CN1192916C - 用于运动物体的燃料电池系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于运动物体的燃料电池系统，包括：一个转化反应器(120)，用来转化燃料以产生包括氢气的气体；一个一氧化碳去除反应器(130)，用来除去在转化反应器中产生的转化气体中包括的一氧化碳；一个燃料电池(200)，用来使用转化气体和包括通过一氧化碳去除反应器的氧气的气体产生电力；及一个压缩机(400)，用来把包括氧气的气体供给到转化反应器、一氧化碳去除反应器和燃料电池；其中当判断运动物体正在运行并且加速器关闭时，把燃料、水、及包括氧气的气体，或燃料和包括氧气的气体供给到转化反应器，从而产生用来保持转化反应器温度需要的最少氢，并且把用来保持一氧化碳去除反应器的温度需要的包括氧气的最少气体供给到一氧化碳去除反应器。

Description

用于运动物体的燃料电池系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种最好安装到诸如汽车之类的各种运动物体上的燃料电池系统和燃料电池系统的一种控制方法。更具体地说，本发明涉及一种用于运动物体、且能闲置运动物体、在重新加速和燃料经济性方面是有效的燃料电池系统，并且涉及燃料电池系统的一种控制方法。
背景技术
该种类的燃料系统是一种用来直接把具有燃料的能量转换成电能的设备。燃料电池系统把富氢气体提供给一对电极的一个阴极(燃料电极)，以便夹持电解质膜，并且把包括氧气的气体提供给另一个电极，即阳极(氧化剂电极)。该燃料电池系统利用发生在电解质膜侧面的电极对表面上的如下电反应，从电极释放电能：
阳极反应：
阴极反应：
作为一种用来产生将成为超导燃料的富氢气体的设备，使用把甲醇转化成包括大量氢气的燃料气体的转化反应器。作为一种用来产生含氧的氧化剂的设备，使用用来吸入空气以产生压缩空气的压缩机。来自压缩机的压缩空气由一个后冷却器等冷却，并且然后，将空气供给燃料电池的阳极，另一方面，甲醇气体从一个燃料箱送到一个转化反应器，并且把转化的富氢气体提供给燃料电池的阴极。
与使用二次电池的电动汽车相比，燃料电池系统在可行驶距离、燃料基础结构的维持状态等方面是有利的。因此，研究把该燃料电池系统用作用于车辆的电源。
作为转化反应器，除用来蒸汽转化诸如甲醇之类的碳氢化合物的蒸汽转化型转化反应器之外，提出一种所谓的自热型转化反应器，用于简化碳氢化合物的蒸汽转化反应，这种反应是利用由碳氢化合物的氧化释放的热量的吸热反应(例如，见日本专利申请公开No.H9-315801)。在这类的自热型转化反应器中，将空气(氧气)、水蒸汽及诸如甲醇之类的碳氢化合物混合，并且使其流入填充有铜基催化剂、贵金属或VIII族金属催化剂的反应器中，由此引起如下反应：
部分氧化反应：
蒸汽反应： 然后，能提供使用由部分氧化反应(放热反应)产生的热量的蒸汽转化反应(吸热反应)所必需的热量，和一种不要求诸如燃烧器之类的外部加热器的小型转化反应器。
而且，由转化反应产生的转化气体除氢和二氧化碳之外还包括诸如少量非转化燃料气体或一氧化碳之类的杂质。如果把包括诸如非转化燃料气体和一氧化碳之类的这种杂质的气体按原样供给到燃料，则会导致通常用作燃料电池的电极催化剂的铂的中毒，从而引起失去催化活性和降低电池性能的问题。
于是，允许由转化反应器产生的转化气体与空气一起通入一个具有氧化催化剂的一氧化碳去除设备中，这样有利于一氧化碳的氧化反应( )，从而降低一氧化碳的浓度。通过在燃料电池系统中提供这样一种一氧化碳去除设备，可防止电池性能降低，和更高被地净化在转化气体中的氢，并因而提高电力产生效率。
发明内容
在安装到诸如车辆之类的运动物体上的燃料电池系统中，作为在运行期间关闭加速器时的一种驱动控制方法，有一种通过切断燃料供给来停止系统驱动、或用来作为诸如汽油发动机之类的内燃机在低负载下驱动运动物体的方法。当在内燃机中实现用来在低负载下，如空转，驱动运动物体的方法时，似乎有可能节流供给到转化反应器的燃料、水、和空气，或者间断地供给燃料、水、和空气。
