CN112467172A - 燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明的燃料电池系统的控制部(i)在气液分离器的存积部中的储水量的推断值大于阈值储水量时，执行第1计算处理，上述第1计算处理使用在第1关系中相对于差压决定的排水速度，计算排水阀的开阀后的排水量的推断值，(ii)在上述储水量的推断值为上述阈值储水量以下时，执行第2计算处理，上述第2计算处理使用在上述排水速度随着上述储水量的推断值变小而变小的、预先准备好的第2关系中相对于当前的上述储水量决定的当前的上述排水速度，计算上述排水量的推断值。

Description

燃料电池系统

技术领域

本公开涉及燃料电池系统。

背景技术

以往，公知有使用气液分离器将从燃料电池的阳极排出的废气所包含的未用于发电的燃料气体从废气中的水分中分离，并使其向燃料电池循环的燃料电池系统。在这样的燃料电池系统中，一般而言，在将设置于与气液分离器连接的排水管的排水阀闭阀的期间，在气液分离器内废气中的水分作为液态水状态的排水被存积，并在将排水阀开阀后从气液分离器排出所存积的该排水。

在燃料电池系统中，存在计算气液分离器中的储水量的推断值、来自气液分离器的排水量的推断值的情况。例如，在下述的日本特开2016-103466的技术中，为了控制排水阀的开闭而计算这些推断值。在日本特开2016-103466的技术中，通过对基于与气液分离器连接的循环流路内的压力与排水阀的下游侧的压力的差压而决定的排水速度进行时间积分来计算排水量的推断值。

上述的日本特开2016-103466的技术的课题在于，提高在通过使用了储水量的推断值和排水量的推断值的判定而判定为完成了从气液分离器的排水之后与从气液分离器的排水一起排出的气体量的推断精度。因此，在上述的日本特开2016-103466的技术中，求出从气液分离器仅排出排水时的排水量的推断值，而没有考虑与从气液分离器的排水一起排出气体时的排水量的推断值。

然而，本申请发明的发明人专心研究的结果是发现了以下情况，即，若气液分离器内中的储水量降低，并且不考虑与从气液分离器的排水一起排出气体时的排水量，则排水量的推断精度的误差有可能会大到不能忽略的程度。若基于不考虑那样的误差的状态下的排水量的推断值控制排水阀的开闭，则未被推断值反映的量的排水有可能一直残留于气液分离器内，从而可能成为在储水量的推断值上产生误差的原因。另外，若残留于那样的气液分离器内的排水大量存在，则通过设置于循环流路的泵吸取该排水，从而也有可能妨碍通过循环流路而向燃料电池循环的燃料气体的流通。

这样，对于提高从气液分离器排出的排水量的推断精度，依然存在改进的余地。这样的课题并不局限于将从气液分离器的排水量的推断值用于排水阀的开闭控制的燃料电池系统，在将该排水量的推断值用于其他控制的燃料电池系统中也是共通的。

发明内容

本公开的技术能够作为以下的方式来实现。

作为燃料电池系统来提供第1方式。该方式的燃料电池系统具备：燃料电池，构成为接受燃料气体和氧化剂气体的供给来进行发电；废气配管，与上述燃料电池的阳极连接，并供上述燃料电池的废气流入；气液分离器，构成为与上述废气配管连接，并将上述废气分离为作为液态水的排水、和包括上述燃料气体在内的气体成分，并具有构成为存积上述排水的存积部；循环配管，构成为与上述气液分离器连接，并使上述气体成分向上述燃料电池的阳极循环；排水管，与上述存积部连接，构成为具有构成为开闭上述排水管的排水阀，并在上述排水阀开阀时从上述气液分离器排出上述排水；差压检测部，构成为检测比上述存积部靠上游侧的压力、与比上述排水阀靠下游侧的压力的差压；以及控制部，构成为执行上述燃料电池的发电的控制、存积于上述气液分离器的上述排水的储水量的推断值的计算、以及在将上述排水阀开阀的期间从上述气液分离器排出的排水量的推断值的计算。上述控制部(i)构成为：在上述储水量的推断值大于预先决定好的阈值储水量时，执行第1计算处理，上述第1计算处理使用在从上述气液分离器排出的上述排水的排水速度相对于上述差压被唯一决定的、预先准备好的第1关系中相对于上述差压决定的上述排水速度，计算上述排水阀的开阀后的上述排水量的推断值，(ii)构成为：在上述储水量的推断值为上述阈值储水量以下时，执行第2计算处理，上述第2计算处理使用在上述排水速度随着上述储水量变小而变小的、预先准备好的第2关系中相对于当前的上述储水量决定的当前的上述排水速度，计算上述排水量的推断值。根据该方式的燃料电池系统，在气液分离器中的储水量降低从而与从气液分离器的排水一起排出气体成分的期间，使用第2关系，由此能够反映与储水量相应的排水速度的变化来计算排水量的推断值。另外，在气液分离器中的储水量较多从而从气液分离器仅排出排水的期间，使用利用了与当前的储水量无关地排水速度几乎恒定这一情况的第1关系，由此能够高精度地推断排水量。因而，能够提高在将排水阀开阀后从气液分离器排出的排水量的推断精度。

