CN116742070A - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料电池系统，控制装置(22)在第一喷射控制与第二喷射控制间进行切换，所述第一喷射控制为如下控制：在基于被检测出的发电状态而判定为燃料电池堆(12)的发电状态稳定的情况下，将多个喷射器(56、58)中的至少一个喷射器进行喷射的定时交替地设置来进行燃料气体的喷射，所述第二喷射控制为如下控制：在基于检测出的所述发电状态而判定为燃料电池堆(12)的发电状态不稳定的情况下，将多个喷射器(56、58)同时进行喷射的定时间歇地设置来喷射所述燃料气体。

Description

燃料电池系统
技术领域
本发明涉及具备通过氧化剂气体与燃料气体的电化学反应来进行发电的燃料电池堆的燃料电池系统。
背景技术
近几年，为了能够确保更多的人能够用上适当、可靠、可持续且先进的能源，正在研究开发关于有助于能源高效化的燃料电池。
例如，在专利文献1中公开了如下燃料电池系统：在燃料气体供给路设置多个喷射器，根据燃料电池堆的负载相对而言是高负载还是低负载来决定要进行喷射的喷射器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP2019－169264A
发明内容
发明所要解决的问题
在专利文献1中公开的燃料电池系统中，基于相对而言是高负载还是低负载的燃料气体消耗量来对要进行喷射的喷射器进行切换控制，但是存在如下问题：没有公开对燃料电池堆内部的液滴量(生成水)的排水性(发电稳定性)的观点。
本发明的目的在于解决上述问题。
用于解决问题的方案
本发明的一方面涉及的燃料电池系统具有：燃料电池堆，其通过氧化剂气体与燃料气体的电化学反应来进行发电；燃料气体供给路，其向所述燃料电池堆供给所述燃料气体；多个喷射器，所述多个喷射器设置于所述燃料气体供给路，能够个别地朝向所述燃料电池堆喷射所述燃料气体或停止喷射所述燃料气体；发电状态检测部，其对所述燃料电池堆的发电状态进行检测；以及控制装置，所述控制装置在第一喷射控制与第二喷射控制间进行切换，所述第一喷射控制为如下控制：在基于被检测出的所述发电状态而判定为所述燃料电池堆的发电状态稳定的情况下，将多个所述喷射器中的至少一个喷射器进行喷射的定时交替地设置来进行所述燃料气体的喷射，所述第二喷射控制为如下控制：在基于检测出的所述发电状态而判定为所述燃料电池堆的发电状态不稳定的情况下，将多个所述喷射器同时进行喷射的定时间歇地设置来喷射所述燃料气体。
发明的效果
根据本发明，在发电状态稳定的状况下，燃料电池堆内部的液滴量少，因此如果将多个喷射器中的至少一个喷射器进行喷射的定时交替地设置，则用一个喷射器的喷射流量(喷射压力)就能够将燃料电池堆内部的液滴充分地排出，从而能够确保发电效率。由此，除了能够提高燃料电池系统的NV(噪音振动)性能(减少噪音振动)以外，还能够提高喷射器的耐久性能。
另一方面，在发电状态不稳定的状况下，燃料电池堆内部的液滴量多，因此将多个喷射器同时进行喷射的定时间歇地设置，由此能够确保用于排水的喷射流量(喷射压力)，从而能够摆脱发电状态不稳定的状况。进而有助于使能源高效化。
根据参照附图并进行的以下实施方式的说明应该能够容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
图1是搭载有实施方式涉及的燃料电池系统的燃料电池汽车的概要结构图。
图2A是示出对第一喷射器和第二喷射器的第二喷射控制(间歇同时喷射控制)的时序图。图2B是示出对第一喷射器和第二喷射器的第一喷射控制(交替连续喷射控制)的时序图。
图3是示出发明人等对与燃料电池堆的排水性(发电稳定性)相关的新见解的说明图。
图4是用于说明搭载有第一实施例涉及的燃料电池系统的燃料电池汽车的动作的流程图。
图5是用于说明搭载有第二实施例涉及的燃料电池系统的燃料电池汽车的动作的流程图。
图6是说明用图4以及图5的流程图说明的第一实施例以及第二实施例的动作的一个例子的时序图。
图7A是示出对第一喷射器～第三喷射器的第二喷射控制(间歇同时喷射控制)的时序图。图7B是示出对第一喷射器～第三喷射器的第一喷射控制(交替连续喷射控制)的时序图。
具体实施方式
[结构]
图1是搭载有实施方式涉及的燃料电池系统10的燃料电池汽车100的概要结构图。
燃料电池汽车100具备：燃料电池系统10；以及负载102，该负载102是由所述燃料电池系统10的发电电力进行驱动的行驶用的电机。
燃料电池系统10具备燃料电池堆12(燃料电池)。在燃料电池堆12设置：供给氢气即燃料气体的燃料气体供给装置14；供给空气即氧化剂气体的氧化剂气体供给装置16；以及供给冷却介质即热交换介质的热交换介质供给装置18。
燃料电池系统10还具备驱动部104、作为高电压的蓄电装置的蓄电池106以及作为系统控制装置的控制装置22。
