冷却剂循环通道17的部分。为此，将不在图1中示出下文将描述的元件。除了各种移动物体，诸如车辆、舰船、飞机和机器人之外，燃料电池系统还能够安装在固定电路中。作为示例，这里将描述安装在汽车中的燃料电池系统1。燃料电池系统1包括固体聚合物燃料电池2。燃料电池2包括通过堆叠每个都具有阴极电极、阳极电极以及布置在两者之间的电解质膜的单个电池而形成的燃料电池堆3。阴极通路3a和阳极通路3b在燃料电池堆3的内部形成。电解质膜例如为质子导电固体聚合物电解质膜。另外，在图1中省略了单个单元电池的图示。此外，燃料电池堆3设置在用于冷却燃料电池堆3的冷却剂流经的冷却剂通路3c中。在燃料电池堆3中，向阳极电极供应氢气，即阳极气体。向阴极电极供应含氧气的空气，即阴极气体。由阳极电极中的催化反应产生的氢离子穿过电解质膜移动至阴极电极，从而与氧电化学反应，这产生电。燃料电池堆3连接至用于测量电压值的电压计，以及用于测量所产生的电的电流值的电流计。流经冷却剂通路3c的冷却剂冷却燃料电池堆3。如上所述，燃料电池2能够用于外部电力馈送。
燃料电池堆3的进口，特别地，燃料电池堆3的阴极通路3a的进口3a1侧连接至阴极气体供应通道4。空气净化器安装在阴极气体供应通道4的末端处。此外，在阴极气体供应通道4上布置有压缩机，以将阴极气体泵送和供应至燃料电池堆3。在阴极气体供应通道4上布置有压力调节阀，以调节压缩机的出口和燃料电池堆3的进口3a1之间的压力。
燃料电池堆3的阴极通路3a的出口3a2侧连接至阴极废气排出通道6。在阴极废气排出通道6上布置有背压阀。背压阀调节阴极通路3a中的阴极气体供应通道4上的压缩机的下游侧中，以及阴极废气排出通道6上的背压阀的上游侧中的区域中的压力，即调节阴极背压。在阴极废气排出通道6上，在背压阀的下游侧上布置有消音器。
燃料电池堆3的阳极通路3b的进口3b1侧连接至阳极供应通道9。用作氢气供应源的储氢罐连接至阳极供应通道9的末端。在储氢罐内存储高压氢气。在阳极供应通道9上布置有截止阀，以截止氢气的供应，并且布置有调节器，以减小氢气的压力。排气管13连接至燃料电池堆3的阳极通路3b的出口3b2侧。在排气管13的末端上布置有气-液分离器。在气-液分离器处，循环通道和吹扫通道分支。在气-液分离器中，分离阳极废气中所含的水。与水分离的阳极废气被排入循环通道。相反，所分离的水被排入吹扫通道。泵布置在循环通道上。在循环通道上布置泵能够将阳极废气再次供应至阳极通路3b。在气-液分离器处分支的吹扫通道连接至设置在阴极废气排出通道6上的背压阀的下游侧。在吹扫通道上布置有吹扫阀。通过开启吹扫阀，能够与阴极废气一起排出将不循环的阳极废气。
燃料电池堆3的冷却剂通路3c的进口3c1连接至冷却剂循环通道17的末端。此外，冷却剂循环通道17的另一末端连接至冷却剂通路3c的出口3c2。在冷却剂循环通道17上布置有水泵(下文称为“W/P”)23，以使冷却剂循环并且将冷却剂供应至燃料电池堆3。此外，在冷却剂循环通道17上布置有散热器18。散热器18包括风扇18a。当驱动风扇18a时，就朝着散热器18传送空气。在冷却剂循环通道17上，作为分流阀的示例布置有旋转阀(下文称为“R/V”)19。从R/V19分支绕过散热器18的旁路流动通道20。R/V19为电动三向阀，并且电连接至起控制器作用的ECU(电子控制单元)21。R/V19取决于冷却剂的温度(下文称为“FC水温”)而改变R/V19的开度，并且控制流经散热器18的冷却剂的流量。在散热器18中冷却流入散热器18的冷却剂。此时，当驱动风扇18a，并且将空气传送至散热器18时，冷却效率提高。随着R/V19增大开度，R/V19增大将流入散热器18侧的冷却剂的量。在冷却剂通路3c的出口3c2附近布置有温度传感器22，以获取FC水温。温度传感器22、W/P23和风扇18a也电连接至ECU21。
