CN115084572B - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在将多个燃料电池组搭载于车辆并且在燃料气体中包含杂质的情况下最小限度地抑制被供给包含杂质的燃料气体的燃料电池组的数量的燃料电池系统。该燃料电池系统的特征在于，控制部在第1电池组的发电后判定在填充至燃料罐的燃料气体中是否包含杂质，在判定为在填充至燃料罐的燃料气体中包含杂质的情况下，控制部判定该杂质是否是中毒物质，在判定为杂质是中毒物质的情况下，控制部禁止燃料气体向第1电池组以外的燃料电池组的供给。

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
燃料电池(FC)是在一个单电池或者将多个单电池(以下，存在记载为单元的情况)层叠而成的燃料电池组(以下，存在仅记载为电池组的情况)中通过氢等燃料气体与氧等氧化剂气体的电化学反应而取出电能量的发电装置。此外，多数情况下，实际向燃料电池供给的燃料气体和氧化剂气体是与无助于氧化·还原的气体的混合物。尤其氧化剂气体是包含氧的空气的情况较多。
此外，以下，也存在不特别地区别燃料气体、氧化剂气体而简称为“反应气体”或者“气体”的情况。另外，存在将单电池和层叠单电池而成的燃料电池组都称为燃料电池的情况。
该燃料电池的单电池通常具备膜电极接合体(MEA：Membrane ElectrodeAssembly)。
膜电极接合体具有在固体高分子型电解质膜(以下，也简称为“电解质膜”)的两面分别依次形成有催化剂层和气体扩散层(GDL、以下存在仅记载为扩散层的情况)的构造。因此，膜电极接合体存在被称为膜电极气体扩散层接合体(MEGA)的情况。
单电池根据需要具有夹持该膜电极气体扩散层接合体的两面的两片隔离件。隔离件通常具有在与气体扩散层接触的面形成有作为反应气体的流路的槽的构造。此外，该隔离件具有电子传导性，也作为发电的电气的集电体发挥功能。
在燃料电池的燃料极(阳极)，作为从气体流路和气体扩散层供给的燃料气体的氢(H2)通过催化剂层的催化剂作用而质子化，通过电解质膜并向氧化剂极(阴极)移动。同时生成的电子通过外部电路而做功，并向阴极移动。作为向阴极供给的氧化剂气体的氧(O2)在阴极的催化剂层与质子及电子反应而生成水。生成的水对电解质膜给予适度的湿度，多余的水透过气体扩散层，并被向系统外排出。
对车载于燃料电池车辆(以下存在记载为车辆的情况)来使用的燃料电池系统进行了各种研究。
例如在专利文献1中公开有能够将燃料电池车中的与CO中毒有关的信息向氢站或者燃料电池车通报·告知的CO中毒判定用程序和CO中毒自身诊断用程序。
在专利文献2中，公开有实现启动时间的缩短的燃料电池系统。
在专利文献3中公开有抑制因由杂质导致的燃料气体的纯度降低而燃料气体缺乏，从而发电变得困难之类的情况的燃料电池系统。
专利文献1：日本特开2019-102288号公报
专利文献2：日本特开2007-165103号公报
专利文献3：日本特开2009-110850号公报
在燃料电池中，若在包含氢的燃料气体中包含杂质，则不仅不能进行高效的发电，也会引起由催化剂的劣化导致的不可逆的性能降低。因此，在燃料电池中，燃料气体的纯度的管理很重要。
在上述专利文献1中，以每1台燃料电池车搭载一个燃料电池组为前提，在向该燃料电池组供给包含中毒气体的气体后观察电压降低来进行CO中毒诊断。这里在每1台燃料电池车搭载多个燃料电池组的情况下，若向所有的燃料电池组供给包含中毒气体的气体来进行相同的CO中毒诊断，则与搭载一个燃料电池组的情况相比，车辆的设置·检查所花费的时间增加，根据情况，需要进行所有的燃料电池组的更换。
发明内容
本公开是鉴于上述实际情况而完成的，其主要目的在于提供一种在将多个燃料电池组搭载于车辆、并且当在燃料气体中包含杂质的情况下最小限度地抑制被供给包含杂质的燃料气体的燃料电池组的数量的燃料电池系统。
本公开的燃料电池系统具备包括能够独立地运转的两个以上的燃料电池组在内的电池组群、储藏包含氢的燃料气体的燃料罐、以及控制部。
在上述燃料气体向上述燃料罐填充后，在上述燃料电池系统的最初的启动时，在将储藏于上述燃料罐的燃料气体向上述电池组群供给时，上述控制部仅向上述电池组群内的第1电池组供给上述燃料气体，从而使上述第1电池组发电，上述控制部在上述第1电池组的发电后判定在填充至上述燃料罐的上述燃料气体中是否包含杂质，在判定为在填充至上述燃料罐的上述燃料气体中包含杂质的情况下，上述控制部判定该杂质是否是中毒物质，在判定为上述杂质是上述中毒物质的情况下，上述控制部禁止上述燃料气体向上述第1电池组以外的上述燃料电池组的供给。
