[发明专利]燃料电池系统及其运转方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池系统及其运转方法。

背景技术

近年来，具有接受反应气体(燃料气体及氧化气体)的供给而进行发电的燃料电池的燃料电池系统已经被提出并实用化。现在已经提出通过实施燃料电池的低效率运转(发电效率比通常运转时低的状态下的运转)，将所供给的反应气体的能量更多地转换为热能从而使燃料电池升温的技术。

燃料电池的低效率运转大多以对低温环境下的燃料电池进行暖机为目的，在燃料电池的“起动时”或“停止时”实施。另外，近年来，提出即使在“通常运转时”的燃料电池的温度低于规定温度的情况下也实施低效率运转的主要技术思想(例如参照日特开2006—73501号公报)。

然而，在燃料电池“通常运转时”，为了完成从燃料电池向规定的负荷动力源(例如车辆驱动用电动机)的电力供给，优先进行燃料电池的升温来实施与目前同样的低效率运转时，不能够向负荷动力源供给充分的电力，负荷动力源的驱动有可能比较困难。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而开发的，其目的在于提供一种能够同时实现负荷动力源的驱动和利用低效率运转的暖机的燃料电池系统。

为了实现上述目的，本发明的燃料电池系统具有：燃料电池，进行发电；控制装置，在实现所述燃料电池的低效率运转的同时向规定的负荷动力源供给来自所述燃料电池的输出功率，从而对该负荷动力源进行驱动控制，其中，控制装置将低效率运转时的燃料电池的输出电压设定为负荷动力源的最低驱动电压以上。

另外，本发明的运转方法是具有进行发电的燃料电池的燃料电池系统的运转方法，具有在实现燃料电池的低效率运转的同时向规定的负荷动力源供给来自燃料电池的输出功率，从而对该负荷动力源进行驱动控制的工序，在该工序中，将低效率运转时的燃料电池的输出电压设定为负荷动力源的最低驱动电压以上。

采用这样的结构及方法，在将燃料电池的输出电压设定为规定的负荷动力源(例如车辆驱动用电动机)的最低驱动电压以上的状态下，能够实现燃料电池的低效率运转。因此，能够同时实现负荷动力源的驱动和利用低效率运转的暖机。

在上述燃料电池系统中，优选采用将低效率运转时的燃料电池的输出电压设定为负荷动力源的最低驱动电压的控制装置。

这样，能够确保用于驱动负荷动力源的最低驱动电压，同时能够得到利用低效率运转的最大的升温效果。

另外，在上述燃料电池系统中，优选采用如下控制装置：根据来自负荷动力源的输出要求控制燃料电池的输出功率，并且在来自负荷动力源的输出要求改变的情况下，在使燃料电池的输出电压维持恒定的状态下改变输出功率。

采用这样的结构，即使在根据来自负荷动力源的输出要求的改变而改变燃料电池的输出功率的情况下，也能够使燃料电池的输出电压维持恒定。因此，能够抑制输出电压的变化引起的燃料电池充放电的发生，所以，能够提高燃料电池的输出功率控制的精度。另外，即使在来自负荷动力源的输出要求改变的情况下，也能够使燃料电池的输出电压一直维持在最低驱动电压，因此，能够时常得到利用低效率运转的最大的升温效果。

在上述燃料电池系统中，可以采用如下控制装置：在判定没有来自负荷动力源的输出要求的情况下，将燃料电池的输出电压设定为小于负荷动力源的最低驱动电压，从而实现低效率运转。

采用这样的结构，在没有来自负荷动力源的输出要求的情况下，将燃料电池的输出电压设定为小于负荷动力源的最低驱动电压，能够实现低效率运转。因此，能够将为了驱动负荷动力源而使用的电能作为热能有效利用，从而有效地进行暖机，有可能使升温时间缩短。

另外，在上述燃料电池系统中，可以采用车辆驱动用电动机作为负荷动力源，并设置用于选择车辆驱动用电动机的运转模式的选择装置。在这种情况下，可以采用如下控制装置：当由选择装置选择的车辆驱动用电动机的运转模式为空挡模式或停车模式时，判定为没有来自车辆驱动用电动机的输出要求。

另外，在上述燃料电池系统中，优选采用如下控制装置：在由选择装置选择的车辆驱动用电动机的运转模式为空挡模式或停车模式的情况下，当车辆驱动用电动机的反电动势大于规定的基准电压时，继续进行车辆驱动用电动机的驱动控制。

采用这样的结构，即使车辆驱动用电动机的运转模式为空挡模式或停车模式，当车辆驱动用电动机的反电动势大于规定的基准电压(例如低效率运转时的系统电压)时，也能够继续进行车辆驱动用电动机的驱动控制。其结果是，能够抑制车辆驱动用电动机的反电动势引起的逆变器的破损等。