CN114865003A - 燃料电池系统 - Google Patents

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CN114865003A CN202210047729.9A CN202210047729A CN114865003A CN 114865003 A CN114865003 A CN 114865003A CN 202210047729 A CN202210047729 A CN 202210047729A CN 114865003 A CN114865003 A CN 114865003A
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Abstract

本发明的燃料电池系统具备燃料电池组、燃料气体供给路、喷射器、推出器、循环路、出口压力检测部以及控制装置。控制装置构成为:当在喷射器的驱动状态下推出器出口压力变为要求上限值以上的情况下,使喷射器的驱动停止,当在喷射器的停止状态下推出器出口压力变为要求下限值以下的情况下,使喷射器驱动。控制装置构成为:在要求负荷从第1要求负荷向第2要求负荷变化、并且负荷降低量大于第1规定负荷的情况下,在第1目标上限值与第2目标上限值的范围内,使要求上限值阶段性地降低,并且使要求下限值阶段性地降低。

Description

燃料电池系统
技术领域
本说明书所公开的技术涉及燃料电池系统。
背景技术
在日本特开2019-67708中公开有燃料电池系统,该燃料电池系统具备:燃料电池组;燃料气体供给路,向燃料电池组供给燃料气体;喷射器,设置于燃料气体供给路;推出器,设置于燃料气体供给路,并设置于喷射器与燃料电池组之间;循环路,将从燃料电池组排出的燃料废气向推出器供给;出口压力检测部,检测作为推出器的出口的压力的出口压力;以及控制装置。
一般而言,在喷射器驱动的状态(以下,有时记载为“驱动状态”)下,推出器的出口的压力(以下,有时记载为“推出器出口压力”)变大,在喷射器的驱动停止的状态(以下,有时记载为“停止状态”)下,推出器出口压力变小。存在基于对燃料电池系统的要求负荷(要求电力)来确定推出器出口压力的要求上限值和要求下限值的燃料电池系统。在这样的燃料电池系统中,在喷射器的驱动状态下的推出器出口压力变为要求上限值以上的情况下,燃料电池系统的控制装置使喷射器的驱动停止,在喷射器的停止状态下的推出器出口压力变为要求下限值以下的情况下,使喷射器的驱动开始。
存在对燃料电池系统的要求负荷从高负荷向低负荷变化的情况。与高负荷对应的要求上限值和要求下限值大于与低负荷对应的要求上限值和要求下限值。特别是与高负荷对应的要求下限值大于与低负荷对应的要求上限值。因此,要求负荷从高负荷向低负荷变化时的推出器出口压力大于与低负荷对应的要求上限值。因此,当在要求负荷从高负荷向低负荷变化时喷射器驱动的情况下,使喷射器的驱动停止,当在从高负荷向低负荷变化时喷射器的驱动停止的情况下,将喷射器维持于停止状态。而且,在到推出器出口压力变为与低负荷对应的要求下限值以下的期间,将喷射器维持于停止状态。若高负荷与低负荷的差值较大,则将要求负荷从高负荷向低负荷变化后的喷射器维持于停止状态的时间(以下,有时记载为“喷射器停止时间”)变长。推出器在喷射器的驱动状态下通过从喷射器供给的燃料气体的流动来吸引在循环路中流动的燃料废气,并将这些气体混合来向燃料电池组供给。另一方面,在喷射器的停止状态下,推出器不吸引燃料废气。即,在喷射器的停止状态下,不将燃料废气向燃料电池组供给。在喷射器停止时间较长的情况下,不将燃料废气向燃料电池组供给,因此有时能够用于燃料电池组中的发电的氢不足。若能够用于发电的氢不足,则燃料电池组劣化。
发明内容
本公开提供一种在具备推出器的燃料电池系统中能够抑制燃料电池组的劣化的技术。
