[发明专利]燃料电池系统及其控制方法

说明书

本发明的燃料电池系统具备：高压罐；阳极气体供给通路，其从高压罐向燃料电池供给阳极气体；阳极压力调节阀，其设置在阳极气体供给通路上，对燃料电池的阳极气体压力进行调节；阳极气体阀，其设置于高压罐与阳极压力调节阀之间，对阳极压力调节阀的源压力进行调节；以及阀控制部，其基于燃料电池系统的运转状态来控制阳极压力调节阀和阳极气体阀。在使燃料电池系统停止之前，阀控制部在闭合阳极气体阀之后，对阳极压力调节阀进行控制使得阳极气体阀与阳极压力调节阀之间的第一配管压力变得小于规定压力，之后闭合阳极压力调节阀，在燃料电池系统启动时，阀控制部打开阳极压力调节阀。规定压力小于在燃料电池系统启动时使燃料电池的耐久性恶化的压力。

技术领域

本发明涉及一种启动时能够对阳极压力调节阀进行暖机的燃料电池系统及其控制方法。

背景技术

作为燃料电池系统，提出了阳极气体非循环型燃料电池系统和阳极气体循环型燃料电池系统，在该阳极气体非循环型燃料电池系统中，不使作为燃料气体的阳极气体循环，将反应后的阳极排气与阴极排气一起排出，在该阳极气体循环型燃料电池系统中，使阳极气体循环，根据需要来从高压罐追加供给阳极气体。

为了向燃料电池(燃料电池堆)供给阳极气体，借助中压压力调节阀来将高压罐中贮存的高压的阳极气体减为中压，根据负载的要求、燃料电池的运转状态，通过设置于中压压力调节阀的下游的阳极压力调节阀，将该中压的阳极气体以规定的占空比供给到燃料电池。

阳极压力调节阀通常使用常闭型的电磁阀，是内置有螺线管线圈的ON/OFF类型的阀。由对燃料电池整体进行控制的控制器来运算阳极压力调节阀的占空比，经由强电电池或燃料电池用的DC/DC转换器来供给向螺线管线圈的驱动信号。因此，在燃料电池系统的运转中，该驱动信号的电压是稳定的。

另外，在这种电磁阀中，动作状态会受使用环境的温度变化所影响。即，由于使用环境的温度变化，电磁阀的螺线管线圈的电阻、作为可动铁芯的柱塞的滑动阻力等发生变化。

因此，根据使用环境不同，有时即使向电磁阀输出相同占空比的驱动信号，阳极压力调节阀的阀开度也不同。特别是，在燃料电池系统最初启动时，在短暂的期间内不向电磁阀供给驱动信号，因此这种影响变得显著。

而且，在使用环境温度为零下的情况下，会使燃料电池系统从零下启动，在最初驱动阳极压力调节阀时，存在以下问题：柱塞的反应无法追随占空比，导致燃料电池内的阳极气体压力过冲。

为了解决这种问题，例如，在JP2998549B中公开了以下的电流控制型电磁阀的控制装置：直接或间接地测定电磁阀的螺线管线圈的电阻，基于其结果来变更控制器的反馈增益。

另外，在JP2008-273338A中，公开了以下的制动控制装置：估计制动控制装置的环境温度，基于与估计出的环境温度对应的电磁阀的温度传递特性，来估计电磁阀的螺线管线圈的温度(线圈温度)，根据估计出的线圈温度来对电磁阀的输出占空比进行校正。

发明内容

然而，在JP2998549B所公开的电流控制型电磁阀的控制装置中，在直接测定螺线管线圈的电阻的情况下，需要电阻测定器、或者电流传感器和电压传感器。另外，在估计电阻的情况下，例如需要温度传感器等。由于需要这种辅机，因此存在系统变得繁杂或系统的制造成本增加的问题。

另外，在JP2008-273338A所公开的制动控制装置中，为了估计环境温度、线圈温度，最初需要向电磁阀的螺线管线圈流通电流，还存在在系统启动时等产生不良状况的可能性。

在该制动控制装置中，需要用于应对无法估计环境温度、线圈温度的情况的措施。而且，在该制动控制装置中，即使在无法估计线圈温度的情况下，也供给最低温度的容许电流值，以防止过电流流过螺线管线圈。