CN110911720B - 燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料电池系统，包括：第一罐和第二罐，第一罐和第二罐中的每个罐积聚待供应给燃料电池的燃料气体；加热装置，其设置在连接第一罐和第二罐的通道中；以及控制器，其被配置成当满足第一罐中的燃料气体的温度的条件或第二罐中的燃料气体的温度的条件时使加热装置运行，使得从第一罐和第二罐中的一个罐经过加热装置流动至第一罐和第二罐中的另一个罐的燃料气体被加热。

Description

燃料电池系统

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统。

背景技术

用于向燃料电池供应燃料气体的罐具有如下结构，在该结构中，不透气的衬里的外周表面被例如用于确保耐压性的增强层覆盖。通过卷绕碳纤维增强塑料(CFRP)来构造增强层，CFRP通过例如将细丝卷绕在衬里的外周表面周围来形成。

例如，当衬里是由廉价的树脂制成并且罐的温度随着燃料气体的剩余量减少而降低时，衬里收缩，并且由于衬里与CFRP之间的线性膨胀系数的差异，衬里与增强层之间可能形成间隙。当在形成间隙之后将燃料气体填充到罐中时，衬里变形以便填充间隙。因此，可以将负载施加至衬里。

例如，日本专利申请公开第2011-231799号描述了通过限制燃料气体填充至罐中的流速来减小衬里的变形率以减小衬里上的负载。

发明内容

因此，本公开内容的目标是提供一种抑制在罐的衬里与增强层之间形成间隙的燃料电池系统。

通过如下燃料电池系统来实现上述目标，该燃料电池系统包括：第一罐和第二罐，第一罐和第二罐中的每个罐积聚待供应给燃料电池的燃料气体；加热装置，其设置在连接第一罐和第二罐的通道中；控制器，其被配置成当满足第一罐中的燃料气体的温度的条件或第二罐中的燃料气体的温度的条件时使加热装置运行，使得从第一罐和第二罐中的一个罐经过加热装置流动至第一罐和第二罐中的另一个罐的燃料气体被加热。

在上述燃料电池系统中，控制器可以配置成：当不满足第一罐中的燃料气体的温度的条件和第二罐中的燃料气体的温度的条件时，将燃料气体至燃料电池的供应路径切换成燃料气体在不经过加热装置的情况下从第一罐和第二罐流动至燃料电池的路径，并且停止加热装置的运行，以及当满足第一罐中的燃料气体的温度的条件或第二罐中的燃料气体的温度的条件时，将供应路径切换成燃料气体从第一罐和第二罐中的一个罐经过加热装置流动至第一罐和第二罐中的另一个罐并到达燃料电池的路径，并使加热装置运行。

在上述燃料电池系统中，燃料电池系统还可以包括：第一控制阀，其设置成位于在不经过加热装置的情况下将燃料气体从第一罐供应至燃料电池的通道中；以及第二控制阀，其设置成位于在不经过加热装置的情况下将燃料气体从第二罐供应至燃料电池的通道中，并且控制器可以被配置成：当不满足第一罐中的燃料气体的温度的条件和第二罐中的燃料气体的温度的条件时，打开第一控制阀和第二个控制阀，以及当满足第一罐中的燃料气体的温度的条件或第二罐中的燃料气体的温度的条件时，关闭第一控制阀并打开第二控制阀，使得燃料气体从第一罐经过加热装置流动至第二罐。

在上述燃料电池系统中，燃料电池系统还可以包括：第一温度传感器，其被配置成检测第一罐中的燃料气体的第一温度；以及第二温度传感器，其被配置成检测第二罐中的燃料气体的第二温度，并且控制器可以被配置成：当在第一控制阀关闭并且第二控制阀打开之后通过从第二温度减去第一温度而获得的温度差超过第一标准值时，打开第一控制阀并且关闭第二控制阀，使得燃料气体从第二罐经过加热装置流动至第一罐。

在上述燃料电池系统中，控制器可以被配置成：当在第一控制阀打开并且第二控制阀关闭之后通过从第一温度减去第二温度而获得的温度差超过第一标准值时，关闭第一控制阀并且打开第二控制阀，使得燃料气体从第一罐经过加热装置流动至第二罐。

在上述燃料电池系统中，控制器可以被配置成，当在第一控制阀打开并且第二控制阀关闭之后通过从第二温度减去第一温度而获得的温度差变得低于第二标准值时，关闭第一控制阀并且打开第二控制阀，使得燃料气体从第一罐流经加热装置至第二罐，第二标准值小于第一标准值。

在上述燃料电池系统中，燃料电池系统还可以包括压力传感器，其检测第一罐和第二罐中的燃料气体的压力，并且控制器可以被配置成：当第一控制阀关闭并且第二控制阀打开之后通过压力传感器检测到的压力的减少量超过标准值时，打开第一控制阀并且关闭第二控制阀，使得燃料气体从第二罐经过加热装置流动至第一罐。

在上述燃料电池系统中，控制器可以被配置成：当第一控制阀打开并且第二控制阀关闭之后通过压力传感器检测到的压力的减少量超过标准值时，关闭第一控制阀门并且打开第二控制阀，使得燃料气体从第一罐流经加热装置至第二罐。

在上述燃料电池系统中，燃料电池系统还可以包括电流传感器，其检测从燃料电池输出的电流值，并且控制器可以被配置成：当在第一控制阀关闭并且第二控制阀打开之后通过电流传感器检测到的电流值的积分值超过标准值时，打开第一控制阀并且关闭第二控制阀，使得燃料气体从第二罐经过加热装置流动至第一罐。

在上述燃料电池系统中，控制器可以被配置成：当在第一控制阀打开并且第二控制阀关闭之后通过电流传感器检测到的电流值的积分值超过标准值时，关闭第一控制阀并且打开第二控制阀，使得燃料气体从第一罐经过加热装置流动至第二罐。

在上述燃料电池系统中，控制器可以被配置成：当第一罐中的燃料气体的温度或第二罐中的燃料气体的温度等于或小于对应于燃料气体的剩余量的阈值时，确定满足条件。

在上述燃料电池系统中，控制器可以被配置成：当第一罐中的燃料气体的消耗率或第二罐中的燃料气体的消耗率等于或小于对应于燃料气体的剩余量的阈值时，确定满足条件。

在上述燃料电池系统中，第一罐和第二罐中的每个罐可以包括由树脂制成的衬里，第一罐和第二罐中的每个罐可以具有在一个方向上延伸的形状，以及第一罐在在所述一个方向上的长度可以大于第二罐在所述一个方向上的长度。

在上述燃料电池系统中，第一罐可以包括由金属制成的衬里，以及第二罐可以包括由树脂制成的衬里。

在上述燃料电池系统中，加热装置可以是包括冷却通道的热交换器，冷却燃料电池的冷却介质流经该冷却通道。

在上述燃料电池系统中，加热装置可以是包括风扇和散热片的热交换器。

附图说明

图1是第一实施方式的燃料电池系统的框图；

图2是示例性罐的横截面图；

图3是其中在衬里与增强层之间形成间隙的罐的横截面图；

图4示出了罐的并联连接；

图5示出了罐的串联连接#1和罐的串联连接#2；

图6示出了示例性控制条件；

图7是在燃料电池堆的运行期间由控制装置执行的示例性处理的流程图；

图8示出了每个罐中的燃料气体的温度相对于时间的变化；

图9是热交换器的变型的平面图；

图10是在燃料电池堆的运行期间由控制装置执行的另一示例性处理的流程图；

图11是在燃料电池堆的运行期间由控制装置执行的另一示例性处理的流程图；

图12是第二实施方式的燃料电池系统的框图；

图13是在燃料电池堆的运行期间由控制装置执行的示例性处理的流程图；

图14是在填充燃料气体期间由控制装置执行的示例性处理的流程图；

图15是第三实施方式的燃料电池系统的框图；

图16是在燃料电池堆的运行期间由控制装置执行的示例性处理的流程图；

图17是第四实施方式的燃料电池系统的框图；

图18是在燃料电池堆的运行期间由控制装置执行的示例性处理的流程图；

图19是第五实施方式的燃料电池系统的框图；以及

图20给出了控制阀和填充阀的打开/关闭状态的示例。

具体实施方式

当燃料气体填充至罐中的流速受到限制时，填充的时间量增加。因此，为了减小衬里上的负载，重要的是防止在罐的衬里与增强层之间形成足以使衬里变形的间隙。

第一实施方式

图1是第一实施方式的燃料电池系统的框图。燃料电池系统包括控制装置1、一对罐2a和2b、一对控制阀3a和3b、热交换器4、燃料电池堆50、电流传感器51、转换器电路52、泵54、散热器55、分流阀56、减压阀57、容器61、填充阀62、通信器63和压力传感器64。