燃料电池堆12是由多个发电单电池24层叠而成的。发电单电池24是由隔件28以及隔件30夹持电解质膜-电极结构体26而构成的。隔件28、30由金属隔件或者碳隔件构成。
电解质膜-电极结构体26例如具备作为包含水分的全氟磺酸的薄膜的固体高分子电解质膜32；以及夹持所述固体高分子电解质膜32的阳极电极34和阴极电极36。
燃料电池堆12具备正极端子110和负极端子112。
正极端子110通过内部布线(未图示)电连接于层叠的发电单电池24的一方的层叠端部的、与阴极电极36接触的隔件30。
负极端子112通过内部布线(未图示)电连接于层叠的发电单电池24的另一方的层叠端部的、与阳极电极34接触的隔件28。
在将正极端子110和负极端子112与驱动部104连接的两个布线中，设置作为堆发电电流检测部或堆发电电力检测部而发挥功能的堆发电状态检测部114。
在该情况下，在将正极端子110与驱动部104连接的正极侧布线中设置对发电电流Ifc进行检测并测定的电流传感器116。在正极端子110和负极端子112与驱动部104之间设置对发电电压(堆发电电压)Vfc进行检测并测定的电压传感器118。
而且也可以是，在堆发电状态检测部114设置堆阻抗检测部，该堆阻抗检测部包括从燃料电池堆12的外部对燃料电池堆12的阻抗(堆阻抗)进行检测并测定的阻抗传感器。
在燃料电池堆12的内部设置单电池发电状态检测部94，该单电池发电状态检测部94包括对各发电单电池24的发电电压(单电池发电电压)Vcell进行检测的电压传感器。由单电池发电状态检测部94检测出的各发电单电池24的单电池发电电压Vcell被引导至燃料电池堆12的未图示的外部端子。
也可以是，在单电池发电状态检测部94设置对各发电单电池24的阻抗(单电池阻抗)进行检测并测定的单电池阻抗传感器。
在隔件28与电解质膜-电极结构体26之间设置有用于向阳极电极34引导燃料气体的燃料气体流路38。在隔件30与电解质膜-电极结构体26之间设置有用于向阴极电极36供给氧化剂气体的氧化剂气体流路40。在相互邻接的隔件28与隔件30之间设置有用于使所述热交换介质流通的热交换介质流路42。
在燃料电池堆12设置燃料气体入口44a、燃料气体出口44b、氧化剂气体入口46a、氧化剂气体出口46b、热交换介质入口48a以及热交换介质出口48b。燃料气体入口44a在各发电单电池24的层叠方向贯通，并且与燃料气体流路38的供给侧连通。燃料气体出口44b在各发电单电池24的层叠方向贯通，并且与燃料气体流路38的排出侧连通。
氧化剂气体入口46a在各发电单电池24的层叠方向贯通，并且与氧化剂气体流路40的供给侧连通。氧化剂气体出口46b在各发电单电池24的层叠方向贯通，并且与氧化剂气体流路40的排出侧连通。
热交换介质入口48a在各发电单电池24的层叠方向贯通，并且与热交换介质流路42的供给侧连通。热交换介质出口48b在各发电单电池24的层叠方向贯通，并且与热交换介质流路42的排出侧连通。
燃料气体供给装置14具备贮存高压的燃料气体(高压氢)的燃料气体罐50，该燃料气体罐50经由燃料气体供给路52来与燃料电池堆12的燃料气体入口44a连通。燃料气体供给路52向燃料电池堆12供给燃料气体。
燃料气体供给路52具有第一供给路54a、第一分支路54b、第二分支路54c以及第二供给路54d。第一供给路54a的上游侧端部连结于燃料气体罐50。第一供给路54a的下游侧端部连结于第一分支路54b和第二分支路54c的上游侧端部(分支部53)。第一分支路54b和第二分支路54c并列设置。第二供给路54d的上游侧端部连结于第一分支路54b和第二分支路54c的下游侧端部(合流部55)。第二供给路54d的下游侧端部连结于燃料气体入口44a。
在第一分支路54b设置有第一喷射器56，在第二分支路54c设置有第二喷射器58。第一喷射器56是公知的结构的电子控制式燃料喷射装置，将从第一供给路54a被引导至第一分支路54b的燃料气体向下游侧喷射。
省略详细的图示，第一喷射器56具有对形成于喷射器主体的流路进行开闭的阀体以及用于使阀体进行工作的线圈(螺线管)。对线圈通电由此第一喷射器56打开，切断对线圈的通电由此第一喷射器56关闭。第二喷射器58的结构与第一喷射器56大致相同。第二喷射器58将从第一供给路54a被引导至第二分支路54c的燃料气体向下游侧喷射。
在第二供给路54d配设有引射器(EJ)60。引射器60通过文丘里效应使从合流部55引导的燃料气体产生负压，从而吸入后述的循环流路68的燃料排气，与燃料气体混合并向下游侧喷出。
燃料气体排出路64与燃料电池堆12的燃料气体出口44b连通。燃料气体排出路64将阳极电极34中使用了至少一部分后的燃料气体即燃料排气(燃料排放气体)从燃料电池堆12导出。在燃料气体排出路64设置气液分离器66。
循环流路68和吹扫流路70与燃料气体排出路64的下游侧的端部连结。循环流路68将燃料排气引导至引射器60。在循环流路68设置循环泵72。循环泵72使排出到燃料气体排出路64的燃料排气通过循环流路68并在燃料气体供给路52循环。