然而，在安装在运动物体中的燃料电池系统中，如果在运行期间关闭加速器，则因为再生功能起作用以给二次电池充电，所以在这种条件下通过燃料电池组的电力产生基本上是多余的。然而，当给二次电池充电不足时，电力产生在某些情况下是有效的。
当通过燃料电池组的电力产生是多余的时，因为转化系统不需要向电池组供给氢，所以在燃料经济性方面希望像诸如汽油发动机之类的内燃机那样切断燃料供给，以停止系统或在低负载下驱动系统。
然而，如果停止燃料电池系统，则诸如转化反应器、一氧化碳去除设备及燃烧室之类的各种反应器的催化剂温度逐渐降低，并且当车辆下长斜坡及然后重新加速时，如快速路，则每个反应器的催化剂温度变得过低，并且即使进行重新加速等要求反应，也有车辆不能足够地回应的不利可能性。
当关闭加速器时，如果转化系统在诸如内燃机的空转状态之类的低负载驱动状态下驱动，则有可能总是保持反应器能反应的每个反应器的这样一种温度。然而，在低负载驱动状态下驱动转化系统是困难的并且效率不高。因而，过分消耗燃料，并且不能防止燃料经济性变坏。
关于低负载行驶似乎有可能间断地供给燃料来代替低流量的流动气体，但如果仅间断地供给燃料，则难以大大地减小燃料消耗，并且如果不利用一氧化碳去除反应器和通过燃烧室的氢气，则不能防止燃料经济性变坏。
鉴于先有技术的这些问题已经完成本发明，并且本发明的一个目的在于，提供一种用于运动物体的燃料电池系统、和一种当关闭加速器时在燃料经济性和重新加速方面能够以最有效方式空转运动物体的该系统的控制方法。
为了实现以上目的，本发明提供一种用于运动物体的燃料电池系统，该系统包括：一个转化反应器，用来转化燃料以产生包括氢气的气体；一个一氧化碳去除反应器，用来除去在转化反应器中产生的转化气体中包括的一氧化碳；一个燃料电池，用来使用转化气体和包括通过一氧化碳去除反应器的氧的气体产生电力；一个压缩机，用来把包括氧气的气体供给到转化反应器、一氧化碳去除反应器和燃料电池；一个运行状态检测部分，用来检测运动物体的运行状态；一个加速器打开检测部分，用来检测运动物体的加速器打开；及一个控制部分，其中当控制部分根据运行状态检测部分和加速器打开检测部分的信息判断运动物体正在运行并且加速器关闭时，控制部分供给燃料、水、及包括氧的气体；或燃料和包括氧的气体提供至转化反应器，从而产生用来保持转化反应器温度需要的最少氢，并且把用来保持一氧化碳去除反应器的温度需要的包括氧的最少气体供给到一氧化碳去除反应器。
换句话说，本发明提供一种用于运动物体的燃料电池系统，该系统包括：一个转化反应器，用来转化燃料以产生包括氢的气体；一个一氧化碳去除反应器，用来除去在所述转化反应器中产生的转化气体中包括的一氧化碳；一个燃料电池，用来使用转化气体和包括通过所述一氧化碳去除反应器的氧的气体产生电力；一个压缩机，用来把包括氧的气体供给到所述转化反应器、所述一氧化碳去除反应器和所述燃料电池；一个运行状态检测装置，用来检测所述运动物体的运行状态；一个加速器打开检测装置，用来检测所述运动物体的加速器打开；及一个控制装置，其中当所述控制装置根据所述运行状态检测装置和所述加速器打开检测装置的信息判断所述运动物体正在运行并且所述加速器关闭时，所述控制部分供给燃料、水、及包括氧的气体，或燃料和包括氧的气体提供给所述转化反应器，从而产生用来保持所述转化反应器温度需要的最少氢，并且把用来保持所述一氧化碳去除反应器的温度需要的包括氧的最少气体供给到所述一氧化碳去除反应器。
另外，一种用于运动物体的燃料电池系统的控制方法，包括：当所述运动物体正在运行并且加速器关闭时，将燃料、水和包括氧气的气体或者燃料和包括氧气的气体提供给转化反应器，从而产生用来保持所述转化反应器的温度需要的最少氢气；当所述运动物体正在运行并且所述加速器关闭时，将用来保持一氧化碳去除反应器的温度需要的包括氧气的最少气体提供给所述一氧化碳去除反应器；以及当所述运动物体正在运行并且所述加速器关闭时，将用来保持燃烧室的温度需要的包括氧气的最少气体提供给所述燃烧室。
根据本发明，必须由转化反应器产生的用来保持温度的氢，仅是用来加热用于产生热量的转化反应器本身的氢、和用来引起在一氧化碳去除反应器中的产生氢的氧化反应的氢。因而，使燃料消耗最小。而且，因为保持每个转化反应器和一氧化碳去除反应器的温度，所以增强了重新加速时的响应。
附图说明
图1是方块图，表示本发明第一实施例的燃料电池系统；
图2是流程图，表示本发明第一实施例的操作；
图3是方块图，表示本发明第二实施例的燃料电池系统；
图4是方块图，表示本发明第三实施例的燃料电池系统；
图5是流程图，表示本发明第三实施例的操作；
图6是本发明第三实施例的控制时间图；
图7是方块图，表示本发明第四实施例的燃料电池系统；
图8是流程图，表示本发明第四实施例的操作；
图9是方块图，表示本发明第五实施例的燃料电池系统；
图10是流程图，表示本发明第五实施例的操作；
图11是方块图，表示本发明第六实施例的燃料电池系统；
图12是流程图，表示本发明第六实施例的操作；
图13是方块图，表示本发明第七实施例的燃料电池系统；
图14是流程图，表示本发明第七实施例的操作；
图15是方块图，表示本发明第八实施例的燃料电池系统；及
图16是流程图，表示本发明第八实施例的操作。
具体实施方式
下面基于附图将解释本发明的实施例。
第一实施例
图1是方块图，表示本发明第一实施例的燃料电池系统，及图2是流程图，表示本发明第一实施例的操作。
首先解释该实施例的燃料电池系统的结构。该实施例的燃料电池系统1包括一个转化反应器120，用来转化诸如甲醇之类的碳氢化合物以产生诸如甲醇之类的氢以产生富氢转化气体；一个燃料电池组200，利用氢气和氧气作为燃料气体发电；一个一氧化碳去除反应器130，用来除去包括在转化气体中的一氧化碳；一个燃烧室140，用来燃烧来自燃料电池组200的过量氢气以得到热能；一个转化反应器120；一个压缩机400，用来把是包括氧(氧化剂)的气体的空气供给到一氧化碳去除反应器130、燃烧室140和燃料电池组200；及一个蒸发器150，用来利用燃烧室140所供给的废气的热能蒸发甲醇和水。
由燃料电池组20得到的电力供给到电机等，它们是通过功率管理器210的外部负载，并且电力也经功率管理器210累积在一个二次电池220中。
燃料电池组200提供有一对夹持电解质膜的电极，来自压缩机400的压缩空气404供向燃料电池组的一个阴极。富有氢的、由转化反应器120产生并且通到一氧化碳去除反应器130的转化气体135供向阳极，并且燃料电池组200通过如下电化学反应拥有超级电力。从压缩机400供给的空气量由流量控制阀201按照来自控制单元300的命令调节。
阳极反应：
阴极反应：
由阳极反应产生的氢离子以H+(xH2O)水合状态通过(分散于)电解质膜，通过电解质膜的氢离子经受阴极反应。结果，燃料电池组200拥有超级电力，并且把超级电力供给到诸如电机之类的外部负载。
该实施例的转化反应器120把甲醇(转化材料)、蒸汽及空气(包括氧的气体)混合，由此通过甲醇的蒸汽转化反应和氧化反应形成富氢气体。转化反应器120是所谓的自热型转化反应器，能够通过使用氧化反应(放热反应)所产生的热量来补偿蒸汽反应(吸热反应)所需要的热量来省去单独的加热器或减小尺寸。
作为转化材料的甲醇由一个燃料喷射器151喷射到一个蒸发器150中，从甲醇箱进入蒸发器150中，并且通过与来自燃烧室140的废气的热交换进行汽化。蒸汽由一个水喷射器152从水箱喷射到蒸发器150中，并且通过与来自燃烧室140的废气的热交换进行汽化。甲醇气体和蒸汽送到转化反应器120的进口，并且从压缩机400供给空气401。空气401的流量由一个流量控制阀121调节。
在转化反应器120中的甲醇的蒸汽转化反应在接收到甲醇和蒸汽时，引起在如下反应式中表示的甲醇溶解反应和一氧化碳退化反应，由此产生包括氢和二氧化碳的转化气体：
甲醇反应：
退化反应：
总反应：
另一方面，甲醇的氧化反应在接收到甲醇和空气时通过如下反应式表示的氧化反应产生包括氢和二氧化碳的转化气体：
氧化反应：
如果在要从转化反应器120供向燃料电池组200的阳极的转化气体中含有一氧化碳，则燃料电池发生中毒。因此，一氧化碳去除反应器130提供在转化反应器120与燃料电池组200之间的管中，并且一氧化碳去除反应器130减小一氧化碳的含量。一氧化碳去除反应器130的例子是：一个转换装置，用来通过相同的退化反应( )把在转化反应器120中获得的转化气体125中的未反应一氧化碳和水转变成氢和二氧化碳；和一个选择性氧化装置，用来选择性地把包括在通过移动装置的转化气体中的一氧化碳氧化( )成二氧化碳。对于在后的选择性氧化装置，把空气402从压缩机400供给到一氧化碳去除反应器130。空气402的流量由一个流量控制阀131调节。
从燃料电池组200的阳极排出的过量转化气体205与来自压缩机400的空气403和诸如从一个燃料喷射器145喷射的甲醇之类的燃烧燃料一起供给到燃烧室140，并且在燃烧室140中处理转化气体205。在这时的废气送到蒸发器150，并且用于转化反应器120的甲醇和水的汽化能量。从压缩机400供给到燃烧室140的空气403的流量由一个流量控制阀141调节。
燃料电池系统1的操作由控制单元300控制。送到控制单元300的是一个来自检测燃料电池组200的冷却水温度的一个温度传感器的信号301、一个来自检测车辆的加速器打开的传感器的信号302、及一个来自检测车辆行驶速度的车辆速度传感器的信号303。
控制单元300使用加速器打开传感器302和车辆速度传感器303计算产生氢的量，并且打开燃料喷射器151、水喷射器152及空气401的流量控制阀121，由此供给由转化反应器120需要的燃料、水和空气。
把由转化反应器120产生的包括大量氢的转化气体125送到一氧化碳去除反应器130，并且一氧化碳被其流量由流量控制阀131控制的空气选择性地氧化，形成其一氧化碳浓度减小到低水平的转化气体135，并且供给到燃料电池组200。
把其电力由燃料电池组200获取，且其氢浓度减小到低水平的转化气体205送到燃烧室140，其中所含的氢被流量由流量控制阀141控制的空气氧化，形成安全的水和作为废气排出。利用来自燃烧室140的废气的热量，送到转化反应器120的燃料和水通过蒸发器150蒸发。
下面将解释该操作。
在加热操作之后执行如下控制。首先，在步骤1，通过燃料电池组200的冷却水温传感器获取冷却水的温度TW。在步骤2，比较温度TW和加热完成温度TW0，由此判断是否完成加热操作。然后，标记时间，直到实际冷却水温度TW变得等于或高于加热完成温度TW0。
其次，在步骤3，取出通过加速器打开传感器的加速器打开TVO的信号302和通过车辆速度传感器的车辆速度VS的信号303。在步骤4，判断当前状态是否是该控制的开始状态。该状态包括一种尽管其中运动物体正在行驶、但作为车辆的负载是0、及无须驱动转化系统的状态，例如减速状态或下坡行驶状态。
在步骤4，如果加速器打开TVO是0，即如果加速器处于其前关闭位置并且车辆速度VS等于或大于一个设置车辆速度VS0，则处理转到步骤5。
如果在步骤4中判断该状态是这种状态，则控制设置在蒸发器150中的燃料喷射器151和水喷射器152，以把要供给到转化反应器120的燃料和水的量减小到一个较小值。这通过间断地供给燃料和水能容易地执行。
然后，通过控制流量控制阀121，调节从压缩机400供给到转化反应器120的空气401的流量，氢气由在转化反应器120中的这种反应产生，并且转化反应器120借助该反应热量加热。同时，氢气供给到一氧化碳去除反应器130和燃烧室140。
在这时，通过控制流量控制阀131和141也把空气402和403送到一氧化碳去除反应器130和燃烧室140，氧化由转化反应器120产生的氢气，并且一氧化碳去除反应器130和燃烧室140由这种反应热量加热。
通过利用氢气产生的反应热量以及氢气的氧化反应热量，有可能以极低的燃烧损耗加热转化反应器120、一氧化碳去除反应器130和燃烧室140。
理论上使用热容量、热释放量、及一氧化碳去除反应器130和燃烧室140的化学反应式能计算间断时间值和供给到转化反应器120的燃料的喷射时间/喷射量，并且把这定义为一个常数。
尽管在以上实施例中空转控制由转化反应器120、一氧化碳去除反应器130和燃烧室140执行，但这种控制也能仅由转化反应器120和一氧化碳去除反应器130执行。
第二实施例
图3是方块图，表示本发明第二实施例的燃料电池系统。与在第一实施例中那些相同的部件用相同符号指示。在该实施例的燃料电池系统1中，以仅使用蒸汽转化反应的转化反应器120代替自热型反应器用作转化反应器120。
当用来产生富氢气体的转化反应仅是作为吸热反应的蒸汽转化反应时，需要在适当温度下用来加热转化反应器120的装置。因此，在该实施例中，一个热交换器146设置在燃烧室140的下游处，一种诸如硅油之类的热催化剂被从燃烧室140排出的废气加热，把这种热催化剂送到转化反应器120，由此供给热量。
当既使用部分氧化又使用蒸汽转化或仅使用部分氧化操作设备时控制单元300的操作控制方式与第一实施例的相同。当设备仅由诸如蒸汽转化反应之类的吸热反应驱动时，在图20中的步骤5，应该总是停止对转化反应器120的空气供给。
第三实施例
图4是方块图，表示本发明第三实施例的燃料电池系统；图5是流程图，表示该实施例的操作；及图6是该实施例的控制时间图。
该实施例的燃料电池系统1的基本结构与第一实施例的燃料电池系统1的相同，并且与在第一实施例中那些相同的部件用相同符号指示。该实施例与第一实施例的不同之处在于控制单元300的控制流程。
就是说，从步骤1至4的过程与图2中表示的步骤1至4相同，并且在步骤4中判断加速器打开TVO是否是0，即加速器是否完全关闭，而且车辆速度VS是否等于或大于设置车辆速度VS0。
为了与第一实施例相比减小燃料消耗，在步骤11，完全关闭燃料喷射器151、水喷射器152及流量控制阀121、131和141，并且切断至转化反应器120的燃料、水及空气的供给(在图6中的T1)。
在步骤12，从燃料喷射器151、水喷射器152及流量控制阀121、131和141的完全关闭操作的开始时间对经过的时间TMCUT计数，并且如果在步骤13过去预定时间TMCUT0，则即使这时加速器打开是0，在步骤14也强迫开始对转化反应器120的燃料、水及空气的供给(在图6中的T2)。这时的供给量能通过与第一实施例相同的计算得到。
如果把燃料、水及空气的切断时间定义为一个常数并同时假定几个驱动条件，则能在控制方面简化切断时间。
第四实施例
图7是方块图，表示本发明第四实施例的燃料电池系统；而图8是流程图，表示该实施例的操作。该实施例的燃料电池系统1的基本结构与第一实施例的燃料电池系统1的结构相同，并且与在第一实施例中那些相同的部件用相同符号指示。第四实施例与第一实施例的不同之处在于，来自检测二次电池220的充电状态的电池控制器的一个信号221在控制单元300和控制单元300的控制流程中获取。
就是说，从步骤1至4的过程与图2中表示的步骤1至4相同，并且在步骤4中判断加速器打开TVO是否是0，即加速器是否完全关闭，并且车辆速度VS是否等于或大于设置车辆速度VS0。
然后，在该步骤，在步骤21读电池控制器信号221，由此检测二次电池220的充电量VSOC，并且在以后步骤22，如果充电量VSOC小于应该由燃料电池组200发电的设置值VSOC0，则该过程不转到步骤23，而是返回步骤1。
就是说，在该实施例中，不仅通过再生充电而且在充电失效时也通过临时停止(延迟)燃料和空气切断或减小，由燃料电池组200发电，并且向二次电池220充电。借助于这种特征，二次电池220能完全快速地充电。
当在步骤22中二次电池220的充电量等于或大于设置值VSOC0时，像在第三实施例中的步骤11至14那样执行在步骤23和26的每一个中的控制。
第五实施例
图9是方块图，表示本发明第五实施例的燃料电池系统；而10图是流程图，表示该实施例的操作。该实施例的燃料电池系统1的基本结构与第一实施例的燃料电池系统1的结构相同，并且与在第一实施例中那些相同的部件用相同符号指示。第五实施例与第一实施例的不同之处在于，转化反应器120、一氧化碳去除反应器130及燃烧室140分别提供有温度传感器122、132和142，并且把来自这些温度传感器122、132和142的信号送到控制单元300、和控制单元300的控制流程。
就是说，从步骤1至4的过程与图2中表示的步骤1至4相同，并且在步骤4中判断加速器打开TVO是否是0，即是否加速器完全关闭并且车辆速度VS等于或大于设置车辆速度VS0。
在步骤11，完全关闭燃料喷射器151、水喷射器152及流量控制阀121、131和141的全部，并且切断至转化反应器120的燃料、水和空气的供给。
当开始甲醇、水和空气的供给切断时，在步骤31把在转化反应器120的温度传感器122、一氧化碳去除反应器130的温度传感器132及燃烧室140的温度传感器142中的温度读入控制单元300。在步骤32，根据在反应器120、130和140的最小允许温度之间的差确定一个切断时间。
然后，如果过去计算的切断时间，则该过程转到步骤33，其中打开燃料喷射器151、水喷射器152及流量控制阀121、131和141的全部，并且重新开始至转化反应器120的燃料、水和空气的供给。在以后步骤34，如果过去一个预定时间，则间断地关闭燃料喷射器151、水喷射器152及流量控制阀121、131和141，并且减小至转化反应器120的燃料、水和空气的供给。
借助于这种特征，能延长切断时间，并且能进一步减小燃料消耗。
第六实施例
图11是方块图，表示本发明第六实施例的燃料电池系统；而图12是流程图，表示该实施例的操作。该实施例的燃料电池系统1的基本结构与第五实施例的燃料电池系统1的结构相同，并且与在第五实施例中那些相同的部件用相同符号指示。第六实施例与第五实施例的不同之处在于，总是监视各转化反应器120、一氧化碳去除反应器130及燃烧室140的驱动历史，并且根据在催化剂温度与各反应器120、130和140的最小允许温度之间的差，确定切断时间。
就是说，从步骤1至4的过程与图2中表示的步骤1至4相同，并且在步骤4中判断加速器打开TVO是否是0，即是否加速器完全关闭并且车辆速度VS等于或大于设置车辆速度VS0。
在步骤11，完全关闭燃料喷射器151、水喷射器152及流量控制阀121、131和141的全部，并且切断至转化反应器120的燃料、水和空气的供给。
当开始甲醇、水和空气的供给切断时，在步骤41根据转化反应器120、一氧化碳去除反应器130及燃烧室140每一个的驱动历史估计当前反应器120、130及140每一个的温度，即在过去几十秒期间燃料、水和空气的供给量的累加。
在步骤42，根据在估计温度与反应器120、130和140每一个的最小允许温度之间的差确定一个切断时间。
然后，如果经过计算的切断时间，则该过程转到步骤43，其中打开燃料喷射器151、水喷射器152及流量控制阀121、131和141的全部，并且重新开始至转化反应器120的燃料、水和空气的供给。在以后步骤44，如果过去一个预定时间，则间断地关闭燃料喷射器151、水喷射器152及流量控制阀121、131和141，并且减小至转化反应器120的燃料、水和空气。
借助于这种特征，能延长切断时间，并且能进一步减小燃料消耗。
第七实施例
图13是方块图，表示本发明第七实施例的燃料电池系统；而图14是流程图，表示该实施例的操作。该实施例的燃料电池系统1的基本结构与第五实施例的燃料电池系统1的结构相同，并且与在第五实施例中那些相同的部件用相同符号指示。第七实施例与第五实施例的不同之处在于，总是监视转化反应器120、一氧化碳去除反应器130及燃烧室140的每一个的实际温度，从而温度变得等于或高于每个反应器的最小允许温度，并且执行反馈控制。
就是说，从步骤1至4的过程与图10中表示的步骤1至4相同，并且在步骤4中判断加速器打开TVO是否是0，即是否加速器完全关闭并且车辆速度VS等于或大于设置车辆速度VS0。
在步骤11，完全关闭燃料喷射器151、水喷射器152及流量控制阀121、131和141的全部，并且切断至转化反应器120的燃料、水和空气的供给。
当开始甲醇、水和空气的供给切断时，在步骤31，把内部温度TATR、TPROX及TCC从转化反应器120的温度传感器122、一氧化碳去除反应器130的温度传感器132、及燃烧室140的温度传感器142读入到控制单元300中，并且在步骤11中连接甲醇、水和空气的供给切断，直到温度变得等于或低于反应器120、130及140的最小允许温度TATR0、TPROX0及TCC0。
如果反应器120、130及140的内部温度变得等于或低于最小允许温度TATR0、TPROX0及TCC0，则过程转到步骤52，其中打开燃料喷射器151、水喷射器152及流量控制阀121、131和141的全部，并且重新开始至转化反应器120的燃料、水和空气的供给。在以后步骤53，如果过去一个预定时间，则间断地关闭燃料喷射器151、水喷射器152及流量控制阀121、131和141，并且减小至转化反应器120的燃料、水和空气。
借助于这种特征，能把切断时间延长到最大，并且能进一步减小燃料消耗。
第八实施例
图15是方块图，表示本发明第八实施例的燃料电池系统；而图16是流程图，表示该实施例的操作。该实施例的燃料电池系统1的基本结构与第五实施例的燃料电池系统1的结构相同，并且与在第五实施例中那些相同的部件用相同符号指示。第八实施例与第五实施例的不同之处在于，校正在每个反应器内在催化剂中在某一温度下开始供给之后的间断时间、喷射时间/喷射量。
就是说，从步骤1至4的过程与图2中表示的步骤1至4相同，并且在步骤4中判断加速器打开TVO是否是0，即是否加速器完全关闭并且车辆速度VS等于或大于设置车辆速度VS0。
在步骤11，完全关闭燃料喷射器151、水喷射器152及流量控制阀121、131和141的全部，并且切断至转化反应器120的燃料、水和空气的供给。
当开始甲醇、水和空气的供给切断时，在步骤31，把内部温度从转化反应器120的温度传感器122、一氧化碳去除反应器130的温度传感器132、及燃烧室140的温度传感器142读入到控制单元300中。在步骤61，由在内部温度与反应器120、130及140的最小允许温度之间的差确定切断时间。同时，由在内部温度与反应器120、130及140的最小允许温度之间的差计算燃料、水及空气的重新供给量。
如果经过计算的切断时间，则过程转到步骤62，其中打开燃料喷射器151、水喷射器152及流量控制阀121、131和141的全部，并且重新开始至转化反应器120的燃料、水和空气的供给。
在步骤63，根据在步骤61得到的燃料、水及空气的重新供给量间断地关闭燃料喷射器151、水喷射器152及流量控制阀121、131和141，并且减小至转化反应器120的燃料、水和空气的量。
借助于这种特征，由于校正在每个反应器内在催化剂中在某一温度下开始供给之后的喷射时间/喷射量，所以提高控制性能，并且能减小催化剂温度的尖峰。
为了便于本发明的理解描述了以上实施例，并且本发明不限于诸实施例。因此，在实施例中公开的每个元件包括属于本发明技术范围的所有设计修改和等效物。
具有2000年3月28日的申请日期的日本申请No.P2000-159595的全部内容通过参考包括在这里。
尽管参照本发明某些实施例在以上已经描述了本发明，但本发明不限于上述的、鉴于该讲授对于熟悉本专业的技术人员发生的实施例。本发明的范围参考如下权利要求书定义。
工业适用性
如以上解释的那样，本发明提供一种用于运动物体的燃料电池系统和一种当关闭加速器时在燃料经济性和重新加速方面能够以最有效方式空转运动物体的系统的控制方法。因而，期望广泛的适用性以及运动物体。

Claims (14)

1.一种用于运动物体的燃料电池系统，包括：
一个转化反应器，用来转化燃料以产生包括氢气的气体；
一个一氧化碳去除反应器，用来除去在所述转化反应器中产生的转化气体中包括的一氧化碳；
一个燃料电池，用来使用转化气体和包括通过所述一氧化碳去除反应器的氧气的气体产生电力；
一个压缩机，用来把包括氧气的气体供给到所述转化反应器、所述一氧化碳去除反应器和所述燃料电池；
一个运行状态检测部分，用来检测所述运动物体的运行状态；
一个加速器打开检测部分，用来检测所述运动物体的加速器打开；及
一个控制部分，其中
当所述控制部分根据所述运行状态检测部分和所述加速器打开检测部分的信息判断所述运动物体正在运行并且所述加速器关闭时，所述控制部分把燃料、水、及包括氧气的气体，或燃料和包括氧气的气体提供至所述转化反应器，从而产生用来保持所述转化反应器温度需要的最少氢气，并且把用来保持所述一氧化碳去除反应器的温度需要的包括氧气的最少气体供给到所述一氧化碳去除反应器。
2.根据权利要求1所述用于运动物体的燃料电池系统，进一步包括一个燃烧室，用来反应处理从所述燃料电池排出的排出转化气体和包括氧气的排出气体，其中
当根据所述运行状态检测部分和所述加速器打开检测部分的信息判断所述运动物体正在运行并且所述加速器关闭时，所述控制部分供给用来保持所述燃烧室的温度需要的包括氧气的最少气体。
3.根据权利要求2所述用于运动物体的燃料电池系统，其中
在所述转化反应器中的转化反应只是吸热反应，并且所述燃料电池系统进一步包括一个用来把从所述燃烧室得到的热量恢复到所述转化反应器中的系统。
4.根据权利要求2所述用于运动物体的燃料电池系统，进一步包括一个蒸发器，用来恢复从所述燃烧室排出的废气的热量以蒸发所述燃料和水。
5.根据权利要求2所述用于运动物体的燃料电池系统，进一步包括一个温度检测部分，用来检测所述一氧化碳去除反应器和所述燃烧室的每一个的温度，其中
当所述控制部分判断所述运动物体正在运行并且所述加速器关闭时，所述控制部分一次停止燃料、水和空气，或燃料和空气，或燃料和水的供给，并且当所述控制部分根据所述温度检测部分的信息判断所述一氧化碳去除反应器和所述燃烧室的每一个的温度变得等于或低于一个预定温度时，开始燃料、水和空气；或燃料和空气；或燃料和水的供给。
6.根据权利要求2所述用于运动物体的燃料电池系统，其中
所述控制部分间断地供给燃料、水和空气，或燃料和空气，或燃料和水。
7.根据权利要求2所述用于运动物体的燃料电池系统，进一步包括一个二次电池，以及一个充电状态检测部分，用来检测所述二次电池的充电状态，
当所述控制判断所述加速器关闭并且所述二次电池充电不足时，所述控制部分停止燃料、水和空气，或燃料和空气，或燃料和水的供给。
8.根据权利要求5所述用于运动物体的燃料电池系统，其中假定几个驱动条件，由一个常数确定在其期间供给燃料、水和空气，或燃料和空气或燃料和水的时间段。
9.根据权利要求5所述用于运动物体的燃料电池系统，其中当所述加速器关闭时，根据所述转化反应器、所述一氧化碳去除反应器及所述燃烧室的温度计算在其期间供给燃料、水和空气，或燃料和空气，或燃料和水的时间段。
10.根据权利要求5所述用于运动物体的燃料电池系统，其中当所述加速器关闭时，根据所述加速器关闭之前的驱动条件的历史，在估计所述转化反应器、所述一氧化碳去除反应器及所述燃烧室的温度的同时，计算在其期间供给燃料、水和空气，或燃料和空气，或燃料和水的时间段。
11.根据权利要求2所述用于运动物体的燃料电池系统，其中
在所述加速器关闭之后，所述控制部分立即一次停止燃料、水和空气或燃料和空气，或燃料和水的供给，并且当所述控制部分判断所述一氧化碳去除反应器和所述燃烧室的每一个的温度变得等于或低于一个预定温度时，开始燃料、水和空气，或燃料和空气，或燃料和水的供给。
12.根据权利要求2所述用于运动物体的燃料电池系统，其中当在所述加速器关闭时，根据所述转化反应器、所述一氧化碳去除反应器及所述燃烧室的每一个的温度或驱动历史，校正所述燃料、水和空气，或燃料和空气，或燃料和水的供给流量或间断时间。
13.一种用于运动物体的燃料电池系统的控制方法，包括：
当所述运动物体正在运行并且加速器关闭时，将燃料、水和包括氧气的气体或者燃料和包括氧气的气体提供给转化反应器，从而产生用来保持所述转化反应器的温度需要的最少氢气；
当所述运动物体正在运行并且所述加速器关闭时，将用来保持一氧化碳去除反应器的温度需要的包括氧气的最少气体提供给所述一氧化碳去除反应器；以及
当所述运动物体正在运行并且所述加速器关闭时，将用来保持燃烧室的温度需要的包括氧气的最少气体提供给所述燃烧室。
14.一种用于运动物体的燃料电池系统，包括：
一个转化反应器，用来转化燃料以产生包括氢气的气体；
一个一氧化碳去除反应器，用来除去在所述转化反应器中产生的转化气体中包括的一氧化碳；
一个燃料电池，用来使用转化气体和包括通过所述一氧化碳去除反应器的氧气的气体产生电力；
一个压缩机，用来把包括氧气的气体供给到所述转化反应器、所述一氧化碳去除反应器和所述燃料电池；
一个运行状态检测装置，用来检测所述运动物体的运行状态；
一个加速器打开检测装置，用来检测所述运动物体的加速器打开；及
一个控制装置，其中
当所述控制装置根据所述运行状态检测装置和所述加速器打开检测装置的信息判断所述运动物体正在运行并且所述加速器关闭时，所述控制装置把燃料、水、及包括氧气的气体，或燃料和包括氧气的气体提供至所述转化反应器，从而产生用来保持所述转化反应器温度需要的最少氢气，并且把用来保持所述一氧化碳去除反应器的温度需要的包括氧气的最少气体供给到所述一氧化碳去除反应器。
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