也可以构成为：在本公开的燃料电池系统的基础上，在判定为在填充至上述燃料罐的上述燃料气体中不包含上述中毒物质的情况下，上述控制部也向上述第1电池组以外的上述燃料电池组供给上述燃料气体。
也可以构成为：在本公开的燃料电池系统的基础上，上述电池组群包括能够独立地运转的3个以上的上述燃料电池组，在判定为在填充至上述燃料罐的上述燃料气体中包含上述中毒物质的情况下，上述控制部判定上述第1电池组的发电量是否为规定的阈值以上，在判定为上述第1电池组的发电量不足规定的阈值的情况下，上述控制部也向上述电池组群所包括的第2电池组供给上述燃料气体，并禁止上述燃料气体向上述第1电池组和上述第2电池组以外的上述燃料电池组的供给，在判定为上述第1电池组的发电量为规定的阈值以上的情况下，上述控制部禁止上述燃料气体向上述第1电池组以外的上述燃料电池组的供给。
也可以构成为：在本公开的燃料电池系统的基础上，上述控制部从上述电池组群中选择最劣化的上述燃料电池组作为上述第1电池组。
也可以构成为：在本公开的燃料电池系统的基础上，在上述控制部判定为在填充至上述燃料罐的上述燃料气体中包含上述杂质、并且判定为上述杂质是氮气的情况下，上述控制部判定上述燃料气体中的氢的浓度是否为规定的阈值以上，在判定为上述燃料气体中的上述氢的浓度不足规定的阈值的情况下，上述控制部禁止上述燃料气体向上述第1电池组以外的上述燃料电池组的供给，在判定为上述燃料气体中的上述氢的浓度为规定的阈值以上的情况下，上述控制部也向上述第1电池组以外的上述燃料电池组供给上述燃料气体。
也可以构成为：在本公开的燃料电池系统的基础上，上述燃料电池系统是车辆用，上述燃料电池系统还具备蓄电池，在判定为在填充至上述燃料罐的上述燃料气体中包含上述中毒物质的情况下，上述控制部禁止上述燃料气体向上述第1电池组以外的上述燃料电池组的供给，而仅通过上述蓄电池的电力来使上述车辆行驶。
也可以构成为：在本公开的燃料电池系统的基础上，在判定为在填充至上述燃料罐的上述燃料气体中包含上述中毒物质的情况下，上述控制部禁止上述燃料气体向上述第1电池组以外的上述燃料电池组的供给，而仅通过上述蓄电池的电力和上述第1电池组的电力来使上述车辆行驶。
根据本公开的燃料电池系统，在将多个燃料电池组搭载于车辆并且在燃料气体中包含杂质的情况下，最小限度地抑制被供给包含杂质的燃料气体的燃料电池组的数量。
附图说明
图1是表示本公开的燃料电池系统的一个例子的简要结构图。
图2是表示本公开的燃料电池系统的控制的一个例子的流程图。
图3是表示本公开的燃料电池系统的控制的另一个例子的流程图。
附图标记说明
101、102…燃料电池(电池组)；201、202…燃料气体系统；21…燃料罐；22…主截止阀；231、232…燃料气体供给阀；241、242…燃料气体调压阀；251、252…喷射器；261、262…推出器；271、272…阳极气液分离器；281、282…排气排水阀；291、292…压力传感器；31…燃料气体供给流路；321、322…燃料废气排出流路；331、332…循环流路；50…ECU(控制部)。
具体实施方式
本公开的燃料电池系统具备包括能够独立地运转的两个以上的燃料电池组在内的电池组群、储藏包含氢的燃料气体的燃料罐、以及控制部。
在上述燃料气体向上述燃料罐填充后，在上述燃料电池系统的最初的启动时，在将储藏于上述燃料罐的燃料气体向上述电池组群供给时，上述控制部仅向上述电池组群内的第1电池组供给上述燃料气体，并使上述第1电池组发电，在上述第1电池组的发电后，上述控制部判定在填充至上述燃料罐的上述燃料气体中是否包含杂质，在判定为在填充至上述燃料罐的上述燃料气体中包含杂质的情况下，上述控制部判定该杂质是否是中毒物质，在判定为上述杂质是上述中毒物质的情况下，上述控制部禁止上述燃料气体向上述第1电池组以外的上述燃料电池组的供给。
根据本公开，在具备多个燃料电池组的燃料电池系统中，在向燃料罐填充燃料气体后的最初的系统启动时，当在燃料气体中包含杂质的情况下，使从燃料罐供给燃料气体的燃料电池组仅为一个，从而能够防止向其以外的燃料电池组供给杂质。因此，能够避免所有的燃料电池组性能劣化，作为结果，能够减轻包括车辆在内的燃料电池系统的检查时间、燃料电池组的更换费用之类的用户的负担。