在吹扫流路70设置有吹扫阀74。将主要含有液体成份的流体排出的排水流路76的一端连结于气液分离器66的底部。在排水流路76设置有排水阀78。
氧化剂气体供给装置16具备与燃料电池堆12的氧化剂气体入口46a连通的氧化剂气体供给路80；以及与燃料电池堆12的氧化剂气体出口46b连通的氧化剂气体排出路82。
在氧化剂气体供给路80设置有将氧化剂气体(来自大气的空气)压缩来进行供给的压缩机20。氧化剂气体供给路80向燃料电池堆12导入氧化剂气体，氧化剂气体排出路82将阴极电极36中使用了至少一部分后的氧化剂气体即氧化剂排气从燃料电池堆12排出。
热交换介质供给装置18具备与燃料电池堆12的热交换介质入口48a连接的热交换介质供给路86。在所述热交换介质供给路86设置有热交换介质泵88。热交换介质供给路86连结于散热器90，并且与热交换介质出口48b连通的热交换介质排出路92连结于所述散热器90。在热交换介质排出路92设置对热交换介质的温度(热交换介质温度)Tr进行检测并测定的温度传感器84。
控制装置22由ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)构成。ECU由具有一个以上的处理器(CPU)、存储器、输入输出接口以及电路的计算机构成。一个以上的处理器(CPU)执行在存储器中存储的未图示的程序(计算机可执行的指令)。
控制装置22与燃料电池汽车100的电源开关101连接。电源开关101对使燃料电池系统10的燃料电池堆12的发电运转开始、继续(ON状态)或结束(OF F状态)进行切换。控制装置22还分别与未图示的加速器开度传感器、车速传感器、蓄电池106的SOC(蓄电量)传感器连接。
控制装置22基于负载102所需的电力(将加速器开度、车速、道路梯度等作为变量计算出的要求电力)对燃料电池堆12的发电电力进行控制。而且，负载也包括构成燃料电池系统10的压缩机20、热交换介质泵88以及循环泵72。
控制装置22具有发电状态判定部96以及喷射器控制部98。
发电状态判定部96基于由堆发电状态检测部114以及/或者单电池发电状态检测部94检测出的发电状态来判定燃料电池堆12的发电状态是稳定还是不稳定。
喷射器控制部98对第一喷射器56和第二喷射器58进行控制(打开以及关闭)。具体来讲，在电源开关101为接通状态的情况下，在由发电状态判定部96判定为发电状态稳定时，喷射器控制部98切换成第一喷射控制，在由发电状态判定部96判定为发电状态不稳定时，喷射器控制部98切换成第二喷射控制。
在第一喷射控制中，将第一喷射器56和第二喷射器58中的至少一个喷射器进行喷射的定时交替地设置来进行所述燃料气体的喷射。
在第二喷射控制中，将第一喷射器56和第二喷射器58这两者同时进行喷射的定时间歇地设置来进行所述燃料气体的喷射。
为了容易理解，也将第一喷射控制称为交替连续喷射控制(交替喷射控制)，也将第二喷射控制称为间歇同时喷射控制。
在后进行详述，在第二喷射控制中，会在燃料电池堆12内部的燃料气体流路38产生大的压力脉动，因此能提高使处于燃料气体流路38的生成水从燃料气体出口44b排出的排水性。另一方面，在第一喷射控制中，压力脉动幅度减小，因此能够提高NV(噪音振动)性能(减少噪音振动)。
[基本的动作]
以下说明这样构成的燃料电池系统10的基本的动作。
在电源开关101处于接通状态的情况下，在燃料气体供给装置14中，从燃料气体罐50向第一供给路54a供给燃料气体。这时，喷射器控制部98对第一喷射器56和第二喷射器58中的至少一个喷射器进行开阀控制。从第一喷射器56喷射的燃料气体从第一分支路54b被引导至合流部55。从第二喷射器58喷射的燃料气体从第二分支路54c被引导至合流部55。
被引导至合流部55的燃料气体从引射器60的驱动口喷嘴通过引射器60的扩散器经由第二供给路54d被供给到燃料气体入口44a。供给到燃料气体入口44a的燃料气体被导入燃料气体流路38，并沿着燃料气体流路38移动由此被供给到电解质膜-电极结构体26的阳极电极34。
在氧化剂气体供给装置16中，由压缩机20对外部的空气进行压缩，并将加压了的氧化剂气体送至氧化剂气体供给路80。该氧化剂气体被供给到燃料电池堆12的氧化剂气体入口46a。氧化剂气体从氧化剂气体入口46a被导入氧化剂气体流路40，并沿着氧化剂气体流路40移动由此被供给到电解质膜-电极结构体26的阴极电极36。
在各电解质膜-电极结构体26中，供给到阳极电极34的燃料气体与供给到阴极电极36的氧化剂气体中的氧在电极催化剂层内通过电化学反应被消耗来进行发电。
在阳极电极34中，通过供给燃料气体(氢)，因借助催化剂产生的电极反应而由氢分子产生氢离子，该氢离子透过固体高分子电解质膜32移动到阴极电极36，另一方面由氢分子释放电子。
由氢分子释放出的电子从负极端子112通过堆发电状态检测部114、驱动部104以及负载102经由正极端子110移动到阴极电极36。
