[发明专利]燃料电池系统及其控制方法

说明书

本申请主张基于在2016年10月17日提出申请的申请编号2016-203245号的日本申请的优先权，并将其公开的全部通过参照而援引于本申请。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统及其控制方法。

背景技术

作为以往的燃料电池系统，关于将阳极气体向燃料电池(燃料电池堆)的阳极供给的阳极气体供给系统，开发出了使未被燃料电池的阳极消耗的阳极排气经由阳极气体循环系统具有的循环泵向阳极气体供给系统循环的燃料电池系统。阳极排气包含通过燃料电池反应而生成的生成水的水分，因此当燃料电池系统长期间运行时，在阳极气体循环系统中(尤其是循环泵的附近)有时会滞留液水。日本特开2016-95999号公报记载了使循环泵的转速上升而将滞留于阳极气体循环系统的液水排出。并记载了在判断为滞留的水分量为预定值以上时，限制循环泵的转速的上升率。

发明内容

发明要解决的课题

然而，本申请的发明者发现了如下情况：在使燃料电池系统启动而进行预热运行时，循环泵的温度低于从燃料电池排出的阳极排气的温度，因此在阳极气体循环系统中产生大量的冷凝水。这样的冷凝水尤其是在外气温较低且燃料电池与循环泵的温度差较大时产生较多。而且，当想要利用循环泵排出大量的冷凝水时，循环泵可能会产生异常噪声。

用于解决课题的方案

本发明为了解决上述的课题而作出，可以作为以下的方式实现。

根据本发明的一方式，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统具备：燃料电池；阳极气体供给流路，向上述燃料电池供给阳极气体；阳极气体排出流路，从上述燃料电池排出阳极排气；阳极气体循环流路，连接上述阳极气体供给流路与上述阳极气体排出流路；循环泵，设于上述阳极气体循环流路，将上述阳极排气向上述阳极气体供给流路供给；第一温度传感器，测定上述燃料电池的温度作为第一温度；第二温度传感器，测定上述循环泵的温度作为第二温度；及控制部，对上述燃料电池系统的各设备进行控制。上述控制部在启动上述燃料电池系统而进行预热运行时，将上述循环泵的转速设定为基准转速，然后反复执行如下的处理(a)及处理(b)，处理(a)是取得上述第一温度和上述第二温度的处理，处理(b)是以如下方式设定上述循环泵的转速来对上述循环泵进行控制的处理：若上述第一温度为大致相同的温度，则上述第一温度与上述第二温度的温度差越大，转速越高于上述基准转速，在满足了使上述循环泵以上述基准转速旋转的条件的情况下，将上述循环泵的转速设为上述基准转速。

在燃料电池系统启动而进行预热运行时，燃料电池变热，阳极排气的温度上升。当阳极排气到达循环泵时，阳极排气被循环泵冷却而冷凝。另一方面，循环泵由阳极排气加热，温度上升。最终，阳极排气的温度与循环泵的温度大体一致，在循环泵中不再产生新的冷凝。因此，当阳极排气的温度上升时，在循环泵中生成的冷凝水的量增加，然后，循环泵的温度上升，阳极排气的温度与循环泵的温度的温度差转为减少时，生成的冷凝水的量减少。在此，第一温度与第二温度的温度差越大，则冷凝水的生成量越多。

根据该方式，在燃料电池系统启动而进行预热运行时，将循环泵的转速设定为基准转速，然后反复执行(a)取得第一温度和第二温度的处理；及(b)以如下的方式设定循环泵的转速来对循环泵进行控制的处理：在第一温度与第二温度不是大致相同的温度的情况下，若第一温度为大致相同的温度，则第一温度与第二温度的温度差越大，转速越高于基准转速，因此，能够在循环泵蓄积大量的冷凝水之前使循环泵以高旋转进行旋转，能够排出水、水蒸气，能够使异常噪声难以产生。

在上述方式的基础上，上述控制部在上述处理(b)中，进一步以如下方式设定上述循环泵的转速来对上述循环泵进行控制：若上述温度差大致相同，则上述第一温度越高，转速越高于上述基准转速。

根据该方式，以若温度差大致相同，则第一温度越高，转速越高于基准转速的方式设定循环泵的转速，因此能够在循环泵蓄积大量的冷凝水之前使循环泵以高旋转进行旋转，能够排出水、水蒸气，能够使异常噪声难以产生。

在上述方式的基础上，上述控制部也可以在上述处理(b)中，(b-1)使用温度与饱和水蒸气量之间的关系，算出上述第一温度下的饱和水蒸气量与上述第二温度下的饱和水蒸气量之差，(b-2)以上述饱和水蒸气量之差越大则上述循环泵的转速越高的方式控制上述循环泵的转速。