燃料电池系统1包括ECU(电子控制单元)21，ECU21由具有CPU、ROM和RAM的微处理器构成，并且起控制器的作用。如上所述，ECU21电连接至温度传感器22等等，并且电连接至测量外部空气温度的外部空气温度传感器37。此外，ECU21电连接至检测执行外部电力馈送的外部电力馈送执行检测器38。ECU21存储电流-电压图等等。这种ECU21执行燃料电池系统1的输出设定过程。也就是说，ECU21设定空气供应量、阴极背压、氢气供应量、氢气压力、电压，以及将从电压值图输出的电流值。ECU21基于温度传感器22和外部空气温度传感器37的测量值、每次由电压和电流计算的发热值等等，在外部电力馈送时执行对燃料电池2的冷却控制。在外部电力馈送时，使用风扇18a、R/V19和W/P23对燃料电池2冷却控制。应注意，在下文说明中，可能将风扇18a、R/V19和W/P23称为冷却系统致动器。
然后将参考图2至6给出对根据实施例的燃料电池系统1的控制的说明。图2A和2B是示出根据实施例的燃料电池系统的控制示例的流程图。图3是示出根据实施例的燃料电池系统1的操作状态的示例的时间图。图4是示出根据实施例的燃料电池的电流-电压曲线的图示。图5是示出当根据实施例的燃料电池系统1处于电力馈送状态时冷却系统致动器的驱动线的示例的图示。图6是示出当根据实施例的燃料电池系统1安装在其中的车辆以40km/h操作时的冷却系统致动器的驱动线的示例的图示。由ECU21独立地执行对燃料电池系统1的控制。图3中所示的时间图中的FC水温变化和发热值变化仅为一个示例。因此，风扇18a、R/V19和W/P23的操作顺序不限于此。在图3中所示的时间图的示例中，根据FC水温是否等于或者大于作为第一规定温度值的水温C1改变控制内容。特别地，图2A的步骤S1至S12的内容示出对FC水温小于水温C1的情况的控制。虽然为了便于解释而将图2A和2B中所示的流程图分为两部分，但是图2A中的标记X1连接至图2B的标记X2，并且图2B中的标记Y1连接至图2A的标记Y2。
首先，在步骤S1中，ECU21判断燃料电池2是否处于电力馈送状态。ECU21根据来自外部电力馈送执行检测器38的信号执行该判断。当对步骤S1的判断的回答为否时，重复步骤S1的过程。当对步骤S1的判断的回答为是时，进程前进至步骤S2。在步骤S2中，外部空气温度传感器37测量外部空气温度。在步骤S2之后执行的步骤S3中，ECU21计算此时的散热能力Qrd。特别地，ECU21基于风扇18a的驱动状态、R/V19的开度和W/P23的驱动状态的组合，以及此时由外部空气温度传感器37测量的外部空气温度而计算散热能力Qrd。ECU21参考风扇18a的驱动状态、R/V19的开度和W/P23的驱动状态的组合以便计算散热能力Qrd的原因在于，冷却剂的热传递量由该组合确定。此外，ECU21参考外部空气温度的原因在于，当外部空气温度低时，冷却效率少量提高，并且相反地，当外部空气温度高时，冷却效率大大降低。
在步骤S3之后执行的步骤S4中，ECU21计算此时的燃料电池2的发热值Qfc。从燃料电池2此时产生的电流和电压值计算发热值Qfc。参考图4中所示的电流-电压曲线，此时的点(I，V)和原点0围绕的区域大小指示电功率，并且此时的点(I，V)和理论电动势围绕的区域大小指示发热值Qfc。理论电动势变为由燃料电池2确定的值。为此，ECU21能够计算此时的发热值Qfc。因而，在计算了发热值Qfc之后，进程前进至步骤S5。