在阴极电极36中，因催化剂的作用，所述氢离子以及所述电子与所供给的氧化剂气体中包含的氧反应来生成水。
所生成的水(生成水)渗透固体高分子电解质膜32到达阳极电极34。因此，在燃料电池堆12(燃料气体流路38)内产生生成水。
在热交换介质供给装置18中，在热交换介质泵88的工作下，从热交换介质供给路86向燃料电池堆12的热交换介质入口48a供给纯水、乙二醇、油等热交换介质。热交换介质沿着热交换介质流路42流动，在将发电单电池24冷却之后，从热交换介质出口48b被排出到热交换介质排出路92。
供给到阳极电极34而被消耗了一部分的燃料气体作为燃料排气从燃料气体出口44b被排出到燃料气体排出路64。燃料排气从燃料气体排出路64经由循环流路68被导入引射器60的吸入口。
从吸入口导入的燃料排气因从驱动口喷嘴导入的燃料气体而产生了负压的作用从而被吸引到引射器60内与燃料气体混合，并从引射器60的喷出口喷出到第二供给路54d。
混合了被喷出到第二供给路54d的燃料排气的燃料气体经由燃料气体入口44a在燃料电池堆12内的燃料气体流路38流通。
排出到燃料气体排出路64的燃料排气根据需要在吹扫阀74的打开作用下被排出(吹扫)到外部。同样地，供给到阴极电极36而被消耗了一部分的氧化剂气体从氧化剂气体出口46b被排出到氧化剂气体排出路82。
[喷射控制动作]
然后，按以下的(i)～(iii)的顺序依次说明燃料电池系统10对第一喷射器56和第二喷射器58的燃料喷射控制的切换动作。
(i)热交换介质温度Tr与根据堆阳极压差的发电稳定性的关系
(ii)[第一实施例]：对第一喷射器56和第二喷射器58的前馈喷射控制
(iii)[第二实施例]：对第一喷射器56和第二喷射器58的反馈喷射控制
(i)热交换介质温度Tr与根据堆阳极压差的发电稳定性的关系
一般来讲，在从燃料电池堆12向负载102供给的发电电流Ifc超过电流阈值Ith(对每种燃料电池汽车100的车型进行预先决定)的、所谓的高负载状态下，在燃料气体流路38产生的生成水的液滴量多。
为了将该生成水从燃料电池堆12的燃料气体流路38(燃料气体出口44b)排出，喷射器控制部98将对第一喷射器56和第二喷射器58的喷射控制切换成能够产生大的堆阳极压差的第二喷射控制(间歇同时喷射控制)。
而且，堆阳极压差是指燃料气体入口44a(高压侧)与燃料气体出口44b(低压侧)之间的燃料气体流路38的压差。
图2A是示出对喷射流量A的第一喷射器56和喷射流量B(A＝B)的第二喷射器58的第二喷射控制(间歇同时喷射控制)的时序图。横轴为时间，纵轴从上到下依次示出第一喷射器56的喷射流量A、第二喷射器58的喷射流量B、以及第一喷射器56与第二喷射器58的合计喷射流量(A+B)。
对第一喷射器56和第二喷射器58以在既定周期(既定间隔)Ti内同时接通(ON)时间(同时喷射时间，接通占空比)大于同时断开(OFF)时间(同时切断时间，断开占空比)的既定占空比来间歇地重复进行喷射控制和切断控制。
即，控制装置22(喷射器控制部98)在第二喷射控制(间歇同时喷射控制)中，将第一喷射器56和第二喷射器58同时进行喷射的定时间歇地设置来向燃料气体流路38内喷射所述燃料气体，由此使堆阳极压差间歇地成为大的值(喷射流量A+B)。
另一方面，在向负载102供给的发电电流Ifc低于电流阈值Ith的、所谓的中负载以及低负载状态下，在燃料气体流路38产生的生成水的液滴量少，因此如果将第一喷射器56和第二喷射器58中的至少一个喷射器进行喷射的定时交替地设置，则用一个喷射器的喷射流量(喷射压力)就能够将燃料电池堆12内部的液滴充分地排出，从而能够确保发电效率。由此，能够提高燃料电池系统10的NV(噪音振动)性能(减少噪音振动)。
图2B是示出对喷射流量A的第一喷射器56和喷射流量B(A＝B)的第二喷射器58的第一喷射控制(交替连续喷射控制)的时序图。横轴为时间，纵轴从上到下依次表示第一喷射器56的喷射流量A、第二喷射器58的喷射流量B、以及第一喷射器56与第二喷射器58的合计喷射流量(A+B、A或者B)。
对第一喷射器56和第二喷射器58以在既定周期(既定间隔)Ti内随着时间依次经过同时接通(同时喷射)期间、第一喷射器56接通和第二喷射器58断开(仅第一喷射器56喷射)期间、同时接通(同时喷射)期间、第二喷射器58接通和第一喷射器56断开(仅第二喷射器58喷射)期间的方式控制喷射。
即，控制装置22(喷射器控制部98)在第一喷射控制(交替连续喷射控制)中，将第一喷射器56和第二喷射器58中的至少一个喷射器进行喷射的定时交替地设置来喷射所述燃料气体，由此通过减少在既定周期(既定间隔)Ti内同时喷射的定时，能提高燃料电池系统10(燃料电池汽车100)的NV(噪音振动)性能(减少噪音振动)。
图3示出发明人等对与燃料电池堆12的排水性(发电稳定性)相关的新见解。
图3中，描绘了在发电电流Ifc为电流阈值Ith(Ifc＝Ith)的情况下的、在将横轴设为由温度传感器84检测并测定的热交换介质的温度(热交换介质温度)Tr[℃]并且将纵轴设为堆阳极压差时的发电稳定性良好(○)的状态和发电稳定性差(排水不良)(△)的状态。
