CN112599819B - 燃料电池系统的起动方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及燃料电池系统的起动方法。在高压蓄电池(14)的SOC降低的起动时，由低压蓄电池(16)驱动排气再循环泵(54)来从空气吸入阀(78)吸入大气，作为氧化剂气体供给到燃料电池堆(34)，并且从燃料罐(80)供给燃料气体来进行发电，对高压蓄电池(14)充电，用充电了的高压蓄电池(14)的高电压的电力来实施燃料电池系统(12、34)的通常发电。

Description

燃料电池系统的起动方法
技术领域
本发明涉及燃料电池系统的起动方法，所述燃料电池系统具备：气泵，其将大气作为氧化剂气体来供给到燃料电池堆的阴极流路的入口；以及排气再循环泵，其将从所述阴极流路的出口排出的氧化剂排气(阴极排气)循环供给到所述阴极流路的入口。
背景技术
例如，固体高分子型燃料电池具备电解质膜-电极结构体(MEA)，该电解质膜-电极结构体(MEA)在由高分子离子交换膜形成的电解质膜的一方的面配设有阳极电极，在另一方的面配设有阴极电极。电解质膜-电极结构体被隔板夹持，由此构成发电单电池(电池单体)。通常，层叠规定数量的发电单电池，由此例如作为车载用燃料电池堆来组入燃料电池车辆(燃料电池电动汽车等)。
该燃料电池中，当发电(运转)停止时，燃料气体以及氧化剂气体向所述燃料电池的供给也停止，但在阳极电极残存有所述燃料气体，另一方面，在阴极电极残存有所述氧化剂气体。因此，在燃料电池停止中、即闲置状态下，特别存在如下问题：阴极侧保持高电位而电极催化剂层劣化。
为了防止该闲置状态下的劣化，在燃料电池的运转停止时，进行使在燃料电池堆的阴极流路内残存的氧化剂气体(空气)再循环而排放的处理、即EGR(Exhaust GasRecirculation：排气再循环)处理。作为这种技术，例如已知有专利文献1公开的燃料电池系统的控制方法。
在专利文献1公开的燃料电池系统，具备：氧化剂气体供给路，其为了由气泵将氧化剂气体供给到燃料电池堆的阴极而通流氧化剂气体；氧化剂排气排出路，其通流从所述阴极排出的阴极排气。在氧化剂气体供给路设置入口截止阀，另一方面，在氧化剂排气排出路设置有出口截止阀。
而且，在氧化剂气体供给路和氧化剂排气排出路，位于入口截止阀以及出口截止阀与燃料电池堆之间的位置设置有排气再循环路。在排气再循环路配设有排气再循环泵(以下也称为EGR泵)。
在具备EGR泵的燃料电池系统进行停止处理时，将入口截止阀以及出口截止阀中的至少所述出口截止阀设为关闭状态，执行EGR发电。EGR发电中，驱动EGR泵来使阴极排气在阴极流路循环，并且将用于使燃料电池堆与高压蓄电池电连接的接触器设为连接状态，进行燃料电池堆的发电。
由于该发电，阴极的氧浓度降低，氮浓度增大，并且使燃料电池堆的发电电力进行放电来对高压蓄电池进行充电，由此使所述燃料电池堆的电压降低，并且准备利用高压蓄电池的电力进行的、下一次具备燃料电池系统的车辆的起动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-152174号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，即使设为在停止时进行EGR发电而能够对高压蓄电池充入电力，但在具备所述燃料电池系统的车辆长期间不发电而放置的情况下，也就是说，在长时间以闲置状态搁置的情况下，所述高压蓄电池也会因自身放电而SOC降低，存在无法使所述气泵旋转、燃料电池系统无法起动以及车辆无法起动的问题。
用于解决问题的方案
