CN105612646B - 燃料电池系统 - Google Patents

燃料电池系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105612646B
CN105612646B CN201480055285.7A CN201480055285A CN105612646B CN 105612646 B CN105612646 B CN 105612646B CN 201480055285 A CN201480055285 A CN 201480055285A CN 105612646 B CN105612646 B CN 105612646B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
compressor
cathode gas
flow
flow rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480055285.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105612646A (zh
Inventor
筑后隼人
富田要介
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Publication of CN105612646A publication Critical patent/CN105612646A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105612646B publication Critical patent/CN105612646B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04111—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants using a compressor turbine assembly
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04395—Pressure; Ambient pressure; Flow of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04425—Pressure; Ambient pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformers, compressors, burners
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04992—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Abstract

一种包括阴极气体旁路式的阴极气体供给系统的燃料电池系统，包括：检测压缩机供给的阴极气体的流量的第1流量传感器；检测对燃料电池供给的阴极气体的流量的第2流量传感器；调节旁路通路中流过的阴极气体的流量的旁路阀；根据燃料电池系统的运行状态，对旁路阀进行开闭控制的旁路阀控制装置；以及基于旁路阀全闭时的、第1流量传感器及第2流量传感器的检测值，探测两个传感器的检测值的不匹配的不匹配诊断装置。

Description

燃料电池系统
技术领域
本发明涉及燃料电池系统。
背景技术
作为以往的燃料电池系统，有包括通过控制在旁路通路中设置的旁路阀的开度使燃料电池旁路，而将从压缩机喷出的发电上不需要的多余的一部分阴极气体排出到阴极气体排出通路中的阴极气体旁路式的阴极气体供给系统(参照JP2009-123550A)。
发明内容
在包括目前开发中的阴极气体旁路式的阴极气体供给系统的燃料电池系统中，将由燃料电池的要求确定的阴极气体的目标流量、由燃料电池系统的要求确定的阴极气体的下限流量的大的一方设定作为压缩机的目标供给流量。而且，控制压缩机，以使检测压缩机的供给流量的传感器的检测值成为目标供给流量。
这里，下限流量被设定作为压缩机的目标供给流量时，成为从压缩机供给燃料电池要求的目标流量以上的阴极气体。因此，为了在旁路通路中流入对燃料电池来说不需要的多余的阴极气体，由在燃料电池侧另行设置的传感器检测对燃料电池供给的阴极气体的供给流量，并控制旁路阀的开度，以使该传感器的检测值成为目标流量。
为此，在这些传感器上万一发生异常时，无法如目标那样地实施上述压缩机及旁路阀的控制，所以有必要实现这些传感器的检测值的匹配来探测异常。
可是，检测压缩机的供给流量的传感器、以及检测对燃料电池供给的阴极气体的供给流量的传感器，分别被配备在旁路前的压缩机侧的通路和旁路后的燃料电池侧的通路中，所以在旁路阀打开的状态下这些传感器的检测值不同。因此，在旁路阀打开的状态中不能实现匹配，有不能探测异常的问题。
本发明着眼于这样的问题而完成，目的在于在包括阴极气体旁路式的阴极气体供给系统的燃料电池系统中，通过检测压缩机的供给流量的传感器、以及检测对燃料电池供给的阴极气体的供给流量的传感器之间的匹配，探测异常。
根据本发明的一个方式，提供燃料电池系统，其包括将从在阴极气体供给通路中设置的压缩机喷出的一部分阴极气体通过旁路通路绕开燃料电池的阴极气体旁路式的阴极气体供给系统。燃料电池系统包括：设置在比旁路通路之间的连接部上游的阴极气体供给通路中的、检测压缩机供给的阴极气体的流量的第1流量传感器；设置在比旁路通路之间的连接部下游的阴极气体供给通路中的、检测对燃料电池供给的阴极气体的流量的第2流量传感器；以及设置在旁路通路中的、调节旁路通路中流过的阴极气体的流量的旁路阀。而且，燃料电池系统根据运行状态，对旁路阀进行开闭控制，基于旁路阀全闭时的第1流量传感器及第2流量传感器的检测值，探测两个传感器的检测值的不匹配。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的燃料电池系统的概略图。
图2是本发明的第1实施方式的阴极压缩机及旁路阀的控制框图。
图3是说明目标旁路阀开度计算单元的细节的流程图。
图4是说明旁路阀全闭判定处理的内容的流程图。
图5是说明稀释要求压缩机供给流量计算单元的细节的流程图。