也可以构成为，在上述方式的燃料电池系统的基础上，上述控制部构成为：在上述第2计算处理中，以预先决定好的周期，按照每一个周期求出相对于上述储水量的推断值的上述排水速度并进行时间积分，由此计算每一个周期的上述排水量的推断值，并累计上述每一个周期的上述排水量的推断值，由此计算上述第2计算处理的执行期间内的上述推断值。根据该方式的燃料电池系统，通过进行预先决定好的周期内的逐次的计算的第2计算处理，适当地反映与储水量相应的排水速度的变化，因此能够提高排水量的推断精度。

也可以构成为：在上述方式的燃料电池系统的基础上，上述第2关系包括相对于上述储水量的推断值的上述排水速度的变化的比例不同的多个区域。根据该方式的燃料电池系统，例如，能够使根据气液分离器的构造等变化的储水量与排水速度的关系适当地反映在第2关系中。因而，能够进一步提高排水量的推断精度。

也可以构成为，在上述方式的燃料电池系统的基础上，上述控制部构成为：在将上述排水阀开阀后，在使用上述排水量的推断值计算的上述储水量的推断值变为预先决定好的闭阀阈值以下后，将上述排水阀闭阀。根据该方式的燃料电池系统，能够基于排水量的推断值在适当的时机关闭排水阀。

本公开的技术也能够以燃料电池系统以外的各种方式实现。例如，能够以搭载燃料电池系统的车辆、燃料电池系统的控制方法、取得从燃料电池系统具备的气液分离器的排水速度的方法、燃料电池系统中的排水阀控制、排水方法、排水量的推断方法、控制排水阀的开闭的方法、实现这些方法的控制装置、计算机程序、记录有该计算机程序的非暂时性的记录介质等方式实现。

以下参考附图，对本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。

附图说明

图1是表示燃料电池系统的结构的简图。

图2是用于对计算排水量的推断值的方法的原理进行说明的参照图。

图3是表示表达第2关系的映射图的一例的说明图。

图4是表示第1实施方式的排水阀控制的流程的说明图。

图5是表示执行排水阀控制后的实验结果的说明图。

图6是表示比较例的实验结果的说明图。

图7是表示第2实施方式的排水阀控制的流程的说明图。

具体实施方式

1.第1实施方式：

图1是表示第1实施方式中的燃料电池系统100的结构的简图。燃料电池系统100例如搭载于车辆，向产生驱动力的驱动马达、在车辆中使用的辅机供给电力。

燃料电池系统100具备接受作为反应气体的燃料气体和氧化剂气体的供给而进行发电的燃料电池10。燃料电池10例如由固体高分子型燃料电池构成，通过作为燃料气体的氢、与作为氧化剂气体的氧的电化学反应而进行发电。燃料电池10具有将多个单电池11层叠而成的堆叠结构。各单电池11是即使分别是单体也能够进行发电的发电元件，具有在电解质膜的两面配置有电极的发电体亦即膜电极接合体、和夹着膜电极接合体的两片隔板。电解质膜由当在内部包含水分的湿润状态时示出良好的质子传导性的固体高分子薄膜构成。

