专利名称：燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料电池系统及其控制方法。
背景技术：
以往，已知一种具有如下燃料电池的燃料电池系统通过使提供给氧化剂极的氧化剂气体和提供给燃料极的燃料气体发生电化学反应来进行发电。通常，燃料电池是层叠多个单电池而构成的，该单电池具有反应电极(氧化剂极或者燃料极)和向该反应电极提供反应气体(氧化剂气体或者燃料气体)的内部气体流路。在这种燃料电池系统中，每个单电池的反应电极中都产生生成水。在由于该生成水而内部气体流路被堵塞的单电池中，很难将反应气体提供给反应电极。因此，电压变得不稳定，从而有可能无法稳定地进行燃料电池的发电。例如，在专利文献1中公开了如下一种方法通过增加提供给燃料电池的反应气体的流量，来排出积留在内部气体流路中的生成水，实现燃料电池发电的稳定化。专利文献1 日本特开2006-111沈6号公报
发明内容
发明要解决的问题根据专利文献1所公开的方法，通过增加反应气体的流量能够排出积留在内部气体流路中的生成水。但是，根据结束该生成水的排出处理的结束定时不同，在该处理中有可能过量地提供反应气体。用于解决问题的方案为了解决上述问题，本发明以第一流量开始向燃料电池提供反应气体。在判定为预先设定的判断电池数以上的单电池中由反应电极保持的生成水流到了内部气体流路侧的情况下，将反应气体的流量从第一流量变更为小于该第一流量的第二流量。发明的效果根据本发明，在开始向燃料电池提供反应气体之后，通过检测判断电池数以上的单电池中生成水向内部气体流路侧的流出，能够判断针对每个单电池分配反应气体的分配量的偏差已得到改善。由于该偏差得到改善而不需要增加反应气体的流量，因此能够减小流量。由此，能够在生成水的排出处理中降低过量地提供反应气体的可能性。
图1是概要性地表示第一实施方式所涉及的燃料电池系统的结构图。图2是表示燃料电池系统的控制方法的过程的流程图。图3是启动处理的时序图。图4是示意性地表示燃料电池堆1的内部结构的截面图。图5是表示判断值Wth的设定基准的说明图。
图6是表示第二实施方式所涉及的燃料电池系统的结构的结构图。图7是表示第三实施方式所涉及的燃料电池系统的结构的结构图。图8是对判断值的设定方法进行说明的说明图。附图标记说明1 燃料电池堆；Ia 所有单电池；la 单电池；Ib 气体扩散层；Ic 内部气体流路；2 输出取出装置；10 燃料罐；11 氢调压阀；12 氢循环泵；13 净化阀；14 气液分离装置；20 压缩机；21 空气调压阀；30 控制部；31 电流传感器；32 液位传感器(level sensor) ；33 压力传感器；34 压力传感器；35 压力传感器；36 压力传感器。
具体实施例方式(第一实施方式)图1是概要性地表示本发明的第一实施方式所涉及的燃料电池系统的结构图。燃料电池系统例如装载在作为移动体的车辆中，利用从燃料电池系统提供的电力来驱动该车辆。燃料电池系统具备燃料电池堆(燃料电池)1，该燃料电池堆1是通过层叠多个单电池而构成的，该单电池由一对隔板夹持燃料电池结构体而构成。在此，燃料电池结构体是通过一对电极(反应电极)、即燃料极和氧化剂极夹持固体高分子电解质膜构成的。固体高分子电解质膜例如由氟树脂系离子交换膜这种具有离子传导性的高分子膜构成，通过饱和含水而作为离子传导性电解质而发挥功能。燃料极由钼系催化剂层以及气体扩散层构成， 该钼系催化剂层承载有钼等催化剂，该气体扩散层由碳纤维等多孔质体构成。