在本公开中，将燃料气体和氧化剂气体统称为反应气体。向阳极供给的反应气体是燃料气体，向阴极供给的反应气体是氧化剂气体。燃料气体是主要含有氢的气体，也可以是氢。氧化剂气体也可以是氧、空气、干燥空气等。
在本公开中，杂质也可以是氮气、一氧化碳以及硫化氢等。
在本公开中，中毒物质也可以是一氧化碳和硫化氢等。
本公开的燃料电池系统通常搭载于具有电动机作为驱动源的车辆来使用。
另外，本公开的燃料电池系统也可以搭载于即使通过二次电池的电力也能够行驶的车辆来使用。
车辆也可以是燃料电池车辆。
车辆也可以具备本公开的燃料电池系统。
电动机并不特别地限定，也可以是以往公知的驱动马达。
本公开的燃料电池系统具备电池组群。
电池组群包括能够独立地运转的两个以上的燃料电池组。
电池组群所包括的能够独立地运转的燃料电池组的数量若是两个以上，则不特别地限定，可以是10个以下，可以是5个以下，也可以是3个以下。
能够独立地运转两个以上的燃料电池组的状态是指能够使各个燃料电池组分别发电的状态。
燃料电池组是层叠多个单电池而成的层叠体。
单电池的层叠数并不特别地限定，例如可以是2～数百个，也可以是2～200个。
燃料电池组也可以在单电池的层叠方向的两端具备端板。
燃料电池的单电池至少具备膜电极气体扩散层接合体。
膜电极气体扩散层接合体依次具有阳极侧气体扩散层、阳极催化剂层、电解质膜、阴极催化剂层以及阴极侧气体扩散层。
阴极(氧化剂极)包括阴极催化剂层和阴极侧气体扩散层。
阳极(燃料极)包括阳极催化剂层和阳极侧气体扩散层。
将阴极催化剂层和阳极催化剂层统称为催化剂层。另外，作为阳极催化剂和阴极催化剂，例如能够举出Pt(铂)、Ru(钌)等，作为担载催化剂的母材和导电材料，例如能够举出碳等碳材料等。
将阴极侧气体扩散层和阳极侧气体扩散层统称为气体扩散层。
气体扩散层也可以是具有透气性的导电性部件等。
作为导电性部件，例如能够举出碳布和碳纸等碳多孔体、和金属网及发泡金属等金属多孔体等。
电解质膜也可以是固体高分子电解质膜。作为固体高分子电解质膜，例如能够举出包含水分的全氟磺酸的薄膜等氟类电解质膜、和烃类电解质膜等。作为电解质膜，例如也可以是全氟磺酸膜(杜邦公司制)等。
单电池也可以根据需要具备夹持膜电极气体扩散层接合体的两面的两片隔离件。两片隔离件的一方是阳极侧隔离件，另一方是阴极侧隔离件。在本公开中，将阳极侧隔离件和阴极侧隔离件统称为隔离件。
隔离件也可以具有用于使反应气体和制冷剂向单电池的层叠方向流通的供给孔和排出孔。作为制冷剂，为了防止低温时的冻结，例如能够使用乙二醇与水的混合溶液。
供给孔能够举出燃料气体供给孔、氧化剂气体供给孔以及制冷剂供给孔等。
排出孔能够举出燃料气体排出孔、氧化剂气体排出孔以及制冷剂排出孔等。
隔离件可以具有一个以上的燃料气体供给孔，可以具有一个以上的氧化剂气体供给孔，可以具有一个以上的制冷剂供给孔，可以具有一个以上的燃料气体排出孔，可以具有一个以上的氧化剂气体排出孔，也可以具有一个以上的制冷剂排出孔。
隔离件也可以在与气体扩散层接触的面具有反应气体流路。另外，隔离件也可以在与和气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有用于将燃料电池的温度保持恒定的制冷剂流路。
在隔离件是阳极侧隔离件的情况下，可以具有一个以上的燃料气体供给孔，可以具有一个以上的氧化剂气体供给孔，可以具有一个以上的制冷剂供给孔，可以具有一个以上的燃料气体排出孔，可以具有一个以上的氧化剂气体排出孔，也可以具有一个以上的制冷剂排出孔，阳极侧隔离件可以在与阳极侧气体扩散层接触的面具有使燃料气体从燃料气体供给孔向燃料气体排出孔流动的燃料气体流路，也可以在与和阳极侧气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有使制冷剂从制冷剂供给孔向制冷剂排出孔流动的制冷剂流路。
在隔离件是阴极侧隔离件的情况下，可以具有一个以上的燃料气体供给孔，可以具有一个以上的氧化剂气体供给孔，可以具有一个以上的制冷剂供给孔，可以具有一个以上的燃料气体排出孔，可以具有一个以上的氧化剂气体排出孔，也可以具有一个以上的制冷剂排出孔，阴极侧隔离件可以在与阴极侧气体扩散层接触的面具有使氧化剂气体从氧化剂气体供给孔向氧化剂气体排出孔流动的氧化剂气体流路，也可以在与和阴极侧气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有使制冷剂从制冷剂供给孔向制冷剂排出孔流动的制冷剂流路。