根据图3可知，基于燃料电池堆12的内部的排水性角度，需要考虑因对第一喷射器56和第二喷射器58进行的第一喷射控制(交替连续喷射控制)而产生的堆阳极压差、因第二喷射控制(间歇同时喷射控制)而产生的堆阳极压差以及在燃料电池堆12内的热交换介质流路42流通的热交换介质的温度(视为由温度传感器84测定出的热交换介质温度Tr)，来进行喷射控制。
也就是说，基于提高燃料电池堆12的发电稳定性、进而提高燃料电池堆12的耐久性的观点，考虑热交换介质温度Tr(燃料电池堆12的温度)来切换对第一喷射器56和第二喷射器58的喷射控制是重要的。
即，根据热交换介质温度Tr来切换对第一喷射器56和第二喷射器58的喷射控制，由此能够提高燃料电池堆12的发电稳定性以及耐久性。
根据图3可知，在热交换介质温度Tr为低于温度阈值Tth的温度的情况下，在第一喷射控制(交替连续喷射控制)中，发电稳定性会变差，因此优选为一律切换成第二喷射控制(间歇同时喷射控制)来进行喷射控制。
另外，由单电池发电状态检测部94检测各发电单电池24的电压(单电池电压)，因此控制装置22(发电状态判定部96)计算平均单电池电压(称为Vcme an)，还将所计算出的平均单电池电压Vcmean与最小单电池电压(称为Vcmin)的差(Vcmean－Vcmin)作为指标来切换对第一喷射器56和第二喷射器58的喷射控制，由此能够提高燃料电池堆12的发电稳定性以及耐久性。
还有，将发电电流Ifc作为参数，该关系性会发生变化，因此也需要考虑发电电流Ifc的值。
在堆阳极压差大时排水性提高的理由是：当因第一喷射器56和第二喷射器58同时喷射而使堆阳极压差上升或使燃料气体流量增大时，能够将燃料电池堆12内部的燃料气体流路38内的水排出的能力会提高。
另外，当热交换介质温度Tr的温度高时，燃料气体流路38内的冷凝水减少，相对地生成水量减少，因此作为排水性而言是在提高的。
(ii)[第一实施例]：对第一喷射器56和第二喷射器58的前馈喷射控制
一边参照图4的流程图，一边说明搭载有第一实施例涉及的燃料电池系统10的燃料电池汽车100的动作。由控制装置22以既定的周期重复执行图4的流程图的处理。
在图4的步骤S1中，控制装置22判定电源开关101是接通(ON)状态还是断开(OFF)状态。
在电源开关101处于接通状态(步骤S1：是)的情况下，进至步骤S2。
在步骤S2中，控制装置22进行要求发电控制。
在该情况下，控制装置22基于加速器开度等，计算负载102对燃料电池堆12的发电要求电力Preq。而且，控制装置22对由氧化剂气体供给装置16向燃料电池堆12的氧化剂气体流路40供给的氧化剂气体的流量进行控制，并且对由燃料气体供给装置14向燃料电池堆12的燃料气体流路38供给的燃料气体的流量进行控制，使得燃料电池堆12的发电电力Pfc(Pfc＝Ifc×Vfc)成为计算出的发电要求电力Preq。
在该情况下，控制装置22根据发电要求电力Preq的多少，通过对压缩机20的转速进行控制来调整向燃料电池堆12供给的氧化剂气体的流量(阴极压力)，并且通过对第一喷射器56和第二喷射器58的接通占空比进行控制来调整向燃料电池堆12供给的燃料气体的流量(阳极压力)，并进行步骤S3以后的喷射定时决定控制。
在步骤S3中，控制装置22的发电状态判定部96判定由电流传感器116检测的发电电流Ifc的值是否为电流阈值(既定值)Ith以上。
在发电电流Ifc为电流阈值Ith以上(Ifc≥Ith，步骤S3：是)的情况下，燃料气体流路38的液滴量多，因此使处理进至步骤S4。
在步骤S4中，控制装置22的喷射器控制部98决定将对第一喷射器56和第二喷射器58的喷射控制切换成第二喷射控制(间歇同时喷射控制)(图2A)。
之后，经步骤S1：是，将在步骤S2中的要求发电控制中的喷射控制切换成第二喷射控制(间歇同时喷射控制)(图2A)并进行控制。
另一方面，在步骤S3中，在发电电流Ifc小于电流阈值Ith(Ifc＜Ith，步骤S3：否)的情况下，使处理进至步骤S5。
在步骤S5中，控制装置22的发电状态判定部96判定由温度传感器84检测的热交换介质温度Tr是否为温度阈值(既定值)Tth以上。
在热交换介质温度Tr小于温度阈值Tth(Tr＜Tth，步骤S5：否)的情况下，发电稳定性变差，因此使处理进至步骤S4。
在步骤S4中，控制装置22的喷射器控制部98决定将对第一喷射器56和第二喷射器58的喷射控制切换成第二喷射控制(间歇同时喷射控制)。
之后，经步骤S1：是，由喷射器控制部98将在步骤S2中的要求发电控制中的喷射控制切换成第二喷射控制(间歇同时喷射控制)(图2A)，控制装置22重复如下控制：步骤S5：否→步骤S4→步骤S1：是→步骤S2→步骤S3：否→步骤S5：否。