图6是说明故障防护(fail safe)控制的流程图。
图7是说明本实施方式的湿润度控制要求堆供给流量计算单元的细节的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
燃料电池组(cell)由阳极电极(燃料极)和阴极电极(氧化剂极)夹住电解质膜，通过对阳极电极供给含有氢的阳极气体(燃料气体)、对阴极电极供给含有氧的阴极气体(氧化剂气体)来发电。在阳极电极及阴极电极的两个电极中进行的电极反应如以下那样。
阳极电极：2H2→4H++4e-…(1)
阴极电极：4H++4e-+O2→2H2O…(2)
通过该(1)(2)的电极反应，燃料电池组产生1伏特左右的电动势。
在将燃料电池组作为汽车动力源使用的情况下，由于被要求的电力很大，所以作为层叠了数百块的燃料电池组的燃料电池堆(stack)来使用。而且，构成对燃料电池堆供给阳极气体及阴极气体的燃料电池系统，取出车辆驱动用的电力。
图1是本发明的第1实施方式的燃料电池系统100的概略图。
燃料电池系统100包括：作为燃料电池的燃料电池堆1；阴极气体供给和排放装置2；阳极气体供给和排放装置3；以及控制器4。
燃料电池堆1层叠了数百块的燃料电池，接受阳极气体及阴极气体的供给，进行车辆的驱动上必要的电力的发电。
阴极气体供给和排放装置2对燃料电池堆1供给阴极气体(空气)，同时将从燃料电池堆1排出的阴极废气排出到外部空气中。阴极气体供给和排放装置2包括：阴极气体供给通路21；阴极气体排出通路22；过滤器23；作为压缩机的阴极压缩机24；中冷器25；水分回收装置(Water Recovery Device；以下称为“WRD”)26；阴极调压阀27；旁路通路28；旁路阀29；作为第1流量传感器的第1气流传感器41，作为第2流量传感器的第2气流传感器42；阴极压力传感器43；以及温度传感器44。
阴极气体供给通路21是对燃料电池堆1供给的阴极气体流动的通路。阴极气体供给通路21的一端连接到过滤器23，另一端连接到燃料电池堆1的阴极气体入口孔。
阴极气体排出通路22是从燃料电池堆1排出的阴极废气流动的通路。阴极气体排出通路22的一端连接到燃料电池堆1的阴极气体出口孔，另一端为开口端。阴极废气是在电极反应中未被使用的氧和阴极气体中包含的氮、以及由电极反应产生的水蒸气等的混合气体。
过滤器23除去阴极气体供给通路21中取入的阴极气体中的异物。
阴极压缩机24被设置在阴极气体供给通路21中。阴极压缩机24通过过滤器23，将作为阴极气体的空气取入到阴极气体供给通路21中，供给到燃料电池堆1。
中冷器25被设置比阴极压缩机24下游的阴极气体供给通路21中。中冷器25冷却从阴极压缩机24喷出的阴极气体。
WRD26分别连接到阴极气体供给通路21及阴极气体排出通路22，回收阴极气体排出通路22中流过的阴极废气中的水分，用该回收的水分加湿阴极气体供给通路21中流过的阴极气体。
阴极调压阀27被设置在比WRD26下游的阴极气体排出通路22中。阴极调压阀27由控制器4进行开闭控制，将对燃料电池堆1供给的阴极气体的压力调节到期望的压力。再有，也可以不设置阴极调压阀27，而设置隔膜等的节流孔。
旁路通路28是设置的通路，以使从阴极压缩机24喷出的一部分阴极气体能够根据需要不经由燃料电池堆1而能够直接地排出到阴极气体排出通路22。旁路通路28的一端连接阴极压缩机24和中冷器25之间的阴极气体供给通路21，另一端连接到比阴极调压阀27下游的阴极气体排出通路22。
旁路阀29被设置在旁路通路28中。旁路阀29由控制器4进行开闭控制，调节旁路通路28中流过的阴极气体的流量(以下称为“旁路流量”)。
第1气流传感器41被设置在比阴极压缩机24上游的阴极气体供给通路21中。第1气流传感器41检测对阴极压缩机24供给的阴极气体的流量(以下称为“压缩机供给流量”)。在以下，将该第1气流传感器41的检测值称为“检测压缩机供给流量”。
第2气流传感器42被设置在比旁路通路28之间的连接部下游的阴极气体供给通路21中。第2气流传感器42检测从阴极压缩机24喷出的阴极气体之中的、对燃料电池堆1供给的阴极气体的流量(以下称为“堆供给流量”)。堆供给流量是从压缩机供给流量中减去了旁路流量所得的流量。在以下，将该第2气流传感器42的检测值称为“检测堆供给流量”。
阴极压力传感器43被设置在WRD26的阴极气体入口侧附近的阴极气体供给通路21中。阴极压力传感器43检测WRD26的阴极气体入口侧附近的阴极气体的压力。在以下，将该阴极压力传感器43的检测值称为“检测阴极压力”。
温度传感器44被设置在中冷器25和WRD26之间的阴极气体供给通路21中。温度传感器44检测WRD26的阴极气体入口侧的温度(以下称为“WRD入口温度”)。
阳极气体供给和排放装置3对燃料电池堆1供给阳极气体，同时将从燃料电池堆1排出的阳极废气排出到阴极气体排出通路22。阳极气体供给和排放装置3包括：高压罐31；阳极气体供给通路32；阳极调压阀33；阳极气体排出通路34；冲洗阀35；以及阳极压力传感器45。
高压罐31将对燃料电池堆1供给的阳极气体(氢)保持为高压状态来贮存。在高压罐31的供给口中，被设置在系统停止时等中用于停止阳极气体的供给的截止阀311。
阳极气体供给通路32是用于对燃料电池堆1供给从高压罐31排出的阳极气体的通路。阳极气体供给通路32的一端连接到高压罐31的供给口，另一端连接到燃料电池堆1的阳极气体入口孔。
阳极调压阀33被设置在阳极气体供给通路32中。阳极调压阀34由控制器4进行开闭控制，将对燃料电池堆1供给的阳极气体的压力调节到期望的压力。
阳极气体排出通路34是流过从燃料电池堆1排出的阳极废气的通路。阳极气体排出通路34的一端连接到燃料电池堆1的阳极气体出口孔，另一端连接到阴极气体排出通路22。
通过阳极气体排出通路34排出到阴极气体排出通路22的阳极废气，在阴极气体排出通路22内与阴极废气混合后排出到燃料电池系统100的外部。在阳极废气中，包含在电极反应中未使用的剩余的阳极气体，所以通过与阴极废气混合后排出到燃料电池系统100的外部，以使该排出气体中的氢浓度在预先确定的规定浓度以下。规定浓度被设定为氢的可燃浓度的4％以下的值。
冲洗阀35被设置在阳极气体排出通路34中。冲洗阀35由控制器4进行开闭控制，调节从阳极气体排出通路34排出到阴极气体排出通路22的阳极废气的流量。
