[发明专利]燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法

说明书

本发明涉及燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法，燃料电池系统的控制部在根据目标流量和目标压力比来设定向燃料电池供给氧化气体的压缩机的要求动作点时，使用预先设定了对于可从压缩机排出的流量能够实现的最小压力比的动作特性，将目标压力比设定为与目标流量对应的最小压力比以上，在应该判断为压缩机的实际的动作特性中的压力比的最小值与预先设定的动作特性中的最小压力比不同的预先规定的条件的情况下，使用实际的动作特性中的压力比的最小值，来更新预先设定的动作特性中的最小压力比。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法。

背景技术

以往公知有一种使用压缩机向燃料电池供给氧化气体的燃料电池系统。有时基于燃料电池的输出要求等，对于压缩机设定表示压力比和流量的要求动作点。在日本特开2009－123550所记载的燃料电池系统中，为了避免在低流量时有可能产生的喘振，在要求动作点位于喘振区域内的情况下，使流量增加并且使过量的氧化气体流动到旁通流路。

本申请发明人发现：在使用了涡轮式压缩机的燃料电池系统中，除了在日本特开2009－123550中考虑到的喘振区域之外，还存在无法将压缩机的动作点控制为目标动作点的运转区域。这样的区域是高流量/低压力比的运转区域。在涡轮式压缩机中，由于若使流量增加则下游侧的流路中的压力损失增加，所以在高流量区域中，存在不能进一步成为低压力比这一压力比的最小值(下限值)。在设置于从压缩机向燃料电池供给氧化气体的流路或者从燃料电池排出氧化气体的流路的阀为全开状态时，针对动作点的流量的压力比的值为最小值(下限值)。因此，压力比低于下限值的要求动作点不能通过变更阀的开度来实现。另外，由于若为了使压力比降低而减小压缩机的转速，则流量也降低，所以不能同时满足要求动作点的流量和压力比。本申请发明人发现了：在这样要求动作点的压力比小于针对该要求动作点的流量的压力比的最小值的情况下，压缩机有可能不能实现要求动作点。

发明内容

(1)本发明的第一方式涉及燃料电池系统，该燃料电池系统具备：燃料电池；涡轮式压缩机，向上述燃料电池供给氧化气体；调压阀，调节上述燃料电池内的上述氧化气体的压力；以及控制部，构成为至少根据对上述燃料电池的输出要求，来控制上述涡轮式压缩机和上述调压阀的动作。上述控制部构成为：根据目标流量和目标压力比来设定上述涡轮式压缩机的要求动作点，其中，上述目标流量是从上述涡轮式压缩机排出的上述氧化气体的流量的目标值，上述目标压力比是作为从上述涡轮式压缩机排出的上述氧化气体的压力相对于被吸入至上述涡轮式压缩机的上述氧化气体的压力之比的压力比的目标值；在设定上述要求动作点时，使用预先设定了最小压力比的已设置动作特性，将上述目标压力比设定为与上述目标流量对应的上述最小压力比以上，其中，上述最小压力比是对于可从上述涡轮式压缩机排出的上述氧化气体的流量能够实现的压力比的最小值；在应该判断为上述涡轮式压缩机的实际的动作特性中的压力比的最小值与上述已设定动作特性中的上述最小压力比不同的预先规定的条件成立的情况下，使用上述实际的动作特性中的压力比的最小值，来更新上述已设定动作特性中的上述最小压力比。

根据该方式的燃料电池系统，由于在设定要求动作点时，使用预先设定了对于可从涡轮式压缩机排出的氧化气体的流量能够实现的压力比的最小值亦即最小压力比的已设定动作特性，来将目标压力比设定为与目标流量对应的最小压力比以上，所以能够抑制使涡轮式压缩机以不能实现的要求动作点进行动作。因此，能够抑制使涡轮式压缩机在不能实现的要求动作点继续动作而损伤燃料电池系统的性能。例如，在针对要求动作点与实际的动作点的偏差进行至少包括比例项以及积分项的反馈控制的情况下，能够抑制反馈积分项的积蓄。因此，能够抑制在变更要求动作点时控制延迟。