CN113161580B - 燃料电池系统 - Google Patents

燃料电池系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113161580B
CN113161580B CN202011137046.XA CN202011137046A CN113161580B CN 113161580 B CN113161580 B CN 113161580B CN 202011137046 A CN202011137046 A CN 202011137046A CN 113161580 B CN113161580 B CN 113161580B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
supply
anode
cycle
ejector
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
CN202011137046.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113161580A (zh
Inventor
松末真明
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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 Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN113161580A publication Critical patent/CN113161580A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113161580B publication Critical patent/CN113161580B/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
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the 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
    • H01M8/04694—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
    • H01M8/04082—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
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126—Humidifying
    • H01M8/04141—Humidifying by water containing exhaust gases
    • 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
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04164—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by condensers, gas-liquid separators or filters
    • 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
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • 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
    • H01M8/04388—Pressure; Ambient pressure; Flow of anode 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
    • H01M8/04395—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
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • H01M8/04671—Failure or abnormal function of the individual 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
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04828—Humidity; Water content
    • H01M8/04843—Humidity; Water content of fuel cell exhausts
    • 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
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • 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
    • 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
    • H01M8/04761—Pressure; Flow of fuel cell exhausts
    • 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

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

燃料电池系统具有燃料电池、第一及第二供给装置、气液分离器、排出阀、将燃料气体和废气向燃料电池喷出的第一及第二引射器、气体压力的测定装置及控制装置，第一引射器的喷出量比第二引射器少，第一引射器的循环量比第二引射器多，控制装置以使压力成为第一目标值的方式，每隔第一周期从第一供给装置执行第一时间的供给，在第一引射器异常的情况下，停止第一供给装置，以使压力成为更高的第二目标值的方式，每隔更短的第二周期从第二供给装置执行更短的第二时间的供给，并且每隔第一周期开闭排出阀。

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
在燃料电池系统中，引射器将从喷嘴向扩散器内喷射的燃料气体作为驱动气体而将从燃料电池排出的废气向扩散器内吸入，将燃料气体和废气混合并朝向燃料电池喷出(例如参照日本特开2010-242508)。由此，废气经由引射器而向燃料电池循环。
发明内容