阳极压力传感器45被设置在比阳极调压阀33下游的阳极气体供给通路32中，检测对燃料电池堆1供给的阳极气体的压力(以下称为“阳极压力”)。在以下，将该阳极压力传感器45的检测值称为“检测阳极压力”。
控制器4由包括中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)及输入输出接口(I/O接口)的微计算机构成。在本实施方式中，控制器4具有作为旁路阀控制装置、不匹配诊断装置、压缩机控制装置、目标阴极气体流量计算装置、下限流量计算装置、目标湿润度计算装置、及目标湿润度校正装置的功能。
控制器4中，除了输入前述的第1气流传感器41等的信号之外，还输入来自检测从燃料电池堆1取出的电流(输出电流)的电流传感器46、检测燃料电池堆1的输出电压的电压传感器47、检测油门踏板的踏入量(以下称为“油门踏板操作量”)的油门踏板行程传感器48、检测未图示的电池的充电量的SOC传感器49等各种传感器的信号。
控制器4基于车辆驱动用的行驶电机(未图示)的要求电力和阴极压缩机24等的辅机的要求电力、电池(未图示)的充放电要求，计算目标输出电力。然后，基于目标输出电力，从预先确定的燃料电池堆1的IV特性计算目标输出电流。
此外，控制器4对阴极压缩机22及旁路阀29进行反馈控制，以同时满足堆要求及稀释要求。这里所谓的堆要求是，在进行目标输出电力的发电时，考虑氧分压的确保和电解质膜的湿润状态等，以最佳的状态使燃料电池堆1发电的要求。稀释要求是，使排出到燃料电池系统100的外部的排出气体中的氢浓度在规定浓度以下的要求。
即，控制器4将为了满足堆要求而必要的压缩机供给流量(以下称为“堆要求压缩机供给流量”)、以及为了满足稀释要求而必要的压缩机供给流量(以下称为“稀释要求压缩机供给流量”)之中的大的一方设定作为目标压缩机供给流量，并对阴极压缩机24进行反馈控制，以使检测压缩机供给流量成为目标压缩机供给流量。
而且，在稀释要求压缩机供给流量被设定作为目标压缩机供给流量时，通过阴极压缩机24必须供给堆要求压缩机供给流量以上的阴极气体。因此，燃料电池堆1被供给发电上不必要的多余的阴极气体。
因此，在稀释要求压缩机供给流量被设定作为目标压缩机供给流量时，控制器4控制旁路阀29，以使发电上不必要的多余的阴极气体流向旁路通路28。具体地说，控制器4控制旁路阀29，以使检测堆供给流量成为为了满足堆要求而必要的堆供给流量(以下称为“目标堆供给流量”)。
这样，在本实施方式中，在阴极压缩机24的控制中使用第1气流传感器41的检测值(检测压缩机供给流量)，在旁路阀29的控制中使用第2气流传感器42的检测值(检测堆供给流量)。
因此，这些传感器41、42上万一发生异常时，不能如目标那样实施阴极压缩机24及旁路阀29的控制。特别是在发生了第1气流传感器41的检测值表示比正常时高的值的异常时，压缩机供给流量会比目标压缩机供给流量小。因此，在稀释要求压缩机供给流量被设定作为了目标压缩机供给流量的情况下，有不能充分地满足稀释要求的顾虑。因此，想实施对阴极气体供给通路21中设置的这两个传感器41、42的检测值的不匹配进行探测的不匹配诊断。
可是，第1气流传感器41被设置在比旁路通路28之间的连接部上游的阴极气体供给通路21中，第2气流传感器42被设置在比旁路通路28之间的连接部下游的阴极气体供给通路21中。因此，在旁路阀29为打开的状态中，这两个传感器41、42的检测值成为不同的值，所以不能取得这些传感器41、42的检测值的匹配，不能实施不匹配诊断。
因此，在本实施方式中，在旁路阀29为关闭的状态时取得这些传感器41、42的检测值的匹配来实施不匹配诊断，同时根据需要，强制地关闭旁路阀29来实施不匹配诊断。而且，即使在这两个传感器41、42中发生了不匹配情况下，也控制燃料电池系统100，以使稀释要求被保护。以下，说明包含这种不匹配诊断的燃料电池系统100的控制。
图2是本实施方式的阴极压缩机24及旁路阀29的控制框图。
在氧气分压确保要求堆供给流量计算单元101中，输入目标输出电流。氧气分压确保要求堆供给流量计算单元101基于目标输出电流，计算氧气分压确保要求堆供给流量。该氧气分压确保要求堆供给流量是，在从燃料电池堆1取出了目标输出电流时，为了在各燃料电池的阴极电极内确保电极反应上必要的氧分压而需要的堆供给流量的目标值。与目标输出电流较小时相比，目标输出电流较大时，氧气分压确保要求堆供给流量增多。
在湿润度控制要求堆供给流量计算单元102中，例如输入根据交流阻抗法算出的燃料电池堆1的阻抗(HFR)、以及根据燃料电池堆1的目标输出电流算出的目标阻抗。燃料电池堆1的阻抗与电解质膜的湿润度有相关关系，阻抗越小时，电解质膜的湿润度(含水率)为越高的状态。湿润度控制要求堆供给流量计算单元102基于阻抗和目标阻抗的偏差，将用于使阻抗成为目标阻抗的堆供给流量的目标值作为湿润度控制要求堆供给流量来计算。换句话说，该湿润度控制要求堆供给流量是，为了将电解质膜的湿润度(含水率)控制到与燃料电池堆1的目标输出电流对应的最佳的湿润度所必要的堆供给流量。
在目标堆供给流量设定单元103中，输入氧气分压确保要求堆供给流量和湿润度控制要求堆供给流量。目标堆供给流量设定单元103将这两个之中的大的一方设定作为目标堆供给流量。
在目标旁路阀开度计算单元104中，输入检测堆供给流量和目标堆供给流量。目标旁路阀开度计算单元104基于这些输入值，计算目标旁路阀开度。有关目标旁路阀开度计算单元104的细节，参照图3及图4的流程图，将后述。
在旁路阀控制单元105中，输入目标旁路阀开度。旁路阀控制单元105将旁路阀29的开度控制为目标旁路阀开度。
在堆要求压缩机供给流量计算单元106中，输入检测堆供给流量及目标堆供给流量。堆要求压缩机供给流量计算单元106基于检测堆供给流量和目标堆供给流量的偏差，将用于使检测堆供给流量为目标堆供给流量的压缩机供给流量的目标值作为堆要求压缩机供给流量来计算。该堆要求压缩机供给流量是，为了满足氧气分压确保要求和湿润度控制要求等的燃料电池堆1的要求而必要的压缩机供给流量。
在稀释要求压缩机供给流量计算单元107中，输入目标输出电流、检测压缩机供给流量及检测堆供给流量。稀释要求压缩机供给流量计算单元107基于这些输入值，计算稀释要求压缩机供给流量。该稀释要求压缩机供给流量是，不是为了满足燃料电池堆1的要求，而是为了满足使排出气体中的氢浓度在规定浓度以下这样的燃料电池系统100的要求而必要的压缩机供给流量。有关稀释要求压缩机供给流量计算单元107的细节，参照图5的流程图，将后述。