燃料电池系统100还具备气体供给部20、气体循环部30以及气体供给排出部40作为用于进行对燃料电池10的反应气体的供给的结构部。气体供给部20向燃料电池10的阳极供给燃料气体。气体供给部20具备储藏高压的燃料气体的罐21、将罐21与燃料电池10的阳极入口连接的燃料气体配管22、主截止阀23、调节器24以及供给装置25。主截止阀23、调节器24以及供给装置25在燃料气体配管22从作为罐21侧的上游侧依次设置。主截止阀23由电磁阀构成，对燃料气体配管22进行开闭，从而控制燃料气体从罐21的流出。调节器24是减压阀，调整供给装置25的上游侧中的燃料气体配管22内的压力。供给装置25通过周期性地进行开闭驱动而向燃料电池10送出燃料气体。供给装置25例如由作为以设定好的驱动周期开闭的电磁驱动式的开闭阀的喷射器构成。

气体循环部30具有使从燃料电池10的阳极排出的废气所包含的燃料气体向燃料电池10循环的功能、和使废气所包含的排水向燃料电池系统100的外部排出的功能。气体循环部30具备废气配管31、气液分离器32、循环配管33、循环泵34、排水管35以及排水阀36。废气配管31与燃料电池10的阳极出口及气液分离器32连接，将包括在阳极未用于发电的燃料气体、非活性气体、处于水蒸气、液态水的状态的水分在内的阳极侧的废气向气液分离器32引导。

气液分离器32分离通过废气配管31流入的废气所包含的液体成分和气体成分，并将液体成分作为排水以液态水的状态存积。这里，“液体成分”是指处于液体状态的水分。存积于气液分离器32的排水是液体状态的液态水。

气液分离器32的主体部由能够将废气向内部导入的中空容体构成。气液分离器32具有与废气配管31连接的废气入口32e、和与循环配管33连接的废气出口32o。从废气入口32e流入至气液分离器32内的废气中的气体成分沿着气液分离器32内的内壁面流动，并被向废气出口32o引导。另一方面，废气中的水分与气液分离器32内的内壁面碰撞，在液态水的状态下附着于该内壁面，并被向气液分离器32内的下方的区域引导。气液分离器32的内部空间中的、位于比废气入口32e和废气出口32o靠下方的位置的部位作为收集并存积那样的排水的存积部32s发挥功能。在存积部32s的下端部设置有使存积于存积部32s的排水流出的排水口32d。此外，也可以在气液分离器32内设置有用于促进气液分离的叶片。

循环配管33将气液分离器32的废气出口32o、与燃料气体配管22的比供给装置25靠下游侧的部位连接。在气液分离器32中从废气分离的气体成分通过循环配管33并被向燃料气体配管22引导，又通过燃料气体配管22而向燃料电池10的阳极循环。在循环配管33设置有循环泵34，从而促进该气体成分向燃料电池10的阳极的循环。

在气液分离器32的排水口32d连接有排水管35。另外，在排水管35设置有对排水管35进行开闭的排水阀36。在燃料电池系统100中，在将排水阀36闭阀的期间，在气液分离器32的存积部32s存积排水。另外，在将排水阀36开阀后，将存积于存积部32s的排水通过排水管35向燃料电池系统100的外部排出。排水管35的下游端也可以与气体供给排出部40的排出配管46连接。

气体循环部30还具备两个压力测量部38a、38b。作为两个压力测量部38a、38b，例如能够使用压力传感器。第1压力测量部38a安装于废气配管31，将废气配管31内的压力作为比气液分离器32的存积部32s靠上游侧的压力来进行测量。第2压力测量部38b安装于比排水管35的排水阀36靠下游侧的位置，将排水管35内的压力作为比排水阀36靠下游侧的压力进行测量。将压力测量部38a、38b的测量结果向后述的差压检测部52发送。

气体供给排出部40具有将氧化剂气体向燃料电池10的阴极供给的功能、和使从燃料电池10的阴极排出的废气向燃料电池系统100的外部排出的功能。在本实施方式中，将外部空气所包含的氧作为氧化剂气体向燃料电池10供给。气体供给排出部40具备供给配管41、压缩机42、开闭阀43、排出配管46以及调压阀48。供给配管41的一端与外部空气连通，另一端与燃料电池10的阴极入口连接。压缩机42压缩从供给配管41的一端获取的外部空气，并向设置于供给配管41的另一端侧的开闭阀43送出。开闭阀43通常是关闭的状态，通过从压缩机42送出的压缩气体的压力而开阀，从而允许压缩气体向燃料电池10的阴极的流入。排出配管46与阴极出口连接，并将从燃料电池10的阴极排出的废气向燃料电池系统100的外部引导。调压阀48设置于排出配管46，并调整燃料电池10的阴极侧的背压。