也可以是本公开的一个方式所涉及的燃料电池系统具备:燃料电池组;燃料气体供给路,构成为向上述燃料电池组供给燃料气体;喷射器,设置于上述燃料气体供给路;推出器,设置于上述燃料气体供给路,并设置于上述喷射器与上述燃料电池组之间;循环路,构成为将从上述燃料电池组排出的燃料废气向上述推出器供给;出口压力检测部,构成为检测作为上述推出器的出口的压力的推出器出口压力;以及控制装置,上述控制装置构成为:基于对上述燃料电池系统的要求负荷,确定与上述推出器出口压力对应的要求上限值和要求下限值,当在上述喷射器驱动的状态下上述推出器出口压力变为上述要求上限值以上的情况下,使上述喷射器的驱动停止,当在上述喷射器停止的状态下上述推出器出口压力变为上述要求下限值以下的情况下,使上述喷射器的驱动开始,上述控制装置构成为:在上述要求负荷从第1要求负荷向比上述第1要求负荷小的第2要求负荷变化、并且从上述第1要求负荷中减去上述第2要求负荷而得的负荷降低量不足第1规定负荷的情况下,将上述要求上限值从与上述第1要求负荷对应的第1目标上限值向与上述第2要求负荷对应的第2目标上限值变更,并且将上述要求下限值从与上述第1要求负荷对应的第1目标下限值向与上述第2要求负荷对应的第2目标下限值变更,在上述要求负荷从上述第1要求负荷向上述第2要求负荷变化、并且上述负荷降低量大于上述第1规定负荷的情况下,在上述第1目标上限值与上述第2目标上限值的范围内,使上述要求上限值阶段性地降低,并且在上述第1目标下限值与上述第2目标下限值的范围内,使上述要求下限值阶段性地降低。
根据上述的结构,控制装置构成为:在要求负荷的负荷降低量大于第1规定负荷的情况下,在第1目标上限值与第2目标上限值的范围内,使要求上限值阶段性地降低,并且在第1目标下限值与第2目标下限值的范围内,使要求下限值阶段性地降低。根据这样的结构,要求负荷从第1要求负荷变化至第2要求负荷后的推出器出口压力在变为第2目标下限值以下前变为阶段性地降低的要求下限值以下。在推出器出口压力变为阶段性地降低的要求下限值以下的情况下,控制装置使喷射器开始驱动。而且,在推出器出口压力变为阶段性地降低的要求上限值以上的情况下,控制装置使喷射器的驱动停止。这样,在要求负荷从第1要求负荷变化至第2要求负荷后的推出器出口压力变为第2目标下限值以下的过程中,驱动喷射器。即,将燃料废气经由推出器向燃料电池组供给。因此,能够抑制可以用于燃料电池组中的发电的氢不足。其结果是,能够抑制燃料电池组劣化。
也可以是控制装置构成为:在要求负荷是第3要求负荷、要求上限值是与第3要求负荷对应的第3目标上限值、第3要求负荷不足第2规定负荷、并且当在喷射器驱动的状态下推出器出口压力变为第3目标上限值以上的情况下,在第3目标上限值与和第3要求负荷对应的第3目标下限值的范围内,使要求上限值和要求下限值阶段性地降低。
要求负荷越小,则喷射器的停止状态下的推出器出口压力的单位时间的降低量越小。因此,要求负荷越小,则到推出器出口压力从要求上限值到达至要求下限值为止的时间越长。在该情况下,也存在能够用于燃料电池组中的发电的氢不足的情况。根据上述的结构,在第3要求负荷不足第2规定负荷的情况下,控制装置使要求上限值和要求下限值阶段性地降低。根据这样的结构,推出器出口压力在变为第3目标下限值以下前变为阶段性地降低的要求下限值以下。在推出器出口压力变为在第3目标上限值与第3目标下限值的范围内阶段性地降低的要求下限值以下的情况下,控制装置使喷射器的驱动开始。而且,在推出器出口压力大于阶段性地降低的要求上限值的情况下,控制装置使喷射器的驱动停止。这样,在要求负荷变为第3目标下限值以下的过程中,驱动喷射器。即,将燃料废气经由推出器向燃料电池组供给。因此,能够抑制可以用于燃料电池组中的发电的氢不足。其结果是,能够抑制燃料电池组劣化。
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是实施例所涉及的燃料电池系统的示意图。
图2是表示本实施例所涉及的喷射器的动作的一个例子的时间图。
图3是本实施例所涉及的第1上下限值确定处理的流程图。
图4是本实施例所涉及的第2上下限值确定处理的流程图。
图5是表示本实施例中的要求上限值和要求下限值的变迁的时间图。
图6是表示比较例中的要求上限值和要求下限值的变迁的时间图。
具体实施方式