在目标压缩机供给流量设定单元108中，输入堆要求压缩机供给流量和稀释要求压缩机供给流量。目标压缩机供给流量设定单元108将这两个输入值之中的大的一方设定作为目标压缩机供给流量。
在阴极压缩机控制单元109中，输入压缩机供给流量和目标压缩机供给流量。阴极压缩机控制单元109基于压缩机供给流量和目标压缩机供给流量的偏差，计算对阴极压缩机24的扭矩指令值，根据该扭矩指令值，控制阴极压缩机24。
图3是说明目标旁路阀开度计算单元104的细节的流程图。
在步骤S1中，控制器4基于检测堆供给流量和目标堆供给流量的偏差，将用于使检测堆供给流量成为目标堆供给流量的旁路阀29的开度，作为控制目标旁路阀开度来计算。
再有，在目标压缩机供给流量计算单元108中，在堆要求压缩机供给流量被作为目标压缩机供给流量计算时，由于在旁路阀29为全闭的状态下检测堆供给流量和目标堆供给流量一致，所以控制目标旁路阀开度为零(全闭)。
另一方面，在目标压缩机供给流量计算单元108中，稀释要求压缩机供给流量被作为目标压缩机供给流量计算时，需要通过阴极压缩机24供给比堆要求压缩机供给流量多的阴极气体。因此，在旁路阀29为全闭的状态下检测堆供给流量和目标堆供给流量不一致，控制目标旁路阀开度成为大于零的值。由此，旁路阀29被打开，对燃料电池堆1来说不需要的流量(＝稀释要求压缩机供给流量-堆要求压缩机供给流量)流入到旁路通路28。
这样，根据检测堆供给流量和目标堆供给流量的偏差，控制目标旁路阀开度可取从零到全开值的全部的值。
在步骤S2中，控制器4判定旁路阀29为打开的状态是否持续了第1规定时间。具体地说，控制器4判定旁路阀开阀时间Top是否大于第1规定时间。如果旁路阀开阀时间Top大于第1规定时间，则控制器4进行步骤S3的处理，如果在第1规定时间以下，则进行步骤S4的处理。
在步骤S3中，控制器4将旁路阀29强制地全闭，为了取得第1气流传感器41及第2气流传感器42的检测值的匹配，将目标旁路阀开度设为零(全闭)。
在步骤S4中，控制器4判断为仍然不需要取第1气流传感器41及第2气流传感器42的检测值的匹配，将目标旁路阀开度设为控制目标旁路阀开度。
在步骤S5中，控制器4实施旁路阀全闭判定处理。旁路阀全闭判定处理是，考虑旁路阀29的控制延迟，用于判定旁路阀29是否为完全地全闭状态的处理。有关旁路阀全闭判定处理的细节，参照图4的流程图，将后述。
在步骤S6中，控制器4判定旁路阀全闭标志Fcls是否被设定为“ON”。旁路阀全闭标志Fcls是，在旁路阀29被判定为完全地全闭状态时被设定为“ON”的标志。如果旁路阀全闭标志Fcls被设定为“ON”，则控制器4进行步骤S7的处理，如果被设定为“OFF”，则进行步骤S8的处理。
在步骤S7中，控制器4使旁路阀开阀时间Top为零。
在步骤S8中，控制器4将在旁路阀开阀时间Top的上次值加上控制器4的运算周期Tsmp所得的时间作为旁路阀开阀时间Top。
图4是说明旁路阀全闭判定处理的内容的流程图。
在步骤S51中，控制器4判定目标旁路阀开度是否为零。如果目标旁路阀开度为零，则控制器4进行步骤S52的处理，如果不是如此，则进行步骤S56的处理。
在步骤S52中，控制器4判定旁路阀闭阀时间Tcls是否大于第2规定时间。第2规定时间是，考虑旁路阀29的响应延迟而设定的规定值。如果旁路阀闭阀时间Tcls大于第2规定时间，则控制器4进行步骤S53的处理，如果在第2规定时间以下，则进行步骤S54的处理。
在步骤S53中，控制器4使旁路阀全闭标志Fcls设定为“ON”。这样，通过在目标旁路阀开度被设定为零起经过了第2规定时间后，使旁路阀全闭标志Fcls为“ON”，防止在旁路阀29成为完全地全闭状态前实施不匹配诊断。
在步骤S54中，控制器4使旁路阀全闭标志Fcls设定为“OFF”。
在步骤S55中，控制器4将在旁路阀闭阀时间Tcls的上次值上加上了运算周期Tsmp所得的时间作为旁路阀闭阀时间Tcls。
在步骤S56中，控制器4使旁路阀全闭标志Fcls设定为“OFF”。
在步骤S57中，控制器4使旁路阀闭阀时间Tcls返回到零。
图5是说明稀释要求压缩机供给流量计算单元107的细节的流程图。
在步骤S11中，控制器4基于目标输出电流，计算基本稀释要求压缩机供给流量。基本稀释要求压缩机供给流量是，用于使排出到燃料电池系统100的外部的排出气体的氢浓度为规定浓度以下而必要的压缩机供给流量。在本实施方式中，与目标输出电流较小时相比，较大时增多基本稀释要求压缩机供给流量，但无论目标输出电流如何，都作为一定值也没有关系。
在步骤S12中，控制器4读入旁路阀全闭标志Fcls，如果旁路阀全闭标志Fcls为“ON”，则进行步骤S13的处理，如果为“OFF”，则进行步骤S17的处理。
在步骤S13中，控制器4实施第1气流传感器41及第2气流传感器42的检测值的不匹配诊断。具体地说，控制器4判定将从第1气流传感器41及第2气流传感器42各自的检测值中减去了规定误差所得的真实值的偏差的绝对值是否大于预先假定的真实值的偏差的最大值(以下称为“假定最大值”)。如果真实值的偏差的绝对值大于假定最大值，则控制器4进行步骤S14的处理，如果在假定最大值以下，则进行步骤S16的处理。
在步骤S14中，控制器4进行报警灯的显示，作为在第1气流传感器41及第2气流传感器42的检测值中发生了假定以上的不匹配。
在步骤S15中，控制器4计算基本稀释要求压缩机供给流量的校正值。具体地说，如以下的式(3)所示，控制器4将从第1气流传感器41的检测值(检测压缩机供给流量)中减去了第2气流传感器42的检测值(检测堆供给流量)所得的值和零的大的一方作为校正值计算。
校正值＝MAX((检测压缩机供给流量-检测堆供给流量)，0)…(3)
在步骤S16中，控制器4使校正值返回到零。
在步骤S17中，控制器4将校正值的上次值直接设为本次的校正值。
在步骤S18中，控制器4将基本稀释要求压缩机供给流量加上校正值，计算稀释要求压缩机供给流量。
以下，说明这样地在基本稀释要求压缩机供给流量上加上了校正值所得的流量作为稀释要求压缩机供给流量的理由。
尽管使旁路阀29全闭，但在检测堆供给流量表示了大于检测堆供给流量的值时，有可能在第1气流传感器41及第2气流传感器42的其中一个传感器中发生了异常。