有时例如在燃料电池系统并列设置循环特性不同的2个引射器，根据燃料电池的运转状态而分开使用。循环特性高的引射器(以下，记为“高循环引射器”)与循环特性低的引射器(以下，记为“低循环引射器”)相比，喷嘴的直径小，因此单位时间内的喷出量小，但废气的循环量多。
例如在高循环引射器的喷嘴因冻结而阻塞的情况下，来自高循环引射器的气体供给变得无法进行，因此考虑取代高循环引射器而利用低循环引射器来代替气体供给。
但是，低循环引射器的单位时间内的喷出量比高循环引射器多，燃料气体的供给量相对于发电所需的量可能会过多。相对于此，若缩短来自低循环引射器的气体供给时间，则燃料气体的供给量下降，因此阳极系的压力的变动幅度变小。因而，可能会难以通过废气的循环流将阳极系的液态水经由气液分离器而排出。
于是，本发明提供能够将比较高的循环特性的引射器的气体供给在抑制过剩的气体供给及排水性的下降的状态下利用比较低的循环特性的引射器的气体供给来代替的燃料电池系统。
本说明书所记载的燃料电池系统具有：燃料电池，构成为使用燃料气体进行发电；第一供给装置及第二供给装置，构成为向所述燃料电池分别供给所述燃料气体；气液分离器，构成为从自所述燃料电池排出后的废气分离液态水并积存该液态水；排出阀，构成为将积存于所述气液分离器的液态水排出；第一引射器，构成为将来自所述第一供给装置的所述燃料气体作为驱动流体而从所述气液分离器吸入所述废气，将所述废气与所述燃料气体一起朝向所述燃料电池喷出，以使所述废气向所述燃料电池循环；第二引射器，构成将来自所述第二供给装置的所述燃料气体作为驱动流体而从所述气液分离器吸入所述废气，将所述废气与所述燃料气体一起朝向所述燃料电池喷出，以使所述废气向所述燃料电池循环；测定装置，测定所述燃料气体在所述燃料电池的入口处的压力；及控制装置，构成为控制所述第一供给装置、所述第二供给装置及所述排出阀，所述第一引射器的每单位时间的所述燃料气体的喷出量比所述第二引射器的每所述单位时间的所述燃料气体的喷出量少，通过规定量的所述燃料气体的供给而从所述第一引射器向所述燃料电池循环的所述废气的循环量比通过所述规定量的所述燃料气体的供给而从所述第二引射器向所述燃料电池循环的所述废气的循环量多，所述控制装置构成为，以使由所述测定装置测定的压力成为第一目标值的方式，每隔第一周期从所述第一供给装置执行第一时间的供给，所述控制装置构成为，在来自所述第一引射器的所述燃料气体的喷出异常的情况下，停止来自所述第一供给装置的所述燃料气体的供给，并以使由所述测定装置测定的压力成为比所述第一目标值高的第二目标值的方式，每隔比所述第一周期短的第二周期从所述第二供给装置执行比所述第一时间短的第二时间的供给，并且每隔所述第一周期开闭所述排出阀。
根据上述的结构，燃料电池系统能够利用从第一供给装置或第二供给装置供给的燃料气体使从燃料电池排出后的废气经由气液分离器及第一引射器或第二引射器而向燃料电池循环。另外，液态水由气液分离器从废气分离并积存。控制装置能够通过控制排出阀的开闭而从气液分离器排出液态水。
控制装置以使燃料电池的燃料气体的入口的压力成为第一目标值的方式，每隔第一周期从第一供给装置执行第一时间的供给。另外，控制装置在来自第一引射器的燃料气体的喷出异常的情况下，停止来自第一供给装置的燃料气体的供给，执行来自第二供给装置的供给。
在此，第一引射器的每单位时间的燃料气体的喷出量比第二引射器的每单位时间的燃料气体的喷出量少。另外，通过规定量的燃料气体的供给而从第一引射器向燃料电池循环的废气的循环量比通过规定量的燃料气体的供给而从第二引射器向燃料电池循环的废气的循环量多。
控制装置以使燃料电池的燃料气体的入口的压力成为比第一目标值高的第二目标值的方式，每隔比第一周期短的第二周期从第二供给装置执行比第一时间短的第二时间的供给，并且每隔第一周期开闭排出阀。
由此，第二供给装置与第一供给装置的燃料气体的供给相比，以使燃料电池的燃料气体的入口的压力增加为第二目标值的方式，每隔短周期进行短时间的燃料气体的供给。因而，通过燃料气体的压力及供给频度增加而第二引射器的废气的循环量的减少被抑制，而且，通过高频度且短时间的供给而燃料气体的入口的压力高精度地维持为第二目标值，由此，燃料气体的过度的压力增加被抑制，燃料气体的过剩的供给被抑制。
另外，控制装置每隔与第一供给装置的燃料气体的供给相同的第一周期开闭排出阀，因此能够使燃料气体的压力每隔第一周期从第二目标值下降。因而，即使燃料气体的入口的压力维持为第二目标值，也与第一供给装置的燃料气体的供给时同样，通过每隔第一周期压力产生脉动而维持排水性。
由此，根据上述的结构，燃料电池系统能够将高的循环特性的第一引射器的气体供给在抑制过剩的气体供给及排水性的下降的状态下利用低的循环特性的第二引射器的气体供给来代替。
在上述的结构中，所述第二周期可以比通过来自所述第二供给装置的所述燃料气体的供给而产生的所述废气的循环流所持续的时间短。
在上述的结构中，所述控制装置可以构成为，在每隔所述第二周期从所述第二供给装置执行了多次所述燃料气体的供给后，打开所述排出阀，在由所述测定装置测定的压力下降到所述第一目标值以下时，关闭所述排出阀。
在上述的结构中，所述控制装置可以构成为，在从所述第一供给装置执行了所述燃料气体的供给后，在由所述测定装置测定的压力低于所述第一目标值时，从所述第一供给装置再次执行所述燃料气体的供给，在从所述第二供给装置执行了所述燃料气体的供给后，在由所述测定装置测定的压力低于所述第二目标值时，从所述第二供给装置再次执行所述燃料气体的供给。
在上述的结构中，所述第二目标值可以比在来自所述第一供给装置的所述燃料气体的供给的执行时由所述测定装置测定的压力的最大值低。
在上述的结构中，所述控制装置可以构成为，在来自所述第一引射器的所述燃料气体的喷出异常的情况或关闭了所述排出阀的情况下，直到由所述测定装置测定的压力达到所述第二目标值为止维持来自所述第二供给装置的所述燃料气体的供给。
在上述的结构中，所述控制装置可以构成为，在正在执行来自所述第一供给装置的所述燃料气体的供给的情况下，基于由所述测定装置测定的压力来判定来自所述第一引射器的所述燃料气体的喷出是否异常。
根据本发明，能够将高的循环特性的引射器的气体供给在抑制过剩的气体供给及排水性的下降的状态下利用低的循环特性的引射器的气体供给来代替。
附图说明
本发明的典型实施例的特征、优点及技术上和工业上的意义将会在下面参照附图来描述，在这些附图中，同样的标号表示同样的要素，其中：
图1是示出燃料电池系统的一例的结构图。
图2是示出高循环引射器及低循环引射器的阳极废气的循环特性的一例的图。
图3是示出通常时的高循环喷射器及低循环喷射器的开启/关断控制的一例的图。
图4是示出取代高循环喷射器而从低循环喷射器供给阳极气体的动作的一例的时间图。
图5是示出低循环喷射器的开启/关断控制的周期的一例的图。
图6是示出低循环喷射器的开启/关断控制的周期的另一例的图。
图7是示出伴随于压力的变化的阳极废气的浓度的变化的一例的图。
图8是示出液态水的排出的例子的剖视图。
图9是示出ECU((Electronic Control Unit：电子控制单元)的动作的一例的流程图。
图10是示出高循环引射器的喷出的正常性的判定处理的一例的流程图。