参照图1对燃料电池系统2进行说明。燃料电池系统2具备燃料箱10、喷射器20、推出器30、燃料电池组40、气液分离器50、以及作为控制装置的ECU100(Electronic ControlUnit(电子控制单元)的简称)。燃料电池系统2例如搭载于燃料电池汽车。
燃料电池组40是通过氢与氧的化学反应来发电电力的装置。通过氢与氧进行化学反应而生成水。燃料电池组40具备多个单电池(省略图示)。各单电池具备燃料极和空气极,通过向燃料极供给燃料气体(氢气),并向空气极供给包含氧的空气来进行发电。将由燃料电池组40发电的电力例如向燃料电池汽车的行驶用马达供给。将未用于燃料电池组40中的发电的未反应的燃料气体(以下,记载为“燃料废气”)从燃料电池组40排出。在燃料废气中,以蒸气的状态包含在发电时生成的水。
在燃料箱10储藏有向燃料电池组40供给的燃料气体(在本实施例中为氢气)。在燃料箱10连接有第1燃料供给路12的上游端部。第1燃料供给路12的下游端部与喷射器20连接。在第1燃料供给路12,从上游侧朝向下游侧按顺序设置有主截止阀14和减压阀16。主截止阀14开闭第1燃料供给路12。若主截止阀14开阀,则从燃料箱10向燃料电池组40供给燃料气体。若主截止阀14闭阀,则不从燃料箱10向燃料电池组40供给燃料气体。减压阀16调整在第1燃料供给路12中流动的燃料气体的压力。减压阀16能够将通过第1燃料供给路12向燃料电池组40供给的燃料气体的压力减压。
喷射器20调整向燃料电池组40供给的燃料气体的压力和流量。喷射器20例如是电磁阀。若喷射器20开阀,则向燃料电池组40供给氢,若喷射器20闭阀,则不向燃料电池组40供给氢。通过喷射器20的开度和开阀时间的调整来调整燃料气体的压力和流量。在喷射器20连接有第2燃料供给路22的上游端部。第2燃料供给路22的下游端部与推出器30连接。在第2燃料供给路22设置有检测第2燃料供给路22内的燃料气体的压力的压力传感器24。
在推出器30连接有第3燃料供给路32的上游端部。第3燃料供给路32的下游端部与燃料电池组40连接。另外,在推出器30连接有气体循环路52的下游端部。如后述的那样,向气体循环路52供给燃料废气。推出器30通过从第2燃料供给路22供给的燃料气体的流动来吸引在气体循环路52中流动的燃料废气,并将这些气体混合来向第3燃料供给路32排出。而且,将排出至第3燃料供给路32的气体向燃料电池组40供给。此外,以下,有时第1燃料供给路12、第2燃料供给路22以及第3燃料供给路32统称记载为“燃料供给路”。
在燃料电池组40连接有空气供给路60的下游端部。将空气供给路60的上游端部向外部敞开。在空气供给路60设置有压缩机62。压缩机62将导入至空气供给路60的空气向燃料电池组40压送。例如,将燃料电池汽车的外部的空气通过空气供给路60向燃料电池组40供给。
另外,在燃料电池组40连接有排气体路42的上游端部。排气体路42的下游端部与气液分离器50连接。通过排气体路42将燃料废气向气液分离器50供给。另外,在燃料电池组40连接有空气排出路64的上游端部。空气排出路64的上游端部向外部敞开。通过空气排出路64将未用于燃料电池组40中的发电的空气向外部放出。
气液分离器50将从排气体路42导入至气液分离器50内的燃料废气所包含的水分离并存积。将导入至气液分离器50内的燃料废气所包含的水蒸气冷却,并将冷凝水(液体水)存积于气液分离器50内。例如,通过外部空气将水蒸气冷却并将冷凝水(液体水)存积于气液分离器50内。
在气液分离器50连接有气体循环路52的上游端部。通过气体循环路52将气液分离器50内的燃料废气向推出器30供给。将导入至推出器30的燃料废气通过第3燃料供给路32再次向燃料电池组40供给。由此,将从燃料电池组40排出的燃料废气再次向燃料电池组40供给并用于发电。
另外,在气液分离器50连接有排气排水路56的上游端部。将排气排水路56的下游端部向外部敞开。在排气排水路56设置有排气排水阀58。若排气排水阀58开阀,则燃料废气和液体水向外部流动。若排气排水阀58闭阀,则燃料废气和液体水不向外部流动。
