[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

以往，提出了具备接受反应气体(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，并被实用化。现在，提出了在燃料电池系统的燃料供给流路上配置喷射器等的电磁式开关阀并通过控制该开关阀的动作状态来调整燃料供给流路内的燃料气体的压力的技术。

在具备这样的喷射器的以往的燃料电池系统中，使用压力传感器来检测燃料供给流路内的喷射器上游侧的燃料气体的压力值，使用该检测压力值进行喷射器的喷射流量控制(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2007-165163号公报

但是，燃料供给流路内的喷射器上游侧的燃料气体的压力根据与燃料电池系统的运转状态相关的各种物理量(燃料电池的发电量、喷射器的驱动周期等)而变动。因此，如上述专利文献1所述的技术，仅使用喷射器上游侧的燃料气体的检测压力值可能难于高精度地进行喷射器的喷射流量控制。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于，在燃料供给流路上配置喷射器等的开关阀而构成的燃料电池系统中，通过恰当地对开关阀上游侧的燃料气体的检测压力值进行校正来实现高精度的开关阀控制。

为了达成上述目的，本发明的燃料电池系统具备：燃料电池；燃料供给流路，用于将从燃料供给源供给的燃料气体向燃料电池供给；开关阀，调整该燃料供给流路上游侧的气体状态而向下游侧供给；压力传感器，对燃料供给流路的开关阀上游侧的燃料气体的压力值进行检测；及控制单元，根据该压力传感器的检测压力值来控制开关阀，其中，燃料电池系统具备压力校正单元，压力校正单元根据燃料电池的发电量、燃料电池的燃料消耗量、开关阀的驱动周期、及开关阀的开阀指令时间中的至少任意一项来对压力传感器的检测压力值进行校正。

采用所述构成时，能够基于与系统的运转状态相关的各种物理量(燃料电池的燃料消耗量和开关阀的驱动周期等)来对由压力传感器检测出的开关阀上游侧的燃料气体的压力值(检测压力值)进行校正。因此，即使系统的运转状态(例如驱动周期)发生了变化的情况下，也可使用校正后的检测压力值来高精度地控制开关阀。所谓“气体状态”是指由流量、压力、温度、摩尔浓度等表示的气体的状态，特别是包含气体流量及气体压力中至少一个。

在上述燃料电池系统中，可采用压力校正单元，压力校正单元具有校正映射，所述校正映射用于根据燃料电池的发电量、燃料电池的燃料消耗量、开关阀的驱动周期、及开关阀的开阀指令时间中的至少任意一项来计算校正用压力降低量，所述压力校正单元根据压力传感器的检测压力值和使用校正映射计算出的校正用压力降低量来校正检测压力值。

另外，在上述燃料电池系统中，可以采用检测压力传感器上游侧的燃料气体的压力值的上游压力检测单元(例如检测作为燃料供给源的氢罐内部的氢气的压力的罐压力传感器)，并可以采用基于由该上游压力检测单元检测出的检测压力值来对由压力传感器检测出的检测压力值进行校正的压力校正单元。

另外，在上述燃料电池系统中，可采用喷射器作为开关阀。

所谓喷射器是电磁驱动式的开关阀，其借助于电磁驱动力直接以规定的驱动周期驱动阀芯远离阀座，从而可调整气体状态(气体流量和气体压力)。规定的控制部驱动喷射器的阀芯来控制燃料气体的喷射时期和喷射时间，从而可高精度地控制燃料气体的流量和压力。

根据本发明，在燃料供给流路上配置喷射器等的开关阀而构成的燃料电池系统中，可通过恰当地对开关阀上游侧的燃料气体的检测压力值进行校正来实现高精度的开关阀控制。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的燃料电池系统1进行说明。在本实施方式中，对将本发明应用于燃料电池车辆的车载发电系统中的例子进行说明。

首先使用图1～图4对本发明的实施方式的燃料电池系统1的构成进行说明。

本实施方式的燃料电池系统1如图1所示，具备接受反应气体(氧化气体及燃料气体)的供给而产生电力的燃料电池10，并且具备向燃料电池10供给作为氧化气体的空气的氧化气体配管系统2、向燃料电池10供给作为燃料气体的氢气的氢气配管系统3、及集中控制系统整体的控制装置4等。

燃料电池10具有将接受反应气体的供给而发电的单电池层积所需数量而构成的堆叠构造。由燃料电池10产生的电力被供给至PCU(Power Control Unit：功率控制单元)11。PCU11具备在燃料电池10和牵引电动机12之间配置的变换器和DC-DC转换器等。另外，在燃料电池10上安装有检测发电中的电流的电流传感器13。