在该控制的重复中，在步骤S5中由温度传感器84检测的热交换介质温度Tr成为温度阈值Tth以上的情况下，会消除发电稳定性差的情形，发电稳定性变得良好，并且由于发电电流Ifc小于电流阈值Ith(步骤S3：否)因此判定为燃料气体流路38的液滴量少，并进至步骤S6。
在步骤S6中，喷射器控制部98决定从第二喷射控制(间歇同时喷射控制)切换成第一喷射控制(交替连续喷射控制)。
之后，经步骤S1：是，由喷射器控制部98将在步骤S2中的要求发电控制中的喷射控制切换成第一喷射控制(交替连续喷射控制)(图2B)，控制装置22重复步骤S3以后的处理(步骤S3：否→步骤S5：是→步骤S6→步骤S1：是→步骤S2→步骤S3：否……)。
而且，在步骤S1中，在电源开关101从接通状态被切换成断开状态的情况下，控制装置22进行步骤S7的停止处理并结束处理。
在步骤S7的停止处理中，控制装置22对第一喷射器56和第二喷射器58进行第二喷射控制(间歇同时喷射控制)，并且使压缩机20动作既定时间，在使电解质膜-电极结构体26为既定的干燥状态之后，结束对辅助设备(压缩机20、循环泵72、热交换介质泵88以及第一喷射器56和第二喷射器58)供电。此时，将燃料气体罐50的截止阀(未图示)关闭。
而且，在燃料电池堆12的发电中，在燃料电池汽车100利用的发电电力Pfc不足的情况下，从蓄电池106供给电力，在发电电力Pfc剩余的情况下，对蓄电池106进行蓄电。
(iii)[第二实施例]：对第一喷射器56和第二喷射器58的反馈喷射控制
一边参照图5的流程图，一边说明搭载有第二实施例涉及的燃料电池系统10的燃料电池汽车100的动作。由控制装置22以既定的周期重复执行图5的流程图的处理。
而且，在图5中，对与上述图4所示的步骤相应的步骤标注同一步骤编号并省略详细说明。
在图5的流程图中，与图4的流程图进行比较对照，在决定喷射定时的时候，在对步骤S3的发电电流Ifc与电流阈值Ith的大小进行判断之前，追加步骤S3A的由发电状态判定部96进行的发电稳定性判定处理。
在该步骤S3A的判定处理中，例如，在由单电池发电状态检测部94检测的上述的平均单电池电压Vcmean与最小单电池电压Vcmin的差(Vcmean－Vcmin)为对每个燃料电池系统10预定的单电池电压阈值(既定值)Vth以上{(Vc mean－Vcmin)≥Vth}的情况下，发电状态判定部96判定为不稳定(步骤S3A：否)，使处理进至步骤S4。
在步骤S4中，由于发电状态不稳定因此为了消除该情况，发电状态判定部96决定将对第一喷射器56和第二喷射器58的喷射控制切换成第二喷射控制(间歇同时喷射控制)。
之后，经步骤S1：是，由喷射器控制部98将在步骤S2中的要求发电控制中的喷射控制切换成第二喷射控制(间歇同时喷射控制)(图2A)，控制装置22重复如下控制：步骤S3A：否→步骤S4→步骤S1：是→步骤S2→步骤S3A：否→步骤S4。
在该控制的重复中，在步骤S3A的判定为肯定而发电状态判定部96判定为发电稳定性良好的情况下，进行上述的步骤S3以后的处理。
[根据时序图进行主要部分动作说明]
参照图6的时序图说明用图4以及图5的流程图说明的第一实施例以及第二实施例的动作的一个例子。
在时间点t1，当电源开关101为接通状态时，启动时的发电控制开始，在时间点t2设定第二喷射控制(间歇同时喷射控制)，并开始发电。
在时间点t3，当启动时的发电控制结束时，时间点t3以后，作为通常运转的要求发电控制(步骤S2)开始。
在时间点t3～时间点t4的期间，发电电流Ifc小于电流阈值Ith(步骤S3：否)，热交换介质温度Tr为小于温度阈值Tth的温度(步骤S5：否)，因此继续第二喷射控制(间歇同时喷射控制)。
在时间点t4～时间点t5的期间，发电电流Ifc小于电流阈值Ith(步骤S3：否)，热交换介质温度Tr上升到温度阈值Tth以上的温度(步骤S5：是)，因此切换成第一喷射控制(交替连续喷射控制)。
在时间点t5～时间点t6的期间，发电电流Ifc为电流阈值Ith以上(步骤S3：是)，因此切换成第二喷射控制(间歇同时喷射控制)。
在时间点t6～时间点t7的期间，发电电流Ifc小于电流阈值Ith(步骤S3：否)，热交换介质温度Tr成为温度阈值Tth以上的温度(步骤S5：是)，因此切换成第一喷射控制(交替连续喷射控制)。
在时间点t7～时间点t8的期间，发电电流Ifc小于电流阈值Ith(步骤S3：否)，热交换介质温度Tr成为小于温度阈值Tth的温度(步骤S5：否)，因此切换成第二喷射控制(间歇同时喷射控制)。
在时间点t8，当电源开关101为断开状态时，在实施进行第二喷射控制(间歇同时喷射控制)的停止处理(步骤S7)之后，在时间点t9，燃料电池系统10为切断状态(待机状态直至下次启动为止，也称为闲置状态)。
而且，在上述实施方式中，在与热交换介质出口48b连通的热交换介质排出路92中检测热交换介质温度Tr，但是也可以在与热交换介质入口48a连通的热交换介质供给路86中检测热交换介质温度Tr。也可以使用热交换介质排出路92与热交换介质供给路86间的出入口温度差或平均值。