在步骤S5中，ECU21判断发热值Qfc是否等于或者小于规定发热值a(kw)。规定发热值a为改变其中包括风扇18a、R/V19和W/P23的冷却系统致动器的控制内容的阈值。也就是说，当发热值Qfc等于或者小于作为阈值的规定发热值a时，燃料电池2的发热值处于小的状态，并且根据燃料电池2的发热值致动冷却系统致动器。特别地，ECU21暂时停止冷却系统致动器，并且然后取决于情况间歇性地致动冷却系统致动器。在处于外部电力馈送期间的燃料电池2中，与其中安装燃料电池系统1的车辆行驶的情况相比，所需电功率小，并且取决于这种电功率，发热值Qfc也小。为此，ECU21间歇性地致动冷却系统致动器，从而抑制功率消耗。当对步骤S5的判断的回答为是时，进程前进至步骤S6。
在步骤S6中，ECU21暂时停止冷却系统致动器，即风扇18a、R/V19和W/P23。然后，进程前进至步骤S7。在步骤S7中，ECU21执行发热值Qfc的积分。即使其中发热值Qfc等于或者小于规定发热值a的状态持续，热也逐渐累积，并且燃料电池2的温度升高。参考图3中所示的时间图，直到时间t1，R/V开度为0％，风扇18a的驱动电压为0V，并且W/P23的流量为0L/m。为此，从紧接在时间t1之前的时间直接观察到FC水温升高。这是由发热值Qfc的积分引起的。这里，将目标水温Ctrg设定为FC水温。当判断FC水温降低时，目标水温Ctrg变为判断参考值，并且冷却系统致动器再次停止。
在步骤S7之后执行的步骤S8中，ECU21判断发热值Qfc的时间积分值，即∫Qfcdt是否等于或者大于规定积分发热值(KJ)。规定积分发热值(KJ)变为用于致动W/P23和R/V19的阈值。当对步骤S8的判断的回答为否时，重复从步骤S4起的过程。另一方面，当对步骤S8的判断的回答为是时，进程就前进至步骤S9。在步骤S9中，以第一流量F1驱动W/P23，并且由R/V19执行温度控制。参考图3，执行步骤S9的过程的时刻为时间t1、时间t3、时间t5和时间t11。这些时刻处的FC水温处于低于水温C1的状态。这里，W/P23的第一流量F1需要等于或者大于W/P23的最小流量，并且在本实施例中将W/P23的第一流量F1设定为W/P23的最小流量。最小流量由W/P23的规格决定。当W/P23的第一流量F1小于最小流量时，W/P23就不能实现冷却剂在燃料电池系统1中的循环。为此，以第一流量F1驱动W/P23，以便能够抑制功率消耗，并且冷却剂能够循环。当冷却剂能够循环时，就能够冷却燃料电池2。另一方面，R/V19逐渐增大开度，并且增大流入散热器18的冷却剂的量。当流入散热器18的冷却剂的流量增大时，冷却剂的冷却效率就变大。这里，此时假定保持风扇18a处于停止状态。驱动风扇18a时的功率消耗大。因此，在其中冷却剂的温度不太高的时刻，仅执行与驱动风扇18a相比，以低功率消耗驱动的W/P23和R/V19。当虽然R/V19的开度达到规定值，FC水温也等于或者大于温度C0的状态下经过了规定时间时，具体地，规定开度d1如时间t6的时刻时，ECU21就驱动风扇18a。也就是说，当从时间t6经过了规定时间并且该时间为t6’时，ECU21就驱动风扇18a。这里，规定开度d1为能够由燃料电池1的规格决定，作为用于开始驱动风扇18a的阈值的值。例如，能够将规定开度d1设定为50％。此时，需要以最小驱动电压V1或者更大驱动风扇18a。在本实施例中，驱动电压被设定为最小驱动电压V1。由风扇18a的规格决定最小驱动电压V1。当驱动电压小于最小驱动电压V1时，就不能致动燃料电池系统1的风扇18a。为此，当能够通过不仅致动W/P23和R/V19而且也驱动风扇18a而将FC水温降低至时间t7处的目标水温Ctrg时，ECU21就再次停止所有的冷却系统致动器。这里，温度C0对应于第四规定温度，并且高于目标水温Ctrg。虽然本实施例中的温度C0被设定为低于温度C1，但是温度C0可以等于温度C1。这里，从时间t6至时间t6’的时间段对应于第三规定时间段。
