燃料电池系统的制作方法_2

文档序号:9845721阅读:来源:国知局
。阴极废气配管41的阴极废气的压力(燃料电池10的阴极侧的背压)通过由控制部20控制调压阀43的开度而被调整。
[0039]阳极气体供给系统50具备:阳极气体供给配管51、氢罐52、开闭阀53、调节器54及氢供给装置55。氢罐52经由阳极气体供给配管51而与燃料电池10的阳极气体供给歧管(省略图示)的入口连接,将填充在罐内的氢向燃料电池10供给。在阳极气体供给配管51上,从上游侧(氢罐52侧)起依次设有开闭阀53、调节器54、氢供给装置55。开闭阀53根据来自控制部20的指令而进行开闭,控制氢从氢罐52向氢供给装置55的上游侧的流入。调节器54是用于调整氢供给装置55的上游侧的氢的压力的减压阀,其开度由控制部20控制。氢供给装置55例如能够由作为电磁驱动式的开闭阀的喷嘴构成,从氢供给装置55向燃料电池10供给的氢的流量由控制部20控制。
[0040]阳极气体循环系统60具备:阳极废气配管61、气液分离部62、阳极气体循环配管63、氢循环用栗64、阳极排水配管65及排水阀66。阳极气体循环系统60对未用于发电反应而从燃料电池10的阳极排出的包含未反应气体(氢或氮等)和排水的阳极废气(也称为“阳极废气”)进行循环及排出。
[0041]阳极废气配管61是连接气液分离部62和燃料电池10的阳极气体排出歧管(省略图示)的出口的配管。气液分离部62与阳极气体循环配管63和阳极排水配管65连接。气液分离部62对阳极废气包含的气体成分与水分进行分离,将气体成分向阳极气体循环配管63引导,将水分向阳极排水配管65引导。
[0042]阳极气体循环配管63连接在阳极气体供给配管51中的比氢供给装置55靠下游的位置。在阳极气体循环配管63上设有氢循环用栗64。在气液分离部62被分离出的气体成分包含的氢由氢循环用栗64向阳极气体供给配管51送出,作为阳极气体被再利用。
[0043]阳极排水配管65是用于将在气液分离部62被分离出的水分向燃料电池系统100的外部排出的配管。在阳极排水配管65中设有排水阀66。排水阀66通常由控制部20关闭而闭合,在预先设定的预定的排水时机和阳极废气中的惰性气体的排出时机打开。
[0044]冷却介质循环系统70具备:上游侧配管71a、下游侧配管71b、散热器72及冷却介质循环栗75。上游侧配管71a和下游侧配管71b分别是使用于对燃料电池10进行冷却的冷却介质循环的冷却介质配管。上游侧配管71a连接散热器72的入口和燃料电池10的冷却介质排出歧管(省略图示)的出口。下游侧配管71b连接散热器72的出口和燃料电池10的冷却介质供给歧管(省略图示)的入口。
[0045]散热器72使在冷却介质配管71中流动的冷却介质与外气之间进行热交换,由此对冷却介质进行冷却。冷却介质循环栗75设于下游侧配管71b的中途,将在散热器72中被冷却后的冷却介质向燃料电池10送出。由控制部20基于冷却介质的温度来控制散热器72的动作。
[0046]电力系统80具备:FC升压转换器81、动力控制单元(P⑶)82、作为负载装置的驱动电动机(TM) 86、二次电池(BAT) 87及辅机类89。动力控制单元82包括:TM逆变器(也简称为“TMINV” ) 83、BAT升压转换器84及ACP逆变器(也简称为“ACPINV”)85。FC升压转换器81、TM逆变器83、BAT升压转换器84、ACP逆变器85分别与高压直流配线DCH连接。二次电池87经由低压直流配线DCL而与BAT升压转换器84连接。辅机类89与低压直流配线DCL连接。
[0047]二次电池87被燃料电池10的输出电力和驱动电动机86的再生电力充电,与燃料电池10 —起作为电力源发挥作用。二次电池87能够由例如锂离子电池构成。