本发明是考虑这样的问题做出的，目的在于提供如下燃料电池系统的起动方法：在高压蓄电池的SOC降低为无法使气泵旋转的程度而无法用气泵供给氧化剂气体从而燃料电池系统无法起动进而车辆无法起动的状态下，燃料电池系统也能够起动。
本发明的一方式是燃料电池系统的起动方法，所述燃料电池系统在使氧化剂排气从燃料电池堆的阴极流路的出口循环到所述阴极流路的入口的排气再循环路设置有排气再循环泵，所述燃料电池系统具备高压蓄电池、气泵、低压蓄电池、燃料罐，所述燃料电池系统的起动方法包括：在所述燃料电池系统的起动时检测所述高压蓄电池的开路电压的工序；发电开始工序，在检测出的所述开路电压小于能够驱动所述气泵的阈值电压的情况下，由所述低压蓄电池驱动所述排气再循环泵来吸入大气，作为氧化剂气体供给到所述燃料电池堆，并且从所述燃料罐供给燃料气体，由此开始发电；发电继续工序，继续利用所述排气再循环泵进行的发电，至所述高压蓄电池的开路电压成为所述阈值电压为止；以及主发电工序，在所述高压蓄电池的所述开路电压成为所述阈值电压时，停止所述排气再循环泵，由所述高压蓄电池驱动所述气泵，从所述气泵供给所述燃料电池堆的发电所需要的氧化剂气体。
发明的效果
根据本发明，在高压蓄电池的SOC降低至无法使气泵旋转的程度而不能由气泵供给氧化剂气体从而燃料电池系统无法起动进而车辆无法起动的状态下的起动时，由低压蓄电池驱动排气再循环泵来吸入大气，作为氧化剂气体供给到燃料电池堆，并且从燃料罐供给燃料气体来发电，对高压蓄电池进行充电，因此能够用充电了的高压蓄电池的高电压的电力来实施燃料电池系统的通常发电。
根据参照附图所作的以下实施方式的说明，能容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
图1是示出实施了实施方式涉及的燃料电池系统的起动方法、的搭载了实施方式涉及的燃料电池系统的车辆(燃料电池车辆)的结构的一例的框图。
图2是用于说明实施方式涉及的燃料电池系统的通常发电动作的、插入了箭头线的框图。
图3是用于说明实施方式涉及的燃料电池系统的起动方法的流程图。
图4是用于说明实施方式涉及的燃料电池系统的起动方法的时序图。
图5是用于说明实施方式涉及的燃料电池系统的起动时发电处理的、插入了箭头线的框图。
图6是示出实施了变形例涉及的燃料电池系统的起动方法的、搭载了变形例涉及的燃料电池系统的车辆(燃料电池车辆)的结构的一例的主要部分的框图。
具体实施方式
以下，举出实施方式，参照附图详细地说明本发明涉及的燃料电池系统的起动方法。
[实施方式]
[结构]
图1是示出实施了实施方式涉及的燃料电池系统的起动方法的、搭载了实施方式涉及的燃料电池系统12的车辆(燃料电池车辆)10的结构的一例的框图。
如图1所示，燃料电池车辆10例如是燃料电池电动汽车。
燃料电池车辆10除了具备燃料电池系统12以外，还具备产生数百伏程度的高电压Vh的高压蓄电池(高压蓄电装置)14、产生与该高压蓄电池14相比电压较低的数十伏程度以下的低电压Vl例如+12[V]的低压蓄电池(低压蓄电装置)16、升压转换器(FCVCU：燃料电池电压控制单元)18、逆变器(旋转电机的驱动装置)20、电机(用于驱动车辆的旋转电机)24、升降压(双向)转换器(BATVCU：蓄电池电压控制单元)26、降压转换器(DC-DC转换器)28、控制装置(ECU)30以及电源开关(电源SW)32。
所述控制装置30由ECU(电子控制单元)构成，CPU执行在连接于该CPU的存储器中存储的程序由此作为发电控制部等、各种功能控制部等进行动作，通过未图示控制线(也包含无线)对包括燃料电池系统12在内的的燃料电池车辆10的各结构要素进行总括控制。
燃料电池系统12具备燃料电池堆(燃料电池)34、氧化剂气体供给装置36以及燃料气体供给装置38。
氧化剂气体供给装置36向燃料电池堆34供给氧化剂气体，燃料气体供给装置38向所述燃料电池堆34供给燃料气体。