ECU100具备CPU、和ROM、RAM等存储器。ECU100确定对燃料电池系统2要求的负荷(要求负荷),并以获得要求电流的方式控制喷射器20等的动作。
参照图2,对由ECU100控制的喷射器20的动作进行说明。图2是要求负荷RL1恒定、并且要求负荷RL1是高负荷的情况下的时间图。ECU100构成为基于推出器30的出口的压力(以下,有时记载为“推出器出口压力”)来控制喷射器20的动作。具体而言,ECU100以推出器出口压力处于要求上限值与要求下限值的范围内的方式控制喷射器20的动作。此外,ECU100构成为能够基于由压力传感器24检测的燃料气体的压力、要求负荷、由燃料电池组40发电的实际的电力等来计算推出器30的出口压力。
ECU100确定当前的要求负荷RL1,并利用要求负荷RL1来确定与要求负荷RL1对应的第1实际上限值AU1、和第1实际下限值AL1。而且,ECU100确定第1实际上限值AU1作为要求上限值,并且确定第1实际下限值AL1作为要求下限值。在该情况下,当在喷射器20驱动的状态(以下,有时记载为“驱动状态”)下推出器出口压力变为要求上限值(即、第1实际上限值AU1)以上的情况下(时刻T1),ECU100使喷射器20的驱动停止。接着,当在喷射器20停止的状态(以下,有时记载为“停止状态”)下推出器出口压力变为要求下限值(即、第1实际下限值AL1)以下的情况下(时刻T2),ECU100使喷射器20的驱动开始。接着,当在喷射器20的驱动状态下推出器出口压力变为要求上限值以上的情况下(时刻T3),ECU100使喷射器20的驱动停止。此外,在本实施例中,与要求负荷的大小无关,实际上限值与实际下限值的差值相同。
上下限值确定处理
参照图3、图4对用于确定上述的要求上限值和要求下限值的第1上下限值确定处理、第2上下限值确定处理进行说明。
第1上下限值确定处理
参照图3对由ECU100执行的第1上下限值确定处理进行说明。在要求负荷的变动为一定量以下的情况下,即,在要求负荷稳定的情况下,ECU100执行图3的处理。
在步骤S10中,ECU100判断当前的要求负荷是否为第1负荷阈值以上。第1负荷阈值是在喷射器20的停止状态下从与当前的要求负荷对应的实际上限值到达与当前的要求负荷对应的实际下限值所需要的时间为第1规定时间以上的值。第1规定时间是能够用于燃料电池组40中的发电的氢不足的时间。在当前的要求负荷为第1负荷阈值以上的情况下,ECU100在步骤S10中判断为是,并进入至步骤S12。另一方面,在当前的要求负荷不足第1负荷阈值的情况下,ECU100在步骤S10中判断为否,并进入至步骤S14。
在步骤S12中,ECU100确定与当前的要求负荷对应的实际上限值和实际下限值。在该情况下,ECU100确定实际上限值作为要求上限值,并且确定实际下限值作为要求下限值,控制喷射器20的动作。若步骤S12的处理结束,则ECU100返回至步骤S10。
在步骤S14中,ECU100确定与当前的要求负荷对应的实际上限值和实际下限值。并且,ECU100利用实际上限值和实际下限值来确定N(为1以上的整数)个假想上限值和N个假想下限值。在本实施例中,N是“2”。2个假想上限值和2个假想下限值是大于实际上限值且小于实际下限值的值。ECU100利用实际上限值、2个假想上限值、实际下限值以及2个假想下限值来使要求上限值和要求下限值阶段性地降低,并且控制喷射器20的动作。对于使要求上限值和要求下限值阶段性地降低的手法,之后详细地进行说明(参照图5)。若步骤S14的处理结束,则ECU100返回至步骤S10。此外,在变形例中,N可以是“1”,也可以是“3”以上的整数。
第2上下限值确定处理
参照图4,对由ECU100执行的第2上下限值确定处理进行说明。在要求负荷的变化量大于一定量的情况下,ECU100执行图4的处理。
在步骤S30中,ECU100判断要求负荷是否降低。ECU100基于当前的要求负荷是否大于过去(例如1秒前)的要求负荷来判断要求负荷是否降低。在要求负荷增加的情况下,ECU100在步骤S30中判断为否,并进入至步骤S32。另一方面,在要求负荷降低的情况下,ECU100在步骤S30中判断为是,并进入至步骤S40。在步骤S32中执行的处理的内容与在图3的步骤S12中执行的处理的内容相同。若步骤S32的处理结束,则ECU100结束图4的处理。