燃料电池系统100还具备控制燃料电池系统100的运转的控制部50。控制部50由具备至少一个处理器和主存储装置的ECU(Electronic Control Unit)构成。控制部50通过执行处理器读入至主存储装置上的程序、命令，从而发挥用于控制燃料电池系统100的各种功能。控制部50的功能的至少一部分也可以由硬件电路构成。

控制部50控制上述的气体供给部20、气体循环部30以及气体供给排出部40来控制燃料电池10的发电。具体而言，控制部50控制供给装置25的驱动周期和循环泵34的转速来控制燃料气体对燃料电池10的供给量和供给压力。另外，控制部50控制压缩机42的转速来控制氧化剂气体对燃料电池10的供给量，并控制调压阀48的开度来调整燃料电池10的阴极侧的压力。

控制部50在燃料电池10的发电中控制气体循环部30中的排水阀36的开闭，从而执行控制气液分离器32中的排水的存积和排出的排水阀控制。详细内容进行后述，但在第1实施方式的排水阀控制中，控制部50基于在燃料电池10的发电中存积于气液分离器32的储水量的推断值、和从气液分离器32排出的排水量的推断值，决定开阀后的排水阀36的闭阀时机。

控制部50具有作为计算存积于气液分离器32的储水量的推断值的储水量推断部51的功能。储水量的推断方法进行后述。另外，控制部50还具有作为检测在计算该排水量的推断值时使用的差压ΔP的差压检测部52的功能、和作为计算从气液分离器32排出的排水量的推断值的排水量推断部55的功能。差压检测部52从由第1压力测量部38a测量的比气液分离器32的存积部32s靠上游侧的压力Pa中减去由第2压力测量部38b测量的比排水阀36靠下游侧的压力Pb来计算差压ΔP。排水量推断部55使用存储于控制部50具备的存储部58的第1关系RP和第2关系RS来计算排水量的推断值。

参照图2，对排水量推断部55执行的计算排水量的推断值的方法的原理进行说明。在图2中图示了表示气液分离器32中的储水量S、与从气液分离器32的排水口32d排出的排水的排水速度Q的关系的坐标图。排水速度Q相当于从排水口32d排出的排水的流量。该坐标图通过本发明的发明人的实验而获得。在图2中图示了按照每个不同的差压ΔP获得的坐标图G1～G4。获得了各坐标图G1～G4时的差压ΔP分别是p1、p2、p3、p4。这里，p1、p2、p3、p4满足p1＜p2＜p3＜p4的关系。

本申请发明人通过实验获得了以下的见解。排水速度Q到气液分离器32中的储水量S减少至某个值Ts为止几乎作为恒定的值而获得，差压ΔP越大，则排水速度Q越大。排水速度Q作为恒定的值而获得是因为没有通过了排水口32d的气体成分的流出，而仅将排水排出，从而将差压ΔP维持为几乎恒定。另外，差压ΔP越大，则该排水速度Q越大是因为差压ΔP成为使排水从排水口32d排出的驱动力。该情况下的排水速度Q与差压ΔP的关系作为下述的公式(1)来表达。【公式1】

ρ：根据排水的温度决定的液态水密度

Qr：表示成为基准的排水的流量的预先决定好的常量

ΔPr：表示差压ΔP的基准值的预先决定好的常量

ρr：表示液态水密度的基准值的预先决定好的常量

另一方面，在气液分离器32中的储水量S变为了Ts以下的情况下，储水量S越小，则排水速度Q越小。这样，储水量S与排水速度Q的关系以Ts为界限进行变化的理由是因为若储水量S变为Ts以下，则与从气液分离器32的排水口32d的排水一起开始排出废气的气体成分。以下，也将成为仅从气液分离器32的排水口32d流出排水的状态、与和从排水口32d的排水一起流出气体成分的状态的界限的储水量Ts称为“阈值储水量Ts”。储水量S为阈值储水量Ts以下时的储水量S与排水速度Q的关系由气液分离器32的构造决定。