燃料电池堆34，层叠多个发电单电池40。发电单电池40具备电解质膜-电极结构体44、夹持所述电解质膜-电极结构体44的隔板45、46。
电解质膜-电极结构体44具备例如作为包含水分的全氟磺酸的薄膜的固体高分子电解质膜41、夹持所述固体高分子电解质膜41的阴极电极42以及阳极电极43。
阴极电极42以及阳极电极43具有由碳纸等形成的气体扩散层(未图示)。在表面承载有白金合金的多孔质碳粒子被均匀地涂敷在气体扩散层的表面，由此形成电极催化剂层(未图示)。在固体高分子电解质膜41的两面形成电极催化剂层。
在一方的隔板45的朝向电解质膜-电极结构体44的面，形成将氧化剂气体入口连通口58a与氧化剂气体出口连通口58b连通的阴极流路(氧化剂气体流路)47。
在另一方的隔板46的朝向电解质膜-电极结构体44的面，形成将燃料气体入口连通口56a与燃料气体出口连通口56b连通的阳极流路(燃料气体流路)48。
层叠的发电单电池40的输出、即从燃料电池堆34的输出(高电压的发电电压Vfc的发电电力)，在控制装置30的控制下，通过升压转换器18以及逆变器20被供给到电机24，并且通过升压转换器18、升降压转换器(作为降压转换器发挥功能)26以及接触器49，能够对高压蓄电池14充电。
另外，燃料电池堆34的输出(发电电压Vfc的发电电力)通过升压转换器18、升降压转换器(作为降压转换器发挥功能)26以及降压转换器28，能够对低压蓄电池16充电。
高压蓄电池14的高电压Vh的电力，例如在电源开关32从关(OFF)状态转变为开(ON)状态的起动时(启动时)或者在燃料电池车辆10的行驶中因加速器操作而加速时，通过升降压转换器(作为升压转换器发挥功能)26以及逆变器20，能够驱动电机24。
在减速时产生的电机24的再生电力通过逆变器20、升降压转换器(作为降压转换器发挥功能)26，对高压蓄电池14充电。
还有，高压蓄电池14的高电压Vh的电力，能够通过接触器49、50来驱动气泵(AP、空气压缩机)52。
低压蓄电池16的低电压Vl的电力除了被供给到排气再循环泵(EGR泵)54、喷射器57、控制装置30以及后述的各种电磁阀以外，还被供给到未图示的空调机等。
而且，在该实施方式中，EGR泵54设为能够正转或者反转的容量可变型的泵，具体来讲是叶片泵。
在燃料电池堆34设置通过阳极流路48向阳极电极43供给燃料气体(例如，氢气)的燃料气体入口连通口56a以及燃料气体出口连通口56b。
在燃料电池堆34设置通过阴极流路47向阴极电极42供给氧化剂气体(例如，空气)的氧化剂气体入口连通口58a以及氧化剂气体出口连通口58b。
而且，在燃料电池堆34设置使未图示的冷却介质在各发电单电池40流通的冷却介质入口连通口(未图示)以及冷却介质出口连通口(未图示)。
在氧化剂气体供给装置36中，将来自大气的空气吸入压缩作为氧化剂气体并且供给到燃料电池堆34的气泵52配设于氧化剂气体供给路60。
在氧化剂气体供给路60设置加湿器(HUM)62、经由旁通阀64来绕过所述加湿器62的旁通路66。
氧化剂气体供给路60通过加湿器62以及氧化剂气体供给路65来连通于燃料电池堆34的氧化剂气体入口连通口58a。
氧化剂气体出口连通口58b通过氧化剂排气排出路67以及加湿器62，来与氧化剂排气排出路68连通。在氧化剂排气排出路68与氧化剂气体供给路60之间设置有EGR泵54。
EGR泵54使从氧化剂气体出口连通口58b排出的气体即氧化剂排气(阴极排气)的一部分回流到氧化剂气体入口连通口58a侧。
在气泵52的氧化剂气体供给路60侧配设入口截止阀70。
在氧化剂排气排出路68设置出口截止阀72，并且出口截止阀72的下游通过背压控制阀74来与稀释器76连接。