图11是示出取代高循环喷射器的低循环喷射器的开启/关断控制的一例的流程图。
具体实施方式
(燃料电池系统100的结构)
图1是示出燃料电池系统100的一例的结构图。燃料电池系统100例如搭载于燃料电池车，具有燃料电池(FC)1、电动机M、阴极系2、阳极系3、ECU70及加速器开度传感器71。需要说明的是，连接FC1与电动机M的电结构的图示省略。
FC1包含固体高分子电解质型的多个单电池的层叠体。FC1接受阴极气体和阳极气体的供给且通过阴极气体与阳极气体的化学反应而发电。在本实施例中，使用包含氧的空气作为阴极气体，使用氢气作为阳极气体。需要说明的是，阳极气体是在发电中使用的燃料气体的一例。FC1发电产生的电力向电动机M供给。
另外，FC1具有阳极气体的入口11及出口12和阴极气体的入口13及出口14。阳极气体的入口11及出口12经由阳极气体流路L31而连接，阴极气体的入口13及出口14经由阴极气体流路L21而连接。阳极气体流路L31及阴极气体流路L21包含贯通单电池的层叠体的歧管及在单电池的分隔件形成的槽等。需要说明的是，阳极气体的入口11是燃料气体的入口的一例。
阴极系2将包含氧的空气作为阴极气体而向FC1供给。例如，阴极系2包含阴极供给管L20、阴极排出管L22及空气压缩机20。
阴极供给管L20的下游侧的端部连接于FC1的阴极气体的入口13。在阴极供给管L20设置有空气压缩机(ACP)20。空气压缩机20压缩阴极气体。如箭头R20所示，阴极气体在阴极供给管L20中流动并向FC1供给。如箭头R21所示，FC1内的阴极气体从入口13经阴极气体流路L21流动并通过与阳极气体进行化学反应而用于发电。
阴极排出管L22的上游侧的端部连接于FC1的阴极废气的出口14。FC1将用于发电后的阴极气体作为阴极废气而从出口14向阴极排出管L22排出。如箭头R22所示，阴极废气在阴极排出管L22中流动并向外部排出。
阳极系3向FC1供给阳极气体。阳极系3包含阳极供给管L30、阳极排出管L32、返回管L33、连接管L34、排气排水管L35、燃料罐30、高循环喷射器(INJ)31、低循环喷射器32、压力传感器15、引射器单元4、气液分离器5及阳极排出阀6。
在燃料罐30内分别以高压状态蓄积有阳极气体。燃料罐30经由分支成2个的连接管L34而分别连接于高循环INJ31及低循环INJ32。燃料罐30向高循环INJ31及低循环INJ32供给阳极气体。
高循环INJ31及低循环INJ32按照从ECU70输入的PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)信号而分别间歇性地喷射阳极气体。高循环INJ31及低循环INJ32在PWM信号表示开启(ON)的情况下喷射阳极气体，在PWM信号表示关断(OFF)的情况下停止阳极气体的喷射。高循环INJ31及低循环INJ32以与PWM信号对应的喷射的周期及喷射时间进行喷射。高循环INJ31及低循环INJ32是向FC1分别供给燃料气体的第一供给装置及第二供给装置的一例。高循环INJ31及低循环INJ32分别连接于引射器单元4。
在图1中示出了沿着阳极气体的流动方向的引射器单元4的截面。引射器单元4包含阳极废气的循环特性不同的高循环引射器4a及低循环引射器4b。
高循环引射器4a具有小径喷嘴41a及扩散器43a。低循环引射器4b具有大径喷嘴41b及扩散器43b。另外，在高循环引射器4a及低循环引射器4b设置有共用的板状的固定部40。作为引射器单元4的材料，例如可举出SUS(Steel Use Stainless：不锈钢)，但不限定于此。
固定部40固定小径喷嘴41a及大径喷嘴41b。小径喷嘴41a的入口连接于高循环INJ31的喷射口，大径喷嘴41b的入口连接于低循环INJ32的喷射口。
如箭头R4a所示，小径喷嘴41a将来自高循环INJ31的阳极气体向扩散器43a内的喷出路44a喷射。如箭头R4b所示，大径喷嘴41b将来自低循环INJ32的阳极气体向扩散器43b内的喷出路44b喷射。
在扩散器43a、43b的侧面分别设置有连接于返回管L33的流入口45a、45b。返回管L33从气液分离器5分支成2个并分别连接于流入口45a、45b。在返回管L33中流动的阳极废气以小径喷嘴41a喷射出的阳极气体为驱动流体而如箭头R33a所示那样从流入口45a向扩散器43a内的喷出路44a吸入。阳极气体及阳极废气在喷出路44a中混合并从其出口46a向阳极供给管L30喷出。
另外，在返回管L33中流动的阳极废气以大径喷嘴41b喷射出的阳极气体为驱动流体而如箭头R33b所示那样从流入口45b向扩散器43b内的喷出路44b吸入。阳极气体及阳极废气在喷出路44b中混合并从其出口46b向阳极供给管L30喷出。
阳极供给管L30从FC1的阳极气体的入口11分支成2个并连接于各喷出路44a、44b的出口46a、46b。从各喷出路44a、44b的出口46a、46b喷出后的阳极气体及阳极废气如箭头R31a、R31b所示那样进入FC1的入口11。
这样，高循环引射器4a以使阳极废气向FC1循环的方式，将来自高循环INJ31的阳极气体作为驱动流体而从气液分离器5吸入阳极废气，与阳极气体一起朝向FC1喷出。另外，低循环引射器4b以使阳极废气向FC1循环的方式，将来自低循环INJ32的阳极气体作为驱动流体而从气液分离器5吸入阳极废气，与阳极气体一起朝向FC1喷出。
因而，燃料电池系统100能够利用从高循环INJ31或低循环INJ32供给的阳极气体使从FC1排出后的阳极废气经由气液分离器5及高循环引射器4a或低循环引射器4b而向FC1循环。需要说明的是，高循环引射器4a是第一引射器的一例，低循环引射器4b是第二引射器的一例。
大径喷嘴41b的喷射口的直径Db比小径喷嘴41a的喷射口的直径Da大。因而，如后所述，高循环引射器4a及低循环引射器4b的阳极废气的循环特性不同。需要说明的是，阳极废气是从燃料电池排出后的废气的一例。
在阳极供给管L30设置有压力传感器15。压力传感器15配置于FC1的阳极气体的入口11的附近，测定入口11处的压力。压力传感器15是测定压力的测定装置的一例。
阳极气体及循环来的阳极废气如箭头R31所示那样从入口11经阳极气体流路L31流动而用于发电。阳极排出管L32的一端连接于FC1的阳极废气的出口12，阳极排出管L32的另一端连接于气液分离器5。已使用的阳极气体作为阳极废气，如箭头R32所示那样从出口12经阳极排出管L32流动而进入气液分离器5。
气液分离器5从自出口12排出后的阳极废气分离液态水并积存该液态水。排气排水管L35的一端连接于气液分离器5，排气排水管L35的另一端连接于阴极排出管L22。在排气排水管L35设置有阳极排出阀6。
阳极排出阀6是用于将积存于气液分离器5的液态水排出的排出阀的一例。当阳极排出阀6打开时，如箭头R34所示，从气液分离器5流出后的液态水及阳极废气的一部分经由排气排水管L35而向阴极排出管L22流动，与阴极废气一起向外部排出。因而，ECU70能够通过控制阳极排出阀6的开闭而从气液分离器5排出液态水。
加速器开度传感器71检测燃料电池车的加速器(未图示)的开度并向ECU70通知。
