燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法
【专利说明】 燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法
[0001]本申请主张基于在2014年11月14日提出申请的特愿2014-231961号的日本专利申请的优先权，并将其公开的全部通过参照而援引于本申请。
技术领域
[0002]本发明涉及燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法。
【背景技术】
[0003]在具备固体高分子型燃料电池(以下，也简称为“燃料电池”)的燃料电池系统中，为了向燃料电池供给反应气，有时使用具备也被称为转子的旋转体的栗。作为用于使从燃料电池的阳极排出的氢向燃料电池的阳极循环的氢栗，通常使用罗茨式的栗(例如，日本特开2009-138713号公报、日本特开2007-024015号公报等)。
【发明内容】
[0004]通过燃料电池的发电反应而生成的水分与废气一起流入氢的循环所使用的氢栗内。在冰点下等低温环境下，残留于氢栗内的水分进入氢栗的旋转体与收容旋转体的外壳即壳体的壁面之间的间隙中而冻结，由此存在旋转体和壳体发生粘固(adhes1n)的情况。因此，当开始燃料电池的运转时，存在氢栗的起动变得困难这样的问题。这样的课题并不局限于在燃料电池系统中使用于氢的循环的罗茨式的氢栗，在使用于燃料电池系统的具备旋转体的栗中是共通的课题。
[0005]本发明至少为了解决具有旋转体的栗中的上述课题而作出，能够作为以下的方式实现。
[0006][I]根据本发明的第一方式，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统可以具备燃料电池、栗、参数取得部、控制部。所述栗可以具备旋转体和收容所述旋转体的壳体，用于反应气体向所述燃料电池的供给。所述参数取得部可以取得表示所述栗的温度的参数。所述控制部可以控制所述栗的驱动。所述控制部可以在所述燃料电池的运转停止的期间基于所述参数而检测到所述栗的温度为阈值以下的情况下，将使所述栗的旋转体旋转的旋转体驱动处理执行规定的期间，所述阈值是在比冰点低的规定的范围内设定的阈值。根据该方式的燃料电池系统，能抑制栗的旋转体的冻结引起的粘固，能够抑制在低温环境下燃料电池系统的起动性下降的情况。
[0007][2]在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，所述阈值包括多个阈值，所述控制部每次执行所述旋转体驱动处理时使用所述多个阈值中的比上一次的阈值小的阈值来判定是否能够执行下一次的所述旋转体驱动处理。根据该方式的燃料电池系统，伴随于栗温度的下降，执行多次旋转体驱动处理，因此能更可靠地抑制栗的旋转体的冻结引起的粘固。
[0008][3]在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，所述控制部执行多次所述旋转体驱动处理。根据该方式的燃料电池系统，能进一步抑制栗的旋转体的冻结引起的粘固。
[0009][4]在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，所述参数取得部取得所述燃料电池的温度的计测值，并取得通过使用预先准备的所述燃料电池的温度与所述栗的温度之间的关系而相对于所述燃料电池的温度的计测值求出的所述栗的温度作为所述参数。根据该方式的燃料电池系统，能够省略栗的温度的直接的计测，因此能够通过简易的控制而抑制栗的旋转体的冻结引起的粘固。
[0010][5]在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，所述控制部在所述旋转体驱动处理中使所述旋转体以比所述燃料电池运转中的所述栗的转速小的转速旋转。根据该方式的燃料电池系统，能抑制燃料电池的运转停止中的栗的驱动弓I起的系统效率的下降。
[0011][6]在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，所述栗是将从所述燃料电池排出的氢再次向所述燃料电池送出的循环栗。若是该方式的燃料电池系统，则在氢用的循环栗中，能抑制栗的旋转体的冻结引起的粘固。