在氧化剂排气排出路68设置空气吸入阀78，该空气吸入阀78在从氧化剂气体导入路79导入大气时打开。
燃料气体供给装置38具备贮存高压氢的、高压的氢罐(蓄能器)80，所述高压的氢罐80经由燃料气体供给路82来与燃料电池堆34的燃料气体入口连通口56a连通。在燃料气体供给路82，沿着氢气流动方向依次设置阻断阀84、用于调整流量的喷射器57以及引射器86。
燃料电池堆34的燃料气体出口连通口56b与燃料排气路88连通。燃料排气路88与气液分离器90连接，并且在所述气液分离器90设置将液体成份(液态水)排出的泄放路92、将包含氢和氮的气体成份排出的气体路94。气体路94经由循环路96来与引射器86连接，另一方面，气体路94在排气阀98的开放作用下来与稀释器76连通。泄放路92经由泄放阀100来与稀释器76连通。
稀释器76具有使从燃料电池堆34的燃料气体出口连通口56b排出的燃料排气(含有氢气的阳极排气)与从所述燃料电池堆34的氧化剂气体出口连通口58b排出的氧化剂排气(含有氧的阴极排气)混合来将氢浓度稀释至规定值以下的功能。
在氧化剂气体供给路65、氧化剂排气排出路67、燃料气体供给路82、燃料排气路88以及高压的氢罐80的出口侧分别配置压力表102a、102b、102c、102d以及102e。在氧化剂气体供给路65配置湿度计103。在氧化剂排气排出路67、燃料排气路88配置温度计104a、104b。
在高压蓄电池14以及低压蓄电池16分别配置电压表106a、106b、电流表107a、107b以及温度计108a、108b。在升压转换器18、升降压转换器26、降压转换器28以及逆变器20等的电路配置未图示的电压表、电流表以及温度计。
[行驶时等燃料电池系统12的通常动作]
以下参照对燃料气体、氧化剂气体、电力的流动附加了箭头线的图2，来说明基本上如以上构成的燃料电池车辆10的行驶时等燃料电池系统12的通常动作(通常发电动作)。
在通常动作时，从用高电压Vh的电力进行动作的气泵52向氧化剂气体供给路60输送氧化剂气体(空气)。该氧化剂气体通过加湿器62被加湿之后，或者通过旁通路66而绕过所述加湿器62之后，被供给到燃料电池堆34的氧化剂气体入口连通口58a。
而且，加湿器62具有氧化剂气体(干燥了的空气)流通的流路63a、从燃料电池堆34的氧化剂气体出口连通口58b来的排出气体(湿润的氧化剂排气、阴极排气)通过燃料电池堆34的氧化剂气体出口连通口58b以及氧化剂排气排出路67而流通的流路63b，并且具有将从气泵52供给的氧化剂气体加湿的功能。即，加湿器62使阴极排气中包含的水分经由多孔质膜移动到供给气体(氧化剂气体)。
此时的加湿的程度设定为将固体高分子电解质膜加湿来在燃料电池堆34中良好地发挥发电性能的加湿量。由参照湿度计103的控制装置30对旁通阀64进行开度控制，由此来进行加湿量的设定。
另一方面，燃料气体供给装置38中，在喷射器57的开放作用下，从高压的氢罐80向燃料气体供给路82供给氢气(燃料气体)。该氢气通过循环路96而与被引射器86吸引的阳极排气混合并通过引射器86之后，被供给到燃料电池堆34的燃料气体入口连通口56a。
在燃料电池堆34内，氧化剂气体从氧化剂气体入口连通口58a经由各发电单电池40的阴极流路47，被供给到阴极电极42。另一方面，氢气从燃料气体入口连通口56a经由各发电单电池40的阳极流路48，被供给到阳极电极43。因而，各发电单电池40中，被供给到阴极电极42的空气中包含的氧气与被供给到阳极电极43的氢气在电极催化剂层内因电化学反应被消耗来进行发电。