在步骤S40中,ECU100判断要求负荷的降低量(以下,记载为“负荷降低量”)是否为第2负荷阈值以上。ECU100通过从过去(例如1秒前)的要求负荷中减去当前的要求负荷来计算负荷降低量。而且,在负荷降低量为第2负荷阈值以上的情况下,ECU100在步骤S40中判断为是,并进入至步骤S42。另一方面,在负荷降低量不足第2负荷阈值的情况下,ECU100在步骤S40中判断为否,并进入至步骤S32。
在步骤S42中,ECU100确定与当前(即、变化后)的要求负荷对应的实际上限值和实际下限值。并且,ECU100利用与过去(例如,1秒前)的要求负荷对应的实际上限值和与当前的要求负荷对应的实际上限值来确定M(为1以上的整数)个假想上限值。另外,ECU100利用过去的实际下限值和当前的实际下限值来确定M个假想下限值。在本实施例中,M是“3”。在该情况下,ECU100利用过去的实际上限值、三个实际上限值、当前的实际上限值、过去的实际下限值、三个假想下限值、以及当前的实际下限值来使要求上限值和要求下限值阶段性地降低,并且控制喷射器20的动作。对于使要求上限值和要求下限值阶段性地降低的手法,之后详细地进行说明(参照图5)。若步骤S42的处理结束,则ECU100结束图4的处理。此外,在经过步骤S42后,即使是要求负荷的变动量为一定量以下的情况,在推出器30的出口压力变为当前的实际下限值以下之前的期间,ECU100也不执行图3的处理。此外,在变形例中,M可以是“1”,可以是“2”,也可以是“4”以上的整数。
具体的实例
接着,参照图5对通过执行图3、图4的处理而实现的具体的实例进行说明。此外,在图5中,为了容易观察,省略了喷射器20的动作。图5的要求负荷RL2大于第1负荷阈值,要求负荷RL3小于第1负荷阈值。另外,从要求负荷RL2中减去要求负荷RL3而得的负荷降低量大于第2负荷阈值。另外,在图5中,用粗虚线表示要求上限值、要求下限值。
在时刻T10,ECU100判断为要求负荷稳定,执行第1上下限值确定处理(图3)。ECU100判断为要求负荷RL2大于第1负荷阈值(在图3的步骤S10中为是),确定与要求负荷RL2对应的第2实际上限值AU2和第2实际下限值AL2(步骤S12)。而且,ECU100确定第2实际上限值AU2作为要求上限值,并且确定第2实际下限值AL2作为要求下限值。在该情况下,当在喷射器20驱动的状态下推出器出口压力变为要求上限值(即、第2实际上限值AU2)以上的情况下,ECU100使喷射器20的驱动停止,当在喷射器20停止的状态下推出器出口压力变为要求下限值(即、第2实际下限值AL2)以下的情况下,使喷射器20的驱动开始。
在时刻T11,ECU100判断为要求负荷从要求负荷RL2变化至要求负荷RL3,执行第2上下限值确定处理(图4)。由于要求负荷RL3小于要求负荷RL2,因此ECU100判断为要求负荷降低(在步骤S30中为是),并判断为从要求负荷RL2中减去要求负荷RL3而得的负荷降低量RLd大于第2负荷阈值(在步骤S40中为是)。在该情况下,ECU100确定与要求负荷RL3对应的第3实际上限值AU3和第3实际下限值AL3(步骤S42)。而且,ECU100利用第2实际上限值AU2和第3实际上限值AU3来计算第1假想上限值VU1~第3假想上限值VU3(步骤S42)。ECU100计算第1假想上限值VU1~第3假想上限值VU3,使得第2实际上限值AU2与第1假想上限值VU1的差值、第1假想上限值VU1与第2假想上限值VU2的差值、第2假想上限值VU2与第3假想上限值VU3的差值、以及第3假想上限值VU3与第3实际上限值AU3的差值相同。另外,ECU100利用第2实际下限值AL2和第3实际下限值AL3来计算第1假想下限值VL1~第3假想下限值VL3。ECU100计算第1假想下限值VL1~第3假想下限值VL3,使得第2实际下限值AL2与第1假想下限值VL1的差值、第1假想下限值VL1与第2假想下限值VL2的差值、第2假想下限值VL2与第3假想下限值VL3的差值、以及第3假想下限值VL3与第3实际下限值AL3的差值相同。其后,ECU100利用第2实际上限值AU2、第1假想上限值VU1~第3假想上限值VU3、第3实际上限值AU3、第2实际下限值AL2、第1假想下限值VL1~第3假想下限值VL3、以及第3实际下限值AL3来使要求上限值和要求下限值阶段性地降低。