此时，假设第1气流传感器41的检测值(检测压缩机供给流量)为正确的值，例如将基本稀释要求压缩机供给流量设定为目标压缩机供给流量，如果对阴极压缩机24进行反馈控制，以使检测压缩机供给流量成为基本稀释要求压缩机供给流量，则发生以下那样的问题。
即，在第2气流传感器42的检测值(检测堆供给流量)是正确的值的情况下，第1气流传感器41的检测值(检测压缩机供给流量)表示比实际高的值。那样的话，若控制阴极压缩机，以使检测压缩机供给流量成为基本稀释要求压缩机供给流量，则实际的压缩机供给流量会少于基本稀释要求压缩机供给流量，不能充分地满足稀释要求。
因此，在本实施方式中，在假设第2气流传感器42的检测值(检测堆供给流量)是正确的值，检测压缩机供给流量表示大于检测堆供给流量的值时，将该偏差的量作为校正值追加到基本稀释要求压缩机供给流量中所得的流量设为了稀释要求压缩机供给流量。
由此，即使第1气流传感器41的检测值(检测压缩机供给流量)表示了比实际高的值，由于高出的量作为校正值追加后所得流量成为稀释要求压缩机供给流量，所以如果对阴极压缩机24进行反馈控制，以使检测压缩机供给流量成为稀释要求压缩机供给流量，则能够满足稀释要求。
此外，即使假设第1气流传感器41的检测值(检测压缩机供给流量)是正确的值，如果对阴极压缩机24进行反馈控制，以使检测压缩机供给流量成为稀释要求压缩机供给流量，则由于压缩机供给流量一定多于基本稀释要求压缩机供给流量，所以也能够满足稀释要求。
接着，参照图6说明与上述的控制并行进行的故障保护控制。该故障保护控制是，诊断稀释空气是否不足，在诊断为不足的情况下，停止阳极气体的供给的控制。
图6是说明故障保护控制的流程图。
在步骤S31中，控制器4读入旁路阀全闭标志Fcls，如果旁路阀全闭标志Fcls是“ON”，则进行步骤S32的处理，如果是“OFF”，则进行步骤S33的处理。
在步骤S32中，控制器4计算第1气流传感器41的检测值(检测压缩机供给流量)的校正值。具体地说，控制器4基于前述的式(3)，将从第1气流传感器41的检测值(检测压缩机供给流量)中减去了第2气流传感器42的检测值(检测堆供给流量)所得的值和零的大的一方作为校正值计算。
在步骤S33中，控制器4将校正值的上次值直接作为本次的校正值。
在步骤S34中，控制器4将从第1气流传感器41的检测值(检测压缩机供给流量)中减去了校正值所得的值作为校正检测压缩机供给流量计算。
在步骤S35中，控制器4判定校正检测压缩机供给流量是否小于规定的诊断阈值。在压缩机供给流量低于该诊断阈值时，诊断阈值被设定为排出气体中的氢浓度高于规定浓度或可燃浓度的值。作为诊断阈值，例如可以使用基本稀释要求压缩机供给流量。如果校正检测压缩机供给流量不足诊断阈值，则控制器4进行步骤S36的处理，如果在诊断阈值以上，则进行步骤S37的处理。
在步骤S36中，控制器4将在稀释空气不足诊断时间Tdiag的上次值中加上了运算周期Tsmp所得的时间作为稀释空气不足诊断时间Tdiag。
在步骤S37中，控制器4将稀释空气不足诊断时间Tdiag返回到零。
在步骤S38中，如果稀释空气不足诊断时间Tdiag大于第3规定时间，则控制器4进行步骤S39的处理，如果不是那样，则结束本次的处理。
在步骤S39中，控制器4判断为不能供给用于满足稀释要求的足够的阴极气体(稀释空气量不足)，作为故障保护而使截止阀311及冲洗阀34全闭。
以上说明的本实施方式的燃料电池系统100包括能够将从在阴极气体供给通路21中设置的阴极压缩机24喷出的一部分阴极气体不供给到燃料电池堆1，而通过旁路通路28使其旁路的阴极气体旁路式的阴极气体供给系统。
该燃料电池系统100，通过在比旁路通路28之间的连接部上游的阴极气体供给通路21中设置的第1气流传感器41，检测阴极压缩机24供给的阴极气体的流量。此外，通过在比旁路通路28之间的连接部下游的阴极气体供给通路21中设置的第2气流传感器42，检测对燃料电池堆1供给的阴极气体的流量。而且，通过在旁路通路28中设置的旁路阀29，调节旁路通路28中流过的阴极气体的流量。
然后，在这样构成的燃料电池系统100中，控制器4根据燃料电池系统100的运行状态，对旁路阀29进行开闭控制，基于旁路阀29全闭时的第1气流传感器41及第2气流传感器42的检测值，探测这些传感器41、42的不匹配。
根据该结构，在旁路阀29全闭时第1气流传感器41及第2气流传感器42的检测值分别大致相同，所以如本实施方式那样，通过取得这些传感器41、42的检测值的匹配，能够探测这些传感器41、42的异常。
此外，通过本实施方式的燃料电池系统100的控制器4，在旁路阀29被打开的时间超过了第1规定时间时，强制地使旁路阀29全闭，能够实施第1气流传感器41及第2气流传感器42的不匹配诊断。
由此，能够确保第1气流传感器41及第2气流传感器42的不匹配诊断的实施频度，确保燃料电池系统100的可靠性。
此外，本实施方式的燃料电池系统100的控制器4控制阴极压缩机24，以便同时地满足堆要求及稀释要求。此时，还考虑不匹配诊断的结果，控制阴极压缩机24。
具体地说，控制器4将堆要求压缩机供给流量和稀释要求压缩机供给流量的大的一方设定作为目标压缩机供给流量，基于目标压缩机供给流量和第1气流传感器41的检测值(检测压缩机供给流量)，控制阴极压缩机24。然后，在发生了第1气流传感器41的检测值大于第2气流传感器42的检测值的不匹配时，控制器4基于两个传感器41、42的检测值的偏差，将稀释要求压缩机供给流量进行增大校正。
由此，即使第1气流传感器41的检测值(检测压缩机供给流量)表示了比实际高的值，由于将高出的量(偏差量)作为校正值追加所得的流量成为稀释要求压缩机供给流量，所以如果对阴极压缩机24进行反馈控制，以使检测压缩机供给流量成为稀释要求压缩机供给流量，则也能够满足稀释要求。
此外，即使假设第1气流传感器41的检测值(检测压缩机供给流量)表示了正确的值，如果对阴极压缩机24进行反馈控制，以使检测压缩机供给流量成为稀释要求压缩机供给流量，由于压缩机供给流量一定多于稀释上必要的压缩机供给流量(基本稀释要求压缩机供给流量)，所以也能够满足稀释要求。
再有，在第1气流传感器41及第2气流传感器42的检测值中发生了不匹配时，假定第2气流传感器42表示正确的值而控制阴极压缩机24的情况下，如上述那样，除了对于稀释要求压缩机供给流量、即压缩机供给流量的目标值施加校正之外，例如也可以采取以下那样的措施。