然后，由被供给到阴极电极42而被消耗的空气形成的阴极排气与反应生成水被排出到氧化剂气体出口连通口58b，在氧化剂排气排出路68流通并被导入稀释器76。同样地，被供给到阳极电极43而消耗的氢气作为阳极排气(一部分被消耗的燃料气体)，被排出到燃料气体出口连通口56b。阳极排气从燃料排气路88导入气液分离器90并去除液体成份(液态水)之后，从气体路94经由循环路96被吸引到引射器86。
由多个发电单电池40电串联地连接而成的燃料电池堆34产生的高电压的发电电压Vfc的电力经由升压转换器18，为了获得电机24所需要的驱动扭矩(日文：駆動トルク)而进一步被变换为高电压(驱动电压)Vinv的电力，被供给到逆变器20的输入侧。
逆变器20基于未图示的加速器开度来控制占空比(日文：デューティ比)，对电机24进行三相PWM驱动。由此，燃料电池车辆10行驶。
在由燃料电池堆34产生的发电电压Vfc的电力有余裕的情况下，通过升降压转换器26，经由接触器49来对高电压Vh的高压蓄电池14充电，并且经由降压转换器28变换为低电压Vl的电力，来对低压蓄电池16充电。
高压蓄电池14的高电压Vh的电力经由接触器50被供给到气泵52。
低压蓄电池16的低电压Vl被供给到控制装置30、喷射器57、未图示的空调机等。
由控制装置30基于由电压表106a、106b检测的电压、由电流表107a、107b检测的电流以及由温度计108a、108b检测的温度，参照未图示的对应图，计算高压蓄电池14以及低压蓄电池16的各SOC(充电状态，在满充电状态下为100[％])。
[燃料电池车辆10的停止时动作以及闲置后的起动时动作]
以上说明了行驶时等燃料电池系统12的通常动作。然后，以下参照图3的流程图，说明本发明的实施方式涉及的燃料电池系统的起动方法、以及搭载实施该方法的燃料电池系统12的燃料电池车辆10的停止时动作以及闲置后的起动时动作。
而且，执行流程图涉及的程序、对各种结构要素进行驱动控制的控制主体是控制装置30的CPU。
在步骤S1的上述的通常动作(通常发电动作)中，在步骤S2，燃料电池车辆10的停止时(停车时)，判定电源开关32是否从开状态转变为关状态。
当检测到在电源开关32转变成了关状态(步骤S2：“是”)时，在步骤S3，进行包含利用EGR泵54进行的停止时发电处理(停止时充电(日文：エンドチャージ))在内的燃料电池系统12的停止处理。
该停止处理中，气泵52的动作停止，接触器50断开，气泵52的驱动停止。另外，用于供给燃料气体的喷射器57的占空比减小，燃料气体流量节流。
还有，将出口截止阀72关闭，将EGR泵54正转驱动，使从氧化剂气体出口连通口58b喷出的阴极排气通过氧化剂气体入口连通口58a来在燃料电池堆34内的阴极流路47循环，并且使用于将燃料电池堆34与高压蓄电池14电连接的接触器49闭合来进行燃料电池堆34的发电。
因该发电而阴极侧循环路内的氧浓度降低，氮浓度增大，并且对燃料电池堆34的发电电力进行放电，经由升压转换器18以及升降压转换器26来进行向高压蓄电池14的充电(停止时充电)。
此后，停止EGR泵54的驱动，断开接触器49。
这样，步骤S3中，使燃料电池堆34的发电电压Vfc降低，并且准备利用高压蓄电池14的电力进行的下一次燃料电池车辆10的起动。
而且，在步骤S4，燃料电池车辆10成为闲置状态，继续闲置状态。
在继续该闲置状态中，在步骤S5，监视电源开关32是否从关状态转变成开状态。
当检测到电源开关32转变成了开状态(步骤S5：“是”)时，在步骤S6，分别由电压表106a、106b获取高压蓄电池14以及低压蓄电池16的高电压Vh以及低电压Vl，并且分别由温度计108a、108b获取高压蓄电池14以及低压蓄电池16的温度Thv、Tlv。而且，该时间点，接触器49、50为断开状态，因此高压蓄电池14的高电压Vh被测定成开路电压Vhocv。
