燃料电池系统、装备该系统的移动单元、和用于燃料电池系统的控制方法

专利名称：燃料电池系统、装备该系统的移动单元、和用于燃料电池系统的控制方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池操作的控制，该燃料电池通过氢和氧间的电化学反应产生电能。
背景技术：
通过氢和氧之间的电化学反应产生电能的燃料电池作为能源而受到关注。燃料电池具有一种在氢电极和氧电极之间夹入电解质的结构。当富氢的燃料气体供应给氢电极，并且氧化气体(例如空气或类似物)供应给氧电极时，来自这些气体的氢和氧发生反应而产生电能。
除了燃料电池之外，某些装备了燃料电池的电动车辆使用二次电池，并以适宜的方式对选择性地使用它们进行控制。例如，在日本专利申请公开No.2001-307758中公开的技术中，燃料电池和二次电池都用来向电动马达供电，该电动马达提供作为在正常条件下的驱动能量源。在燃料电池的能量生成效率降低的操作状态下，执行对停止燃料电池的能量生成和仅经由二次电池驱动电动马达的控制。
但是，在上述燃料电池系统中，需要相当长的时间来供应氧化气体或燃料气体，并激活电化学反应，且在燃料电池的能量生成控制从停止状态变为操作状态时，提高电压至需要的电平。因此，在某些情况下，不能平滑输出所要求的电能，而是在电能生成中出现延迟。这种能量生成延迟有时在移动单元(例如机动车辆或类似物)情况下引起可驾驶性劣化。当然，这个问题也涉及静止类型的燃料电池系统和类似物。

发明内容
本发明的目的之一是在当燃料电池开始供应电力时以合适的时序输出所要求的电能。
本发明的第一方面涉及一种在被供应氢和氧时产生电能的燃料电池系统。该燃料电池系统包括燃料电池叠层，其包括安置在电解质相对侧的氢电极和氧电极；向氢电极供应氢的氢供应部分；向氧电极供应氧的氧供应部分；输入所要求的电能的输入部分；生成控制部分，其通过控制氧供应部分和氢供应部分，使得燃料电池叠层生成对应于所要求电能的电能；以及非生成时间控制部分，其在如果所要求的电能低于或等于预定值的情况下停止由生成控制部分执行的生成控制，并其基于预定的条件操作氧供应部分和氢供应部分中的至少一个，而不考虑所要求的电能。
氧供应部分是向氧电极供应氧的机构，并且氢供应部分是向氢电极供应氢的机构。这两个供应部分都包括，例如，管道、泵、阀等。供应给氧电极的气体不必是纯氧，而是也可以是包含氧的氧化气体，例如，空气或类似物。供应给氢电极的气体不必是纯氢，而是也可以是富氢的燃料气体。前述的所要求的电能可以是零，或可以是预定的阀值，其是考虑到燃料电池系统的生成效率而确定。
在上述的燃料电池系统中，即使由燃料电池叠层执行的能量生成停止，氧供应部分或氢供应部分的操作也是在预定条件的基础上发起。“操作”在这里意为尽管没有执行能量生成、但附件(例如压缩机、泵、阀等)保持在操作以供应燃料气体或氧化气体的状态。由于这种结构，如果氧供应部分在操作，则可以缓解在氧电极侧的氧缺乏。氢供应部分的操作缓解在氢电极侧的氢缺乏，其与氢渗透穿过电解质到氧电极侧相关联。因此，燃料电池系统能够抑制能量生成延迟，该延迟归因于在激活或重新激活燃料电池系统时存留的不足量的氧或氢。此外，如果供应氧，则可以排放出已渗透到氧电极侧的氢。
在上述的燃料电池系统中，非生成时间(non-generation-time)控制部分可以以预设时序(preset timing)操作氧供应部分和氢供应部分中的至少一个。该预设时序(preset timing)可以是周期性时序(timing)，或者也可以是不规则时序(timing)。因此，即使停止燃料电池系统相对长的时间，仍可以减少与氧缺乏或氢缺乏相关联的能量生成延迟。