基于上述的见解，排水量推断部55在储水量S大于阈值储水量Ts的第1期间使用排水速度Q相对于差压ΔP唯一决定的预先准备好的第1关系RP来取得排水速度Q，并使用该排水速度Q来计算排水量的推断值。以下，也将该计算处理称为“第1计算处理”。在控制部50的存储部58中作为第1关系RP非易失地存储有上述的公式(1)。在本实施方式的第1计算处理中，差压检测部52使用表示第1关系RP的上述的公式(1)来取得相对于差压ΔP的排水速度Q。在第1实施方式中，上述公式(1)中的液态水密度ρ将相对于通过预先实验而获得的排水的平均的温度求出的值作为既定值来使用。在其他实施方式中，也可以使用相对于排水温度的实测值求出的液态水密度ρ。

另外，排水量推断部55在储水量S为阈值储水量Ts以下的第2期间，通过根据储水量S的降低而排水速度Q降低的预先准备好的第2关系RS，取得相对于储水量S决定的排水速度Q，并使用该排水速度Q来计算排水量的推断值。也将该计算处理称为“第2计算处理”。在本实施方式的第2计算处理中，排水量推断部55使用表示第2关系RS的以下进行说明的映射图MP来取得相对于储水量S的排水速度Q。排水量推断部55将该映射图MP作为第2关系RS非易失地存储于存储部58，在第2计算处理的执行时从存储部58读入来使用。

图3是表示表达排水量推断部55使用的第2关系RS的映射图MP的一例的说明图。在映射图MP中，基于图2的坐标图G1～G4，规定了储水量S越小则所获得的排水速度Q越小的关系。图2的坐标图G1～G4所示的每个差压ΔP的波动视为在误差范围内而在映射图MP中被忽略。映射图MP包括排水速度Q相对于储水量S的变化的比例不同的多个区域R。在映射图MP中，储水量S越小的区域R排水速度Q相对于储水量S的变化率越小。

此外，如上述那样，第2期间中的储水量S与排水速度Q的关系由气液分离器32的构造决定。因此，映射图MP并不限定于图3所例示的图。映射图MP例如也可以设定为排水速度Q相对于储水量S以描绘曲线图的方式进行变化。另外，映射图MP也可以预先准备有按照每个差压ΔP而不同的图。

图4是表示控制部50执行的排水阀控制的流程的说明图。该排水阀在燃料电池10的发电中被执行控制。在排水阀控制中，在排水阀36的开阀时机到达后，将排水阀36开阀，从而使在将排水阀36闭阀的期间存积于气液分离器32的排水通过排水管35向燃料电池系统100的外部排出。另外，如上述那样，排水后的排水阀36的闭阀时机使用由排水量推断部55取得的排水量的推断值来决定。

在步骤S10中，控制部50的储水量推断部51计算表示从上次将排水阀36闭阀后到将其开阀之前为止存积于气液分离器32的排水的储水量的推断值亦即开阀前储水量Si。储水量推断部51根据将排水阀36闭阀的期间的燃料电池10的发电量计算在该期间由燃料电池10生成的生成水量，并基于该生成水量和反应气体的流量，计算开阀前储水量Si。

在步骤S20中，在满足了预先决定好的开阀条件时，控制部50将排水阀36开阀。在本实施方式中，在开阀前储水量Si变为了预先决定好的储水量的上限值以上时，控制部50将排水阀36开阀。在其他实施方式中，控制部50也可以在从上次的排水阀36的闭阀时机起经过了预先决定好的时间时将排水阀36开阀。另外，控制部50也可以在车辆的驾驶员通过对排水开关等未图示的操作部的操作而指令排水时将排水阀36开阀。

在步骤S30中，差压检测部52如以下那样检测差压ΔP。差压检测部52从第1压力测量部38a取得表示比存积部32s靠上游侧的压力的第1压力Pa，并从第2压力测量部38b取得表示比排水阀36靠下游侧的压力的第2压力Pb。差压检测部52从第1压力Pa中减去第2压力Pb来计算差压ΔP。

步骤S40、S50是计算储水量S大于阈值储水量Ts的第1期间中的排水量的推断值的第1计算处理。在步骤S40中，排水量推断部55使用作为存储于存储部58的第1关系RP的上述的公式(1)，取得相对于在步骤S30中检测到的差压ΔP的排水速度Q。在步骤S50中，以从将排水阀36开阀时起的经过时间对排水速度Q进行时间积分来计算排水量的推断值Da。