在步骤S9中起动了W/P23和R/V19之后，进程前进至步骤S10。在步骤S10中，ECU21判断FC水温是否等于或者小于目标水温Ctrg。参考图3，在时间t2和时间t4处，FC水温等于或者小于目标水温Ctrg。在时间t2和时间t4的时刻中，对步骤S10的判断的回答为是，并且重复从步骤S6起的过程。也就是说，ECU21再次停止冷却系统致动器，从该时间再次执行对发热值Qfc的积分，并且执行直至步骤S10的过程。另一方面，当对步骤S10的判断的回答为否时，进程前进至下文将详细描述的步骤S14。
当对步骤S5的判断的回答为否，即发热值Qfc大于规定发热值a(kw)时，进程就前进至步骤S11。在步骤S11中，ECU21驱动冷却系统致动器，以便散热能力Qrd等于发热值Qfc。当发热值Qfc超出规定发热值a(kw)时，就假定通过在步骤S6至S10中执行的间歇性驱动冷却系统致动器实现的冷却能力不足。因此，ECU21通过不仅致动W/P23和R/V19而且也驱动风扇18a而降低FC水温。此时，不设置每个冷却系统致动器的能力上限，以便获得等于发热值Qfc的散热能力Qrd。也就是说，可能以等于或者大于第一流量F1的流量驱动W/P23，并且可能以等于或者大于第一驱动电压V1的电压驱动风扇18a。在步骤S11中驱动冷却系统致动器，并且然后进程前进至步骤S12。在步骤S12中，ECU21判断FC水温是否等于或者小于目标水温Ctrg。参考图3，在时间t9处，FC水温等于或者小于目标水温Ctrg。在这种时间t9的时刻中，对步骤S12的判断的回答为是，并且从步骤S4重复该过程。然后，在时间t10的时刻中，当对步骤S5的判断的回答再次为是时，ECU21就停止冷却系统致动器。当对步骤S5的判断的回答再次为否时，重复从步骤S11起的过程。另一方面，当对步骤S12的判断的回答为否时，进程就前进至下文详细描述的步骤S14。
当即使执行步骤S6至S9的过程或者步骤S11的过程，FC水温也不等于且不小于目标水温Ctrg时，即当对步骤S10或者S12的判断的回答为否时，进程就前进至步骤S14。在步骤S14中，ECU21判断在FC水温等于或者大于水温C1，并且R/V19的开度等于或者大于规定开度d1(％)的状态下是否经过了时间段S1。这里，水温C1为规定值。参考图3，在时间t13至时间t14的时刻中，FC水温等于或者大于水温C1。水温C1对应于第一规定温度。考虑流入散热器18的冷却剂的流量是否等于或者大于规定流量而设定R/V19的开度。这里，R/V19的开度被设定为上述开度d1，并且可能被设定为其它开度。在图3中所示的时间图中，R/V19的开度等于或者大于在时间t12的时刻中的规定开度d1。在时间t11的时刻中，以第一流量F1驱动W/P23，并且开始对R/V19的开度控制。这些为基于步骤S9的过程。也就是说，图3示出其中虽然在时间t11处执行步骤S9的过程，FC水温也持续升高的情况。在这种情况下，当FC水温超出第一规定水温C1，并且满足了规定条件时，就执行步骤S14之后的过程。