ECU70包含CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)。在ECU70上电连接有压力传感器15、加速器开度传感器71、空气压缩机20、高循环INJ31、低循环INJ32及阳极排出阀6。ECU70例如控制空气压缩机20的工作、高循环INJ31及低循环INJ32的开启/关断(ON/OFF)及阳极排出阀6的开闭。
ECU70例如通过根据向FC1要求的电力(以下，记为“要求电力”)对高循环INJ31或低循环INJ32进行开启/关断控制来执行阳极气体的供给。要求电力例如基于加速器开度传感器71的检测值而决定。ECU70例如在要求电力比阈值低的情况下，对高循环INJ31进行开启/关断控制，在要求电力为阈值以上的情况下，对低循环INJ32进行开启/关断控制。
ECU70通过决定PWM信号的周期及脉冲宽度来进行开启/关断控制。PWM信号的脉冲宽度相当于高循环INJ31及低循环INJ32持续阳极气体的供给的开启时间，也就是阳极气体的喷射时间，PWM信号的周期相当于高循环INJ31及低循环INJ32供给阳极气体的供给周期。需要说明的是，从周期减去开启时间而得到的剩余的时间相当于高循环INJ31及低循环INJ32停止阳极气体的供给的关断时间。
高循环INJ31及低循环INJ32的阳极气体的供给特性互相相同。例如，高循环INJ31及低循环INJ32以规定的开启时间向高循环引射器4a及低循环引射器4b分别流动的阳极气体的供给量互相相同。
但是，由于高循环引射器4a的小径喷嘴41a的直径Da和低循环引射器4b的大径喷嘴41b的直径Db不同，所以高循环引射器4a与低循环引射器4b的阳极废气的循环特性也不同。
(高循环引射器4a及低循环引射器4b的循环特性)
图2是示出高循环引射器4a及低循环引射器4b的阳极废气的循环特性的一例的图。横轴表示来自高循环INJ31及低循环INJ32的阳极气体的单位时间内的供给量，纵轴表示高循环引射器4a及低循环引射器4b的阳极废气的循环量。在此，阳极废气的循环量是将在扩散器中流动的阳极气体作为驱动流体而从流入口45a、45b吸入的阳极废气的单位时间内的流量。
标号La表示高循环引射器4a的循环特性，标号Lb表示低循环引射器4b的循环特性。高循环引射器4a的供给量是从0到Xa的范围，低循环引射器4b的供给量是从0到Xb的范围。需要说明的是，Xb对应于FC1的最大的要求电力。另外，将供给量Xa的情况下的高循环引射器4a的循环量设为Ya，将供给量Xb的情况下的低循环引射器4b的循环量设为Yb(>Ya)。
阳极废气的循环量与阳极气体的供给量成比例。标号La所示的循环特性的斜率比标号Lb所示的循环特性的斜率大。因而，例如在供给量是Xa的情况下，低循环引射器4b的循环量Yc比高循环引射器4a的循环量Ya少。
这样，通过规定量的阳极气体的供给而从高循环引射器4a向FC1循环的阳极废气的循环量比通过该规定量的阳极气体的供给而从低循环引射器4b向FC1循环的阳极废气的循环量多。
(通常时的高循环INJ31及低循环INJ32的开启/关断控制)
图3是示出通常时的高循环INJ31及低循环INJ32的开启/关断控制的一例的图。本例示出低循环引射器4b没有故障且对高循环INJ31及低循环INJ32根据FC1的要求电力而进行开启/关断控制的情况。
标号Ga表示基于高循环INJ31的开启/关断控制的来自高循环引射器4a的阳极气体的喷出量的时间变化。标号Gb表示基于低循环INJ32的开启/关断控制的来自低循环引射器4b的阳极气体的喷出量的时间变化。另外，虚线表示基于阳极气体的喷出的FC1的入口11的压力的时间变化。
ECU70从高循环INJ31或低循环INJ32执行阳极气体的供给。ECU70每隔供给周期T从高循环INJ31执行开启时间Ton_a的供给，或者每隔供给周期T从低循环引射器4b执行开启时间Ton_b的供给。从高循环INJ31或低循环INJ32供给来的阳极气体从高循环引射器4a或低循环引射器4b向FC1喷出。需要说明的是，ECU70根据FC1的要求电力而算出供给周期T及开启时间Ton_a、Ton_b。
每当从高循环INJ31及低循环INJ32喷出阳极气体时压力增加。高循环引射器4a的每单位时间的阳极气体的喷出量Ma由于大径喷嘴41b及小径喷嘴41a的直径Db、Da的差量而比低循环引射器4b的每单位时间的阳极气体的喷出量Mb少。
于是，ECU70为了维持FC1的阳极气体的入口11的压力的目标即最低值(以下，记为“目标值”)Po而使低循环INJ32的开启时间Ton_b比高循环INJ31的开启时间Ton_a短。由此，能够抑制相对于与压力的目标值Po对应的供给量而喷出过多的阳极气体。
(高循环引射器4a的喷出的异常时的动作)
ECU70在来自高循环引射器4a的阳极气体的喷出异常的情况下，停止来自高循环INJ31的阳极气体的供给，取代高循环INJ31而开始来自低循环INJ32的阳极气体的供给。关于高循环引射器4a及低循环引射器4b，即使阳极气体的供给量相同，如上所述，供给量及循环特性也不同。因而，ECU70以抑制阳极气体的过剩的供给并得到与高循环引射器4a实质上相同的循环特性的方式，决定低循环引射器4b用的FC1的入口11的目标压力、供给周期及开启时间。
图4是示出取代高循环INJ31而从低循环INJ32供给阳极气体的动作的一例的时间图。在图4中，示出了FC1的阳极气体的入口11的压力P、向高循环INJ31及低循环INJ32分别输入的PWM信号VH、VL、从高循环引射器4a或低循环引射器4b向FC1喷出的阳极气体的流量Fsup、阳极排出阀6的开闭信号EX及阳极废气的循环流量Fcir的时刻变化的一例。
期间T1是高循环INJ31及低循环INJ32中的仅高循环INJ31被开启/关断控制的期间。期间T2是高循环INJ31及低循环INJ32中的仅低循环INJ32被开启/关断控制的期间。ECU70在期间T1中基于由压力传感器15测定的压力P而检测到来自高循环引射器4a的阳极气体的喷出的异常的情况下，开始期间T2的开启/关断控制。
ECU70在期间T1中，以使压力P成为目标值PL的方式，每隔供给周期Tf_H执行来自高循环INJ31的开启时间Ton_H的供给。ECU70根据目标值PL而决定供给周期Tf_H及开启时间Ton_H。由此，PWM信号VH每隔供给周期Tf_H在开启时间Ton_H内成为开启。需要说明的是，目标值PL是第一目标值的一例，供给周期Tf_H是第一周期的一例，开启时间Ton_H是第一时间的一例。
来自高循环INJ31的阳极气体的流量Fsup每隔供给周期Tf_H在开启时间Ton_H内成为规定量。由此，FC1的阳极气体的入口11的压力P与时间成比例地增加。当来自高循环INJ31的阳极气体的供给停止后，压力P下降。由此，压力P从最大值PU与时间的经过一起下降。当压力P达到目标值PL时，执行下一供给周期Tf_H的阳极气体的供给。因此，每隔供给周期Tf_H产生压力脉动，阳极气体流路L31及阳极排出管L32内的液态水向气液分离器5收集。