燃料电池系统还包括填充通道90、罐连接通道91、一对供应系统连接通道92a和92b以及燃料供应通道93，作为诸如氢气的燃料气体所流动通过的管道。此外，燃料电池系统包括冷却水排放通道5a、冷却水供应通道5b和冷却水分配通道5c和5d，作为冷却水流动通过的管道，冷却水是燃料电池堆50的冷却介质的示例。

填充通道90耦接至容器61、填充阀62和罐连接通道91。容器61连接至安装在例如氢站中的燃料气体填充装置60。填充装置60将燃料气体通过容器61从填充通道90填充至每个罐2a、2b中。

填充阀62设置在填充通道90中，并且根据控制装置1的控制打开及关闭。当燃料气体填充至罐2a和2b中时，填充阀62打开，否则关闭。

控制装置1例如是电子控制单元(ECU)，并且包括中央处理单元(CPU)10和存储器11。存储器11存储用于控制燃料电池系统的操作的程序和各种参数。CPU 10在启动时读取存储器11中的程序，并且执行程序中定义的操作。存储器11包括例如随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。

控制装置1通过通信器63与填充装置60通信。通信器63包括处理例如红外通信的通信电路。控制装置1通过与填充装置60的通信与填充装置60协作地控制填充阀62等。

填充通道90的最下游部分耦接至如附图标记P1所示的罐连接通道91的中部。罐连接通道91是连接罐2a和2b的通道。罐连接通道91的第一端连接至罐2a，并且罐连接通道91的第二端连接至罐2b。燃料气体从填充通道90经过罐连接通道91，然后填充至每个罐2a、2b中。

压力传感器64设置在填充通道90中。压力传感器64检测填充通道90中的压力。当填充阀62关闭时，填充通道90中的压力等于罐连接通道91中的压力。因此，压力传感器64能够检测罐2a和2b中的燃料气体的压力。控制装置1获取通过压力传感器64检测到的压力，并将获取的压力用于各种控制。

罐2a和2b分别是第一罐和第二罐的示例，并且积聚燃料气体。每个罐2a、2b中的燃料气体通过燃料供应通道93供应至燃料电池堆50，并且由燃料电池堆50使用以产生电力。由于燃料电池系统包括多个罐2a和2b，因此延长了直到燃料气体被填充的燃料电池堆50的电力生成的持续时间。

供应系统连接通道92a是在不通过热交换器4的情况下将燃料气体从罐2a供应至燃料电池堆50的通道的示例，并且供应系统连接通道92b是在不通过热交换器4的情况下将燃料气体从罐2b供应至燃料电池堆50的通道的示例。供应系统连接通道92a和92b的第一端分别连接至罐2a和2b，并且供应系统连接通道92a和92b的第二端连接至由附图标记P2表示的燃料供应通道93的第一端。供应系统连接通道92a和92b分别将罐2a和2b连接至燃料供应通道93。

控制阀3a和3b分别设置在供应系统连接通道92a和92b中。控制阀3a和3b根据控制装置1的控制而打开及关闭。在将燃料气体填充至罐2a和2b期间，控制阀3a和3b关闭。

当燃料气体从罐2a或罐2b供应至燃料电池堆50时，控制装置1控制控制阀3a和3b的打开/关闭以切换燃料气体至燃料电池的供应路径。更具体地，如稍后所述，控制装置1通过切换罐2a和2b与燃料电池堆50之间的连接配置来切换燃料气体的路径。

减压阀57设置在燃料供应通道93中。控制装置1控制减压阀57的打开程度。因此，根据例如从燃料电池堆50请求的输出(电力)来调节向燃料电池堆50供应的燃料气体的量。

燃料电池堆50通过供应至阳极的燃料气体与供应至阴极的诸如空气的氧化剂气体之间的化学反应来产生电力。燃料电池堆50包括堆叠的多个燃料电池。燃料供应通道93连接至燃料电池的阳极。未示出的氧化剂气体的供应通道连接至燃料电池的阴极。

燃料电池堆50电连接至电流传感器51和转换器电路52。转换器电路52包括例如直流-直流(DC-DC)转换器和逆变器。电流传感器51检测从燃料电池堆50输出的电流值I。控制装置1获得通过电流传感器51检测的电流值I，并将获得的电流值I用于各种控制。在燃料电池系统安装在燃料电池车辆上的情况下，由燃料电池堆50产生的电力从转换器电路52供应至马达53。

冷却水排出通道5a和冷却水供应通道5b连接至燃料电池堆50以冷却燃料电池堆50。冷却水排出通道5a和冷却水供应通道5b的第一端连接至燃料电池堆50，并且冷却水排出通道5a和冷却水供应通道5b的第二端连接至散热器55。

用于冷却燃料电池堆50的高温冷却水从燃料电池堆50排放至冷却水排放通道5a，并流入散热器55。散热器55冷却来自冷却水排出通道5a的冷却水，并将经冷却的冷却水排出至冷却水供应通道5b。

泵54设置在冷却水供应通道5b中。泵54将排出至冷却水供应通道5b的低温冷却水泵送至燃料电池堆50。因此，如附图标记c所示，冷却水在燃料电池堆50与散热器55之间循环。

温度传感器23a和23b分别设置在罐2a和2b中。温度传感器23a和23b分别检测罐2a和2b中的燃料气体的温度。控制装置1获得由设置在罐2a和2b中的温度传感器23a和23b检测的温度，以将它们用于各种控制。罐2a中的温度传感器23a是第一温度传感器的示例，并且罐2b中的温度传感器23b是第二温度传感器的示例。

将描述罐2a和2b的结构。

图2是示出罐2a和2b的横截面图。罐2a和2b中的每一罐具有衬里20、增强层21和一对接头部22和25。每个罐2a和2b具有沿方向Dx延伸的形状，并且罐2a和2b中的每个罐在方向Dx上的长度比在垂直于方向Dx的方向Dy上的长度长。

衬里20形成为具有中空结构，使得在每个罐2a、2b内确保用于燃料气体的存储空间24。衬里20具有阻气性，其阻止燃料气体通过其到达外部。衬里20由树脂制成。树脂的示例包括但不限于聚乙烯树脂、聚丙烯树脂和其他硬树脂。

接头部22和25将存储空间24与外部管道连通。接头部22连接至罐连接通道91的一端，并且接头部25连接至供应系统连接通道92a或供应系统连接通道92b。燃料气体通过接头部22从储存空间24流动至罐连接通道91，并通过接头部25流动至供应系统连接通道92a或供应系统连接通道92b。