隔离件也可以是不透气的导电性部件等。作为导电性部件，例如也可以是将碳压缩而成为不透气的致密质碳、和冲压成型的金属(例如铁、铝、以及不锈钢等)板等。另外，隔离件也可以具备集电功能。
燃料电池组也可以具有各供给孔连通的入口歧管、和各排出孔连通的出口歧管等歧管。
入口歧管能够举出阳极入口歧管、阴极入口歧管以及制冷剂入口歧管等。
出口歧管能够举出阳极出口歧管、阴极出口歧管以及制冷剂出口歧管等。
作为燃料电池的燃料气体系统，燃料电池系统具备燃料罐。燃料电池系统作为燃料电池的燃料气体系统也可以具备燃料气体供给流路、燃料废气排出流路、推出器以及循环流路。也可以按照每个燃料电池组独立地具备燃料气体系统。也可以按照每个燃料电池组独立地具备燃料罐和燃料气体供给流路以外的燃料气体系统。
燃料罐储藏包含氢的燃料气体。
燃料罐能够举出液体氢罐、压缩氢罐等。
燃料罐也可以具备主截止阀。
主截止阀与控制部电连接。对于主截止阀而言，也可以根据来自控制部的控制信号来控制其开闭，由此控制燃料气体向燃料电池的供给的ON/OFF。
燃料气体供给流路将燃料罐与电池组群的各燃料电池组的燃料气体入口连接。对于燃料气体供给流路而言，可以按照每个燃料电池组独立地具备，也可以是一个燃料气体供给流路分支来与各燃料电池组连接，燃料气体供给流路使燃料气体向燃料电池的阳极的供给成为可能。燃料气体入口也可以是燃料气体供给孔、阳极入口歧管等。
也可以在燃料气体供给流路配置有能够向各燃料电池组供给燃料气体的燃料气体供给阀。燃料气体供给阀也可以按照每个燃料电池组独立地具备。
燃料气体供给阀与控制部电连接。对于燃料气体供给阀而言，也可以根据来自控制部的控制信号来控制其开闭，由此控制燃料气体向各燃料电池组的供给的ON/OFF。通过燃料气体供给阀的开闭，各燃料电池组能够独立地运转。
也可以在燃料气体供给流路的比燃料气体供给阀靠下游的位置配置燃料气体调压阀。燃料气体调压阀也可以按照每个燃料电池组独立地具备。
燃料气体调压阀与控制部电连接。对于燃料气体调压阀而言，也可以根据来自控制部的控制信号控制其开度，由此控制从燃料罐供给的燃料气体的压力。
也可以在燃料气体供给流路的比燃料气体调压阀靠下游的位置配置喷射器。喷射器也可以按照每个燃料电池组独立地具备。
喷射器将燃料气体向推出器供给。作为喷射器，能够采用以往公知的喷射器。
也可以在燃料气体供给流路的比喷射器靠下游的位置配置推出器。推出器也可以按照每个燃料电池组独立地具备。
推出器例如也可以配置于燃料气体供给流路上的与循环流路的合流部。推出器将包括燃料气体和循环气体的混合气体向燃料电池的阳极供给。作为推出器，能够采用以往公知的推出器。
燃料废气排出流路将从燃料电池的燃料气体出口排出的燃料废气向燃料电池系统的外部排出。燃料废气排出流路也可以按照每个燃料电池组独立地具备。燃料气体出口也可以是燃料气体排出孔、阳极出口歧管等。
也可以在燃料废气排出流路配置阳极气液分离器。阳极气液分离器也可以按照每个燃料电池组独立地具备。
阳极气液分离器也可以配置于燃料废气排出流路与循环流路的分支点。
阳极气液分离器配置于燃料废气排出流路的比排气排水阀靠上游的位置。
阳极气液分离器将作为从燃料气体出口排出的燃料气体的燃料废气中所包含的水分与燃料气体分离。由此，可以使燃料气体作为循环气体返回至循环流路，也可以将燃料废气排出流路的排气排水阀开阀而将不必要的气体和水分等向外部排出。另外，通过阳极气液分离器，能够抑制多余的水分向循环流路流动，因此能够抑制由循环泵等的该水分导致的冻结的产生。
也可以在燃料废气排出流路配置有排气排水阀(燃料废气排出阀)。排气排水阀也可以按照每个燃料电池组独立地具备。排气排水阀配置于燃料废气排出流路的比气液分离器靠下游的位置。
排气排水阀使向外部(系统外)排出燃料废气和水分等成为可能。
此外，外部可以是燃料电池系统的外部，也可以是车辆的外部。
也可以构成为：排气排水阀与控制部电连接，被控制部控制排气排水阀的开闭，由此调整燃料废气向外部的排出流量。另外，也可以通过调整排气排水阀的开度来调整向燃料电池的阳极供给的燃料气体压力(阳极压力)。
燃料废气也可以包含在阳极未反应而直接通过的燃料气体、和在阴极生成的生成水到达至阳极的水分等。燃料废气存在包括在催化剂层和电解质膜等生成的腐蚀物质、和也可以在扫气时向阳极供给的氧化剂气体等的情况。
循环流路将阳极气液分离器与推出器连接。循环流路也可以按照每个燃料电池组独立地具备。