这里解释步骤S14中的时间段S1。时间段S1对应于第一规定时间段。时间段S1为FC水温达到水温C1并且R/V19的开度变得等于或者大于开度d1后的经过时间。参考图3，在时间t13的时刻中，FC水温暂时变为等于或者大于水温C1的状态，并且立即恢复为小于水温C1的状态。为此，未经过时间S1。在该情况下，对步骤S14的判断的回答为否。当对步骤S14的判断的回答为否时，重复步骤S14的过程。另一方面，当FC水温等于或者大于水温C1时，FC水温持续升高，并且在时间t15的时刻中经过了时间段S1。因此，在时间t15的时刻中，对步骤S14的判断的回答为是。这里，第一规定时间段被设定为比利用散热器18冷却的冷却剂循环一次的时间段更长。这是因为，如果冷却剂能够在冷却剂循环通道17中循环一次，冷却剂就穿过温度传感器22的安装位置，并且ECU21能够了解通道内部的状态。
当步骤S14的判断的回答为是时，进程就前进至步骤S15。在步骤S15中，ECU21以第一驱动电压V1驱动风扇18a。也就是说，ECU21向增大风扇18a的驱动电压赋予比升高W/P23的流量更高的优先权。此时，与步骤S11中未将风扇18a的驱动电压降低至第一驱动电压V1时不同，以第一驱动电压V1驱动风扇18a。这里，将参考图5和6给出向增大风扇18a的驱动电压赋予比升高W/P23的流量更高的优先权的原因的说明。
参考图5，W/P23的流量(L/m)被示出为水平轴，并且风扇18a的驱动电压被示出为垂直轴。图5中所示的点划线为等效散热能力线，并且图5中所示的细实线为等效功率消耗线。也就是说，通过跟踪图5中的每条等效散热能力线，应理解能够确保等效散热能力的W/P23的流量和风扇18a的驱动电压的组合。此外，通过跟踪图5中的每条等效功率消耗线，应理解在功率消耗中等效的W/P23的流量和风扇18a的驱动电压的组合。使用这种等效散热能力线和等效功率消耗线绘制其中功率消耗在每条等效散热能力线上变为最小的组合的点，以便能够获取由图5中的粗实线所示的线。也就是说，粗实线为确保散热能力并且实现最低功率消耗的冷却系统致动器的驱动线。在图6中也示出了相同的粗实线。这里，当将图5的粗实线与图6的比较时，指示电力馈送状态的图5的粗实线几乎垂直地竖立。这指示，由于在电力馈送期间，即在停车期间不存在车速风，所以风扇18a的能力改进导致散热能力增大，以及通过提高散热能力的功率消耗的效率。因此，在本实施例的步骤S15中，ECU21向风扇18a的驱动电压升高赋予比通过W/P23的流量增大更高的优先权。这里，在本实施例中，ECU21逐渐地升高风扇18a的驱动电压，但是在时间t15的时刻中以第一驱动电压V1驱动风扇18a。第一驱动电压V1与最小驱动电压V1为相同值。
虽然ECU21在时间t15的时刻中开始驱动风扇18a，ECU21在ECU21升高风扇18a的驱动电压时增大R/V19的开度，并且然后在其中冷却剂的温度等于或者大于规定温度(C1)的状态下经过规定时间段。特别地，ECU21在时间t15和时间t16之间将R/V19的开度增大一个阶段。由此增大流入散热器18的冷却剂的流量，并且提高冷却效率。
在步骤S15之后执行的步骤S16中，ECU21判断在FC水温等于或者大于水温C2的状态下是否经过了时间段S2。这里，水温C2对应于与水温C1相同的第一规定温度，并且高于水温C1。水温C2为第一规定温度步进地升高的温度。代替水温C1，将水温C2设定为第一规定温度。时间段S2与时间段S1一样对应于第一规定时间段。在本实施例中，时间段S2使用与时间段S1不同的值，但是可能为与时间段S1相同的值。例如，设定时间段S2的原因在于消除FC水温仅瞬时地超出水温C2的情况。参考图3，FC水温在时间t16的时刻中等于或者大于水温C2，并且在时间t17的时刻中经过了时间段S2。因此，在时间t17的时刻中执行在步骤S17中为是的判断。当对步骤S16的判断的回答为否时，进程前进至步骤S17。在步骤S17中，ECU21判断FC水温是否等于或者小于水温C4。将水温C4设定为以下值：其中ECU21能够判断通过一系列冷却控制适当地冷却了FC水温。水温C4对应于第三规定温度。在本实施例中，将水温C4设定为低于水温C1的值。水温C4可能具有与水温Ctrg相同的值，或者可能具有与水温Ctrg不同的值。当对步骤S17的判断的回答为否时，进程返回至步骤S15，并且持续以第一驱动电压V1驱动风扇18a。当对步骤S17的判断的回答为是时，进程返回至步骤S4。另一方面，当对步骤S16的判断的回答为是时，进程前进至步骤S18。