该步骤S6中，基于高电压Vh的开路电压Vhocv以及温度Thv来计算高压蓄电池14的SOC，基于低电压Vl以及温度Tlv来计算低压蓄电池16的SOC。
然后，在步骤S7，判定高压蓄电池14的开路电压Vhocv是否成为能够驱动气泵52的阈值电压Vth(阈值电压Vth根据温度Thv而设为不同的值，特别是在温度Thv为冰点以下的温度的情况下，与超过冰点的温度的情况相比设为较低值的阈值电压)以上的电压。
在Vhocv≥Vth的情况下、即在高压蓄电池14的开路电压Vhocv为阈值电压Vth以上的电压(步骤S7：“是”)的情况下，为能够驱动气泵52的高电压，因此，在步骤S8，接触器50设为闭合状态，气泵52起动。之后，实施步骤S1的通常发电动作。
另一方面，在步骤S7的判定中，在Vhocv<Vth的情况下、即在高压蓄电池14的开路电压Vhocv为小于阈值电压Vth的电压(步骤S7：“否”)情况下，判断为是用高压蓄电池14的高电压Vh无法驱动气泵52的电压，在步骤S9，执行利用EGR泵54的起动时发电处理。
参照图4的时序图以及图5，说明利用EGR泵54的起动时发电处理(实施方式涉及的燃料电池系统的起动方法)。
在时间点t1，在电源开关32从关状态设为开状态(步骤S5：“是”)的情况下，在步骤S7的判定为不成立(步骤S7：“否”，Vhocv<Vth)时，气泵52在停止状态下，在空气吸入阀78的关闭状态下，在时间点t1，EGR泵54开始反转驱动。在时间点t1～时间点t2之间，因EGR泵54的反转驱动而内部空气在燃料电池系统12的阴极路径(EGR泵54→氧化剂排气排出路67→阴极流路47→氧化剂气体供给路65→氧化剂气体供给路60→EGR泵54)循环(参照图5)。
当EGR泵54反转驱动而在阴极循环路径中内部空气(阴极排气)正在循环的时间点t2空气吸入阀78打开时，由于因内部空气循环产生的负压，大气从氧化剂气体导入路79经由空气吸入阀78被吸入到氧化剂排气排出路67侧，从氧化剂气体出口连通口58b被导入阴极流路47，因此阴极流路47内的氧浓度上升。
而且，在没有设置空气吸入阀78以及氧化剂气体导入路79的系统的情况下，也可以设为，将出口截止阀72以及背压控制阀74一并打开，从稀释器76侧导入大气。另外也可以是，在将空气吸入阀78打开时，将出口截止阀72以及背压控制阀74同时打开。
然后，在时间点t3，将阻断阀84打开，驱动喷射器57，使燃料气体从氢罐80喷出，使燃料气体在阳极路径(燃料气体供给路82→引射器86→阳极流路48→燃料排气路88→循环路96→引射器86)内循环，并且将高压蓄电池14的接触器49闭合。
由此，在时间点t3～时间点t4之间，从氢罐80供给燃料气体，进行利用EGR泵54的起动时发电(高压蓄电池14的SOC降低时充电)。
即，在时间点t3～时间点t4之间，燃料电池堆34的发电电力经由升压转换器18、升降压转换器26以及接触器49，对SOC降低的高压蓄电池14充电。
在该步骤S9的起动时发电中，因EGR泵54的反转驱动而高压蓄电池14的充电进程推进，监视步骤S7的判定是否成立(Vhocv≥Vth)。
而且，在时间点t3，根据在接触器49闭合时由电流表107a检测出的电流值以及由电压表106a检测出的高电压Vh以及在接触器49断开期间(时间点t1～时间点t3)由电压表106a检测出的开路电压Vhocv，能够估计出高压蓄电池14的内部阻抗值，估计出在时间点t3～时间点t4之间的高压蓄电池14的开路电压Vhocv。
在步骤S7的判定成立(Vhocv≥Vth)的时间点t4，接触器50闭合，空气吸入阀78关闭，用高压蓄电池14的高电压Vh的电力驱动气泵52，参照图2说明的步骤S1的通常发电动作开始。
上述实施方式也能够有以下那样的变形例。