在时刻T12,ECU100判断为推出器出口压力为要求下限值(即、第2实际下限值AL2)以下,将要求上限值从第2实际上限值AU2向第1假想上限值VU1变更,并且使喷射器20的驱动开始。接着,在时刻T13,ECU100判断为推出器出口压力为要求上限值(即、第1假想上限值VU1)以上,将要求下限值从第2实际下限值AL2向第1假想下限值VL1变更,并且使喷射器20的驱动停止。其后,ECU100每当推出器出口压力变为要求下限值以下时就将要求上限值依次变更为第2假想上限值VU2、第3假想上限值VU3、第3实际上限值AU3。另外,ECU100每当推出器出口压力变为要求上限值以上时就将要求下限值依次变更为第2假想下限值VL2、第3假想下限值VL3、第3实际下限值AL3。这样,本实施例的ECU100利用第1假想上限值VU1~第3假想上限值VU3和第1假想下限值VL1~第3假想下限值VL3来使要求上限值和要求下限值阶段性地降低。ECU100每当推出器出口压力变为要求下限值以下时就使要求上限值降低,每当推出器出口压力变为要求上限值以上时就使要求下限值降低。此外,在变形例中,使要求上限值和要求下限值降低的时机也可以相同。
在时刻T14,ECU100判断为要求负荷的变化量为一定量以下,并且推出器出口压力为与当前的要求负荷RL3对应的第3实际下限值AL3以下,执行第1上下限值确定处理(图3)。ECU100判断为要求负荷RL3不足第1负荷阈值(在图3的步骤S10中为否)。在该情况下,ECU100确定与要求负荷RL3对应的第3实际上限值AU3和第3实际下限值AL3(步骤S14)。而且,ECU100利用第3实际上限值AU3和第3实际下限值AL3来计算第4假想下限值VL4、第5假想下限值VL5(步骤S14)。ECU100计算第4假想下限值VL4、第5假想下限值VL5,使得第3实际上限值AU3与第4假想上限值VU4的差值、和第5假想上限值VU5与第3实际下限值AL3的差值相同。另外,ECU100确定比第4假想下限值VL4大规定值的值作为第4假想上限值VU4,并且确定比第5假想下限值VL5大规定值的值作为第5假想上限值VU5(步骤S14)。其后,ECU100利用第3实际上限值AU3、第4假想上限值VU4、第5假想上限值VU5、第3实际下限值AL3、第4假想下限值VL4、第5假想下限值VL5来使要求上限值和要求下限值阶段性地降低。
在时刻T14,ECU100判断为推出器出口压力为要求上限值(即、第3实际上限值AU3)以上,将要求下限值从第3实际下限值AL3向第4假想下限值VL4变更,并且使喷射器20的驱动停止。接着,在时刻T15,ECU100判断为推出器出口压力为要求上限值(即、第4假想下限值VL4)以下,将要求上限值从第3实际上限值AU3向第4假想上限值VU4变更,并且使喷射器20的驱动开始。其后,ECU100每当推出器出口压力变为要求上限值以上时就将要求下限值依次变更为第5假想下限值VL5、第3实际下限值AL3。另外,在推出器出口压力变为要求下限值(第5假想下限值VL5)以下的情况下,ECU100将要求上限值变更为第5假想上限值VU5。这样,本实施例的ECU100利用第4假想上限值VU4、第5假想上限值VU5、第4假想下限值VL4、以及第5假想下限值VL5来使要求上限值和要求下限值阶段性地降低。此外,在时刻T16,ECU100判断为推出器出口压力为要求下限值(即、第3实际下限值AL3)以下,并将要求上限值变更为第3实际上限值AU3。
本实施例的效果
在对本实施例的效果进行说明之前,参照图6,对比较例的燃料电池系统的动作进行说明。比较例的燃料电池系统除了不执行图3、图4的处理这一点之外与本实施例的燃料电池系统2相同。在图6中,用粗虚线表示要求上限值、要求下限值。