在步骤S18中，ECU21以高于第一驱动电压V1的第二驱动电压V2驱动风扇18a。因而，ECU21步进地升高风扇18a的驱动电压，以便能够抑制风扇18a的功率消耗。此外，以这种方式，当ECU21步进地升高风扇18a的驱动电压时，步进地升高ECU21将参考的FC水温，并且因此能够尽可能地持续以低电压驱动风扇18a。
在步骤S18之后执行的步骤S19中，ECU21判断在FC水温等于或者大于水温C3的状态下是否经过了时间段S3。这里，水温C3对应于第二规定温度，并且在本实施例中被设定为高于水温C2的值。时间段S3对应于第二规定时间段。在本实施例中，时间段S3使用与时间段S1不同的值，但是可能为与时间段S1相同的值。例如，设定时间段S3的原因在于消除FC水温仅瞬时地大于水温C3的情况。参考图3，FC水温在时间t18的时刻中等于或者大于水温C3，并且在时间t19的时刻中经过了时间段S3。因此，在时间t19的时刻中执行在步骤S19中为是的判断。当对步骤S19的判断的回答为否时，进程前进至步骤S20。在步骤S20中，ECU21判断FC水温是否等于或者小于水温C4。将水温C4设定为以下值：其中ECU21能够判断通过一系列冷却控制适当地冷却了FC水温。当对步骤S20的判断的回答为否时，进程返回至步骤S18，并且持续以第二驱动电压V2驱动风扇18a。当对步骤S20的判断的回答为是时，进程返回至步骤S4。另一方面，当对步骤S19的判断的回答为是时，进程前进至步骤S21。这里，第二规定时间段和第二规定温度是用于增大W/P23的流量的阈值。代替时间段S3和水温C3，可能使用其它值作为第二规定时间段和第二规定温度。例如，可能将水温C1设定为第二规定温度，并且可能将图3中的流程图中从FC水温超出的水温C1的时间t14经过的时间段设定为第二规定时间段。也就是说，在其中持续保持规定水温的状态下，W/P23的流量增加的时刻需要变为升高风扇18a的驱动电压之后的时刻。此外，需要将第二规定时间段设定为比利用散热器18冷却的冷却剂循环一次的时间段更长。这是因为，如果冷却剂能够在冷却剂循环通道17中循环一次，冷却剂就穿过温度传感器22的安装位置，并且ECU21能够了解通道内部的状态。
在步骤S21中，ECU21以高于第二驱动电压V2的第三驱动电压V3驱动风扇18a。这里，第三驱动电压V3为对风扇18a设定的最大驱动电压。此外，在步骤S21中，ECU21以大于第一流量F1的第二流量F2驱动W/P23。这里，第二流量F2为对W/P23设定的最大流量。因而，当在升高了风扇18a的驱动电压后，FC水温等于或者大于水温C3的状态下经过了时间段S3时，ECU21增大W/P23的流量。当虽然执行了各种冷却控制也未适当地冷却FC水温时，ECU21以最大驱动电压驱动风扇18a，并且将W/P23的流量设定为最大流量。此外，此时，ECU21将R/V19的开度设定为最大值，从而使冷却剂尽可能多地流入散热器18。由此提高燃料电池系统1的冷却能力。在步骤S21之后执行的步骤S22中，ECU21判断FC水温是否等于或者小于水温C4。当对步骤S22的判断的回答为是时，进程就返回至步骤S4。参考图3，FC水温在时间t20的时刻中达到水温C4。因此，在时间t20的时刻中执行步骤S22中的是判断。另一方面，当对步骤S22的判断的回答为否时，进程就返回至步骤S21，并且ECU21持续以第三驱动电压V3驱动风扇18a，并且以第二流量F2驱动W/P23。