循环流路使回收作为从燃料电池的燃料气体出口排出的燃料气体的燃料废气并作为循环气体向燃料电池供给成为可能。
循环流路也可以从燃料废气排出流路经由阳极气液分离器分支，并与配置于燃料气体供给流路的推出器连接，由此与燃料气体供给流路合流。
也可以在循环流路配置循环泵。循环泵也可以按照每个燃料电池组独立地具备。
循环泵使燃料废气作为循环气体来循环。也可以构成为：循环泵与控制部电连接，被控制部控制循环泵的驱动的开启·关闭和转速等，由此调整循环气体的流量。
燃料电池系统也可以具备压力传感器。压力传感器也可以按照每个燃料电池组独立地具备。
压力传感器检测燃料电池的压力。压力传感器与控制部电连接。只要压力传感器能够检测燃料电池的压力，其配置位置就不特别地限定。
压力传感器能够采用以往公知的压力计等。
控制部也可以根据由压力传感器检测到的压力来推断杂质的有无、杂质的浓度、氢浓度、燃料电池的发电量等。
也可以构成为：控制部预先存储表示压力与燃料气体中的杂质的种类及浓度的关系的数据群，将由压力传感器检测到的压力与数据群对照来推断杂质的种类和浓度。
燃料电池系统也可以具备气体传感器。气体传感器也可以按照每个燃料电池组独立地具备。
气体传感器配置于燃料气体供给流路的任意的位置。气体传感器也可以配置于燃料气体供给流路的比燃料气体供给阀靠上游的位置。
气体传感器检测燃料气体中的杂质。气体传感器与控制部电连接。控制部也可以探测由气体传感器检测到的杂质的种类和浓度等。
气体传感器能够采用以往公知的气体检测计等。
燃料电池系统可以具备氢浓度传感器。氢浓度传感器也可以按照每个燃料电池组独立地具备。
氢浓度传感器配置于燃料气体供给流路的任意的位置。氢浓度传感器也可以配置于燃料气体供给流路的比燃料气体供给阀靠上游的位置。
氢浓度传感器检测燃料气体的氢浓度。氢浓度传感器与控制部电连接。控制部也可以判定由氢浓度传感器检测到的氢浓度是否为规定的阈值以上。
氢浓度传感器能够采用以往公知的浓度计等。
燃料电池系统也可以具备电流传感器。电流传感器也可以按照每个燃料电池组独立地具备。
电流传感器检测燃料电池的电流值。电流传感器与控制部电连接。只要电流传感器能够检测燃料电池的电流值，其配置位置就不特别地限定。
电流传感器能够采用以往公知的电流计等。
控制部也可以根据由电流传感器检测到的电流值计算燃料电池的发电量。
作为燃料电池的氧化剂气体系统，燃料电池系统可以具备氧化剂气体供给部，可以具备氧化剂气体供给流路，也可以具备氧化剂废气排出流路。氧化剂气体系统也可以按照每个燃料电池组独立地具备。
氧化剂气体供给部向燃料电池的阴极供给氧化剂气体。
作为氧化剂气体供给部，例如能够使用空气压缩机等。
氧化剂气体供给部与控制部电连接。根据来自控制部的控制信号来驱动氧化剂气体供给部。氧化剂气体供给部也可以被控制部控制从由从氧化剂气体供给部向阴极供给的氧化剂气体的流量和压力构成的群中选出的至少一个。
氧化剂气体供给流路将氧化剂气体供给部与燃料电池的氧化剂气体入口连接。
氧化剂气体供给流路使氧化剂气体从氧化剂气体供给部向燃料电池的阴极的供给成为可能。氧化剂气体入口也可以是氧化剂气体供给孔、阴极入口歧管等。
氧化剂废气排出流路与燃料电池的氧化剂气体出口连接。氧化剂废气排出流路使作为从燃料电池的阴极排出的氧化剂气体的氧化剂废气向外部的排出成为可能。氧化剂气体出口也可以是氧化剂气体排出孔、阴极出口歧管等。
也可以在氧化剂废气排出流路设置有氧化剂气体压力调整阀。
氧化剂气体压力调整阀与控制部电连接，通过控制部将氧化剂气体压力调整阀开阀，由此将作为反应完毕的氧化剂气体的氧化剂废气从氧化剂废气排出流路向外部排出。另外，也可以通过调整氧化剂气体压力调整阀的开度来调整向阴极供给的氧化剂气体压力(阴极压力)。
作为燃料电池的冷却系统，燃料电池系统可以具备制冷剂供给部，也可以具备制冷剂循环流路。冷却系统也可以按照每个燃料电池组独立地具备。
制冷剂循环流路与设置于燃料电池的制冷剂供给孔和制冷剂排出孔连通，能够使从制冷剂供给部供给的制冷剂在燃料电池内外循环。
制冷剂供给部与控制部电连接。根据来自控制部的控制信号来驱动制冷剂供给部。制冷剂供给部被控制部控制从制冷剂供给部向燃料电池供给的制冷剂的流量。由此也可以控制燃料电池的温度。
制冷剂供给部例如能够举出冷却水泵等。
也可以在制冷剂循环流路设置有将冷却水的热散热的散热器。
也可以在制冷剂循环流路设置有储存制冷剂的储存罐。
燃料电池系统也可以具备二次电池。