[0048]BAT升压转换器84基于控制部20的指令,来控制燃料电池10的电流、电压,并且控制二次电池87的充、放电,可变地调整高压直流配线DCH的电压电平。TM逆变器83将从燃料电池10和二次电池87得到的直流电力转换为交流电力并向驱动电动机86供给,而对驱动电动机86进行驱动。驱动电动机86与对应于加速器位置而从TM逆变器83供给的电力对应地,对经由齿轮等而连接的车轮(未图示)进行驱动。另外,在通过驱动电动机86产生再生电力的情况下,TM逆变器83将其再生电力转换为直流电力,并经由BAT升压转换器84对二次电池87充电。ACP逆变器85将从燃料电池10和二次电池87得到的直流电力转换成交流电力并向空气压缩机32供给,而对空气压缩机32进行驱动。
[0049]辅机类89包括:氢循环栗64或冷却介质循环栗75等燃料电池10的发电所需的各种促动器的驱动电路、车轮控制装置和转向装置等车辆行驶所需的各种装置、空调装置和照明装置、音频装置等配备在车辆空间内的装置等。
[0050]以上所说明的燃料电池系统100通过控制部20控制阴极气体供给系统30及阴极气体排出系统40、阳极气体供给系统50及阳极气体循环系统60和电力系统80,能够根据加速器位置,从燃料电池10输出作为车辆的动力源的电力,而对驱动电动机86进行驱动。
[0051]图2是表示对图1所示的FC升压转换器81及P⑶82进行控制的控制部20的内部结构的一例的说明图。控制部20具备:PM-ECU22、FDC-ECU24及MG-ECU26。FC升压转换器81和P⑶82 (包括TM逆变器83、ACP逆变器85及BAT升压转换器84)是以比燃料电池10高的电压进行动作的多个高电压单元。
[0052]FDC-E⑶(FC升压转换器控制部)24是对FC升压转换器81的动作进行控制的高电压单元控制部。MG-ECU(动力控制单元控制部)26是对PCU82的动作进行控制的高电压单元控制部。PM-E⑶22是对FDC-E⑶24及MG-E⑶26的动作进行统一控制的统一控制部。另夕卜,PM-ECU22也统一控制对辅机类89进行控制的FC控制部等未图示的各种控制部(ECU),但是在本发明的说明中不是特别必须的要素,因此省略图示及说明。
[0053]FDC-E⑶24构成为通过控制信号线SL24而与PM-E⑶22连接,与PM-E⑶22之间收发控制信号。另外,FDC-E⑶24构成为通过控制信号线CS24而与FC升压转换器81连接,对FC升压转换器81输出控制信号,从FC升压转换器81接收表示FC升压转换器81的状态的状态信号。即,FDC-E⑶24具有与PM-E⑶22进行控制信号的收发而控制FC升压转换器81的动作的功能。
[0054]MG-ECU26构成为通过控制信号线SL26而与PM-ECU22连接,与PM-ECU22之间收发控制信号。另外,MG-E⑶26构成为通过控制信号线CS26而与P⑶82的TM逆变器83、ACP逆变器85、BAT升压转换器84连接,对TM逆变器83、ACP逆变器85、BAT升压转换器84输出控制信号,从TM逆变器83、ACP逆变器85、BAT升压转换器84接收表示各自的状态的状态信号。S卩,MG-E⑶26具有与PM-E⑶22进行控制信号的收发,而对TM逆变器83及驱动电动机86、ACP逆变器85及空气压缩机32、BAT升压转换器84及二次电池87的各促动器的动作进行控制的功能。另外,也将控制信号线SL24、SL26称为“通信线路”。
[0055]FDC-E⑶24构成为还通过专用配线HL24而与PM-E⑶22连接,从PM-E⑶22接收硬停机(HSD)信号。FDC-E⑶24构成为还通过专用配线HSD24而与FC升压转换器81连接,对FC升压转换器81输出HSD信号。同样,MG-E⑶26构成为通过专用配线HL26而与PM-E⑶22连接,从PM-E⑶22接收HSD信号。MG-E⑶26构成为还通过专用配线HSD26而与TM逆变器83、ACP逆变器85、BAT升压转换器84连接,对它们输出HSD信号。以下,在不特别区分TM逆变器83、BAT升压转换器84、ACP逆变器85的情况下,将它们汇总而简称为“P⑶82”。专用配线HSD24、HL24、HSD26、HL26是指对连接的装置间直接进行连接的硬线(直接配线)。另外,专用配线HL24、HL26相当于权利要求书中的发明的“专用配
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