形成增强层21以便覆盖衬里20的外周表面。增强层21具有对存储在每个罐2a、2b内的燃料气体的压力的抵抗。通过例如将包含基质树脂的纤维缠绕在衬里20的外表面周围然后固化基质树脂来获得增强层21。基质树脂的示例包括但不限于环氧树脂和改性环氧树脂，并且纤维的示例包括但不限于碳纤维和芳族聚酰胺树脂。缠绕纤维的方法的示例包括但不限于纤维缠绕方法和带缠绕方法，并且一起使用螺旋缠绕和环向缠绕。

例如，由碳纤维增强塑料(CFRP)制成的增强层21是通过对由树脂制成的衬里20使用细丝缠绕方法而形成的。在增强层21由CFRP制成的情况下，热固性环氧树脂用作基质树脂，并且碳纤维用作纤维。除了堆叠在衬里20的外周表面上的CFRP层之外，增强层21还可以包括堆叠在CFRP层的外表面上的玻璃纤维增强塑料(GFRP)。

图3是当在衬里20与增强层21之间形成间隙26时每个罐2a、2b的示例的横截面图。如通过与图2进行比较所理解的，在衬里20与增强层21之间形成间隙26。由于以下原因形成间隙26。

衬里20和增强层21具有不同的线性膨胀系数。因此，衬里20可能比增强层21收缩得更多。因此，当每个罐2a、2b中的燃料气体的温度降低时，增强层21基本上不收缩，但是衬里20收缩，从而形成间隙26。当在形成间隙26之后将燃料气体填充至每个罐2a、2b中时，衬里20变形以填充间隙26。因此，可以将负载施加至衬里20。

随着燃料气体被供应至燃料电池堆50，每个罐2a、2b中的燃料气体的剩余量减少，从而燃料气体的温度降低。因此，随着燃料气体的消耗量增加，每个罐2a、2b中的燃料气体的温度降低，从而可以形成间隙26。

因此，如图1所示，热交换器4设置在罐2a与罐2b之间的罐连接通道91中，并且控制装置1在满足罐2a或罐2b中的燃料气体的温度的控制条件时使热交换器4运行，使得从罐2a和2b中的一个罐经过热交换器4流动至罐2a和2b中的另一个罐的燃料气体被加热。

在这种情况下，控制装置1打开及关闭控制阀3a和3b，使得燃料气体从罐2a和2b中的一个罐流动至罐2a和2b中的另一个罐。因此，通过热交换器4加热的燃料气体从罐2a和2b中的一个罐流动至罐2a和2b中的另一个罐。因此，减少了燃料气体所流入的罐2a或罐2b中的燃料气体的温度降低，从而抑制了间隙26的形成。

热交换器4是加热装置的示例。加热装置不限于热交换器4，也可以是加热器。热交换器4的热交换的方式不受限制。在本实施方式中，热交换器4使用例如燃料电池堆50的冷却水用于热交换。因此，热交换器4包括冷却通道40，冷却过燃料电池堆50的冷却水流过冷却通道40。

冷却通道40的第一端和第二端分别耦接至冷却水分配通道5c和5d。从冷却水排出通道5a分流的冷却水流过冷却水分配通道5c和5d。由于燃料电池堆50的冷却而温度变高的冷却水流过冷却水分配通道5c，然后流入冷却通道40，如附图标记d所示。冷却通道40缠绕在罐连接通道91的外围，使得在高温冷却水与低温燃料气体之间进行热交换。

由于热交换而温度变低的冷却水经过冷却水分配通道5d从冷却通道40流入冷却水供应通道5b。在这种情况下，冷却水流入泵54的上游侧。

分流阀56设置在冷却水分配通道5c中。分流阀56根据控制装置1的控制而打开及关闭。控制装置1在使热交换器4运行时打开分流阀56，在停止热交换器4时关闭分流阀56。

如上所述，热交换器4使用燃料电池堆50的冷却水用于热交换。燃料电池堆50的输出越高，冷却水的温度变得越高，因为燃料电池堆50的发热量增加。另外，燃料电池堆50的输出越高，燃料气体的消耗量越大。因此，随着燃料气体的消耗量增加，冷却通道40中的冷却水的温度增加。因此，有效地减少了由于每个罐2a、2b中燃料气体的剩余量的减少而导致的温度的降低。

控制装置1控制控制阀3a和3b以及热交换器4，使得燃料气体从罐2a和2b中的一个罐流动至罐连接通道91，通过热交换器4加热，然后流入罐2a和2b中的另一个罐。控制装置1通过控制控制阀3a和3b的打开及关闭根据稍后描述的控制条件来将罐2a和2b的连接配置切换为并联连接、串联连接#1和串联连接#2之一。

图4示出了罐2a和2b的并联连接。图4仅示出了图1所示的燃料电池系统的罐2a和2b、控制阀3a和3b、热交换器4、减压阀57和燃料电池堆50。省略了填充阀62的图示，但是填充阀62关闭。

当不满足控制条件时，控制装置1打开控制阀3a和3b，以将罐2a和2b彼此并联地连接至燃料电池堆50。在这种情况下，罐2a中的燃料气体沿着路径Ra通过供应系统连接通道92a和燃料供应通道93供应至燃料电池堆50。罐2b中的燃料气体沿着路径Rb通过供应系统连接通道92b和燃料供应通道93供应至燃料电池堆50。

由于罐2a和2b中的压力基本上彼此相等，因此没有燃料气体通过罐连接通道91。因此，控制装置1关闭分流阀56，使得热交换器4不运行。也就是说，控制装置1停止热交换器4的运行。

罐2a和2b中的燃料气体随着其被供应至燃料电池堆50而减少。因此，每个罐2a、2b中的燃料气体的剩余量减少，并且温度随着压力降低而降低。因此，对于罐2a和2b中的燃料气体的至少之一满足控制条件。

图5示出了罐2a和2b的串联连接#1和串联连接#2。图5仅示出了图1所示的燃料电池系统的罐2a和2b、控制阀3a和3b、热交换器4、减压阀57和燃料电池堆50。尽管省略了填充阀62的图示，但是填充阀62关闭。

当满足控制条件时，控制装置1打开分流阀56，使得热交换器4运行，并且打开控制阀3a和3b中的仅一个以将罐2a和2b与燃料电池堆50串联连接。

在串联连接#1的情况下，控制装置1关闭控制阀3a并打开控制阀3b。这使得罐2a和2b中的压力变得不同，并且罐2a中的燃料气体沿着路径Rc通过罐连接通道91流入罐2b。在这种情况下，罐2a位于燃料气体的供应路径Rc和Rb中比罐2b更上游的位置。

由于罐2b中的燃料气体沿路径Rb供应至燃料电池堆50，因此罐2b中的剩余燃料气体量减少。然而，由于罐2a中的燃料气体在通过经过热交换器4被加热后流入罐2b，因此减少了罐2b中的燃料气体的温度的降低。

在串联连接#2的情况下，控制装置1关闭控制阀3b并打开控制阀3a。这导致罐2a和2b中的压力变得不同，并且罐2b中的燃料气体沿着路径Rc'通过罐连接通道91流入罐2a。在这种情况下，罐2b位于燃料气体的供应路径Rc'和Ra中比罐2a更上游的位置。

由于罐2a中的燃料气体沿路径Ra供应至燃料电池堆50，因此罐2a中的燃料气体的剩余量减少。然而，由于罐2b中的燃料气体在通过经过热交换器4被加热后流入罐2a，因此减少了罐2a中的燃料气体的温度的降低。

如上所述，当对于罐2a和2b中的任何燃料气体不满足控制条件时，控制装置1将燃料气体的供应路径切换至路径Ra和Rb，并且停止热交换器4的运行，其中，燃料气体在不经过热交换器4的情况下沿着路径Ra和Rb从罐2a和2b流动至燃料电池堆50。当对于罐2a和2b中的燃料气体至少之一满足控制条件时，控制装置1将燃料气体的供应路径切换到路径Rc和Rb或者路径Rc'和Ra，并且使热交换器4运行，其中，燃料气体沿着路径Rc和Rb从罐2a流出通过热交换器4流动至罐2b然后到达燃料电池堆50，燃料气体沿着路径Rc'和Ra从罐2b流出通过热交换器4流动至罐2a并到达燃料电池堆50。