二次电池(蓄电池)只要能够充放电即可，例如能够举出镍氢二次电池、和锂离子二次电池等以往公知的二次电池。另外，二次电池也可以包括双电层电容器等蓄电元件。二次电池也可以是将多个串联连接的结构。二次电池向电动机和氧化剂气体供给部等供给电力。二次电池例如也可以从家庭用电源等车辆的外部的电源进行充电。也可以通过燃料电池的输出来对二次电池进行充电。二次电池的充放电也可以被控制部控制。
控制部在物理上例如具有CPU(中央运算处理装置)等运算处理装置、存储由CPU处理的控制程序和控制数据等的ROM(只读存储器)和主要作为用于控制处理的各种作业区域来使用的RAM(随机存储器)等存储装置、以及输入输出接口。另外，控制部例如也可以是电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)等控制装置。
控制部也可以与点火开关电连接，该点火开关也可以搭载于车辆。即使切断点火开关，控制部也可以通过外部电源进行动作。
在燃料气体向燃料罐的填充后，在燃料电池系统的最初的启动时，在将储藏于燃料罐的燃料气体向电池组群供给时，控制部仅向电池组群内的第1电池组供给燃料气体，仅在第1电池组许可发电，从而使第1电池组发电。
控制部在第1电池组的发电后判定在填充至燃料罐的燃料气体中是否包含杂质。
在判定为在填充至燃料罐的燃料气体中包含杂质的情况下，控制部判定该杂质是否是中毒物质。
在判定为杂质是中毒物质的情况下，控制部禁止燃料气体向第1电池组以外的燃料电池组的供给，禁止第1电池组以外的燃料电池组的发电。
也可以构成为：在判定为在填充至燃料罐的燃料气体中不包含中毒物质的情况下，控制部也向第1电池组以外的燃料电池组供给燃料气体，也许可第1电池组以外的燃料电池组的发电。
对于在氢气体中是否包含杂质的判定而言，例如可以如日本特开2019-102288所记载的那样根据燃料电池组的发电特性来判断，也可以具备杂质用的气体传感器并根据气体传感器的检测值来判断。
另外，对于在燃料气体中是否包含作为杂质的中毒物质的判定而言，在超过规定的中毒物质浓度基准值的情况下，可以判定为在燃料气体中包含作为杂质的中毒物质，也可以含有允许规定量(微量)的中毒物质。中毒物质浓度基准值也可以根据燃料电池的所允许的性能而适当地设定。
在电池组群包括能够独立地运转的3个以上的燃料电池组的情况下，在判定为在填充至燃料罐的燃料气体中包含中毒物质的情况下，控制部也可以判定第1电池组的发电量是否为规定的阈值以上。
也可以构成为：在判定为第1电池组的发电量不足规定的阈值的情况下，控制部也向电池组群所包括的第2电池组供给燃料气体，也许可第2电池组的发电，并禁止燃料气体向第1电池组和第2电池组以外的燃料电池组的供给，禁止第1电池组和第2电池组以外的燃料电池组的发电。
也可以构成为：在判定为第1电池组的发电量为规定的阈值以上的情况下，控制部禁止燃料气体向第1电池组以外的燃料电池组的供给，禁止第1电池组以外的燃料电池组的发电。
也可以构成为：在燃料电池系统具备3个以上的燃料电池组的情况下，在燃料气体填充紧后的系统启动时，向一个或者不是全部的多个燃料电池组供给燃料气体，使该燃料电池组发电。
供给燃料气体的电池组的数量越少越能够减少因中毒物质而受到损伤的燃料电池组的数量。另一方面，在第1电池组的发电量不足规定的阈值、例如仅通过一个燃料电池组而用于自行行驶至经销商的电力不足的情况下等，也可以使不是全部的多个电池组发电。
控制部也可以从电池组群中选择最劣化的燃料电池组作为第1电池组。例如也可以构成为：以规定的频度取得使多个燃料电池组分别在相同的条件(电流量、气体供给量、温度)下发电时的电压值，并将电压值最低的燃料电池组判断为最劣化的燃料电池组。
另外，若是根据条件切换发电的燃料电池组的系统，也可以将运转时间最长的燃料电池组判断为最劣化的电池组。
控制部也可以在判定为在填充至燃料罐的燃料气体中包含杂质、并且判定为杂质是氮气的情况下，判定燃料气体中的氢的浓度是否为规定的阈值以上。
也可以构成为：在判定为燃料气体中的氢的浓度不足规定的阈值的情况下，控制部禁止燃料气体向第1电池组以外的燃料电池组的供给，禁止第1电池组以外的燃料电池组的发电。
也可以构成为：在判定为燃料气体中的氢的浓度为规定的阈值以上的情况下，控制部也向第1电池组以外的燃料电池组供给燃料气体，也许可第1电池组以外的燃料电池组的发电。