在步骤S60中，储水量推断部51从在步骤S10中取得的开阀前储水量Si减去在步骤S50中计算出的排水量的推断值Da，来计算作为表示气液分离器32中的当前的储水量的推断值的储水量Sc。在步骤S70中，控制部50判定在步骤S60中计算出的当前的储水量Sc是否为阈值储水量Ts以下。在当前的储水量Sc大于阈值储水量Ts的情况下，控制部50反复进行步骤S50～S70的处理。此外，在第1计算处理的执行期间，维持排水口32d被堵住排水的状态，因此预料到差压ΔP不进行变化，排水速度Q也不进行变化，因此不执行步骤S40，而重复进行步骤S50～S70的处理。

在检测到当前的储水量为阈值储水量Ts以下的情况下，控制部50开始步骤S80以后的基于排水量推断部55的第2计算处理的执行。此外，以下，也将开始第2计算处理的执行时的当前的储水量Sc称为“第2期间中的储水量初始值Ss”。在第2计算处理中，排水量推断部55以预先决定好的周期计算每一个周期的排水量的推断值Dt，并累计每一个周期的排水量的推断值Dt，由此计算储水量S为阈值储水量Ts以下的第2期间中的排水量的推断值Db。

在步骤S80中，排水量推断部55从存储部58读入在图3中说明的映射图MP，并将该映射图MP作为第2关系RS来使用，从而取得相对于当前的储水量Sc的当前的排水速度Qc。在步骤S90中，排水量推断部55以一个周期的时间对在步骤S80中取得的排水速度Qc进行时间积分，从而计算当前周期中的排水量的推断值Dt。排水量推断部55将到上个周期为止的推断值Dt的合计值与当前周期中的排水量的推断值Dt相加来计算到当前周期为止的第2期间中的排水量的推断值Db。“第2期间中的排水量的推断值Db”能够换称为“第2计算处理的执行期间中的排水量的推断值Db”。

在步骤S100中，储水量推断部51计算当前的储水量Sc。储水量推断部51从第2期间中的储水量初始值Ss中减去在步骤S90中所计算的排水量的推断值Db，由此计算当前的储水量Sc。在步骤S110中，控制部50判定当前的储水量Sc是否为预先决定好的闭阀阈值Sth以下。在本实施方式中，闭阀阈值Sth例如是0～10cc。在当前的储水量Sc大于闭阀阈值Sth的情况下，控制部50反复进行步骤S80～S110的处理。在当前的储水量Sc为闭阀阈值Sth以下的情况下，控制部50在步骤S120中将排水阀36闭阀，并开始下个周期的排水阀控制。此外，控制部50在下个周期的排水阀控制中，将当前周期中的储水量Sc的最终的值作为开阀前储水量Si的初始值来使用。

参照图5和图6，对本实施方式的排水阀控制的效果进行说明。图5是表示本发明人的实验结果的说明图。在图5中，在上层图示了表示执行了本实施方式中的排水阀控制时的气液分离器32中的储水量的推断值的时间变化的实线坐标图Ge，在下层图示了表示排水阀36的开闭时机的坐标图Gv。储水量的推断值相当于在步骤S10、S60、S100中计算的储水量的值。

图6是表示作为比较例的实验结果的说明图。在图6的上层图示了表示气液分离器32中的储水量的推断值的时间变化的实线坐标图Gec、和表示储水量的实测值的时间变化的点划线的坐标图Gmc。另外，在图6的下层图示了表示排水阀36的开闭时机的坐标图Gvc。在该比较例中，在排水阀36的开阀后，仅通过第1计算处理计算排水量的推断值，在使用该排水量的推断值计算出的气液分离器32的储水量的推断值变为了闭阀阈值Sth以下时执行将排水阀36闭阀的控制。

参照图5。根据本实施方式的排水阀控制，在排水阀36的开阀后，储水量S变为阈值储水量Ts以下，在将从气液分离器32的排水和气体成分排出的期间，通过使用图3的映射图MP的第2计算处理来计算排水量的推断值。因此，如坐标图Ge表示的那样，储水量S变为了阈值储水量Ts以下后的储水量的降低率以随着储水量S变小而降低的方式进行变化。这样，根据本实施方式的排水阀控制，在第2计算处理中，反映在将从气液分离器32的排水口32d的排水和气体成分同时排出时的排水速度的实际的变化来推断排水量，因此排水量的推断精度提高，储水量的推断精度提高。