因此，当不满足控制条件时，燃料气体不经过热交换器4。因此，燃料气体在不经过例如热交换器4中的长通道的情况下到达燃料电池堆50。因此，与燃料气体经过热交换器4的情况相比，提高了燃料气体的流量控制的响应。

在串联连接#1和串联连接#2中的任何之一中，燃料气体从上游罐2a或罐2b流动至下游罐2b或2a，并且上游罐2a或罐2b中的燃料气体的温度降低。因此，控制装置1根据通过温度传感器23a和23b检测的温度交替地将罐2a和2b的连接配置切换至串联连接#1和串联连接#2。因此，罐2a和2b中的燃料气体被交替加热，因此有效地减少了燃料气体的温度的降低。

例如，当对于罐2a和2b中的燃料气体至少之一满足控制条件时，控制装置1将罐2a和2b的连接配置从并联连接切换至串联连接#1，然后，根据罐2a和2b中的燃料气体的温度，将罐2a和2b的连接配置交替地切换至串联连接#2和#1。

图6呈现了控制条件的示例。该控制条件是罐2a中的燃料气体的温度的条件和罐2b中的燃料气体的温度的条件的示例。

控制装置1通过确定是否满足控制条件来确定由于每个罐2a、2b中的燃料气体的温度的降低而形成间隙26的可能性。控制条件不仅包括燃料气体的温度，还包括例如每个罐2a、2b中的燃料气体的剩余量。这是因为燃料气体的剩余量越小，燃料气体填充至罐2a和2b中的可能性越高，并且减少燃料气体的温度的降低的需求变得越高。

附图标记Ga表示每个罐2a、2b中的燃料气体的剩余量与其温度之间的关系。区域Sa是满足控制条件的范围的示例，并且区域Sb是不满足控制条件的范围的示例。当剩余量等于或大于0并且等于或小于标准量Fr，并且温度等于或小于特定阈值Tr时，或者当剩余量大于标准量Fr，并且温度等于或小于相对于剩余量线性变化的阈值时，满足控制条件。因此，当剩余量小并且温度低时，满足控制条件。

控制装置1例如根据压力传感器64检测到的压力来计算剩余量，并从温度传感器23a和23b获取温度。由附图标记Ga指示的剩余量与温度之间的关系作为地图数据被存储在例如存储器11中，并且控制装置1通过将计算的剩余量和所获得的温度应用在地图中来确定是否满足控制条件。

如上所述，当罐2a或2b中的燃料气体的温度等于或小于对应于燃料气体的剩余量的阈值时，控制装置1确定满足控制条件。因此，控制装置1可以高精度地确定形成间隙26的可能性以及减少燃料气体的温度的降低的必要性。

控制装置1可以使用燃料气体的消耗率(燃料消耗率)而不是温度来确定是否满足控制条件。这是因为燃料消耗率越高，温度越低。也就是说，燃料气体的温度与燃料消耗率相关。

附图标记Gb指示每个罐2a、2b中的燃料气体的剩余量与燃料消耗率之间的关系。区域Sa是满足控制条件的范围的示例，并且区域Sb是不满足控制条件的范围的示例。当剩余量等于或大于0并且等于或小于标准量Fr'时，并且燃料消耗率大于相对于剩余量线性变化的阈值(等于或大于Vr并且等于或小于Vr'的范围)，满足控制条件。燃料消耗率越高，每个罐2a、2b中的燃料气体的温度的降低越快。因此，当预期快速的温度降低时，满足控制条件。

控制装置1根据例如通过压力传感器64检测的压力和通过电流传感器51检测的电流值I来计算燃料消耗率。燃料电池堆50的输出越高，燃料消耗率越高。由附图标记Gb表示的剩余量与燃料消耗率之间的关系作为地图数据被存储在例如存储器11中，并且控制装置1通过将剩余量和燃料消耗率应用在地图中来确定是否满足控制条件。

如上所述，当罐2a或2b中的燃料消耗率等于或大于对应于燃料气体的剩余量的阈值时，控制装置1确定满足控制条件。因此，控制装置1高精度地确定形成间隙26的可能性和减少燃料气体的温度的降低的必要性。当罐2a或2b中的燃料气体的温度等于或大于某个阈值时，控制装置1可以简单地确定满足控制条件。

图7是在燃料电池堆50的运行期间由控制装置1执行的示例性处理的流程图。该处理是当从罐2a和2b向燃料电池堆50供应燃料气体时由CPU 10执行的程序的操作。在该处理之前，控制装置1关闭填充阀62。

为了确定在罐2a或2b中形成间隙26的可能性，控制装置1确定是否满足控制条件(步骤St1)。当不满足控制条件时(步骤St1/否)，控制装置1确定形成间隙26的可能性低，关闭分流阀56以停止热交换器4(步骤St9)，并且打开控制阀3a和3b，以使罐2a和2b的连接配置成为并联连接(步骤St10)。此后，再次执行步骤St1的处理。

当满足控制条件时(步骤St1/是)，控制装置1打开分流阀56以使热交换器4运行(步骤St2)，并关闭控制阀3a并打开控制阀3b，以使罐2a和2b的连接配置成为串联连接#1(步骤St3)。

如上所述，当对于罐2a中的燃料气体和罐2b中的燃料气体中的任何之一不满足控制条件时，控制装置1打开控制阀3a和3b。当对于罐2a中的燃料气体和罐2b中的燃料气体中的至少之一满足控制条件时，控制装置1关闭控制阀3a并打开控制阀3b，使得燃料气体从罐2a流出经过热交换器4流至罐2b。因此，由于控制阀3a和3b的打开/关闭控制，高温燃料气体流入罐2b，从而加热罐2b中的燃料气体。因此，减小了罐2b中的燃料气体的温度的降低，从而抑制了在罐2b中形成间隙26。

然后，控制装置1再次确定是否满足控制条件(步骤St4)。当不满足控制条件时(步骤St4/否)，控制装置1执行步骤St9和St10的处理。

当对于罐2a中的燃料气体和罐2b中的燃料气体中的至少之一满足控制条件时(步骤St4/是)，控制装置1将温度差(Tb-Ta)与标准值TH(例如，5℃)进行比较(步骤St5)。温度差(Tb-Ta)是通过从由罐2b的温度传感器23b检测到的温度Tb(<Ta)减去由罐2a的温度传感器23a检测到的温度Ta而获得的。当温度差(Tb-Ta)等于或小于标准值TH时(步骤St5/否)，控制装置1再次执行步骤St4的处理。

当温度差(Tb-Ta)大于标准值TH时(步骤St5/是)，控制装置1打开控制阀3a并关闭控制阀3b以使罐2a和2b的连接配置成为串联连接#2(步骤St6)。

如上所述，当在控制阀3a关闭且控制阀3b打开之后温度差(Tb-Ta)超过标准值TH时，控制装置1打开控制阀3a并关闭控制阀3b，使得燃料气体从罐2b经过热交换器4流动至罐2a。因此，高温燃料气体流入罐2a，从而加热罐2a中的燃料气体。因此，减少了罐2a中的燃料气体的温度的降低，从而抑制了罐2a中的间隙26的形成。标准值TH是正值，并且是第一标准值的示例。

然后，控制装置1再次确定是否满足控制条件(步骤St7)。当对于罐2a中的燃料气体和罐2b中的燃料气体中的任何之一不满足控制条件时(步骤St7/否)，控制装置1执行步骤St9和St10的处理。