即，在第1气流传感器41及第2气流传感器42的检测值中发生不匹配时，控制器4也可以替换第1气流传感器41的检测值，基于第2气流传感器42的检测值(检测堆供给流量)和目标压缩机供给流量，控制所述压缩机。
可是，在控制中切换阴极压缩机24的控制上使用的传感器时，有在该切换时控制不稳定的顾虑。因此，如本实施方式那样，通过对于压缩机供给流量的目标值施加校正，即使是在两个传感器41、42的检测值中发生了不匹配的情况，也能够使控制没有不稳定地满足稀释要求。
(第2实施方式)
接着，说明本发明的第2实施方式。本实施方式在强制地使旁路阀29全闭之前，预先提高电解质膜的湿润度的方面，与第1实施方式不同。以下，以该不同方面为中心来说明。再有，在以下所示的各实施方式中，对具有与前述的第1实施方式同样的功能的部分，使用相同的标号并适当省略重复的说明。
在第1实施方式中，在旁路阀29被打开的时间超过了第1规定时间时，强制地使旁路阀29全闭，确保了不匹配诊断的频度。
可是，在旁路阀29被打开时，是在旁路通路28中流过对燃料电池堆1来说不需要的流量(＝稀释要求压缩机供给流量-堆要求压缩机供给流量)的状态。即，是阴极压缩机24供给堆要求以上的阴极气体的状态。
因此，强制地使旁路阀29闭合时，燃料电池堆1中被供给堆要求以上的阴极气体。那样的话，电解质膜会干燥，有燃料电池堆1的发电效率下降的顾虑。
因此，在本实施方式中，在旁路阀29被打开的时间为短于第1规定时间的校正开始时间以上时，对基于燃料电池堆1的目标输出电流算出的目标阻抗进行校正，以便预先使电解质膜的湿润度比通常时高。
图7是说明本实施方式的湿润度控制要求堆供给流量计算单元102的细节的流程图。
在步骤S41中，控制器4基于燃料电池堆1的目标输出电流，计算目标阻抗。
在步骤S42中，控制器4判定旁路阀开阀时间Top是否为规定的校正开始时间以上。校正开始时间被设定为比第1规定时间短的时间，考虑电解质膜的湿润度变化的过度响应性而预先通过实验等被确定。如果旁路阀开阀时间Top在校正开始时间以上，则控制器4进行步骤S43的处理，如果不足校正开始时间，则进行步骤S46的处理。
在步骤S43中，控制器4基于当前的旁路阀开度，计算湿润度校正值。与旁路阀开度较小时相比，在旁路阀开度大时，湿润度校正值增大。再有，也可以基于当前的旁路流量(检测压缩机供给流量-检测堆供给流量)，计算湿润度校正值。这种情况下，与旁路流量较小时相比，旁路流量较大时，湿润度校正值增大。
在步骤S44中，控制器4将从目标阻抗中减去了湿润度校正值所得的阻抗作为校正目标阻抗计算。这是因为使目标阻抗越小，电解质膜的湿润度越高。
在步骤S45中，控制器4基于阻抗和校正目标阻抗的偏差，将用于使阻抗成为校正目标阻抗的堆供给流量的目标值作为湿润度控制要求堆供给流量计算。
在步骤S46中，控制器4判定旁路阀29是否处于强制闭阀中。如果处于旁路阀29的强制闭阀中，则控制器4进行步骤S45的处理，如果不是那样，则进行步骤S47的处理。
在步骤S47中，控制器4基于阻抗和目标阻抗的偏差，将用于使阻抗成为目标阻抗的堆供给流量的目标值作为湿润度控制要求堆供给流量计算。
以上说明的本实施方式的燃料电池系统100的控制器4，基于燃料电池堆1的目标输出电流(负载)，计算燃料电池堆1的目标阻抗(电解质膜的目标湿润度)。然后，在旁路阀29被打开的时间为比第1规定时间短的校正开始时间(第2规定期間)以上时，控制器4校正目标阻抗，以使电解质膜的湿润度增大。
由此，即使在为了不匹配诊断而强制地闭合了旁路阀29的情况下，也能够将电解质膜维持在最佳的湿润状态。因此，能够抑制燃料电池堆1的发电效率的下降。
以上，说明了本发明的实施方式，但上述实施方式只不过表示了本发明的一部分应用例子，没有将本发明的技术范围限定为上述实施方式的具体的结构的宗旨。
如前述，若强制地将旁路阀29关闭，则燃料电池堆1被供给堆要求以上的阴极气体，所以燃料电池堆1内的阴极侧的压力暂时地增加。电解质膜在燃料电池堆1内分别从阳极侧及阴极侧受到压力。因此，隔着电解质膜的阳极侧和阴极侧之间的压力差(以下称为“膜间压差”)变大，并且骤变时，在电解质膜上施加意外的应力，成为使燃料电池劣化的原因。
因此，例如强制地使旁路阀29全闭时，也可以基于使旁路阀29全闭前的旁路阀开度或旁路流量，将阴极调压阀27的开度大于使旁路阀29全闭前的开度。由此，由于能够抑制燃料电池堆1内的阴极侧的压力变动，所以能够抑制因电解质膜上施加意外的应力造成的燃料电池的劣化。
此外，在上述各实施方式中，作为燃料电池堆1的要求，例示了氧气分压确保要求或湿润度控制要求，但不限于此。例如，也可以将基于燃料电池堆1的耐压保护要求的堆供给流量的上限值输入到目标堆供给流量设定单元103。
此外，作为燃料电池系统100的要求，例示了稀释要求，但不限于此。例如，作为压缩机保护要求，也可以用于将防止在阴极压缩机24中发生浪涌(surge)的压缩机供给流量的下限值，输入到目标压缩机供给流量设定单元108。
本申请要求2013年10月8日向日本专利局提交的特愿2013-211319号的优先权，该申请的全部内容通过参照而引入在本说明书中。

Claims (8)

1.一种燃料电池系统，包括将从设置在阴极气体供给通路上的压缩机喷出的一部分阴极气体通过旁路通路绕开燃料电池的阴极气体旁路式的阴极气体供给系统，该燃料电池系统包括：
第1流量传感器，其设置在比所述旁路通路之间的连接部上游的所述阴极气体供给通路中，检测所述压缩机供给的阴极气体的流量；
第2流量传感器，其设置在比所述旁路通路之间的连接部下游的所述阴极气体供给通路中，检测对所述燃料电池供给的阴极气体的流量；
旁路阀，其设置在所述旁路通路中，调节所述旁路通路中流过的阴极气体的流量；
旁路阀控制装置，其根据所述燃料电池系统的运行状态，对所述旁路阀进行开闭控制；以及
不匹配诊断装置，其基于所述旁路阀全闭时的、所述第1流量传感器及所述第2流量传感器的检测值，探测两个传感器的检测值的不匹配。
2.如权利要求1所述的燃料电池系统，还包括：
压缩机控制装置，其基于所述燃料电池的要求控制所述压缩机，
所述压缩机控制装置
在发生了所述第1流量传感器的检测值大于第2流量传感器的检测值的不匹配时，使所述压缩机供给的阴极气体流量增加。
3.如权利要求1所述的燃料电池系统，还包括：
压缩机控制装置，其控制所述压缩机，以便同时满足所述燃料电池的要求及所述燃料电池系统的要求，