图6的时刻T20~T21中的比较例的燃料电池系统的动作与图5的T10~T11中的本实施例的燃料电池系统2的动作相同。
在时刻T21,比较例的燃料电池系统的ECU判断为要求负荷变化,确定与要求负荷RL3对应的第3实际上限值AU3和第3实际下限值AL3。而且,比较例的ECU确定第3实际上限值AU3作为要求上限值,并且确定第3实际下限值AL3作为要求下限值。在该情况下,当在喷射器20驱动的状态下推出器出口压力变为要求上限值(即、第3实际上限值AU3)以上的情况下,比较例的ECU使喷射器20的驱动停止,当在喷射器20停止的状态下推出器出口压力变为要求下限值(即、第3实际下限值AL3)以下的情况下,使喷射器20的驱动开始。时刻T21时的出口压力大于要求上限值。因此,将喷射器20维持于停止状态。
在时刻T22,比较例的ECU判断为推出器出口压力变为要求下限值(即、第3目标下限值)以下,使喷射器20的驱动开始。这样,在比较例的燃料电池系统中,在从时刻T21到时刻T22的期间,使喷射器20的驱动停止。在这种情况下,能够用于燃料电池组40中的发电的氢不足,从而燃料电池组40劣化。
在时刻T23,比较例的ECU判断为推出器出口压力为要求上限值(即、第3实际上限值AU3)以上,使喷射器20的驱动停止。在时刻T24,比较例的ECU判断为推出器出口压力为要求下限值(即、第3实际下限值AL3)以下,使喷射器20的驱动开始。这样,在比较例的燃料电池系统中,在从时刻T23到时刻T24的期间,使喷射器20的驱动停止。在这种情况下,能够用于燃料电池组40中的发电的氢不足,从而燃料电池组40劣化。
如图5所示,在要求负荷的负荷降低量大于第2负荷阈值的情况下(在图4的步骤S40中为是),ECU100使要求上限值和要求下限值阶段性地降低。根据这样的结构,要求负荷从要求负荷RL2变化至要求负荷RL3后的推出器出口压力在变为与变化后的要求负荷RL3对应的实际下限值(即、第3实际下限值AL3)以下前变为阶段性地降低的要求下限值以下。在推出器出口压力变为阶段性地降低的要求下限值以下的情况下,ECU100使喷射器20的驱动开始。而且,在推出器出口压力变为阶段性地降低的要求上限值以上的情况下,ECU100使喷射器20的驱动停止。这样,在要求负荷从要求负荷RL2变化至要求负荷RL3后的推出器出口压力变为第3实际下限值AL3的过程中,使喷射器20驱动。即,将燃料废气经由推出器30向燃料电池组40供给。因此,能够抑制可以用于燃料电池组40中的发电的氢不足。其结果是,能够抑制燃料电池组40劣化。
另外,如图5所示,在要求负荷RL3不足第2负荷阈值的情况下,ECU100使要求上限值和要求下限值阶段性地降低。根据这样的结构,推出器出口压力在变为第3实际下限值AL3以下前变为阶段性地降低的要求下限值以下。在推出器出口压力变为阶段性地降低的要求下限值以下的情况下,ECU100使喷射器20的驱动开始。而且,在推出器出口压力大于阶段性地降低的要求上限值的情况下,ECU100使喷射器20的驱动停止。这样,在要求负荷变为第3实际下限值AL3的过程中,使喷射器20驱动。即,将燃料废气经由推出器30向燃料电池组40供给。因此,能够抑制可以用于燃料电池组40中的发电的氢不足。其结果是,能够抑制燃料电池组40劣化。
对应关系
要求负荷RL2、要求负荷RL3分别是“第1要求负荷”、“第2要求负荷”的一个例子。第2负荷阈值、第1负荷阈值分别是“第1规定负荷”、“第2规定负荷”的一个例子。第2实际上限值AU2、第2实际下限值AL2分别是“第1目标上限值”、“第1目标下限值”的一个例子。第3实际上限值AU3、第3实际下限值AL3分别是“第2目标上限值”、“第2目标下限值”的一个例子。要求负荷RL3是“第3要求负荷”的一个例子。第3实际上限值AU3、第3实际下限值AL3分别是“第3目标上限值”、“第3目标下限值”的一个例子。
以上,对本发明的具体例详细地进行了说明,但这些只不过是例示,并不限定权利要求书。权利要求书所记载的技术包括对以上例示的具体例进行各种变形、变更后的技术。