[变形例]
也能够进行以下那样的变形。
在上述实施方式中，将第一喷射器56与第二喷射器58这两个喷射器并列地设置来在第一喷射控制(交替连续喷射控制)与第二喷射控制(间歇同时喷射控制)间进行喷射切换控制，但是也可以是，将三个以上的喷射器并列地设置来在第一喷射控制(交替连续喷射控制)与第二喷射控制(间歇同时喷射控制)间进行喷射切换控制。
图7A是示出对喷射流量A的第一喷射器、喷射流量B的第二喷射器、以及喷射流量C(A＝B＝C)的第三喷射器的第二喷射控制(间歇同时喷射控制)的时序图。横轴为时间，纵轴从上到下依次示出第一喷射器的喷射流量A、第二喷射器的喷射流量B、第三喷射器的喷射流量C以及第一喷射器～第三喷射器的组合的合计喷射流量。
对第一喷射器～第三喷射器以在既定周期(既定间隔)Ti内两个喷射器的同时接通时间(同时喷射时间，接通占空比)大于三个喷射器的同时断开时间(同时切断时间、断开占空比)的既定占空比来间歇地重复进行喷射控制以及切断控制。
即，控制装置22(喷射器控制部98)在第二喷射控制(间歇同时喷射控制)中，将第一喷射器～第三喷射器中的两个喷射器同时进行喷射的定时间歇地设置来喷射所述燃料气体，由此使堆阳极压差间歇地成为大的值(喷射流量A+B、B+C或者A+C)。
图7B是示出对喷射流量A的第一喷射器、喷射流量B的第二喷射器以及喷射流量C的第三喷射器的第一喷射控制(交替连续喷射控制)的时序图。横轴为时间，纵轴从上到下依次示出第一喷射器的喷射流量A、第二喷射器的喷射流量B、第三喷射器的喷射流量C(A＝B＝C)、以及第一喷射器～第三喷射器的组合的合计喷射流量(A+C、A、A+B、B、B+C或者C)。
在既定周期(既定间隔)Ti内，随时间经过，对第一喷射器～第三喷射器中的两个喷射器同时接通(同时喷射)期间与第一喷射器～第三喷射器中的一个喷射器接通期间的组合进行切换。
即，控制装置22(喷射器控制部98)在第一喷射控制(交替连续喷射控制)中，将第一喷射器～第三喷射器中的至少一个喷射器进行喷射的定时交替地设置来喷射所述燃料气体，由此通过减少在既定周期(既定间隔)Ti内同时喷射的定时，来提高燃料电池系统10(燃料电池汽车100)的NV(噪音振动)性能(减少噪音振动)。
而且，如果根据用图7A说明的变形例的切换控制，与用于说明实施方式的图2A、图2B的切换控制相比较，在既定周期(既定间隔)Ti的3倍的周期中的第一喷射器～第三喷射器的接通占空比减小至2/3。因此，能够延长第一喷射器～第三喷射器的寿命。
[根据实施方式以及变形例能够掌握的发明]
这里，关于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，对结构要素的一部分标注在上述实施方式以及变形例中使用的附图标记，但该结构要素不限定于标注有该附图标记的构件。
[1]本发明涉及的燃料电池系统10具有：燃料电池堆12，其通过氧化剂气体与燃料气体的电化学反应来进行发电；燃料气体供给路52，其向所述燃料电池堆供给所述燃料气体；多个喷射器56、58，所述多个喷射器设置于所述燃料气体供给路，能够个别地朝向所述燃料电池堆喷射所述燃料气体或停止喷射所述燃料气体；发电状态检测部94、114，所述发电状态检测部对所述燃料电池堆的发电状态进行检测；以及控制装置22，所述控制装置在第一喷射控制与第二喷射控制间进行切换，所述第一喷射控制为如下控制：在基于检测出的所述发电状态而判定为所述燃料电池堆的发电状态稳定的情况下，将多个所述喷射器中的至少一个喷射器进行喷射的定时交替地设置来进行所述燃料气体的喷射，所述第二喷射控制为如下控制：在基于检测出的所述发电状态而判定为所述燃料电池堆的发电状态不稳定的情况下，将多个所述喷射器同时进行喷射的定时间歇地设置来喷射所述燃料气体。
根据该结构，在发电状态稳定的状况下，燃料电池堆内部的液滴量少，因此如果将多个喷射器中的至少一个喷射器进行喷射的定时交替地设置，则用一个喷射器的喷射流量(喷射压力)就能够将燃料电池堆内部的液滴充分地排出，从而能够确保发电效率。由此，除了能够提高燃料电池系统的NV(噪音振动)性能(减少噪音振动)以外，还能够提高喷射器的耐久性能。
另一方面，在发电状态不稳定的状况下，燃料电池堆内部的液滴量多，因此将多个喷射器同时进行喷射的定时间歇地设置，由此能够确保用于排水的喷射流量(喷射压力)，从而能够摆脱发电状态不稳定的状况。进而有助于使能源高效化。
[2]另外也可以是，在燃料电池系统中，所述燃料电池堆是由多个发电单电池24层叠而成的，所述发电状态检测部对多个所述发电单电池的发电状态进行检测，在所述发电单电池间的所述发电状态的差小于既定值的情况下，所述控制装置判定为所述燃料电池堆的发电状态稳定。
这样，基于发电单电池间的发电状态，能够容易并且高精度地掌握燃料电池堆的发电状态是否稳定，因此能够迅速并且准确地对多个喷射器在第一喷射控制与第二喷射控制间进行切换。