所述压缩机控制装置
还考虑不匹配诊断装置的诊断结果，控制所述压缩机。
4.如权利要求2或权利要求3所述的燃料电池系统，还包括：
目标阴极气体流量计算装置，其基于所述燃料电池的要求，计算对所述燃料电池应供给的目标阴极气体流量；以及
下限流量计算装置，其基于所述燃料电池系统的要求，计算所述压缩机供给的阴极气体的下限流量，
所述压缩机控制装置
将所述目标阴极气体流量和所述下限流量的大的一方设定作为所述压缩机的目标供给流量，基于该目标供给流量和所述第1流量传感器的检测值，控制所述压缩机，
在发生了所述第1流量传感器的检测值大于所述第2流量传感器的检测值的不匹配时，基于所述两个传感器的检测值的偏差，将所述下限流量增大校正。
5.如权利要求2或权利要求3所述的燃料电池系统，还包括：
目标阴极气体流量计算装置，其基于所述燃料电池的要求，计算对所述燃料电池应供给的目标阴极气体流量；以及
下限流量计算装置，其基于所述燃料电池系统的要求，计算所述压缩机供给的阴极气体的下限流量，
所述压缩机控制装置
将所述目标阴极气体流量和所述下限流量的大的一方设定作为所述压缩机的目标供给流量，并基于该目标供给流量和所述第1流量传感器的检测值控制所述压缩机，在发生了所述第1流量传感器的检测值大于所述第2流量传感器的检测值的不匹配时，替换所述第1流量传感器的检测值，基于所述第2流量传感器的检测值和所述目标供给流量控制所述压缩机。
6.如权利要求1所述的燃料电池系统，所述不匹配诊断装置
在所述旁路阀被打开的时间超过了第1规定时间时，强制地使所述旁路阀全闭，探测所述两个传感器的检测值的不匹配。
7.如权利要求6所述的燃料电池系统，还包括：
目标湿润度计算装置，其基于所述燃料电池的负载，计算所述燃料电池的电解质膜的目标湿润度；以及
目标湿润度校正装置，其在所述旁路阀被打开的时间为短于所述第1规定时间的第2规定时间以上时，将所述目标湿润度增大校正。
8.如权利要求1所述的燃料电池系统，还包括：
调压阀，其控制对所述燃料电池供给的阴极气体的压力，
在强制地使所述旁路阀全闭时，基于使所述旁路阀全闭前的所述旁路阀开度、或所述旁路通路中流过的阴极气体的流量，使所述调压阀的开度大于使所述旁路阀全闭前的开度。
CN201480055285.7A 2013-10-08 2014-10-01 燃料电池系统 Active CN105612646B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013211319 2013-10-08
JP2013-211319 2013-10-08
PCT/JP2014/076328 WO2015053156A1 (ja) 2013-10-08 2014-10-01 燃料電池システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105612646A CN105612646A (zh) 2016-05-25
CN105612646B true CN105612646B (zh) 2018-01-09

Family

ID=52812972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480055285.7A Active CN105612646B (zh) 2013-10-08 2014-10-01 燃料电池系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9847538B2 (zh)
EP (1) EP3057167B1 (zh)
JP (1) JP6137329B2 (zh)
CN (1) CN105612646B (zh)
CA (1) CA2926906C (zh)
WO (1) WO2015053156A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6330832B2 (ja) * 2016-03-04 2018-05-30 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及びその制御方法
JP6428720B2 (ja) * 2016-07-22 2018-11-28 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP6447838B2 (ja) * 2016-11-21 2019-01-09 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両
JP6758607B2 (ja) * 2017-03-15 2020-09-23 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及びその制御方法
CN108177539B (zh) * 2017-12-28 2020-10-30 潍柴动力股份有限公司 一种燃料电池电动汽车的空气压缩系统及控制方法
CN113782789B (zh) * 2021-08-31 2022-03-18 金华氢途科技有限公司 一种燃料电池系统阳极压力保护方法
CN116387553B (zh) * 2023-06-05 2024-02-20 南昌大学 一种sofc系统温度控制装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007095434A (ja) * 2005-09-28 2007-04-12 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2008016399A (ja) * 2006-07-10 2008-01-24 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
CN101632193A (zh) * 2007-03-09 2010-01-20 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
JP2010251149A (ja) * 2009-04-16 2010-11-04 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池の空気供給装置