当对于罐2a中的燃料气体和罐2b中的燃料气体中的至少之一满足控制条件时(步骤St7/是)，控制装置1将温度差(Ta-Tb)与标准值TH进行比较(步骤St8)。温度差(Ta-Tb)是通过从由罐2a的温度传感器23a检测到的温度Ta减去由罐2b的温度传感器23b检测到的温度Tb而获得的。当温度差(Ta-Tb)等于或小于标准值TH时(步骤St8/否)，控制装置1再次执行步骤St7的处理。

当温度差(Ta-Tb)大于标准值TH时(步骤St8/是)，控制装置1关闭控制阀3a并打开控制阀3b，以使得罐2a和2b之间的连接配置成为串联连接#1(步骤St3)。因此，罐2b中的燃料气体的温度再次升高。此后，执行从步骤St4开始的处理。

如上所述，当在控制阀3a打开并且控制阀3b关闭之后温度差(Ta-Tb)超过标准值TH时，控制装置1关闭控制阀3a并打开控制阀，使得燃料气体从罐2a经过热交换器4流动至罐2b。因此，高温燃料气体流入罐2b，从而罐2b中的燃料气体被加热。

因此，减少了罐2b中的燃料气体的温度的降低，从而抑制了罐2b中的间隙26的形成。在本处理中，控制装置1在步骤St5和步骤St8的每一个步骤中获得分别由罐2a和2b的温度传感器23a和23b检测的温度Ta和Tb。假设步骤St5中的标准值TH和步骤St8中的标准值TH相同，但是步骤St5中的标准值TH和步骤St8中的标准值TH可以不同。

如上所述，控制装置1打开及关闭控制阀3a和3b，使得由热交换器4加热的燃料气体的流动方向在从罐2至罐2b的方向与从罐2b至罐2a的方向之间交替地切换。因此，罐2a和2b中的燃料气体被交替地加热。

图8示出了罐2a和2b中的燃料气体的温度相对于时间的变化。燃料气体的温度根据上述控制装置1的控制而变化。

在时间T1之后的范围内，点划线表示罐2a中的燃料气体的温度(即，温度Ta)，虚线表示罐2b中的燃料气体的温度(即，温度Tb)。另外，实线表示指示时间T0与时间T1之间的温度的线的延长线。也就是说，实线表示当连接配置是并联连接时温度降低的斜率。虚线LT是连接罐2a和2b的温度线的交叉点的线，并且被认为是罐2a和2b的温度的平均值。

在时间T0与时间T1之间，由于不满足控制条件(参见“不满足控制条件”)，控制装置1使罐2a和2b的连接配置为并联连接。因此，随着剩余量减少，罐2a和2b的温度降低，同时保持彼此相等。

此后，当在时间T1处满足控制条件时(参见“已满足控制条件”)，控制装置1使得罐2a和2b的连接配置为串联连接#1。因此，来自罐2a的燃料气体被热交换器4加热，然后流入罐2b。由此，减少了罐2b中的燃料气体的温度的降低。另一方面，由于剩余量的减少，上游罐2a的燃料气体的温度以比并联连接期间更快的速率降低。

此后，当确定罐2a中的燃料气体与罐2b中的燃料气体之间的温度差(Tb-Ta)在时间T2处超过标准值TH时，控制装置1使罐2a和2b的连接配置成为串联连接#2。因此，来自罐2b的燃料气体被热交换器4加热，然后流入罐2a。因此，减少了罐2a中的燃料气体的温度的降低。另一方面，由于剩余量的减少，上游罐2b中的燃料气体的温度以比并联连接期间更快的速率降低。

此后，当确定罐2a中的燃料气体与罐2b中的燃料气体之间的温度差(Ta-Tb)在时间T3处超过标准值TH时，控制装置1使罐2a和2b的连接配置成为串联连接#1。因此，减少了罐2b中的燃料气体的温度的降低，并且上游罐2a中的燃料气体的温度以比并联连接期间更快的速率降低。

此后，当确定罐2a中的燃料气体与罐2b中的燃料气体之间的温度差(Tb-Ta)在时间T4处超过标准值TH时，控制装置1使罐2a和2b的连接配置成为串联连接#2。因此，减少了罐2a中的燃料气体的温度的降低，并且上游罐2b中的燃料气体的温度以比并联连接期间更快的速率降低。如上所述，罐2a中的燃料气体的温度与罐2b中的燃料气体的温度之间的大小关系被控制成在每次切换连接配置时反转。

在本实施方式中，如上所述，交替地减少罐2a中的燃料气体的温度的降低和罐2b中的燃料气体的温度的降低。因此，由虚线LT表示的温度的平均值高于在保持由实线表示的并联连接期间的温度降低时的温度(参见ΔT)。因此，控制装置1减少了罐2a和2b的温度的降低。因此，抑制了每个罐2a、2b中的间隙26的形成。

在本实施方式中，热交换器4使用燃料电池堆50的冷却水进行热交换，但是这并不意味着任何限制。热交换器4可以使用环境空气进行热交换。

图9是示出热交换器4的变型的平面图。热交换器4包括风扇41和散热片42。例如，散热片42设置在罐连接通道91的表面上，并且风扇41设置在散热片42的前面。

如箭头所示，风扇41吸入环境空气并将环境空气扇动至散热片42。散热片42吸收空气的热量，并与罐连接通道91中的燃料气体进行热交换。因此，燃料气体被加热。

控制装置1通过打开及关闭用于使风扇41旋转的马达(未示出)来控制热交换器4的运行和停止。

如上所述，由于热交换器4包括风扇41和散热片42，因此与使用燃料电池堆50的冷却水的情况不同，消除了布置冷却通道40和冷却水分配通道5c和5d的需要，并且以简单的结构实现了热交换。

在上述实施方式中，控制装置1基于通过温度传感器23a和23b检测到的温度Ta和Tb来切换罐2a和2b的连接配置，但是这并不意味着任何限制。如以下示例中所描述的，可以基于通过压力传感器64检测到的压力Ps来切换连接配置。

图10是在燃料电池堆50的运行期间通过控制装置1执行的另一示例性处理的流程图。在图10中，相同的附图标记被分配给与图7中相同的步骤，并且省略其描述。

在将罐2a和2b的连接配置切换为串联连接#1之后(步骤St3)，控制装置1获取通过压力传感器64检测到的压力Ps，并将获得的压力Ps作为保持值Po存储在存储器11(步骤St3-1)。当满足控制条件时(步骤St4/是)，控制装置1将通过从新获得的压力Ps减去保持值Po而获得的差值(Ps-Po)与标准值TH'(>0)进行比较(步骤St5a)。在下文中，差值(Ps-Po)被称为“压力差”。标准值TH'是对应于例如5℃的压力值。

当压力差(Ps-Po)等于或小于标准值TH'时(步骤St5a/否)，控制装置1再次执行步骤St4的处理。

当压力差(Ps-Po)大于标准值TH'时(步骤St5a/是)，控制装置1打开控制阀3a并关闭控制阀3b使罐2a和2b的连接配置成为串联连接#2(步骤St6)。这减少了罐2a中燃料气体的温度Ta的降低。

如上所述，当在控制阀3a关闭并且控制阀3b打开之后压力传感器64检测到的压力Ps的减小量即压力差(Ps-Po)超过标准值TH'时，控制装置1打开控制阀3a并关闭控制阀3b，使得燃料气体从罐2b经过热交换器4流入罐2a。因此，通过热交换器4加热的燃料气体流入罐2a，从而加热罐2a中的燃料气体。因此，减少了罐2a中的燃料气体的温度的降低，从而抑制了罐2a中的间隙26的形成。