按照阳极气体的流量Fsup的增减，阳极废气的循环流量Fcir也增减。阳极废气的循环流量Fcir即使在阳极气体的流量Fsup成为了0之后也继续下降。
ECU70例如将来自高循环INJ31的阳极气体的供给反复进行规定次数。ECU70每当执行阳极气体的供给时判定来自高循环引射器4a的阳极气体的喷出的正常性。ECU70在高循环INJ31的开启时间Ton_H检测到压力P不增加的情况下，判定为来自高循环引射器4a的阳极气体的喷出异常。在本例中，由于在高循环INJ31的开启时间Ton_H内的时刻Tdet下压力P正在下降，所以判定为阳极气体的喷出异常。
作为来自高循环引射器4a的阳极气体的喷出成为异常的原因，例如可举出由温度下降引起的小径喷嘴41a内或喷出路44a内的水分的冻结所致的阻塞、高循环INJ31的故障等，但不限定于此。
ECU70在期间T2中，将压力P从期间T1中的目标值PL变更为新的目标值PH。期间T2中的目标值PH比期间T1中的目标值PL高。ECU70每隔期间T1的供给周期Tf_H进行阳极排出阀6的开闭，每隔该供给周期Tf_H执行以下的低循环INJ32的开启/关断控制。需要说明的是，目标值PH是第二目标值的一例。
ECU70以使压力P成为目标值PH的方式，每隔供给周期Tf_L从低循环INJ32执行开启时间Ton_L的阳极气体的供给。期间T2中的供给周期Tf_L比期间T1中的供给周期Tf_H短，期间T2中的开启时间Ton_L比期间T1中的开启时间Ton_H短。ECU70将与供给周期Tf_L及开启时间Ton_L对应的PWM信号VL向低循环INJ32输出。需要说明的是，供给周期Tf_L是第二周期的一例，开启时间Ton_L是第二时间的一例。
由此，低循环INJ32与高循环INJ31的阳极气体的供给相比，以使FC1的阳极气体的入口11的压力P从目标值PL增加为目标值PH的方式，每隔短周期进行短时间的阳极气体的供给。从低循环引射器4b喷出的阳极气体的流量Fsup按照PWM信号VL而增减。
因而，通过阳极气体的压力P及供给频度增加，低循环引射器4b的阳极废气的循环量的减少被抑制。因而，即使使用低的循环特性的低循环引射器4b，也能够作为平均而维持与期间T1同样的阳极废气的循环流量Fcir，能够将阳极气体流路L31及阳极排出管L32内的液态水向气液分离器5收集。
在此，供给周期Tf_L比因来自低循环INJ32的阳极气体的供给而产生的阳极废气的循环流持续的时间短。因而，如以下所述，能够使阳极废气的循环流在供给周期Tf_L内增加。
图5是示出低循环INJ32的开启/关断控制的周期的一例的图。在图5中，示出了向低循环INJ32输入的PWM信号VL、从低循环引射器4b向FC1喷出的阳极气体的流量Fsup、阳极废气的循环流量Fcir及向低循环引射器4b吸入的阳极废气中的氢浓度的时刻变化的一例。在此，假定为阳极气体是氢气。
低循环INJ32按照PWM信号VL而每隔供给周期Tf_L供给阳极气体。因而，阳极气体的流量Fsup每隔供给周期Tf_L而增减。
阳极废气的循环流量Fcir伴随于阳极气体的流量Fsup的增加而增加，即使在阳极气体的流量Fsup成为了0之后也某种程度继续下降。另外，阳极废气中的氢浓度也伴随于阳极气体的流量Fsup的增加而从值n增加，在阳极气体的流量Fsup成为了0之后，不立即恢复为值n而逐渐下降。需要说明的是，将阳极气体的循环流持续的时间设为持续时间Tcir。
在本例中，供给周期Tf_L比持续时间Tcir长。因而，阳极废气的循环流量Fcir每隔供给周期Tf_L暂且增加但下降至增加前的0。另外，阳极废气中的氢浓度也暂且增加但下降至增加前的值n。
图6是示出低循环INJ32的开启/关断控制的周期的另一例的图。在图6中，省略与图5共通的内容的说明。
在本例中，供给周期Tf_L比持续时间Tcir短。因而，阳极废气的循环流在供给周期Tf_L的每次结束时不成为0。因此，每隔供给周期Tf_L而阳极废气的循环流量Fcir的初始值如虚线Bf所示那样每隔供给周期Tf_L而增加。
另外，阳极废气中的氢浓度也在供给周期Tf_L的每次结束时不恢复为值n。因此，每隔供给周期Tf_L而阳极废气的氢浓度的初始值如虚线Bd所示那样每隔供给周期Tf_L而增加。
由此，期间T2的阳极废气的循环量以时间平均维持为与期间T1同样的循环量。
另外，即使通过压力P从目标值PL增加为目标值PH，氢气在阳极废气中占据的浓度也增加。
图7是示出伴随于压力P的变化的阳极废气的浓度的变化的一例的图。压力P作为一例而在时刻Tc下从目标值PL增加为目标值PH。
标号Ha表示压力P是目标值PL的情况下的阳极废气中的气体的每个种类的浓度之比，标号Hb表示压力P是目标值PH的情况下的阳极废气中的气体的每个种类的浓度之比。在阳极废气中，包含未在发电中使用的氢气、在发电中产生的水蒸气及杂质的氮气。
当压力P从目标值PL增加为目标值PH时，如标号Hb所示，氢气的浓度增加。氢气的比重比水蒸气及氮气小，因此从流入口45b向低循环引射器4b吸入的阳极废气的重量下降。
在低循环引射器4b中，从流入口45b流入的阳极废气的动量(＝重量×速度)及从大径喷嘴41b喷射的阳极气体的动量的合计按照动量守恒定律而与从喷出路44b的出口46b喷出的阳极气体及阳极废气的动量相等。因而，若从流入口45b向低循环引射器4b吸入的阳极废气的重量下降，则阳极废气的流速增加。因此，从低循环引射器4b向FC1循环的阳极废气的体积流量增加。
再次参照图4，在期间T2中，阳极气体与期间T1相比，通过高频度且短时间的供给而压力P高精度地维持为目标值PH。由此，阳极气体的过度的压力增加被抑制，阳极气体的过剩的供给被抑制。
另外，ECU70每隔与高循环INJ31的阳极气体的供给相同的供给周期Tf_H而开闭阳极排出阀6。ECU70每隔供给周期Tf_H而将阳极排出阀6的开闭信号EX切换为开启(开)及关断(闭)。
因而，能够每隔供给周期Tf_H使压力P从目标值PH下降，即使压力P维持为目标值PH，也与期间T1中的高循环INJ31的阳极气体的供给时同样，通过产生阳极气体的压力脉动而维持排水性。若假设不开闭阳极排出阀6，则压力P实质上维持为目标值PH附近，因此不产生压力脉动。ECU70例如以使压力P下降至期间T1的目标值PL的方式，决定将阳极排出阀6维持为开放状态的时间Tex。
图8是示出液态水的排出的例子的剖视图。如标号Wa所示，在阳极排出管L32堵塞有在发电中产生的液态水81的情况下，能够利用液态水81的上游侧及下游侧的各压力的差量ΔP来除去液态水81。因而，如上所述，通过产生压力脉动而除去液态水81。
另外，如标号Wb所示，在阳极排出管L32的内壁附着有在发电中产生的液态水83的情况下，能够通过因阳极废气的流动而产生的剪切力来除去液态水83。因而，如上所述，维持阳极废气的循环量，通过产生压力脉动而除去液态水83。
由此，燃料电池系统能够将高循环引射器4a的气体供给在抑制过剩的气体供给及排水性的下降的状态下利用低循环引射器4b的气体供给来代替。
再次参照图4，ECU70每隔供给周期Tf_L，从低循环INJ32执行多次供给后，打开阳极排出阀6，在压力P成为了期间T1的目标值PL以下时，关闭阳极排出阀6。因而，期间T2的压力P的最低值维持为期间T1的目标值PL。因而，期间T2中的压力脉动的幅度能够接近期间T1中的压力脉动的幅度，因此排水性进一步提高。