第1变形例
燃料电池系统2也可以具备设置于气体循环路52的压力传感器。在该情况下,ECU100基于由压力传感器24检测的燃料气体的压力、由设置于气体循环路52的压力传感器检测的燃料废气的压力、要求负荷、由燃料电池组40发电的实际的电力等来计算推出器出口压力。根据这样的结构,能够使推出器30的出口压力的计算精度提高。另外,在另一变形例中,燃料电池系统2也可以具备设置于第3燃料供给路32的压力传感器。
第2变形例
ECU100也可以不执行图3的第1上下限值确定处理。在本变形例中,在要求负荷稳定的情况下,ECU100不使要求上限值和要求下限值阶段性地变化。此外,在本变形例中,也可以构成为:ECU100计算目标上限值和目标下限值,使得与低负荷对应的目标上限值与目标下限值的差值小于与高负荷对应的目标上限值与目标下限值的差值。
第3变形例
能够省略图3的步骤S10、S12。在本变形例中,ECU100与要求负荷的大小无关地使要求上限值和要求下限值阶段性地变化。
第4变形例
在要求负荷的变动量大于第1负荷阈值的情况下,ECU100也可以使要求上限值从过去的目标上限值向当前的目标上限值逐渐减小,并使要求下限值从过去的目标下限值向当前的目标下限值逐渐减小。在该情况下,使要求上限值和要求下限值的单位时间的降低量小于喷射器20的停止状态下的推出器出口压力的单位时间的降低量即可。
第5变形例
在上述的实施例中,要求上限值和要求下限值的降低量是恒定的。要求上限值和要求下限值的降低量也可以不恒定。例如,要求上限值和要求下限值的降低量也可以缓缓地变大。
本说明书或者附图所说明的技术要素单独地或者通过各种组合来发挥技术有用性,并不限定于申请时权利要求记载的组合。另外,本说明书或者附图所例示的技术能够同时实现多个目的,实现其中的一个目的本身具有技术有用性。

Claims (2)

1.一种燃料电池系统,其特征在于,
所述燃料电池系统具备:
燃料电池组;
燃料气体供给路,构成为向所述燃料电池组供给燃料气体;
喷射器,设置于所述燃料气体供给路;
推出器,设置于所述燃料气体供给路,并设置于所述喷射器与所述燃料电池组之间;
循环路,构成为将从所述燃料电池组排出的燃料废气向所述推出器供给;
出口压力检测部,构成为检测作为所述推出器的出口的压力的出口压力;以及
控制装置,
其中,所述控制装置构成为:
基于对所述燃料电池系统的要求负荷,确定与所述出口压力对应的要求上限值和要求下限值,
当在所述喷射器驱动的状态下所述出口压力变为所述要求上限值以上的情况下,使所述喷射器的驱动停止,
当在所述喷射器停止的状态下所述出口压力变为所述要求下限值以下的情况下,使所述喷射器的驱动开始,
所述控制装置构成为:
在所述要求负荷从第1要求负荷向比所述第1要求负荷小的第2要求负荷变化、并且从所述第1要求负荷中减去所述第2要求负荷而得的负荷降低量不足第1规定负荷的情况下,将所述要求上限值从与所述第1要求负荷对应的第1目标上限值向与所述第2要求负荷对应的第2目标上限值变更,并且将所述要求下限值从与所述第1要求负荷对应的第1目标下限值向与所述第2要求负荷对应的第2目标下限值变更,
在所述要求负荷从所述第1要求负荷向所述第2要求负荷变化、并且所述负荷降低量大于所述第1规定负荷的情况下,在所述第1目标上限值与所述第2目标上限值的范围内,使所述要求上限值阶段性地降低,并且在所述第1目标下限值与所述第2目标下限值的范围内,使所述要求下限值阶段性地降低。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统,其特征在于,
所述控制装置构成为:
在所述要求负荷是第3要求负荷、所述要求上限值是与所述第3要求负荷对应的第3目标上限值、所述第3要求负荷不足第2规定负荷、并且当在所述喷射器驱动的状态下所述出口压力变为所述第3目标上限值以上的情况下,在所述第3目标上限值与和所述第3要求负荷对应的第3目标下限值的范围内,使所述要求上限值和所述要求下限值阶段性地降低。
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