也可以构成为：在使一部分的电池组发电并进行杂质判定时，在填充至燃料罐的燃料气体所包含的杂质不是中毒物质(CO、H2S等)而是氮气(N2)的情况下，在进行提高氢浓度、阳极压力的控制后，例如，若变为不产生电池组不会劣化的部分氢不足的氢浓度的阈值以上，则对所有的电池组给予发电许可。此外，当在燃料气体中作为杂质除了氮气之外也包括中毒物质的情况下，仅对一部分的电池组进行发电许可，对其他的电池组不给予发电许可。
另一方面，在不足电池组不会劣化的氢浓度的阈值的情况下，仅对一部分的电池组进行发电许可，不向其他的电池组给予发电许可。
对于在燃料气体中是否包含作为杂质的氮气的判定而言，例如可以根据燃料电池组的发电特性来判断，也可以具备杂质用的气体传感器，并根据气体传感器的检测值来判断。
另外，对于在燃料气体中是否包含作为杂质的氮气的判定而言，在超过规定的氮气浓度基准值的情况下，可以判定为在燃料气体中包含作为杂质的氮气，也可以允许含有规定量的氮气。氮气浓度基准值也可以根据燃料电池的所允许的性能而适当地设定。
另外，氢浓度也可以通过压力传感器测定向燃料电池供给的燃料气体的压力，并根据其压力值来推断。例如，也可以预先准备表示氢浓度与燃料气体的压力值的关系的数据群，通过将测定出的压力值与数据群对照来推断氢浓度。
另外，也可以配置氢浓度传感器并通过氢浓度传感器测定氢浓度。
(限定行驶1)
也可以构成为：在燃料电池系统是车辆用并且燃料电池系统还具备蓄电池的情况下，在判定为在填充至燃料罐的燃料气体中包含中毒物质的情况下，禁止燃料气体向第1电池组以外的燃料电池组的供给，禁止第1电池组以外的燃料电池组的发电，并且仅通过蓄电池的电力来使车辆行驶。
由此能够最小限度地抑制第1电池组的性能降低。另外，能够防止第1电池组以外的燃料电池组的性能降低。
(限定行驶2)
也可以构成为：在燃料电池系统是车辆用并且燃料电池系统还具备蓄电池的情况下，在判定为在填充至燃料罐的燃料气体中包含中毒物质的情况下，控制部禁止燃料气体向第1电池组以外的燃料电池组的供给，禁止第1电池组以外的燃料电池组的发电，并且仅通过蓄电池的电力和第1电池组的电力来使车辆行驶。另外，也可以根据需要进行燃料电池组的输出限制、促使驾驶员进行向氢站或者经销商的检查入库。
由此，与限定行驶1的情况相比，能够进行长距离的移动。另外，能够防止第1电池组以外的电池组的性能降低。
(限定行驶3)
在燃料电池系统是车辆用并且燃料电池系统还具备蓄电池的情况下，在判定为在填充至燃料罐的燃料气体中包含中毒物质的情况下，控制部禁止燃料气体向第1电池组以外的燃料电池组的供给，禁止第1电池组以外的燃料电池组的发电，并且仅通过蓄电池的电力和第1电池组的电力来使车辆行驶。其后，在第1电池组的电力不足的情况下，也可以向第2电池组供给燃料气体，许可第2电池组的发电来使第2电池组发电。
由此，与限定行驶2的情况相比，能够进行长距离的移动。另外，能够抑制第2电池组的性能降低并防止第1电池组和第2电池组以外的电池组的性能降低。
图1是表示本公开的燃料电池系统的一个例子的简要结构图。
图1所示的燃料电池系统具备两个燃料电池组101、102、具备主截止阀22的燃料罐21、燃料气体供给流路31、以及向各个燃料电池组独立地供给·循环·排出燃料的燃料气体系统201、202。燃料气体系统201、202分别具备共用的部件，并分别被ECU50独立地控制。燃料气体系统201、202分别具备燃料气体供给阀231、232，能够切换将储存于燃料罐21的燃料气体向燃料电池组101、102分别供给还是截断。此外，当将在向燃料罐21的燃料气体填充后的最初的系统启动时发电的电池组预先决定为一个燃料电池组(例如燃料电池组101)的情况下，也可以没有燃料气体供给阀231。燃料气体系统201、202分别具备燃料气体调压阀241、242、喷射器251、252、推出器261、262、阳极气液分离器271、272、排气排水阀281、282、压力传感器291、292、燃料废气排出流路321、322、以及循环流路331、332。燃料电池系统也可以根据需要具备气体传感器、氢浓度传感器、电流传感器等。此外，在图1中，仅图示燃料气体系统，省略其他的氧化剂气体系统、冷却系统等的图示。
图2是表示本公开的燃料电池系统的控制的一个例子的流程图。
在燃料气体向燃料罐的填充后，在最初的系统启动时，控制部仅使第1电池组进行发电。
其后，作为杂质判定，控制部判定在燃料气体中是否包含作为杂质的中毒物质。
在判定为在燃料气体中不包含作为杂质的中毒物质的情况下，控制部进行也对其他的电池组发出发电许可的通常行驶，并结束控制。