[变形例]
在EGR泵54不是叶片泵等能够正转以及反转的泵而是例如利用叶轮的涡轮泵(称为EGR泵54A)的情况下，如图6所示，在具备燃料电池系统12A的燃料电池车辆10A中，在EGR泵54A的管路设置方向控制阀110。而且，由控制装置30对方向控制阀110进行切换，由此即使EGR泵54A朝同一方向旋转，也能够使氧化剂气体如图5所示那样逆流。
另外，图6中，如细的虚线所示那样，空气吸入阀78也可以设置于氧化剂气体供给路60侧，作为空气吸入阀78′以及氧化剂气体导入路79′。
不过，燃料电池系统12、12A中，因为由背压控制阀74进行的背压控制以及因电极反应产生的反应生成水流动，氧化剂排气排出路67、68的管径大于氧化剂气体供给路60、65的管径，所以优选为，空气吸入阀78设置于氧化剂排气排出路68侧会易于吸入大气。
[根据实施方式以及变形例能够掌握的发明]
这里，关于根据上述实施方式以及变形例能够掌握的发明，如以下记载。而且，为了便于理解，对于结构要素，附加与上述中(实施方式以及变形例)使用的标记相同的标记，但该结构要素并不限定于附加了该标记的结构要素。
本发明涉及的燃料电池系统的起动方法，该燃料电池系统在使氧化剂排气从燃料电池堆34的阴极流路47的出口58b循环到所述阴极流路47的入口的排气再循环路设置排气再循环泵54，该燃料电池系统具备高压蓄电池14、气泵52、低压蓄电池16、燃料罐80，在所述燃料电池系统12的起动方法中，包括：在所述燃料电池系统12的起动时检测所述高压蓄电池14的开路电压(Vhocv)的工序(步骤S6)；发电开始工序(步骤S9)，在检测出的所述开路电压(Vhocv)小于能够驱动所述气泵52的阈值电压(Vth)的情况下，由所述低压蓄电池16驱动所述排气再循环泵54来吸入大气，作为氧化剂气体供给到所述燃料电池堆34，并且从所述燃料罐80供给燃料气体，由此开始发电；发电继续工序(步骤S9)，继续利用所述排气再循环泵54进行的发电，至所述高压蓄电池14的开路电压(Vhocv)成为所述阈值电压(Vth)为止；以及主发电工序(步骤S1)，在所述高压蓄电池14的所述开路电压(Vhocv)成为所述阈值电压(Vth)时，停止所述排气再循环泵54，由所述高压蓄电池14驱动所述气泵52，从所述气泵52供给所述燃料电池堆34的发电所需要的氧化剂气体。
根据本发明，在高压蓄电池14的SOC(与开路电压(Vhocv)相关)降低至无法使气泵52旋转的程度而不能由气泵52供给氧化剂气体从而燃料电池系统12无法起动进而车辆10无法起动的状态下起动时，由低压蓄电池16驱动排气再循环泵54来吸入大气，作为氧化剂气体供给到燃料电池堆34，并且从燃料罐80供给燃料气体来发电，对高压蓄电池14充电，因此能够用充电了的高压蓄电池14的高电压(Vh)的电力来实施燃料电池系统12的通常发电。
而且，优选为，在所述燃料电池系统12的氧化剂排气排出路68或者氧化剂气体供给路60设置空气吸入阀78、78′，从所述发电开始工序(步骤S9)至所述高压蓄电池14的所述开路电压(Vhocv)成为所述阈值电压(Vth)为止，打开所述空气吸入阀78或者78′，向所述燃料电池堆34供给氧化剂气体。
由此，通过在燃料电池堆34的氧化剂排气排出路68或者氧化剂气体供给路60设置空气吸入阀78、78′，能够不使用气泵地将氧化剂气体供给到燃料电池堆34。
另外，也可以是，在打开所述空气吸入阀78、78′的所述发电开始工序(步骤S9的时间点t2)之前，设置驱动所述排气再循环泵54的、所述排气再循环泵54的预备驱动工序(步骤S9的时间点t1～时间点t2)，在该预备驱动工序(步骤S9的时间点t1～时间点t2)中，使停留在所述阴极流路47的氧化剂气体循环。