另外，ECU70在期间T1中从高循环INJ31执行供给后，在压力P比目标值PL下降时，从高循环INJ31再次执行供给。另外，ECU70在期间T2中从低循环INJ32执行供给后，在压力P比目标值PH下降时，从低循环INJ32再次执行供给。
具体而言，ECU70以如上述那样进行供给的方式决定供给周期Tf_H、Tf_L、开启时间Ton_H、Ton_L。因而，高循环INJ31及低循环INJ32能够通过反复供给阳极气体而使压力P比目标值PL、PH高。
另外，期间T2的目标值PH比来自高循环INJ31的供给的执行时(也就是期间T1)的压力P的最大值PU低。也就是说，目标值PH被设定为比期间T1中的基于来自高循环INJ31的阳极气体的供给的压力P的最大值PU低。因而，阳极气体的过剩的供给被更有效地抑制。
另外，ECU70在来自高循环引射器4a的阳极气体的喷出异常的情况或关闭了阳极排出阀6的情况下，直到压力P达到目标值PH为止维持来自低循环INJ32的供给。例如，ECU70在来自高循环引射器4a的阳极气体的喷出的异常的检测时刻Tdet下从低循环INJ32以开启时间Ton_p执行阳极气体的供给。另外，ECU70在期间T2中，在阳极排出阀6的开闭后从低循环INJ32以开启时间Ton_q执行阳极气体的供给。在此，开启时间Ton_p、Ton_q是压力P达到目标值PH的所需时间。
因此，ECU70与直到压力P达到目标值PH为止多次执行阳极气体的供给的情况相比，能够迅速地使压力P增加至目标值PH。
(ECU70的动作)
接着，说明ECU70的动作。ECU70例如通过ECU70内的CPU执行在ECU70内的ROM等中存储的程序而动作。
图9是示出ECU70的动作的一例的流程图。需要说明的是，在本处理中，假定为ECU70正在驱动空气压缩机20。ECU70例如基于加速器开度传感器71的检测值来算出FC1的要求电力(步骤St1)。
ECU70在要求电力为规定的阈值TH以上的情况下(步骤St2的否)，根据要求电力而算出压力P的目标值(步骤St10)。接着，ECU70算出从低循环INJ32执行阳极气体的供给的供给周期及开启时间(步骤St11)。接着，ECU70按照供给周期及开启时间来进行低循环INJ32的开启/关断控制(步骤St12)。由此，在FC1的要求电力高的情况下，从低循环INJ32经由低循环引射器4b而向FC1供给阳极气体。
另外，ECU70在要求电力比规定的阈值TH小的情况下(步骤St2的是)，根据要求电力而算出压力P的目标值PL(步骤St3)。接着，ECU70以使压力P成为目标值PL的方式算出从高循环INJ31执行阳极气体的供给的供给周期Tf_H及开启时间Ton_H(步骤St4)。以下的步骤St5～St8相当于图4的期间T1的开启/关断控制。
ECU70通过PWM信号VH而使高循环INJ31在开启时间Ton_H内成为开启(步骤St5)。由此，从高循环INJ31经由高循环引射器4a而向FC1供给阳极气体。通过阳极气体的供给而入口的压力P增加。
接着，ECU70判定来自高循环引射器4a的阳极气体的喷出是否正常(步骤St6)。该判定的定时在高循环INJ31为开启的期间执行。需要说明的是，判定处理的内容后述。
ECU70在来自高循环引射器4a的阳极气体的喷出正常的情况下(步骤St6的是)，使高循环INJ31成为关断(步骤St7)。此时，ECU70在从供给周期Tf_H减去开启时间Ton_H而得到的剩余时间内使高循环INJ31成为关断。由此，每隔供给周期Tf_H执行高循环INJ31的开启/关断控制。
接着，ECU70判定是否停止高循环INJ31的开启/关断控制(步骤St8)。例如，ECU70在从高循环INJ31执行了规定次数的阳极气体的供给(也就是喷射)的情况下，决定开启/关断控制的停止。ECU70在继续开启/关断控制的情况下(步骤St8的否)，再次执行步骤St5以后的各处理。
另外，ECU70在停止开启/关断控制的情况下(步骤St8的是)，判定是否停止FC1的发电(步骤St9)。ECU70例如在未图示的点火开关成为了关断的情况下，停止发电。在发电继续的情况下(步骤St9的否)，再次执行步骤St1以后的各处理。ECU70在停止发电的情况下(步骤St9的是)，结束动作。
ECU70在来自高循环引射器4a的阳极气体的喷出异常的情况下(步骤St6的否)，停止高循环INJ31的开启/关断控制(步骤St13)。接着，ECU70取代高循环INJ31而执行低循环INJ32的开启/关断控制(代替控制)(步骤St14)。需要说明的是，关于代替控制后述。
接着，执行步骤St9的处理。ECU70这样动作。
图10是示出高循环引射器4a的喷出的正常性的判定处理的一例的流程图。本处理在上述的步骤St6中执行。
ECU70利用压力传感器15多次检测压力P(步骤St21)。接着，ECU70根据压力P的变化来判定压力P是否正在增加(步骤St22)。ECU70在压力P正在增加的情况下(步骤St22的是)，将高循环引射器4a的喷出判定为正常(步骤St23)。
另外，ECU70在压力P不变化或者正在下降的情况下(步骤St22的否)，将高循环引射器4a的喷出判定为异常(步骤St24)。即，ECU70在“尽管正在从高循环INJ31执行阳极气体的供给，FC1的入口11的压力P却不增加”的情况下，判定为未从高循环引射器4a正常地喷出阳极气体。
这样，ECU70在正在执行来自高循环INJ31的供给的情况下，基于由压力传感器15测定的压力P来判定来自高循环引射器4a的阳极气体的喷出是否异常。因此，ECU70能够简单地判定阳极气体的喷出的异常。
图11是示出取代高循环INJ31的低循环INJ32的开启/关断控制的一例的流程图。本处理在上述的步骤St14中执行。
ECU70将压力P的目标值从PL变更为PH(步骤St31)。接着，ECU70将阳极排出阀6的开闭的周期设定为期间T1中的供给周期Tf_H(步骤St32)。接着，ECU70以使压力P成为变更后的目标值PH的方式算出从高循环INJ31执行阳极气体的供给的供给周期Tf_L及开启时间Ton_L(步骤St33)。
接着，ECU70通过从低循环引射器4b在开启时间Ton_p内供给阳极气体而使压力P增加至目标值PH(步骤St34)。接着，ECU70通过PWM信号VL而使低循环INJ32在开启时间Ton_L内成为开启(步骤St35)。由此，从低循环INJ32经由低循环引射器4b而向FC1供给阳极气体。通过阳极气体的供给而入口的压力P增加。
接着，ECU70使低循环INJ32成为关断(步骤St36)。此时，ECU70在从供给周期Tf_L减去开启时间Ton_L而得到的剩余时间内使低循环INJ32成为关断。由此，每隔供给周期Tf_L执行低循环INJ32的开启/关断控制。
接着，ECU70判定阳极排出阀6的开闭的周期(＝Tf_H)是否已到来(步骤St37)。在阳极排出阀6的开闭的周期未到来的情况下(步骤St37的否)，ECU70判定是否停止开启/关断控制(步骤St38)。ECU70在继续开启/关断控制的情况下(步骤St38的否)，再次执行步骤St35以后的各处理。另外，ECU70在停止开启/关断控制的情况下(步骤St38的是)，结束处理。