另一方面，在判定为在燃料气体中包含作为杂质的中毒物质的情况下，控制部进行禁止其他的电池组的发电的限定行驶，并结束控制。
图3是表示本公开的燃料电池系统的控制的另一个例子的流程图。图3是在杂质判定中在燃料气体中作为杂质仅包含氮气的情况下的控制的一个例子。此外，在杂质判定中，当在燃料气体中作为杂质除了氮气之外也包含中毒物质的情况下，也可以根据图2的流程图进行控制。
在燃料气体向燃料罐的填充后，在最初的系统启动时，控制部仅使第1电池组进行发电。
其后，作为杂质判定，在判定为在燃料气体中作为杂质仅包含氮气的情况下，控制部判定氢浓度是否为阈值以上。
在判定为氢浓度为阈值以上的情况下，控制部进行也对其他的电池组发出发电许可的通常行驶，并结束控制。
另一方面，在判定为氢浓度不足阈值的情况下，控制部进行禁止其他的电池组的发电的限定行驶，并结束控制。

Claims (7)

1.一种燃料电池系统，其特征在于，
所述燃料电池系统具备包括能够独立地运转的两个以上的燃料电池组在内的电池组群、储藏包含氢的燃料气体的燃料罐、以及控制部，
在所述燃料气体向所述燃料罐填充后，在所述燃料电池系统的最初的启动时，在将储藏于所述燃料罐的燃料气体向所述电池组群供给时，所述控制部仅向所述电池组群内的第1电池组供给所述燃料气体，从而使所述第1电池组发电，
所述控制部在所述第1电池组的发电后判定在填充至所述燃料罐的所述燃料气体中是否包含杂质，
在判定为在填充至所述燃料罐的所述燃料气体中包含杂质的情况下，所述控制部判定该杂质是否是中毒物质，
在判定为所述杂质是所述中毒物质的情况下，所述控制部禁止所述燃料气体向所述第1电池组以外的所述燃料电池组的供给。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
在判定为在填充至所述燃料罐的所述燃料气体中不包含所述中毒物质的情况下，所述控制部也向所述第1电池组以外的所述燃料电池组供给所述燃料气体。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述电池组群包括能够独立地运转的3个以上的所述燃料电池组，
在判定为在填充至所述燃料罐的所述燃料气体中包含所述中毒物质的情况下，所述控制部判定所述第1电池组的发电量是否为规定的阈值以上，
在判定为所述第1电池组的发电量不足规定的阈值的情况下，所述控制部也向所述电池组群所包括的第2电池组供给所述燃料气体，并禁止所述燃料气体向所述第1电池组和所述第2电池组以外的所述燃料电池组的供给，
在判定为所述第1电池组的发电量为规定的阈值以上的情况下，所述控制部禁止所述燃料气体向所述第1电池组以外的所述燃料电池组的供给。
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，
所述控制部从所述电池组群中选择最劣化的所述燃料电池组作为所述第1电池组。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，
在所述控制部判定为在填充至所述燃料罐的所述燃料气体中包含所述杂质、并且判定为所述杂质是氮气的情况下，所述控制部判定所述燃料气体中的氢的浓度是否为规定的阈值以上，
在判定为所述燃料气体中的所述氢的浓度不足规定的阈值的情况下，所述控制部禁止所述燃料气体向所述第1电池组以外的所述燃料电池组的供给，
在判定为所述燃料气体中的所述氢的浓度为规定的阈值以上的情况下，所述控制部也向所述第1电池组以外的所述燃料电池组供给所述燃料气体。
6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述燃料电池系统是车辆用，
所述燃料电池系统还具备蓄电池，
在判定为在填充至所述燃料罐的所述燃料气体中包含所述中毒物质的情况下，所述控制部禁止所述燃料气体向所述第1电池组以外的所述燃料电池组的供给，而仅通过所述蓄电池的电力来使所述车辆行驶。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，
在判定为在填充至所述燃料罐的所述燃料气体中包含所述中毒物质的情况下，所述控制部禁止所述燃料气体向所述第1电池组以外的所述燃料电池组的供给，而仅通过所述蓄电池的电力和所述第1电池组的电力来使所述车辆行驶。
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