在打开空气吸入阀78、78′之前，驱动排气再循环泵54，使停留在阴极流路47的氧化剂气体循环，因此容易形成吸引大气的负压。
还可以是，在驱动所述排气再循环泵54时，至所述发电继续工序(时间点t3～时间点t4)的开始时(时间点t3)为止，以氧化剂气体从所述阴极流路47的入口58a通过所述排气再循环路而朝向所述阴极流路47的出口58b在反方向上循环的方式来驱动所述排气再循环泵54。
这样，设为在起动时，驱动排气再循环泵54时，至发电继续工序的开始时(时间点t3)为止，以氧化剂气体从阴极流路47的入口58a通过所述排气再循环路而朝向阴极流路47的出口58b在反方向上循环的方式来驱动排气再循环泵54，因此能够容易将大气从阴极流路47的出口58b侧吸入燃料电池堆34内。
另外，在所述排气再循环泵54是无法反转形式的泵的情况下，配设方向控制阀110，以氧化剂气体从所述阴极流路47的入口58a通过所述排气再循环路而朝向所述阴极流路47的出口58b在反方向上循环的方式来切换所述方向控制阀110，因此能够容易使氧化剂气体从阴极流路47的入口58a通过排气再循环路而朝向阴极流路47的出口在反方向上循环。
而且，本发明不限于上述的实施方式，当然能够基于本说明书的记载内容采用各种的结构。

Claims (5)

1.一种燃料电池系统的起动方法，所述燃料电池系统在使氧化剂排气从燃料电池堆的阴极流路的出口循环到所述阴极流路的入口的排气再循环路设置有排气再循环泵，
所述燃料电池系统具备高压蓄电池、气泵、低压蓄电池、燃料罐，
所述燃料电池系统的起动方法包括：
在所述燃料电池系统的起动时检测所述高压蓄电池的开路电压的工序；
发电开始工序，在检测出的所述开路电压小于能够驱动所述气泵的阈值电压的情况下，由所述低压蓄电池驱动所述排气再循环泵来吸入大气，作为氧化剂气体供给到所述燃料电池堆，并且从所述燃料罐供给燃料气体，由此开始发电；
发电继续工序，继续利用所述排气再循环泵进行的发电，至所述高压蓄电池的开路电压成为所述阈值电压为止；以及
主发电工序，在所述高压蓄电池的所述开路电压成为所述阈值电压时，停止所述排气再循环泵，由所述高压蓄电池驱动所述气泵，从所述气泵供给所述燃料电池堆的发电所需要的氧化剂气体。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的起动方法，其特征在于，
在所述燃料电池堆的氧化剂排气排出路或者氧化剂气体供给路设置空气吸入阀，
从所述发电开始工序至所述高压蓄电池的所述开路电压成为所述阈值电压为止，打开所述空气吸入阀，向所述燃料电池堆供给氧化剂气体。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统的起动方法，其特征在于，
在打开所述空气吸入阀的所述发电开始工序之前，设置驱动所述排气再循环泵的、所述排气再循环泵的预备驱动工序，在该预备驱动工序中，使在所述阴极流路贮存的氧化剂气体循环。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述燃料电池系统的起动方法，其特征在于，
在驱动所述排气再循环泵时，至所述发电继续工序开始时为止，以使氧化剂气体从所述阴极流路的入口通过所述排气再循环路而朝向所述阴极流路的出口在反方向上循环的方式驱动所述排气再循环泵。
5.根据权利要求4所述的燃料电池系统的起动方法，其特征在于，
在所述排气再循环泵是无法反转形式的泵的情况下，配设方向控制阀，以使氧化剂气体从所述阴极流路的入口通过所述排气再循环路而向所述阴极流路的出口在反方向上循环的方式切换所述方向控制阀。
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