如上所述，对燃料电池1的控制能够有效地冷却执行外部电力馈送的燃料电池2。
虽然已经详细地示出了本发明的例证性实施例，但是本发明不限于上述实施例，并且不偏离本发明的范围，可以做出其它实施例、变体和变型。
Claims (9)
1.一种燃料电池系统(1)，其特征在于，包括：
燃料电池(2)，所述燃料电池被配置为执行外部电力馈送；
冷却剂循环通道(17)，冷却所述燃料电池的冷却剂通过所述冷却剂循环通道循环；
散热器(18)，所述散热器安装在所述冷却剂循环通道上；
水泵(23)，所述水泵被配置为使冷却剂在所述冷却剂循环通道中循环；
分流阀(19)，所述分流阀被配置为控制流经所述散热器的所述冷却剂的流量；
风扇(18a)，所述风扇被配置为向所述散热器传送空气；和
控制器(21)，所述控制器被配置为，当在所述冷却剂的温度等于或者大于第一规定温度，并且所述分流阀的开度使得流入所述散热器的所述冷却剂的流量等于或者大于规定流量的状态下，经过第一规定时间段时，与借助所述水泵的流量的增大相比，向所述风扇的驱动电压的升高赋予优先权，并且当在所述风扇的驱动电压升高后，所述冷却剂的温度等于或者大于第二规定温度的状态下，经过第二规定时间段时，借助所述水泵增大流量。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于
所述控制器步进地升高所述风扇的驱动电压。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于
所述控制器通过步进地升高所述第一规定温度而步进地升高所述风扇的驱动电压。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于
所述控制器持续升高所述风扇的驱动电压，直到所述冷却剂的温度等于或者小于第三规定温度。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于
所述第一规定时间段和所述第二规定时间段比利用所述散热器冷却的所述冷却剂循环一次的时间段长。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于
当所述冷却剂的温度小于所述第一规定温度时，所述控制器计算所述燃料电池的发热值，
当所述发热值等于或者小于预定阈值时，所述控制器停止所述水泵、所述风扇和所述分流阀的操作，并且然后获取所述燃料电池的所述发热值的积分值，并且
当所述发热值的积分值等于或者大于预定阈值时，所述控制器起动所述水泵、所述风扇和所述分流阀。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于
所述控制器以所述水泵的最小流量驱动所述水泵。
8.根据权利要求6或7所述的燃料电池系统，其特征在于
当在所述控制器将所述分流阀的开度增大至规定值后，所述冷却剂的温度等于或者大于第四规定温度的状态下，经过第三规定时间段时，所述控制器驱动所述风扇。
9.根据权利要求8所述的燃料电池系统，其特征在于
所述控制器以最小驱动电压驱动所述风扇。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180608 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |