[发明专利]燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池。更具体地，本发明涉及在由包括多个堆叠体的燃料电池在发电过程中的控制技术。

背景技术

对于由多个电池堆叠成层所组成的燃料电池堆叠体(燃料电池组)(在本说明书中，简称为“堆叠体”)，存在一种趋势，尤其在启动过程中，即电池越靠近堆叠体的端部，温度的升高越延迟。在这类情况中，由于缺氧状态在该部位发生等，因此存在堆叠体输出整体上将降低的担忧。为了避免以这种方式减少输出的情况，已经提出了一种技术，其中，例如，在启动等过程中，断开位于端部的电池，并且以剩余电池进行发电(例如，参见日本专利申请公开2005-183047)。

然而，如果提供多个这样的堆叠体，为了将堆叠体的端部电池电连接在一起，采用通过堆叠体的端部电池流通电流的方法，因此不能照原样以该结构整体上消除堆叠体的输出的降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池，即使该燃料电池由多个连接的堆叠体组成，该燃料电池也能够通过在启动等过程中抑制燃料电池输出的降低而实现稳定的运行。

本发明人进行了各种调查，并且得到了无论堆叠体的状态如何可用于有效地抑制输出的降低的技术知识。

本发明的一方面为燃料电池，该燃料电池包括：多个堆叠体，其中多个使反应气体进行电化学反应并产生电力的电池堆叠成层；以及导电元件，其将所述堆叠体的端部电连接在一起使得该堆叠体构成串联电路；而且包括第一继电器，其将不是在堆叠体的端部的电池与另一堆叠体的电池电连接在一起。

根据本发明的该方面，一方面，当输出不降低时，堆叠体中的任一电池没有被排除，并且可以实现在所有电池均连接入串联电路中的情况下产生电力；但另一方面，当发现输出已经降低时，通过闭合第一继电器可以建立起将不是在一个堆叠体的端部的电池(以下称为内部电池)与另一堆叠体的内部电池连接在一起的状态。因为，当一个堆叠体的内部电池与另一堆叠体的内部电池已经如此连接在一起时，可能实现在排除，换句话说是断开(切断)输出已经降低的电池的状态下产生电力，这些电池位于比那些连接起来的电池更靠近端部的位置，因此可以确保整体上堆叠体的输出。

第一继电器可以形成将电池电压变得小于或等于预定值的那些电池从燃料电池串联电路断开的旁路。如上所述闭合的第一继电器可以形成在一个堆叠体的内部电池与另一个堆叠体的内部电池之间基本上没有电阻的旁路。当形成这类旁路时，可以断开位于比那些已经连接起来的电池更靠近堆叠体的端部位置的电池，以使得建立起这些电池不参与发电的状态。

而且，可将多个这些第一继电器并联设置，以使得能够改变从串联电路断开的电池数目。因为，当闭合这多个并联设置的继电器中的更位于靠近堆叠体中心的一个时，可以建立起更多电池被断开并且不参与发电的状态，因此，例如存在有利的方面，即，可以响应于较大数目的电池的输出降低的情况。而且还存在有利的方面，即在多个电池的输出依次恢复的情况下，可以通过改变闭合的继电器而依次将旁路改变，从而仅断开那些输出还未恢复的电池。

导电元件可以构成第二继电器，其与第一继电器分开设置。因为在这种情况中，正如采用第一继电器，可以用导电元件开启和闭合电路，因此可以根据每个电池发电的状态，或根据燃料电池的输出改变第二继电器，并且因此使得堆叠体的每个端部导电，或断开堆叠体的每个端部。

可以在启动过程中设置成断开第二继电器并连接第一继电器。正常地是，在启动过程中，电池的温度未达到足够高的温度值，并且因为此外还存在越靠近其堆叠体端部，电池的温度升高越受到延迟的趋势。如本发明的该方面中在启动过程中通过闭合第一继电器中预定的一个并且因此进行连接，可以通过以此方式断开处于低温状态的电池而确保整体上堆叠体适当的输出。因此，可以实现稳定的启动。

还可以当电池电压已经恢复至预定值时，设置成断开第一继电器，并且连接第二继电器。因为，当第一继电器如此开启并且断开时，就建立起一种情况，可以说，其中，已经恢复的电池已经返回电路，因此可以进行正常的运行，即，在正常情况下运行。

而且，在沿着与所述电池堆叠方向垂直的方向将所述多个堆叠体排列成一排的同时，堆叠体中的正电极与负电极可交替地反向相对配置。如果，如本发明的该方面中的，多个堆叠体成行(row)排列，而且，布置堆叠体中的正电极与负电极，以使得沿相反方向交替定位，则可以将堆叠体之间进行连接的连接点布置在位于相邻的位置，以使得紧凑的电路结构成为可能。

根据本发明的该方面，即使在多个堆叠体形成连接结构的情况下，也可以通过抑制启动时输出的降低，实现稳定的运行。

附图说明