然后，控制装置1获取通过压力传感器64检测到的压力Ps，并将获得的压力Ps作为保持值Po存储在存储器11中(步骤St6-1)。当满足控制条件时(步骤St7/是)，控制装置1将新获得的压力Ps与保持值Po之间的压力差(Ps-Po)与标准值TH'进行比较(步骤St8a)。

当压力差(Ps-Po)等于或小于标准值TH'时(步骤St8a/否)，控制装置1再次执行步骤St7的处理。

当压力差(Ps-Po)大于标准值TH'时(步骤St8a/是)，控制装置1关闭控制阀3a并打开控制阀3b以使罐2a和2b的连接配置成为串联连接#1(步骤St3)。这减少了罐2b中燃料气体的温度Tb的降低。此后，执行步骤St3-1的处理。

如上所述，当在控制阀3a打开并且控制阀3b关闭之后压力差(Ps-Po)超过标准值TH'时，控制装置1关闭控制阀3a并打开控制阀3b，使得燃料气体从罐2a经过热交换器4流入罐2b。因此，由热交换器4加热的燃料气体流入罐2b，从而加热罐2b中的燃料气体。

因此，本处理具有与图7中所示的处理相同的优点。控制装置1在步骤St5a和St8a的每一个步骤中获取通过压力传感器64检测到的压力Ps。在该示例中，假设步骤St5a中的标准值TH'和步骤St8a中的标准值TH'相同，但是可以彼此不同。

另外可替选地，控制装置1可以基于通过电流传感器51检测到的电流值I的积分值ΣI来切换连接配置，如以下示例中所描述的。

图11是在燃料电池堆50的运行期间由控制装置1执行的又一示例性处理的流程图。在图11中，相同的附图标记被分配给与图7中相同的步骤，并且省略其描述。在本示例中，控制装置1通过以恒定时间间隔从电流传感器获得电流值I并且对所获得的电流值I进行时间积分来计算积分值ΣI。

在将罐2a和2b的连接配置切换为串联连接#1之后(步骤St3)，控制装置1将积分值ΣI重置为0(步骤St3-2)。当满足控制条件时(步骤St4/是)，控制装置1将积分值ΣI与标准值TH”(>0)进行比较(步骤St5b)。标准值TH”是对应于与例如5℃相对应的压力值的输出电流。

当积分值ΣI等于或小于标准值TH”时(步骤St5b/否)，控制装置1再次执行步骤St4的处理。

当积分值ΣI大于标准值TH”时(步骤St5b/是)，控制装置1打开控制阀3a并关闭控制阀3b以使罐2a和2b的连接配置成为串联连接#2(步骤St6)。这减少了罐2a中燃料气体的温度Ta的降低。

如上所述，当在控制阀3a关闭并且控制阀3b打开之后积分值ΣI超过标准值TH”时，控制装置1打开控制阀3a并关闭控制阀3b，使得燃料气体从罐2b经过热交换器4流入罐2a。因此，通过热交换器4加热的燃料气体流入罐2a，从而加热罐2a中的燃料气体。因此，减少了罐2a中的燃料气体的温度的降低，因此抑制了罐2a中的间隙26的形成。

然后，控制装置1将积分值ΣI重置为0(步骤St6-2)。当满足控制条件时(步骤St7/是)，控制装置1将积分值ΣI与标准值TH”进行比较(步骤St8b)。

当积分值ΣI等于或小于标准值TH”时(步骤St8b/否)，控制装置1再次执行步骤St7的处理。

当积分值ΣI大于标准值TH”时(步骤St8b/是)，控制装置1关闭控制阀3a并打开控制阀3b以使罐2a和2b的连接配置成为串联连接#1(步骤St3)。这减少了罐2b中燃料气体的温度Tb的降低。此后，执行步骤St3-2的处理。

如上所述，当在控制阀3a打开并且控制阀3b关闭之后积分值ΣI超过标准值TH”时，控制装置1关闭控制阀3a并打开控制阀3b，使得燃料气体从罐2a经过热交换器4流入罐2b。因此，通过热交换器4加热的燃料气体流入罐2b，从而加热罐2b中的燃料气体。

因此，本方法也具有与图7中所示的方法相同的优点。步骤St5b中的积分值ΣI是通过在从步骤St3-2至步骤St5b的时间段期间的电流值I的时间积分来获得的。步骤St8b中的积分值ΣI是通过在从步骤St6-2至步骤St8b的时间段期间的电流值I的时间积分获得的。步骤St5b和St8b中的标准值TH”被假定为相同，但可以不同。

第二实施方式

在第一实施方式中，控制装置1执行控制使得如参考图8所描述每次切换连接配置时罐2a中的燃料气体的温度与罐2b中的燃料气体的温度之间的大小关系反转，但是这并不意味着任何限制。控制装置1可以执行控制使得罐2b中的燃料气体的温度保持在比罐2a中的燃料气体的温度高的温度。

在这种情况下，在填充燃料气体时，控制装置1在填充低温罐2a之前开始填充高温罐2b。然后，在通过外部空气充分加热低温罐2a中的燃料气体之后，控制装置1开始填充罐2a。因此，可以在等待通过罐2a的衬里20的热膨胀来减小间隙26之后开始填充罐2a。因此，减少了填充时衬里20上的负载。

图12是第二实施方式的燃料电池系统的框图。在图12中，相同的附图标记被分配给与图1中相同的部件，并且省略其描述。

在本实施方式中，调节阀3c设置在罐连接通道91中。调节阀3c位于由附图标记P1表示的位置与罐2a之间，并且根据控制装置1的控制而打开及关闭。在填充时控制装置1预先关闭调节阀3c，并且在将燃料气体填充至罐2a中之前打开填充阀62以开始将燃料气体填充至罐2b中。当通过温度传感器23a检测到的罐2a中的温度Ta达到衬里20上的负载充分减小处的值时，控制装置1打开调节阀3c以开始将燃料气体填充至罐2a中。

图13是在燃料电池堆50的运行期间由控制装置1执行的示例性处理的流程图。在图13中，相同的附图标记被分配给与图7中相同的步骤，并且省略其描述。在该处理之前，控制装置1关闭填充阀62并打开调节阀3c。

在本处理中，控制装置1交替地打开及关闭控制阀3a和3b，使得罐2a中的燃料气体的温度不会变得太低，同时保持罐2b中的燃料气体的温度高于罐2a中的燃料气体的温度(Tb>Ta)。

当在控制装置1将罐2a和2b的连接配置切换为串联连接#2(步骤St6)之后满足控制条件时(步骤St7/是)，控制装置1将通过从通过罐2b中的温度传感器23b检测到的温度Tb减去通过罐2a中的温度传感器23a检测到的温度Ta而获得温度差(Tb-Ta)与标准值THn(>0)进行比较(步骤St8c)。标准值THn是第二标准值的示例，并且小于标准值TH。例如，标准值THn为5℃，标准值TH为10℃。

当温度差(Tb-Ta)等于或大于标准值THn时(步骤St8c/否)，控制装置1再次执行步骤St7的处理。当温度差(Tb-Ta)小于标准值THn时(步骤St8c/是)，控制装置1将罐2a和2b的连接配置切换为串联连接#1(步骤St3)。这减少了罐2b中燃料气体温度的降低。

如上所描述的，当在控制阀3a打开并且控制阀3b关闭之后温度差(Tb-Ta)变得低于比标准值TH小的标准值THn时，控制装置1关闭控制阀3a并且打开控制阀3b，使得燃料气体从罐2a通过热交换器4流入罐2b。因此，温度差(Tb-Ta)基本上保持在从标准值THn至标准值TH的范围内。

因此，罐2b中的燃料气体的温度保持高于罐2a中的燃料气体的温度。因此，即使当罐2a的衬里20受到温度降低的影响时，控制装置1也可以在等待通过罐2a的衬里20的热膨胀减小间隙26之后开始将燃料气体填充至罐2a中。因此，减少了填充时衬里20上的负载。