与此相对地，在仅通过第1计算处理计算排水量的推断值的情况下，如图5的上层中的虚线坐标图GeA表示的那样，储水量的推断值以一定的比率降低。因此，在比进行了向第2计算处理的切换的情况早的时机到达至闭阀阈值Sth，如下层的虚线坐标图GvA表示的那样，排水阀36的闭阀时机提前。在该情况下，如图6的比较例的坐标图Gec、Gmc表示的那样，排水阀36的闭阀后的实际的储水量大于闭阀阈值Sth，并在气液分离器32内残留有排水的状态下重新开始排水向气液分离器32的存积。在这种情况下，其后，储水量的推断值一直表示低于实际的储水量的值的状态不变，并根据该储水量的推断值重复进行排水阀36的开闭。若在这样的状态下，重复进行气液分离器32中的排水的存积和排出，则储水量的推断值与实测值之差累积并增大，从而也有可能存在保持残留于气液分离器32的存积部32s的状态不变的排水的量逐渐增大的情况。这样，若在存积部32s大量地残留有排水的状态持续，则存积部32s的排水向循环配管33浸入的可能性提高。当在循环配管33设置有循环泵34的情况下，通过循环泵34的吸引力，将残留于存积部32s的排水卷起，从而存积部32s的排水向循环配管33浸入的可能性进一步变高。

根据本实施方式的排水阀控制，如上述那样，提高排水量的推断精度，并抑制了储水量的推断值与实际的储水量发生偏离。因而，能够抑制在排水后排水残留于气液分离器32，从而能够抑制由排水残留于气液分离器32引起的上述那样的不良情况的发生。

如以上那样，根据本实施方式的燃料电池系统100，通过第1计算处理，能够基于差压ΔP简单并且高精度地计算从气液分离器32的排水口32d仅排出排水的第1期间中的排水量的推断值。另外，通过第2计算处理，能够以高的精度计算与从气液分离器32的排水口32d的排水一起排出气体成分的第2期间中的排水量的推断值。因而，能够高精度地检测气液分离器32中的排水的储水量，并能够以抑制气液分离器32中的排水的残留的方式适当地控制排水阀36的开闭。

2.第2实施方式：

图7是表示第2实施方式中的排水阀控制的流程的说明图。对于第2实施方式的排水阀控制而言，省略了步骤S30～S60的处理并且步骤S70中的判定方法不同这一点以外与第1实施方式的排水阀控制几乎相同。在第1实施方式中说明的燃料电池系统100中执行第2实施方式的排水阀控制。此外，在第2实施方式中，也可以省略控制部50的差压检测部52。

在步骤S10、S20中，与在第1实施方式中说明的相同，取得开阀前储水量Si，并在满足开阀条件时将排水阀36开阀。在步骤S70中，控制部50基于第1压力测量部38a测量的压力Pa的变化来判定气液分离器32中的储水量是否为阈值储水量Ts以下。如在第1实施方式中说明的那样，若气液分离器32中的储水量变为阈值储水量Ts以下，则与从排水口32d的排水一起流出废气的气体成分，因此第1压力测量部38a测量的压力Pa降低。控制部50在检测到该压力Pa的降低后判定为气液分离器32中的储水量变为了阈值储水量Ts以下。

控制部50在步骤S70中基于压力Pa检测到储水量变为了阈值储水量Ts以下以前一直待机。控制部50若检测到储水量变为了阈值储水量Ts以下，则将阈值储水量Ts作为当前的储水量Sc并开始步骤S80以后的处理。

步骤S80～S120的处理内容与在第1实施方式中说明的内容几乎相同。在第2实施方式中，在步骤S80中，也使用相当于在第1实施方式中说明的第2关系RS的、预先准备好的关系来取得相对于当前的储水量Sc的当前的排水速度Qc，在步骤S90中，使用该排水速度Qc来计算排水量的推断值。

根据第2实施方式的排水阀控制，能够省略在第1实施方式中说明的第1计算处理，因此能够更简单地决定排水阀36的闭阀时机。另外，根据第2实施方式的燃料电池系统100以及其控制方法，能够起到与在第1实施方式中说明的作用效果相同的各种作用效果。

3.其他实施方式：在上述的各实施方式中说明的各种结构例如能够如以下那样进行改变。以下进行说明的其他实施方式均与上述的各实施方式相同，定位为用于实施本公开的技术的方式的一例。