WO2013003429A1 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 Ikaria, Inc. End-tidal gas monitoring apparatus
WO2013129552A1 (ja) * 2012-02-29 2013-09-06 日産自動車株式会社 燃料電池システム

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3702751B2 (ja) * 2000-05-30 2005-10-05 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP2009123550A (ja) 2007-11-15 2009-06-04 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
TWI382583B (zh) * 2008-12-03 2013-01-11 Univ Yuan Ze Diagnosis system for internal state of fuel cell
JP2011159538A (ja) * 2010-02-02 2011-08-18 Toyota Motor Corp 燃料電池システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007095434A (ja) * 2005-09-28 2007-04-12 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2008016399A (ja) * 2006-07-10 2008-01-24 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
CN101632193A (zh) * 2007-03-09 2010-01-20 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
JP2010251149A (ja) * 2009-04-16 2010-11-04 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池の空気供給装置
WO2013003429A1 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 Ikaria, Inc. End-tidal gas monitoring apparatus
WO2013129552A1 (ja) * 2012-02-29 2013-09-06 日産自動車株式会社 燃料電池システム

Also Published As

Publication number Publication date
CN105612646A (zh) 2016-05-25
CA2926906A1 (en) 2015-04-16
JPWO2015053156A1 (ja) 2017-03-09
US9847538B2 (en) 2017-12-19
US20160254555A1 (en) 2016-09-01
EP3057167A1 (en) 2016-08-17
CA2926906C (en) 2019-03-05
JP6137329B2 (ja) 2017-05-31
EP3057167B1 (en) 2018-07-11
WO2015053156A1 (ja) 2015-04-16
EP3057167A4 (en) 2016-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105612646B (zh) 燃料电池系统
US10193174B2 (en) Fuel cell internal state detection system and state detection method
US20090169934A1 (en) Fuel Cell System
US9620796B2 (en) Fuel cell system and control method therefor
EP3101722B1 (en) Fuel cell system
US10141590B2 (en) Fuel cell system and method of controlling fuel cell system
EP3109652B1 (en) Impedance-measuring device and method for controlling impedance-measuring device
CN101682061A (zh) 燃料电池系统及其电流控制方法
US10115987B2 (en) State detection device and method for fuel cell
WO2006080551A1 (ja) 燃料タンクシステム
CN101790814A (zh) 燃料电池系统及其电流限制方法
CN105190976B (zh) 燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法
CN104040771A (zh) 燃料电池系统
CN106797040B (zh) 燃料电池的状态估计装置、状态估计方法、以及燃料电池系统
JP6350678B2 (ja) 燃料電池の状態検出装置及び方法
CN108140856B (zh) 燃料电池的状态判定方法和状态判定装置
US9960440B2 (en) Fuel cell system and control method for fuel cell system
JP2008262875A (ja) 燃料電池システム及び燃料電池の出力診断方法
JP5321946B2 (ja) 燃料電池システム、循環流量の推定方法及びこれを用いた運転方法
JP5072928B2 (ja) 燃料電池発電システム

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