另外，ECU70在阳极排出阀6的开闭的周期已到来的情况下(步骤St37的是)，打开阳极排出阀6(步骤St39)。由此，压力P从目标值PH下降而产生压力脉动。因而，阳极气体流路L31及阳极排出管L32内的液态水向气液分离器5聚集，而且从气液分离器5经由阳极排出阀6及排气排水管L35而向阴极排出管L22流动并向外部排出。因此，通过在低循环INJ32的开启/关断控制中无法得到的压力脉动而排水性维持为与期间T1相同的程度。
接着，ECU70利用压力传感器15来测定FC1的阳极气体的入口11处的压力P(步骤St40)。接着，ECU70将压力P与期间T1的目标值PL进行比较(步骤St41)。ECU70在压力P比目标值PL大的情况下(步骤St41的否)，再次执行步骤St40的处理。
另外，ECU70在压力P为目标值PL以下的情况下(步骤St41的是)，关闭阳极排出阀6(步骤St42)。因而，压力P的最小值被抑制为目标值PL左右。
接着，ECU70通过从低循环引射器4b在开启时间Ton_q内进行阳极气体的供给而使压力P增加至目标值PH(步骤St43)。之后，执行步骤St38的处理。低循环INJ32的开启/关断控制这样执行。
上述的实施方式是本发明的优选的实施例。不过，并不限定于此，能够在不脱离本发明的主旨的范围内各种变形实施。

Claims (7)

1.一种燃料电池系统，其特征在于，具备：
燃料电池，构成为使用燃料气体进行发电；
第一供给装置，构成为向所述燃料电池供给所述燃料气体；
第二供给装置，构成为向所述燃料电池供给所述燃料气体；
气液分离器，构成为从自所述燃料电池排出后的废气分离液态水并积存该液态水；
排出阀，构成为将积存于所述气液分离器的液态水排出；
第一引射器，构成为将来自所述第一供给装置的所述燃料气体作为驱动流体而从所述气液分离器吸入所述废气，将所述废气与所述燃料气体一起朝向所述燃料电池喷出，以使所述废气向所述燃料电池循环；
第二引射器，构成为将来自所述第二供给装置的所述燃料气体作为驱动流体而从所述气液分离器吸入所述废气，将所述废气与所述燃料气体一起朝向所述燃料电池喷出，以使所述废气向所述燃料电池循环；
测定装置，构成为测定所述燃料气体在所述燃料电池的入口处的压力；及
控制装置，构成为控制所述第一供给装置、所述第二供给装置及所述排出阀，
其中，所述第一引射器的每单位时间的所述燃料气体的喷出量比所述第二引射器的每所述单位时间的所述燃料气体的喷出量少，
通过规定量的所述燃料气体的供给而从所述第一引射器向所述燃料电池循环的所述废气的循环量比通过所述规定量的所述燃料气体的供给而从所述第二引射器向所述燃料电池循环的所述废气的循环量多，
所述控制装置构成为，以使由所述测定装置测定的压力成为第一目标值的方式，每隔第一周期从所述第一供给装置执行第一时间的供给，
所述控制装置构成为，在来自所述第一引射器的所述燃料气体的喷出异常的情况下，停止来自所述第一供给装置的所述燃料气体的供给，并以使由所述测定装置测定的压力成为比所述第一目标值高的第二目标值的方式，每隔比所述第一周期短的第二周期从所述第二供给装置执行比所述第一时间短的第二时间的供给，并且每隔所述第一周期开闭所述排出阀。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述第二周期比通过来自所述第二供给装置的所述燃料气体的供给而产生的所述废气的循环流所持续的时间短。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述控制装置构成为，在每隔所述第二周期从所述第二供给装置执行了多次所述燃料气体的供给后，打开所述排出阀，在由所述测定装置测定的压力下降到所述第一目标值以下时，关闭所述排出阀。
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，
所述控制装置构成为，在从所述第一供给装置执行了所述燃料气体的供给后，在由所述测定装置测定的压力低于所述第一目标值时，从所述第一供给装置再次执行所述燃料气体的供给，
所述控制装置构成为，在从所述第二供给装置执行了所述燃料气体的供给后，在由所述测定装置测定的压力低于所述第二目标值时，从所述第二供给装置再次执行所述燃料气体的供给。
5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述第二目标值比在来自所述第一供给装置的所述燃料气体的供给的执行时由所述测定装置测定的压力的最大值低。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述控制装置构成为，在来自所述第一引射器的所述燃料气体的喷出异常的情况或关闭了所述排出阀的情况下，直到由所述测定装置测定的压力达到所述第二目标值为止维持来自所述第二供给装置的所述燃料气体的供给。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述控制装置构成为，在正在执行来自所述第一供给装置的所述燃料气体的供给的情况下，基于由所述测定装置测定的压力来判定来自所述第一引射器的所述燃料气体的喷出是否异常。
CN202011137046.XA 2020-01-22 2020-10-22 燃料电池系统 Active CN113161580B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020008590A JP7192808B2 (ja) 2020-01-22 2020-01-22 燃料電池システム
JP2020-008590 2020-01-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113161580A CN113161580A (zh) 2021-07-23
CN113161580B true CN113161580B (zh) 2023-09-22

Family

ID=76650562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011137046.XA Active CN113161580B (zh) 2020-01-22 2020-10-22 燃料电池系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11695143B2 (zh)
JP (1) JP7192808B2 (zh)
CN (1) CN113161580B (zh)
DE (1) DE102020128035A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3171314A1 (en) * 2021-09-10 2023-03-10 Cummins Inc. Systems and methods to measure or control fuel cell stack excess hydrogen flow using ejector mixing state