·其他实施方式1：

在第1计算处理中用于排水速度Q的取得的第1关系RP也可以不由上述的公式(1)表示，如在第2计算处理中使用的第2关系RS那样，可以由该映射图表示。另外，在第2计算处理中用于排水速度Qc的取得的第2关系RS也可以不由图3所示的映射图MP表示，可以由函数、运算式表示。第2关系RS也可以不包括排水速度相对于储水量的变化的比例不同的多个区域R，第2关系RS可以是排水速度相对于储水量以一定的比例变化的关系。

·其他实施方式2：

在第1计算处理、第2计算处理中所计算的排水量的推断值也可以用于排水阀控制以外的控制。排水量的推断值例如也可以用于把握发电中的燃料电池10中的水分平衡。另外，排水阀控制也可以在燃料电池10的发电中以外执行。排水阀控制例如也可以在燃料电池的发电停止后执行的对燃料电池10的扫气处理中执行。

·其他实施方式3：

在第2计算处理中，也可以以预先决定好的周期逐次反复计算排水量的推断值。在第2计算处理中，例如，也可以以通过随机数决定的不定期的周期来计算排水量的推断值。

·其他实施方式4：

也可以省略第2压力测量部38b。在这种情况下，差压检测部52也可以使用压力测量部38a的测量结果和外部空气压来检测差压ΔP。此时的外部空气压可以不是实测值，也可以使用平均的已知的值。

4.其他：

在上述实施方式中，由软件实现的功能和处理的一部分或者全部也可以由硬件实现。另外，由硬件实现的功能和处理的一部分或者全部也可以由软件实现。作为硬件，例如能够使用集成电路、分立电路、或者将这些电路组合而成的电路模块等各种电路。

本公开的技术并不局限于上述的实施方式、实施例、变形例，在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构实现。例如，为了解决上述的课题的一部分或者全部，或者为了实现上述的效果的一部分或者全部，与在发明内容中记载的各方式中的技术特征对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征能够适当地进行替换、组合。另外，并不局限于将其技术特征说明为在本说明书中不是必须的技术特征，只要未将其技术特征说明为在本说明书中是必须的，就能够适当地删除。

Claims (4)

1.一种燃料电池系统，其特征在于，

所述燃料电池系统具备：

燃料电池，构成为接受燃料气体和氧化剂气体的供给来进行发电；

废气配管，与所述燃料电池的阳极连接，并供所述燃料电池的废气流入；

气液分离器，构成为与所述废气配管连接，并将所述废气分离为作为液态水的排水、和包括所述燃料气体在内的气体成分，并具有构成为存积所述排水的存积部；

循环配管，构成为与所述气液分离器连接，并使所述气体成分向所述燃料电池的阳极循环；

排水管，与所述存积部连接，构成为具有构成为开闭所述排水管的排水阀，并在所述排水阀开阀时从所述气液分离器排出所述排水；

差压检测部，构成为检测比所述存积部靠上游侧的压力、与比所述排水阀靠下游侧的压力的差压；以及

控制部，构成为执行所述燃料电池的发电的控制、存积于所述气液分离器的所述排水的储水量的推断值的计算、以及在将所述排水阀开阀的期间从所述气液分离器排出的排水量的推断值的计算，

其中，

所述控制部构成为：在所述储水量的推断值大于预先决定好的阈值储水量时，执行第1计算处理，所述第1计算处理使用在从所述气液分离器排出的所述排水的排水速度相对于所述差压被唯一决定的、预先准备好的第1关系中相对于所述差压决定的所述排水速度，计算所述排水阀的开阀后的所述排水量的推断值，

所述控制部构成为：在所述储水量的推断值为所述阈值储水量以下时，执行第2计算处理，所述第2计算处理使用在所述排水速度随着所述储水量的推断值变小而变小的、预先准备好的第2关系中相对于当前的所述储水量的推断值获得的当前的所述排水速度，计算所述排水量的推断值。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述控制部构成为：在所述第2计算处理中，以预先决定好的周期，按照每一个周期求出相对于所述储水量的推断值的所述排水速度并进行时间积分，由此计算每一个周期的所述排水量的推断值，并累计所述每一个周期的所述排水量的推断值，由此计算所述第2计算处理的执行期间内的所述排水量的推断值。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述第2关系包括相对于所述储水量的推断值的所述排水速度的变化的比例不同的多个区域。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，

所述控制部构成为：在将所述排水阀开阀后，在使用所述排水量的推断值计算的所述储水量的推断值变为预先决定好的闭阀阈值以下后，将所述排水阀闭阀。

Images