[0012][7]根据本发明的第二方式，提供一种燃料电池系统的控制方法。所述燃料电池系统可以具备燃料电池、栗。所述栗可以具备旋转体和收容所述旋转体的壳体，用于反应气体向所述燃料电池的供给。该方式的燃料电池系统的控制方法可以具备参数取得工序、旋转体驱动工序。所述参数取得工序可以在所述燃料电池的运转停止的期间，取得表示所述栗的温度的参数。所述旋转体驱动工序可以在基于所述参数而检测到所述栗的温度为阈值以下的情况下，使所述栗的所述旋转体旋转规定的期间，所述阈值是在比冰点低的规定的范围内设定的阈值。根据该方式的燃料电池系统，能抑制栗的旋转体的冻结引起的粘固，能抑制低温环境下的起动性的下降。
[0013]上述的本发明的各方式具有的多个构成要素不是全部必须，为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现本说明书记载的效果的一部分或全部，适当地对于所述多个构成要素的一部分的构成要素，可以进行其变更、删除、与新的其他的构成要素的更换、限定内容的一部分删除。而且，为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现本说明书记载的效果的一部分或全部，上述的本发明的一方式包含的技术特征的一部分或全部可以与上述的本发明的其他的方式包含的技术特征的一部分或全部组合，作为本发明的独立的一方式。
[0014]本发明也可以通过燃料电池系统和其控制方法以外的各种方式实现。例如，能够以栗的控制方法或控制装置、燃料电池系统的控制装置、实现燃料电池系统或栗的控制方法的计算机程序、记录有该计算机程序的非暂时性的记录介质等方式实现。
【附图说明】
[0015]图1是表示燃料电池系统的结构的概略图。
[0016]图2是表示氢栗的结构的概略图。
[0017]图3是表示氢栗的冻结防止处理的流程的说明图。
[0018]图4是用于说明抑制以残留水分的冻结为起因的转子的粘固的机理的概略图。
[0019]图5是表示冻结防止处理的执行中的氢栗的驱动定时的说明图。
【具体实施方式】
[0020]A.实施方式:
[0021 ][燃料电池系统的结构]
[0022]图1是表示作为本发明的一实施方式的燃料电池系统100的结构的概略图。该燃料电池系统100搭载于燃料电池车辆，根据来自驾驶者的要求，输出作为驱动力而使用的电力。燃料电池系统100具备控制部10、燃料电池20、阴极气体供给部30、阳极气体供给部50、制冷剂供给部70。
[0023]控制部10由具备中央处理装置和主存储装置的微型计算机构成，向主存储装置上读入程序并执行，由此发挥各种功能。控制部10对燃料电池系统100的各结构部进行控制，具有执行使燃料电池20产生与输出要求对应的电力的燃料电池20的运转控制的功能。控制部10还具有在燃料电池20的运转停止中执行用于防止氢栗64的冻结的冻结防止处理的功能。关于控制部10的氢栗64的冻结防止处理，在后文叙述。
[0024]燃料电池20是接受作为反应气体的氢(阳极气体)和空气(阴极气体)的供给而发电的固体高分子型燃料电池。燃料电池20具有将多个单电池21层叠的堆叠结构。各单电池21分别是即便为单体也能够发电的发电要素，具有在电解质膜的两面上配置有电极的作为发电体的膜电极接合体和夹着膜电极接合体的两个分隔件(未图示)。电解质膜由在内部包含水分的湿润状态时表现出良好的质子传导性的固体高分子薄膜构成。
[0025]阴极气体供给部30具有向燃料电池20供给阴极气体的功能和将从燃料电池20的阴极侧排出的排水和阴极废气向燃料电池系统100的外部排出的功能。阴极气体供给部30在燃料电池20的上游侧具备阴极气体配管31、空气压缩器32、空气流量计33、开闭阀34。阴极气体配管31与燃料电池20的阴极侧的气体流路的入口连接。空气压缩器32经由阴极气体配管31而与燃料电池20连接，取入外部空气并压缩后的空气作为阴极气体向燃料电池20供给。
[0026]空气流量计33在空气压缩器32的上游侧处，计测空气压缩器32取入的外部空气的量，并向控制部10发送。控制部10基于该计测值来驱动空气压缩器32，由此控制空气向燃料电池20的供给量。开闭阀34设置在空气压缩器32与燃料电池20之间。开闭阀34通常为关闭的状态，在从空气压缩器32将具有规定的压力的空气向阴极气体配管31供给时打开。
[0027]阴极气体供给部30在燃料电池20的下游侧具备阴极废气配管41、调压阀43、压力计测部44。阴极废气配管41与燃料电池20的阴极侧的气体流路的出口连接，将排水及阴极废气以向燃料电池系统100的外部排出的方式引导。调压阀43调整阴极废气配管41中的阴极废气的压力即燃料电池20的阴极侧的背压。压力计测部44设置在调压阀43的上游侧，计测阴极废气的压力，并将其计测值向控制部10发送。控制部10基于压力计测部44的计测值来调整调压阀43的开度。
[0028]阳极气体供给部50具有向燃料电池20供给阳极气体的功能、将从燃料电池20排出的阳极废气向燃料电池系统100的外