图14是在燃料气体的填充期间由控制装置1执行的示例性处理的流程图。控制装置1根据例如与填充装置60的通信来确定是否开始填充燃料气体(步骤St21)。当未开始填充时(步骤St21/否)，控制装置1关闭填充阀62(步骤St28)，并打开调节阀3c(步骤St29)。

当填充开始时(步骤St21/是)，控制装置1关闭分流阀56以停止热交换器4(步骤St22)。然后，控制装置1关闭调节阀3c和控制阀3a和3b(步骤St23)。

然后，控制装置1打开填充阀62(步骤St24)。该步骤开始将燃料气体填充至罐2b中。

然后，控制装置1获得通过罐2a中的温度传感器23a检测的温度Ta，并将获得的温度Ta与预定值K进行比较(步骤St25)。当温度Ta等于或小于预定值K时(步骤St25/否)，控制装置1再次执行步骤St25的处理。

当温度Ta大于预定值K时(步骤St25/是)，控制装置1打开调节阀3c(步骤St26)。这开始将燃料气体填充至罐2a中。在这种情况下，预定值K被设定在间隙26通过罐2a的衬里20的热膨胀而充分减小处的温度。

然后，控制装置1获取通过压力传感器64检测到的压力Ps，并将获取的压力Ps与预定值M进行比较，以确定是否完成了将燃料气体填充至每个罐2a、2b(步骤St27)。当压力Ps等于或小于预定值M时(步骤St27/否)，控制装置1再次执行步骤St27的处理。

当压力Ps大于预定值M时(步骤St27/是)，控制装置1确定填充完成，并关闭填充阀62(步骤St28)。在这种情况下，预定值M被设定为当每个罐2a、2b充满时获得的压力Ps。

然后，控制装置1打开调节阀3c(步骤St29)。如上所描述的，控制装置1在燃料气体的填充期间执行上述处理。本实施方式中的燃料电池系统的热交换器4不限于使用燃料电池堆50的冷却水的热交换器，并且可以是图9中所示的热交换器。

第三实施方式

在第二实施方式中，控制装置1交替地将罐2a和2b的连接配置切换为串联连接#1和#2，使得罐2a中的燃料气体的温度不会变得太低，但这并不意味着任何限制。当如第二实施方式那样在将燃料气体填充至高温罐2a中之后将燃料气体填充至低温罐2b中时，则不必切换连接配置。

图15是第三实施方式的燃料电池系统的框图。在图15中，相同的附图标记被分配给与图12中相同的部件，并且省略其描述。

当对罐2a中的燃料气体与罐2b中的燃料气体之间的温差(Tb-Ta)没有限制时，如果罐2b中的燃料气体的温度Tb简单地保持高于罐2a中的燃料气体的温度Ta，就足够了。因此，在第三实施方式的燃料电池系统中，没有设置控制阀3a和供应系统连接通道92a，并且罐2a和2b的连接配置总是串联连接#1。因此，第三实施方式的燃料电池系统的尺寸小于第二实施方式的燃料电池系统的尺寸。罐2a的接头部25不与任何部件连接，并且是密封的。

控制装置1根据燃料电池堆50的运行期间的控制条件来控制热交换器4的运行，但是不进行控制阀3b的打开/关闭控制。

图16是在燃料电池堆50的运行期间由控制装置1执行的示例性处理的流程图。在图16中，相同的附图标记被分配给与图7中相同的步骤，并且省略其描述。

当满足控制条件时(步骤St1/是)，控制装置1使热交换器4运行(步骤St2)，并且当不满足控制条件时(步骤St1/否)，控制装置1停止热交换器4的运行(步骤St9)。由于罐2a和2b的连接配置总是串联连接#1，所以减少了罐2b中燃料气体温度的降低。因此，抑制了罐2b中的间隙26的形成。

然而，控制装置1在燃料气体的填充期间执行与图14中的处理相同的处理。因此，在温度充分升高之后开始将燃料气体填充至罐2b中，从而减小了罐2b的衬里20上的负载。本实施方式中的燃料电池系统的热交换器4不限于使用燃料电池堆50的冷却水的热交换器，并且可以是图9中所示的热交换器。

第四实施方式

在第一实施方式和第二实施方式中，控制装置1通过交替地打开及关闭控制阀3a和3b来降低每个罐2a、2b中的燃料气体的温度的降低。然而，罐2a在纵向方向Dx上的长度可以被配置成比罐2b在纵向方向Dx上的长度短，以将较短罐2a的温度保持为低于较长罐2b的温度。在这种情况下，在填充燃料气体时，较短罐2a的衬里20在纵向方向Dx上的变形量变得小于较长罐2b在纵向方向Dx上的变形量。因此，减小了负载。

图17是第四实施方式的燃料电池系统的框图。在图17中，相同的附图标记被分配给与图1中相同的部件，并且省略其描述。在本实施方式中，罐2a在纵向方向Dx上的长度La比罐2b在纵向方向Dx上的长度Lb短。

图18是在燃料电池堆50的运行期间由控制装置1执行的示例性处理的流程图。在图18中，相同的附图标记被分配给与图7中相同的步骤，并且省略其描述。

当满足控制条件时(步骤St1/是)，控制装置1使热交换器4运行(步骤St2)并使罐2a和2b的连接配置为串联连接#1(步骤St3)。然后，控制装置1再次确定是否满足控制条件(步骤St3-3)。

当满足控制条件时(步骤St3-3/是)，控制装置1再次执行步骤St3-3的处理，并且当不满足控制条件时(步骤St3-3/否)，控制装置1执行步骤St9和St10的处理。

如上所描述的，与第一实施方式和第二实施方式的控制装置1不同，控制装置1将连接配置从并联连接切换为串联连接#1，但是不将连接配置切换为串联连接#2。因此，减少了罐2b中的燃料气体的温度的降低，但没有减少罐2a中的燃料气体的温度的降低。

然而，罐2a在纵向方向Dx上的长度La比罐2b在纵向方向Dx上的长度Lb短。因此，在填充燃料气体时，较短罐2a的衬里20在纵向方向Dx上的变形量小于较长罐2b在纵向方向Dx上的衬里20的变形量。因此，减小了负载。本实施方式中的燃料电池系统的热交换器4不限于使用燃料电池堆50的冷却水的热交换器，并且可以是图9中所示的热交换器。

第五实施方式

与第四实施方式不同，罐2a和2b的连接配置可以总是串联连接#1。

图19是第五实施方式的燃料电池系统的框图。在图19中，相同的附图标记被分配给与图17中相同的部件，并且省略其描述。

在本实施方式的燃料电池系统中，如果在燃料电池堆50的运行期间燃料气体总是从罐2a经过热交换器4流入罐2b，就足够了。因此，没有设置控制阀3a和供应系统连接通道92a。因此，该燃料电池系统的尺寸小于第四实施方式中的燃料电池系统的尺寸。罐2a的接头部25不与任何部件连接，并且是密封的。

图20示出了控制阀3b和填充阀62的打开/关闭状态。在将燃料气体填充至罐2a和2b中时，控制装置1关闭控制阀3b并打开填充阀62。由于减小了在填充时罐2a的衬里20上的负载，因此控制装置1可以基本上同时开始将燃料气体填充至罐2a和2b中，这与第二实施方式和第三实施方式不同。

在燃料电池堆50的运行期间，控制装置1打开控制阀3b并关闭填充阀62。由于罐2a和2b的连接配置总是串联连接#1，所以燃料气体从罐2a经过热交换器4流入罐2b。此时，由于控制装置1执行与图16中相同的控制，因此通过热交换器4加热的燃料气体流入罐2b。因此，减少了罐2b中的燃料气体的温度的降低，从而抑制了间隙26的形成。