DE102021211824A1 (de) * 2021-10-20 2023-04-20 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Strahlpumpenmodul für ein Brennstoffzellensystem, Brennstoffzellensystem
CN114243057A (zh) * 2022-02-24 2022-03-25 德燃(浙江)动力科技有限公司 氢气供应装置、燃料电池发电装置、燃料电池氢气循环装置及其控制方法
CN115036535A (zh) * 2022-07-11 2022-09-09 奇瑞商用车（安徽）有限公司 一种汽车燃料电池氢气循环系统引射器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014154385A (ja) * 2013-02-08 2014-08-25 Aisan Ind Co Ltd 燃料電池システム
CN110600769A (zh) * 2019-10-12 2019-12-20 鸾鸟电气(上海)有限公司 氢气循环装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56114287A (en) 1980-02-14 1981-09-08 Central Res Inst Of Electric Power Ind Gas circuit for fuel cell
JP4679701B2 (ja) * 2000-08-10 2011-04-27 本田技研工業株式会社 燃料電池の流体供給装置と燃料供給システム
JP3620437B2 (ja) 2000-11-09 2005-02-16 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP3572401B2 (ja) * 2001-12-12 2004-10-06 日産自動車株式会社 燃料電池システムの燃料循環装置
JP3729150B2 (ja) * 2002-04-24 2005-12-21 日産自動車株式会社 エゼクタ及び燃料電池システムの燃料循環装置
JP5399757B2 (ja) 2009-04-01 2014-01-29 株式会社鷺宮製作所 エゼクタ装置およびエゼクタ装置を用いた燃料電池システム
EP2565970A1 (en) * 2011-09-02 2013-03-06 Belenos Clean Power Holding AG Fuel cell system comprising an ejector for recirculating off-gas from a stack
JP5613146B2 (ja) 2011-12-26 2014-10-22 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
US9312551B1 (en) * 2014-10-01 2016-04-12 National University Of Tainan Passive anode gas recovery system for fuel cell
JP2018060757A (ja) * 2016-10-07 2018-04-12 日産自動車株式会社 エゼクタ、燃料供給装置および燃料電池システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014154385A (ja) * 2013-02-08 2014-08-25 Aisan Ind Co Ltd 燃料電池システム
CN110600769A (zh) * 2019-10-12 2019-12-20 鸾鸟电气(上海)有限公司 氢气循环装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020128035A1 (de) 2021-07-22
US20210226237A1 (en) 2021-07-22
JP2021118047A (ja) 2021-08-10
US11695143B2 (en) 2023-07-04
CN113161580A (zh) 2021-07-23
JP7192808B2 (ja) 2022-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113161580B (zh) 燃料电池系统
CN110299546B (zh) 燃料电池系统及其控制方法
US9356302B2 (en) Fuel cell system and method for controlling fuel cell system
US11469427B2 (en) Fuel cell system
CN110323468B (zh) 燃料气体喷射装置和燃料电池系统
JP7144977B2 (ja) エジェクタシステム
CN112993327B (zh) 一种燃料电池系统的控制方法和装置
US20210305599A1 (en) Method of operating fuel cell system
JP6834890B2 (ja) 燃料電池システム
CN113097541B (zh) 燃料电池系统
US9570764B2 (en) Fuel cell system and method of operating fuel cell system
US11239478B2 (en) Fuel cell system and purge method therefor
US11563223B2 (en) Method of starting operation of fuel cell system at low temperature, and the fuel cell system
CN113161588B (zh) 一种燃料电池系统的控制方法和装置
CN115064728A (zh) 一种燃料电池用氢气循环装置
US20210119232A1 (en) Fuel cell system
JP2020029846A (ja) エジェクタシステム
US20230290981A1 (en) Fuel cell system
JP7302565B2 (ja) 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
JP2021051919A (ja) 燃料電池システム
JP2023110534A (ja) 燃料電池システム
JP2006049092A (ja) 燃料電池の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant