[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统。

背景技术

通常，与另一种动力源相比，燃料电池具有不良启动性质。由于温度降低和电极催化剂中毒，这种燃料电池的发电效率降低，并且产生一种情形，其中不能供应期望的电压/电流从而设备(电机等)不能被启动。

鉴于这种状态，提出一种方法，其中供应到电极的阳极燃料(例如，燃料气体)和阴极燃料(例如，氧化气体)中的至少一种被带入短缺状态中，并且电极的一个部分的过电压增加以升高燃料电池的温度，由此中毒的电极催化剂被恢复并且燃料电池被加热(例如，见下述专利文献1)。

[专利文献1]日本专利公开No.2003-504807

发明内容

然而，在通过以上方法恢复中毒的电极催化剂被并加热燃料电池的情况下，存在如下问题，即，随着这种运行，燃料电池的电压降低，并且利用高压驱动的辅助器件(泵的电机等)不能被稳定地运行。

已经鉴于上述情形作出本发明，并且其目的在于提供一种燃料电池系统，即使在中毒电极催化剂被恢复并且燃料电池被加热的情况下，所述燃料电池系统也能够稳定地运行利用高压驱动的辅助器件。

为了解决上述问题，根据本发明的燃料电池系统的特征在于包括：燃料电池；负载，所述负载由于所述燃料电池的电力而运行；第一电压变换器件，所述第一电压变换器件设置于所述燃料电池和所述负载之间，并将所述燃料电池的输出变换成电压，以将所述电压供应到所述负载；运行控制装置，所述运行控制装置用于在满足预定条件的情况下在低效率运行点运行所述燃料电池，所述低效率运行点具有比通常运行点的功率损耗大的功率损耗；和电压变换控制装置，所述电压变换控制装置用于基于所述燃料电池的运行点和所述负载的驱动电压来控制所述第一电压变换器件的电压变换操作。

根据这种构造，即使在燃料电池在低效运行点下运行以恢复中毒电极催化剂并且加热燃料电池的情况下，也基于燃料电池的运行点和负载的驱动电压控制电压变换器件的电压变换操作。因此，负载能够总是稳定地运行，而与燃料电池的运行点无关。

这里，在以上的构造中，一种构造是优选的，其中所述第一电压变换器件是用于升高所述燃料电池的端子电压的升压变换器，并且所述电压变换控制装置允许所述升压变换器将与所述运行点对应的所述燃料电池的端子电压升高到至少所述负载的驱动电压。

而且，一种构造是优选的，其中当需要所述燃料电池的暖机运行或者需要恢复所述燃料电池的催化剂活性的运行时，所述燃料电池在所述低效率运行点运行。

进而，一种构造是优选的，它还包括旁通装置，当所述燃料电池在所述通常运行点运行期间，所述旁通装置用于绕过所述升压变换器，以将所述燃料电池的输出电流供应到所述负载。这里，该旁通装置可以是二极管，在所述二极管中阳极连接到所述升压变换器的输入侧并且阴极连接到所述升压变换器的输出侧。

而且，在以上的结构中，一种构造是优选的，它还包括可充放电蓄电器件；和第二电压变换器件，所述第二电压变换器件变换在所述蓄电器件和所述负载之间的电压。这里，第二电压变换器件优选是升高所述蓄电器件的放电电压的升压变换器，或者是升高或降低所述放电电压的变换器。

如上所述，根据本发明，即使在中毒的电极催化剂被恢复并且燃料电池被加热的情况下，利用高压驱动的辅助器件也能够稳定地运行。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的燃料电池系统的主要部分的构造的图；

图2A是示出在根据该实施例的输出功率和功率损耗之间的关系的图；

图2B是示出在根据该实施例的输出功率和功率损耗之间的关系的图；

图3是示出根据该实施例的输出功率的变化的图；

图4是示出根据该实施例的运行点偏移处理的流程图；

图5A是示出根据该实施例的输出功率的变化的图；

图5B是示出根据该实施例的输出功率的变化的图；

图6是示出根据第二实施例的燃料电池系统的主要部分的构造的图。

图7是示出根据第三实施例的燃料电池系统的主要部分的构造的图；

图8是示出根据第四实施例的燃料电池系统的主要部分的构造的图；

图9是示出根据第五实施例的燃料电池系统的主要部分的构造的图；

图10是示出在根据该实施例的系统的启动期间FC输出电压的改变的图；

图11是示出在根据该实施例的系统的启动期间FC输出电压的改变的图；和

图12是示出在根据该实施例的系统的启动期间空气压缩机的旋转数的图。

具体实施方式