另外，罐2a中的燃料气体的温度变得小于罐2b中的燃料气体的温度(Ta<Tb)。然而，在填充燃料气体时，较短罐2a的衬里20在纵向方向Dx上的变形量变得小于长罐2b在纵向方向Dx上的衬里20的变形量。因此，减小了负载。本实施方式中的燃料电池系统的热交换器4不限于使用燃料电池堆50的冷却水的热交换器，并且可以是图9中所示的热交换器。

在本实施方式中，通过使罐2a和2b的各自的长度La和Lb不同来抑制罐2a的衬里20的变形。然而，也可以通过将罐2a的衬里20配置成由诸如但不限于Al、Cu、Ni、Ag、不锈钢(SUS)、Ti之类的金属或者这些金属的合金制成来减少变形。本实施方式中的燃料电池系统的热交换器4不限于使用燃料电池堆50的冷却水的热交换器，并且可以是图9中所示的热交换器。

上面描述的实施方式描述了燃料电池系统，每个燃料电池系统包括两个罐2a和2b，但不意味着任何限制。可以在包括三个或更多个罐的燃料电池系统中执行上述控制处理。

尽管已经详细描述了本公开内容的一些实施方式，但是本公开内容不限于特定实施方式，而是可以在要求保护的本公开内容的范围内变化或改变。

Claims (16)

1.一种燃料电池系统，包括：

第一罐和第二罐，所述第一罐和所述第二罐中的每个罐积聚待供应给燃料电池的燃料气体；

加热装置，其设置在连接所述第一罐和所述第二罐的通道中；以及

控制器，其被配置成当满足所述第一罐中的燃料气体的温度的条件或所述第二罐中的燃料气体的温度的条件时使所述加热装置运行，使得从所述第一罐和所述第二罐中的一个罐经过所述加热装置流动至所述第一罐和所述第二罐中的另一个罐的燃料气体被加热,

其中，所述第一罐包括第一衬里和覆盖所述第一衬里的外周表面的第一增强层，以及

所述第二罐包括第二衬里和覆盖所述第二衬里的外周表面的第二增强层。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，

所述控制器被配置成：

当不满足所述第一罐中的燃料气体的温度的条件和所述第二罐中的燃料气体的温度的条件时，将所述燃料气体至所述燃料电池的供应路径切换成所述燃料气体在不经过所述加热装置的情况下从所述第一罐和所述第二罐流动至所述燃料电池的路径，并且停止所述加热装置的运行，以及

当满足所述第一罐中的燃料气体的温度的条件或所述第二罐中的燃料气体的温度的条件时，将所述供应路径切换成所述燃料气体从所述第一罐和所述第二罐中的一个罐经过所述加热装置流动至第一罐和第二罐中的另一个罐并到达所述燃料电池的路径，并且使所述加热装置运行。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，还包括：

第一控制阀，其设置成位于在不经过所述加热装置的情况下将所述燃料气体从所述第一罐供应至所述燃料电池的通道中；以及

第二控制阀，其设置成位于在不经过所述加热装置的情况下将所述燃料气体从所述第二罐供应至所述燃料电池的通道中，

其中所述控制器被配置成：

当不满足所述第一罐中的燃料气体的温度的条件和所述第二罐中的燃料气体的温度的条件时，打开所述第一控制阀和所述第二控制阀，以及

当满足所述第一罐中的燃料气体的温度的条件或所述第二罐中的燃料气体的温度的条件时，关闭所述第一控制阀并打开所述第二控制阀，使得所述燃料气体从所述第一罐经过所述加热装置流动至所述第二罐。

4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，还包括：

第一温度传感器，其被配置成检测所述第一罐中的燃料气体的第一温度；以及

第二温度传感器，其被配置成检测所述第二罐中的燃料气体的第二温度，

其中，所述控制器被配置成：当在所述第一控制阀关闭并且所述第二控制阀打开之后通过从所述第二温度减去所述第一温度而获得的温度差超过第一标准值时，打开所述第一控制阀并且关闭所述第二控制阀，使得所述燃料气体从所述第二罐经过所述加热装置流动至所述第一罐。

5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其中，

所述控制器被配置成：当在所述第一控制阀打开并且所述第二控制阀关闭之后通过从所述第一温度减去所述第二温度而获得的温度差超过所述第一标准值时，关闭所述第一控制阀并且打开所述第二控制阀，使得所述燃料气体从所述第一罐经过所述加热装置流动至所述第二罐。

6.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其中，

所述控制器被配置成：当在所述第一控制阀打开并且所述第二控制阀关闭之后通过从所述第二温度减去所述第一温度而获得的温度差变得低于第二标准值时，关闭所述第一控制阀并且打开所述第二控制阀，使得所述燃料气体从所述第一罐经过所述加热装置流动至所述第二罐，所述第二标准值小于所述第一标准值。

7.根据权利要求3所述的燃料电池系统，还包括：

压力传感器，其检测所述第一罐和所述第二罐中的燃料气体的压力，

所述控制器被配置成：当在所述第一控制阀关闭并且所述第二控制阀打开之后通过所述压力传感器检测到的压力的减少量超过标准值时，打开所述第一控制阀并且关闭所述第二控制阀，使得所述燃料气体从所述第二罐经过所述加热装置流动至所述第一罐。

8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其中，

所述控制器被配置成：当在所述第一控制阀打开并且所述第二控制阀关闭之后通过所述压力传感器检测到的压力的减少量超过所述标准值时，关闭所述第一控制阀并且打开所述第二控制阀，使得所述燃料气体从所述第一罐经过所述加热装置流动至所述第二罐。

9.根据权利要求3所述的燃料电池系统，还包括：

电流传感器，其检测从所述燃料电池输出的电流值，

其中，所述控制器被配置成：当在所述第一控制阀关闭并且所述第二控制阀打开之后通过所述电流传感器检测到的电流值的积分值超过标准值时，打开所述第一控制阀并且关闭所述第二控制阀，使得所述燃料气体从所述第二罐经过所述加热装置流动至所述第一罐。

10.根据权利要求9所述的燃料电池系统，其中，

所述控制器被配置成：当在所述第一控制阀打开并且所述第二控制阀关闭之后通过所述电流传感器检测到的电流值的积分值超过所述标准值时，关闭所述第一控制阀并且打开所述第二控制阀，使得所述燃料气体从所述第一罐经过所述加热装置流动至所述第二罐。

11.根据权利要求1，2以及4至10中任一项所述的燃料电池系统，其中，

所述控制器被配置成：当所述第一罐中的燃料气体的温度或所述第二罐中的燃料气体的温度等于或小于对应于所述燃料气体的剩余量的阈值时，确定满足所述条件。

12.根据权利要求1，2以及4至10中任一项所述的燃料电池系统，其中，

所述控制器被配置成：当所述第一罐中的燃料气体的消耗率或所述第二罐中的燃料气体的消耗率等于或小于对应于所述燃料气体的剩余量的阈值时，确定满足所述条件。

13.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其中，

所述第一衬里和所述第二衬里由树脂制成，

所述第一罐和所述第二罐中的每个罐具有在一个方向上延伸的形状，以及

所述第一罐在所述一个方向上的长度大于所述第二罐在所述一个方向上的长度。

14.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其中，

所述第一衬里由金属制成，以及

所述第二衬里由树脂制成。

15.根据权利要求1，2以及4至10中任一项所述的燃料电池系统，其中，

所述加热装置是包括冷却通道的热交换器，冷却所述燃料电池的冷却介质流经所述冷却通道。

16.根据权利要求1，2以及4至10中任一项所述的燃料电池系统，其中，

所述加热装置是包括风扇和散热片的热交换器。

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