[3]还有也可以是，在燃料电池系统中，还具备：热交换介质供给装置18，其向所述燃料电池堆供给在所述燃料电池堆内进行热交换的热交换介质；以及温度传感器84，其作为所述发电状态检测部，对所述热交换介质的温度进行检测，在检测出的所述热交换介质的温度为温度阈值以上的情况下，所述控制装置切换成所述第一喷射控制，在检测出的所述热交换介质的温度小于所述温度阈值的情况下，所述控制装置切换成所述第二喷射控制。
这样，基于与燃料电池堆的发电稳定状态相关的热交换介质的温度，能够容易并且高精度地掌握燃料电池堆的发电状态，因此能够迅速并且准确地对多个喷射器在第一喷射控制与第二喷射控制间进行切换。
[4]另外也可以是，在燃料电池系统中，还具备：热交换介质供给装置，其向所述燃料电池堆供给在所述燃料电池堆内进行热交换的热交换介质；以及作为所述发电状态检测部而对所述热交换介质的温度进行检测的温度传感器和对所述燃料电池堆的发电电流进行检测的电流传感器116，在检测出的所述发电电流小于电流阈值并且所述热交换介质的温度为阈值温度以上的情况下，所述控制装置进行所述第一喷射控制。
由此，能够对用一个喷射器的喷射流量(喷射压力)就能够将燃料电池堆内部的液滴充分地排出从而能够确保发电效率的第一喷射控制的定时更高精度地进行判断，因此能够进一步提高燃料电池系统的NV(噪音振动)性能(减少噪音振动)。
而且，本发明不限于上述的实施方式，能够不脱离本发明的主旨而采用各种结构。

Claims (6)

1.一种燃料电池系统，具有：
燃料电池堆，其通过氧化剂气体与燃料气体的电化学反应来进行发电；
燃料气体供给路，其向所述燃料电池堆供给所述燃料气体；
多个喷射器，所述多个喷射器设置于所述燃料气体供给路，能够个别地朝向所述燃料电池堆喷射所述燃料气体或停止喷射所述燃料气体；
发电状态检测部，其对所述燃料电池堆的发电状态进行检测；以及
控制装置，
所述控制装置在第一喷射控制与第二喷射控制间进行切换，
所述第一喷射控制为如下控制：在基于被检测出的所述发电状态而判定为所述燃料电池堆的发电状态稳定的情况下，将多个所述喷射器中的至少一个喷射器进行喷射的定时交替地设置来进行所述燃料气体的喷射，
所述第二喷射控制为如下控制：在基于由所述发电状态检测部检测出的所述发电状态而判定为所述燃料电池堆的发电状态不稳定的情况下，将多个所述喷射器同时进行喷射的定时间歇地设置来喷射所述燃料气体。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述燃料电池堆是由多个发电单电池层叠而成的，
所述发电状态检测部对多个所述发电单电池的发电状态进行检测，
在所述发电单电池间的所述发电状态的差小于既定值的情况下，所述控制装置判定为所述燃料电池堆的发电状态稳定。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，还具备：
热交换介质供给装置，其向所述燃料电池堆供给在所述燃料电池堆内进行热交换的热交换介质；以及
温度传感器，其作为所述发电状态检测部，对所述热交换介质的温度进行检测，
在检测出的所述热交换介质的温度为温度阈值以上的情况下，所述控制装置切换成所述第一喷射控制，在检测出的所述热交换介质的温度小于所述温度阈值的情况下，所述控制装置切换成所述第二喷射控制。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，还具备：
热交换介质供给装置，其向所述燃料电池堆供给在所述燃料电池堆内进行热交换的热交换介质；以及
作为所述发电状态检测部而对所述热交换介质的温度进行检测的温度传感器和对所述燃料电池堆的发电电流进行检测的电流传感器，
在检测出的所述发电电流小于电流阈值并且所述热交换介质的温度为阈值温度以上的情况下，所述控制装置进行所述第一喷射控制。
5.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，还具备：
热交换介质供给装置，其向所述燃料电池堆供给在所述燃料电池堆内进行热交换的热交换介质；以及
温度传感器，其作为所述发电状态检测部，对所述热交换介质的温度进行检测，
在检测出的所述热交换介质的温度为温度阈值以上的情况下，所述控制装置切换成所述第一喷射控制，在检测出的所述热交换介质的温度小于所述温度阈值的情况下，所述控制装置切换成所述第二喷射控制。
6.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，还具备：
热交换介质供给装置，其向所述燃料电池堆供给在所述燃料电池堆内进行热交换的热交换介质；以及
作为所述发电状态检测部而对所述热交换介质的温度进行检测的温度传感器和对所述燃料电池堆的发电电流进行检测的电流传感器，
在检测出的所述发电电流小于电流阈值并且所述热交换介质的温度为阈值温度以上的情况下，所述控制装置进行所述第一喷射控制。
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