上述的燃料电池系统可以进一步包括氢压力检测部分，其检测供应给氢电极的氢压力，并且预定的条件可以是氢的压力低于或等于预定值。如上文所述，当燃料电池系统停止或相似状态期间，发生了从氢电极侧穿过电解质到氧电极侧的氢渗透。但是，在以上所描述的结构中，可以通过操作氢供应部分来基本上补偿氢量的减少。因此，可以减少在激活或重新激燃料电池系统活时氢的缺乏。如果在这种情况下，操作氧供应部分，已渗透到氧电极侧的氢将被排放出。前文所述的预定值是所需用于防止能量生成延迟的氢的压力。
该燃料电池系统可一步包括电压测量部分，其测量在燃料电池叠层的正电极和负电极之间的电压，并且预定条件可以是该电压低于或等于预定值。
因此，如果燃料电池叠层的终端间电压变低，则可以检测到氧或氢量的减少。因而，这种结构也可以补偿氧或氢量的减少，并因此消除能量生成延迟。前文提到的预定值是需要用来防止能量生成延迟的电压。
该燃料电池系统可进一步包括能量增加预期部分，其预期所要求的电能的增加，且预定条件可以是预期所要求的电能的增加。
因此，可以通过提前供应氧或氢作为补充来抑制燃料电池系统的能量生成延迟。预期所要求的电能增加的情况是，例如，当时间到达燃料电池系统被预设为激活的预定激活时间点的情况；或是如果移动单元托词了燃料电池系统，预期移动单元(例如车辆或类似物)加速的情况。
本发明的第二方面涉及一种移动单元，其能够通过由燃料电池系统作为能源驱动的电动马达而进行移动。该燃料电池系统包括燃料电池叠层，其包括安置在电解质相对侧的氢电极和氧电极；向氢电极供应氢的氢供应部分；向氧电极供应氧的氧供应部分；输入所要求的电能的输入部分；和生成控制部分，其通过控制氧供应部分和氢供应部分，使得燃料电池叠层生成对应于所要求电能的电能；该移动单元包括能量增加预期部分，其预期所要求电能的增加；以及非生成时间控制部分，其在如果所要求的电能低于或等于预定值的情况下停止由生成控制部分执行的生成控制，并且其在预期到增加的情况下操作氧供应部分和氢供应部分中的至少一个，而不考虑所要求的电能。
预期到所要求的电能增加的情况的实例包括预期到移动单元加速的情况，或相似情况。在这种情况下，期望将很快需要该电能。根据本发明的移动单元，可以在燃料电池系统激活之前供应氧或氢作为补充。因此，可以减小能量生成延迟并改善可驾驶性。移动单元在此是指机动车辆、船、艇、和飞行器等，其利用燃料电池作为电力能源移动。
在上面描述的移动单元中，能量增加预期部分基于涉及移动单元的加速或减速、涉及移动单元路线的预测、以及在横向于移动单元行进方向的方向上作用于该移动单元加速的操作部分中的至少一个操作，可预期到该增加。
“涉及加速或减速的操作部分的操作”的实例包括脚踏制动器按压量的减少或它的释放、释放停车制动、变速选择器的变化(停车到驾驶的变化、停车到倒车的变化等)等。如果驾驶员执行这样的操作，通常情况是该驾驶员将随后按压加速器踏板来加速。因而，可以预期所要求的电能的增加。
“涉及移动单元路线的预测”可以是，例如，以下情况由导航系统提供的路线信息指示在行进方向上有上坡斜坡，或移动单元进入高速路，或行车道的数目将增加，或速度限制将增加。在这些情况下，驾驶员可能按压加速器踏板。因而，可以预期所要求的电能的增加。
如果检测到在横向于移动单元行进方向的方向上作用于该移动单元的加速，则可以判定该移动单元正沿着曲线行进。由于在行驶穿过曲线之后经常加速移动单元，因此横向加速的检测允许预期所要求电能的增加。
前文所述的多种特征适用于合适的组合，或省略一个或多个特征。本发明在除了该燃料电池系统和该移动单元之外，作为另一个方面，还提供了一种用于燃料电池系统的控制方法。在这些方面的任何一个中，前文所述的特征适用于任何适合的方式。


以下根据附图对优选实施例的说明将使本发明前述和以后的目的、特征和优点变得更加清楚，其中相同的参考数字用于指示相同的元件，并且其中图1是显示了燃料电池系统的总体结构的图；图2是显示了操作模式切换过程的流程图；图3是显示了空气补充过程的流程图；图4是指示了空气补充过程的效果的图；图5是显示了氢补充过程的流程图；图6是指示了氢补充过程效果的图；图7是显示了氢排放过程的流程图；和图8是显示了基于预期的激活过程的流程图。
优选实施例详细描述下文将参照附图，按以下顺序说明本发明的优选实施例A.燃料电池系统的总体结构B.操作模式的切换C.空气补充D.氢补充E.氢排放F.基于预期的激活A.燃料电池系统的总体结构图1是显示作为本发明实施例的燃料电池系统FC的总体结构图。安装本实施例的燃料电池系统FC作为由电动马达驱动的电动车辆中的电能量源。除了该燃料电池系统FC，该电动车辆还装备了二次电池作为另一能量源。当驾驶员操作加速器时，使得燃料电池系统FC依据由加速器操作传感器101检测到的加速器操作量而产生能量，从而车辆通过产生的电能行驶。如果燃料电池系统FC的能量生成效率低，二次电池也能驱动电动马达。虽然在本实施例中，在车辆中安装了该燃料电池系统FC，但也可以采用多种其它的结构，例如静止类型结构或相似结构。
通过层叠电池形成了燃料电池叠层10，该电池通过氢和氧间的电化学反应产生电能。每个电池都具有在氢电极(下文以“阳极”指代)和氧电极(下文以“阴极”指代)之间安置电解质膜的结构。虽然本实施例采用固体聚合物类型电池(其包含由Nafion(已注册)或类似物形成的固体聚合物膜作为电解质膜)，但也可以使用多种其它类型的电池。在该燃料电池叠层10的正电极和负电极之间提供了用以测量电压的电压测量部分11。
作为含氧气体的压缩空气供应燃料电池叠层10的每个阴极。空气经由过滤器40引入。由压缩机41压缩之后，空气由增湿器42增湿，并且然后经由管道35供应给燃料电池叠层10。来自每个阴极的排气(下文以“阴极排出气体”指代)经由管道36和回气管43从燃料电池系统FC排放。由压力调节阀27的打开程度控制供应空气的压力。
通过管道32，将来自存储了高压氢的氢储罐20的氢供应给燃料电池叠层10的每个阳极。还可以通过重新形成原材料(例如醇，碳氢化合物，醛等)的反应生成氢来代替使用氢储罐20向阳极供应氢。
以高压存储在氢储罐20中的氢在向阳极供应之前，通过提供在氢储罐20出口的关闭阀21、调节器22、高压阀23以及低压阀24调整其压力和量。来自阳极的排气气体(下文以“阳极排出气体”指代)流出进入管道33。阳极的出口提供有压力传感器51和阀25，该压力传感器51和阀25用来控制供应给阳极的氢的压力和量。
管道33在一中间点分叉为两条线路一条连接至用以排放出阳极排出气体的排放管道34，另一条经由检查阀28连接至管道32。由于燃料电池叠层10的能量生成而导致的氢消耗的结果是，阳极排出气体具有相对低的压力。因此，管道33提供有泵45，用于增压阳极排出气体。
在排放管道34上提供的排放阀26为关闭状态期间，经由管道32，阳极排出气体循环穿过燃料电池叠层10。由于阳极排出气体含有未消耗用于能量生成的残留氢，因此阳极排出气体的循环允许氢的充分利用。
在阳极排出气体的循环期间，氢被消耗用于能量生成，但是杂质，也就是除了氢以外的成分，没有被消耗，而是残留在阳极排出气体中，所以杂质的浓度逐渐升高。阳极排出气体中的杂质包括，例如，从阴极通过穿过电解质膜的氮。如果在此状态下排放阀26打开，则阳极排出气体穿过排放管道34，并在稀释器44中由空气稀释，并且然后从燃料电池系统FC中排放，从而循环的杂质量减少。
由控制单元100控制燃料电池系统FC的操作。将控制单元100形成为微计算机，其包含CPU、RAM、ROM等。控制单元100依据存储在ROM中的程序控制系统的操作。
该程序使得CPU实现控制压缩机41和低压阀24以使得燃料电池叠层10生成对应于所要求能量的电能的功能；并实现如果所要求的能量不大于预设值、则停止燃料电池叠层的能量生成、且基于预设条件操作压缩机41和低压阀24的功能。
虽然在本实施例中，控制单元100控制压缩机41和低压阀24，但其也可以控制压力调节阀27而不是压缩机41，并控制高压阀23或调节器22而不是低压阀24。也就是说，能够调整氧和氢的供应量的机构能够被控制是适宜的。
在图1中，虚线指示为了实现上述控制的输入到控制单元100的信号和从控制单元100输出的信号的实例。输入信号的实例包括来自电压测量部分11、压力传感器51、加速器操作传感器101、制动传感器102、停车制动传感器103、变速选择器104，导航系统105、横向加速传感器106等的检测信号。输出信号的实例包括至压缩机41、低压阀124等的信号。
B.操作模式的切换图2是流程图，其显示了切换装备有上述燃料电池系统FC的电动车辆的操作模式的过程。切换操作模式的过程是选择通过使用由燃料电池系统FC生成的能量驱动电动马达的模式、或是选择仅由通过从二次电池供应的能量驱动电动马达的模式的过程。
控制单元100输入经由加速器操作传感器101由驾驶者提供的加速器操作量(步骤S100)，并依据该加速器操作量，确定所需用来驱动电动马达的能量。可以通过预定的映射、运算表达式等确定需要的能量。如此确定的电能是由驾驶者为驱动电动车辆而所要求的能量。
随后，控制单元100将在步骤S110中确定的所要求的能量和预定值X作比较(步骤S120)。预定值X是指示燃料电池系统FC生成效率劣化的区域的阀值。生成效率的劣化是在所生成电能的大部分被消耗用来驱动附件(例如压缩机41、泵45等)时出现的现象。
如果该比较确定所要求的能量小于或等于预定值X(步骤S130中为‘是’)，则设置间歇操作模式为操作模式(步骤S140)。该间歇操作模式是在其中燃料电池系统FC停止且电动马达仅由二次电池驱动的模式。燃料电池系统FC的停止在这里意为压缩机41的停止和低压阀24的关闭。相反地，如果确定所要求的能量大于预定值X(步骤S130中为‘否’)，则设置正常操作模式为操作模式(步骤S150)。该正常操作模式是在其中通过使用燃料电池系统FC驱动电动马达的模式。在正常操作模式下，也可以使用二次电池。如果电动车辆的主能量开关开启，则控制单元100通常循环地执行操作模式切换过程。
通过如上所述适宜地切换操作模式，本实施例的电动车辆能够只在系统FC的生成效率高的时候使用燃料电池系统FC。因此，能够节省氢的使用。
下文将说明在燃料电池系统FC的间歇操作模式下进行的多种操作控制。
C.空气补充图3是显示了由控制单元100执行的空气补充过程的流程图。在燃料电池系统FC中，一部分氢穿过电解质膜从阳极侧迁移到阴极侧导致了在阴极侧的化学反应，从而消耗在管道35中存在的氧。由于氧仅以约百分之二十的量存在于空气中，因此氧在氢之前耗尽。因此，在此过程中，通过适宜地操作压缩机41所提供的氧供应来补偿氧量的减少，其通常在间歇操作模式期间停止。
控制单元100首先确定当前操作模式是否为间歇操作模式(步骤S200)。如果当前操作模式为间歇操作模式(步骤S200中为‘是’)，则控制单元100确定预设的时间段是否已经过去(步骤S210)。该预定时间段可以是，例如，10秒钟、20秒钟等的时间长度。如果预定的时间段是已经过去(步骤S210中为‘是’)，则暂时地驱动压缩机41，例如，2秒钟，来供应空气(步骤S220)。通过提供计时器、计数器等来检测预定时间段的流逝。在S220中驱动压缩机41之后，或者如果在步骤S210中确定预定时间段还没过去，则控制单元100返回步骤S200，并执行上述过程进行循环。如果将操作模式从间歇操作模式切换为正常操作模式(步骤S200中为‘否’)，则过程的执行结束。由于以上所述过程，控制单元100能够在燃料电池系统FC的间歇操作模式期间有规律地向阴极补充空气。
图4是指示了上述过程所取得的效果的图。在图4中，水平轴指示在间歇操作模式设置之后的时间流逝，并且垂直轴指示在燃料电池叠层10的正电极和负电极之间的电压。虚线曲线指示在没有执行空气补充过程的情况下，电压随着时间流逝的变化；并且实线曲线指示在执行空气补充过程的情况下电压的变化。在由实线指示的情况下，在时间点t1、t2、t3上以时间段dt为间隔操作压缩机41，并且在时间点t4上，间歇操作模式变为正常操作模式。
如虚线所指示的，如果没有执行空气补充过程，则电位随着时间流逝而降低。电位下降的原因是由于前述的穿过电解质膜的氢渗透使得氧在阴极侧耗尽。因此，在燃料电池叠层10的输出上升到所要求的能量之前，在时间t4上切换至正常操作模式之后跟随有能量生成延迟Δt。但是，如实线所指示的周期性地执行空气补充过程抑制了电压下降，并基本上消除了能量生成延迟。
虽然由于氢的渗透而导致的化学反应在阴极侧产生了水，但可以通过适宜地驱动压缩机41来将生成的水从燃料电池系统FC中排出。因此，空气补充过程也防止了水将管道堵塞以及相似情况。
在上述过程中，依据在步骤S210中预定的时序驱动压缩机。但是，也可以，例如，基于直接由电压测量部分11检测到的电压下降来驱动压缩机。
D.氢补充图5是显示了由控制单元100执行的氢补充过程的流程图。在该氢补充过程中，在间歇操作模式下供应氢，以解决如前文所述的由于氢的渗透而导致的在阳极侧上氢缺乏问题，虽然在间歇操作模式期间通常不供应氢。
控制单元100首先确定当前操作模式是否为间歇操作模式(步骤S300)。如果当前操作模式为间歇操作模式(步骤S300中为‘是’)，则控制单元100确定氢的压力是否低于或等于预定值(步骤S310)。作为这个确定的基础，使用来自压力传感器51的信号。如果氢的压力低于或等于预定值(步骤S310中为‘是’)，则控制单元100暂时地开启低压阀24，来向阳极侧补充氢(步骤S320)。在步骤S320中供应氢之后，或者如果在步骤S310中确定氢的压力高于预定值(步骤S310中为‘否’)，则控制单元100返回步骤S300，并执行上述过程作为循环。如果将操作模式从间歇操作模式切换为正常操作模式(步骤S300中为‘否’)，则过程的执行结束。
图6是指示了由氢补充过程所取得的效果的图。在图6中，水平轴指示在间歇操作模式设置之后的时间流逝，并且垂直轴指示氢压力。图6指示当氢压力降低至或低于参考压力Pref(pascal)时执行氢补充的情况。由于该过程使阳极侧上的氢压力保持在或高于如图6所示的特定水平，因此该过程缩短了在切换为正常操作模式时供应氢所需要的时间。因此，氢补充过程允许对燃料电池系统FC的平滑激活。
虽然步骤S310的确定是基于氢的压力，但也可以采用对预定时间段的流逝的检测(图6中的dt2)作为用于确定是否供应氢的基础。例如，可以通过预先测量用于氢压力的特定下降的时间，并将测量到的时间存储在控制单元100的ROM里来设定该时间段。也可以经由电压测量部分11测量电压，并当氢压力降低至或低于预定电压时供应氢。这种结构是可能的，因为当氢压力降低时电位降低。以与在空气补充过程中向阴极供应空气的时序相同的时序(例如每10秒)向阳极供应氢。也可以不同于在空气补充过程中向阴极供应空气的时序向阳极供应氢。
E.氢排放图7是显示了由控制单元100执行的氢排放过程的流程图。在此过程中，在间歇操作模式期间压缩机41暂时地操作，以排放由于前文所述的穿过电解质膜的渗透而移动到阴极侧的氢，虽然在间歇操作模式期间压缩机41正常地停止。
控制单元100首先确定当前操作模式是否为间歇操作模式(步骤S400)。如果当前操作模式为间歇操作模式(步骤S400中为‘是’)，则控制单元100确定氢的压力是否已经从设定间歇操作模式时的氢压力水平下降了预定的量(步骤S410)。作为这个确定的基础，使用来自压力传感器51的信号。如果确定氢的压力下降了预定量(步骤S410中为‘是’)，则控制单元100暂时地操作压缩机41(步骤S420)。在步骤S420中压缩机41操作之后，或者如果在步骤S410中确定氢的压力没有下降预定量(步骤S410中为‘否’)，则控制单元100返回步骤S400，并执行上述过程作为循环。如果将操作模式从间歇操作模式切换为正常操作模式(步骤S400中为‘否’)，则过程的执行结束。
根据该过程，如果存在氢压力的下降，则可以判断出氢已经渗透到阴极侧。因此，通过使用压缩机41，氢可以适当地排放出。该过程基本上防止了氢在阴极侧上的驻留，并且因此，防止了在改变到正常操作模式时排放高浓度的氢。而且，由于氢的排放涉及空气的供应，因此氢排放过程获得了与空气补充过程基本相同的优点。
E.基于预期的激活图8是由控制单元100执行的基于预期的激活过程。当在间歇操作模式期间预期执行加速器的按压时，执行该过程，以平滑地将操作模式从间歇操作模式切换为正常操作模式。
控制单元100首先确定当前操作模式是否为间歇操作模式(步骤S500)。如果当前操作模式为间歇操作模式，则控制单元100执行用于预期加速的过程(步骤S510)。执行加速预期的过程，以预期是否将按压加速器踏板。例如，当加速车辆时，按压加速器踏板。如图8所示，通常可以在以下情况下预期加速器踏板的按压(1)由制动传感器102检测到制动踏板按压量的减少或制动踏板的释放的情况。
(2)由停车制动传感器103检测到停车制动释放的情况。
(3)变速选择器104检测到从停车(P)到驾驶(D)的变速、从停车(P)到倒车(R)的变速、或停车到第一速度或第二速度的变速的情况。
(4)导航系统105指示出位于路线前方的上坡斜坡或高速路的情况。
(5)由横向加速传感器106检测到在相对车辆的横向方向上的加速的情况。在情况(5)中，可以认为车辆正沿着曲线行进，且通常的情况是车辆在运行穿过曲线之后进行加速。
如果通过上述方法预期加速器踏板的按压(步骤S520中为‘是’)，则可以预期所要求能量的增加，并因此控制单元100激活燃料电池系统FC(步骤S530)。如果没有预期加速，则控制单元100保持停止状态(步骤S540)。“燃料电池系统FC的激活”在这里意为保持间歇操作模式并且向燃料电池叠层供应氧和氢，因此可以立即输出所要求的能量。在间歇操作模式期间，控制单元100有规律地循环执行上述过程。
由于上述过程，即使当操作模式从间歇操作模式切换为正常操作模式时，也可以以良好时序输出所要求的能量。因此，能够改善可驾驶性。
虽然描述了本发明的多个实施例，但本发明不限制于这些实施例，而是可以采用多种结构而不偏离本发明的范围和精神。例如，上述的多种控制过程可以用硬件方式实现，也可以以软件方式实现。此外，可以在可能的结构中同时执行空气补充过程、氢补充过程、氢排放过程以及基于预期的激活过程。在另外的结构中，可以单独执行任意的过程。
权利要求
1.一种在被供应氢和氧时生成电能的燃料电池系统，包括燃料电池叠层，其包括安置在电解质相对侧的氢电极和氧电极；氢供应部分，其向氢电极供应氢；氧供应部分，其向氧电极供应氧；输入部分，其输入所要求的电能；生成控制部分，其通过控制氧供应部分和氢供应部分，使得燃料电池叠层生成对应于所要求电能的电能；以及非生成时间控制部分，其在如果所要求的电能低于或等于预定值的情况下停止由生成控制部分执行的生成控制，并其基于预定的条件操作氧供应部分和氢供应部分中的至少一个，而不考虑所要求的电能。
2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中非生成时间控制部分以预设的时序操作氧供应部分和氢供应部分中的至少一个。
3.如权利要求2所述的燃料电池系统，其中非生成时间控制部分以预设的时序操作氧供应部分。
4.如权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括电压测量部分，其测量在燃料电池叠层的正电极和负电极之间的电压，其中预设条件可以是该电压低于或等于预定值。
5.如权利要求4所述的燃料电池系统，其中如果电压变为等于或小于预定值时，非生成时间控制部分操作氧供应部分。
6.如权利要求1至5中的任何一项所述的燃料电池系统，进一步包括氢压力检测部分，其检测供应到氢电极的氢的压力，其中非生成时间控制部分控制氧供应部分，使其在如果氢的压力从由生成控制部分执行的生成控制停止时所发生的氢压力水平下降了预定量的情况下，向氧电极供应氧。
7.如权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括氢压力检测部分，其检测供应给氢电极的氢的压力，其中预设的条件是氢的压力低于或等于预定值。
8.如权利要求7所述的燃料电池系统，其中如果电压变为等于或小于预定值时，则非生成时间控制部分操作氢供应部分。
9.如权利要求7或8所述的燃料电池系统，其中非生成时间控制部分控制氧供应部分，使其在如果氢的压力从由生成控制部分执行的生成控制停止时所发生的氢压力下降了预设量的情况下，向氧电极供应氧。
10.如权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括能量增加预期部分，其预期所要求的电能的增加，其中预定条件是预期到所要求的电能的增加。
11.一种移动单元，其能够通过由燃料电池系统作为能源驱动的电动马达而进行移动，其中该燃料电池系统包括燃料电池叠层，其包括安置在电解质相对侧的氢电极和氧电极；氢供应部分，其向氢电极供应氢；氧供应部分，其向氧电极供应氧；输入部分，其输入所要求的电能以驱动马达；以及生成控制部分，其通过控制氧供应部分和氢供应部分，使得燃料电池叠层生成对应于所要求电能的电能，以及该移动单元包括能量增加预期部分，其预期所要求的电能的增加；和非生成时间控制部分，其在如果所要求的电能低于或等于预定值的情况下停止由生成控制部分执行的生成控制，并且其在预期到增加的情况下操作氧供应部分和氢供应部分中的至少一个，而不考虑所要求的电能。
12.如权利要求11所述的移动单元，其中能量增加预期部分基于涉及移动单元的加速或减速、涉及移动单元路线的预测、以及在横向于移动单元行进方向的方向上作用于该移动单元的加速的操作部分中的至少一个操作，预期到该增加。
13.一种用于在被供应氢和氧时生成电能的燃料电池系统的控制方法，其中该燃料电池系统包括燃料电池叠层，其包括安置在电解质相对两边的氢电极和氧电极；氢供应部分，其向氢电极供应氢；氧供应部分，其向氧电极供应氧，以及该控制方法包括以下步骤输入所要求的电能；通过控制氧供应部分和氢供应部分，使得燃料电池叠层生成对应于所要求电能的电能；如果所要求的电能低于或预定预设值，则停止燃料电池叠层的电能生成；以及在停止电能生成后，基于预定的条件操作氧供应部分和氢供应部分中的至少一个，而不考虑所要求的电能。
全文摘要
一种燃料电池系统FC即使在间歇操作模式期间，通过暂时地驱动压缩机41或低压阀24，向燃料电池叠层补充空气或氢。如果供应空气作为补充，则残留在空气供应系统中的空气量保持基本上恒定，因而可以抑制在燃料电池系统停止期间的电压下降。如果供应氢作为补充，则补偿了迁移到空气供应系统中的氢量，因而可以抑制供应氢的延迟。此外，燃料电池系统FC从制动传感器102、变速选择器104等输入信号，并预期到装备了该系统FC的车辆的加速。在该加速预期的基础上，系统FC提前向燃料电池叠层补充空气或氢。
文档编号H01M8/04GK1795576SQ200380103764
公开日2006年6月28日 申请日期2003年11月21日 优先权日2002年11月22日
发明者吉田尚弘, 栗田健志, 谷内智纪, 柏木秀树 申请人:丰田自动车株式会社