氧化剂极由钼系催化剂层以及气体扩散层构成，该钼系催化剂层承载有钼等催化剂，该气体扩散层由碳纤维等多孔质体构成。另外，在从两侧夹持燃料电池结构体的隔板中形成有用于向每个反应电极提供反应气体(燃料气体或者氧化剂气体)的内部气体流路。燃料电池堆1通过向每个单电池的燃料极提供燃料气体的同时向氧化剂极提供氧化剂气体，来使燃料气体和氧化剂气体发生电化学反应，从而进行发电。在本实施方式中，针对使用氢作为燃料气体、使用空气作为氧化剂气体的情形进行说明。燃料电池系统具备用于向燃料电池堆1提供氢的供氢系统和用于向燃料电池堆1 提供空气的空气供给系统。供氢系统具备向燃料电池堆1提供作为燃料气体的氢的燃料气体供给单元。具体地说，例如在称为高压氢气罐的燃料罐10中储存氢，从燃料罐10通过氢供给流路将氢提供给燃料电池堆1。在氢供给流路上，在燃料罐10的下游侧设置有罐的总阀门元八
未图示)，并且，在该阀的下游设置有减压阀(未图示)。通过将罐的总阀门设为打开状态，来自燃料罐10的高压氢气被减压阀机械性地减压到规定的压力。另外，在氢供给流路上，在减压阀的下游侧设置有氢调压阀11。该氢调压阀11调整被减压阀减压后的氢的压力以使燃料电池堆1的燃料极处的氢压力成为期望的压力。从燃料电池堆1的每个燃料极排出的排出气体(包含未使用的氢的气体)被排出到氢循环流路中。氢循环流路的另一端部连接在氢供给流路中的氢调压阀11的下游侧。在该氢循环流路中例如设置有称为氢循环泵12的氢循环单元。利用氢循环单元使从燃料电池堆1的燃料极排出的排出气体循环回燃料电池堆1的燃料极。
另外，在使用空气作为氧化剂气体的情况下，有时提供给氧化剂极的氧化剂气体所包含的杂质(例如氮)会透过到燃料极侧。因此，存在包括燃料极和氢循环流路的循环系统内的杂质浓度增加而氢分压减小的趋势。在杂质浓度高的情况下，产生燃料电池堆1 的输出降低等问题，因此需要管理循环系统内的杂质浓度。因此，在氢循环流路中设置有用于从循环系统内清除杂质的净化流路。在净化流路上设置有净化阀13，根据需要将该净化阀13从关闭状态切换为打开状态，由此能够将在氢循环流路中流动的循环气体排出到外部。由此，能够清除杂质，从而能够调整循环系统内的杂质浓度。空气供给系统具有向燃料电池堆1提供作为氧化剂气体的空气的氧化剂气体供给单元。具体地说，通过空气供给流路将空气提供给燃料电池堆1。在该空气供给流路中设置有压缩机20。压缩机20取入大气(空气)时，将空气加压而排出。加压后的空气被提供给燃料电池堆1。从燃料电池堆1的每个氧化剂极排出的排出气体(氧被消耗掉的空气)通过空气排出流路被排出到外部(大气)。在空气排出流路上设置有空气调压阀21。该空气调压阀 21调整空气的压力使得燃料电池堆1的氧化剂极处的压力成为期望的压力。在燃料电池堆1上连接有对从燃料电池堆1取出的输出(例如电流)进行控制的输出取出装置2。在燃料电池堆1中产生的电力通过输出取出装置2被提供给驱动车辆的电动马达、蓄电池或者提供给用于燃料电池堆1发电的各种辅机(例如压缩机20、氢循环泵 12等)以及车辆用的各种辅机(空调装置等)。控制部(控制单元)30具有综合控制系统整体的功能，通过按照控制程序进行动作来控制系统的运转状态。作为控制部30，能够使用以0 队1 011、肌11、1/0接口为主体而构成的微计算机。该控制部30根据系统的状态进行各种运算，将该运算结果作为控制信号输出到各种致动器(未图示)。由此，控制氢调压阀11的开度、氢循环泵12的转速、压缩机 20的转速、空气调压阀21的开度、以及输出取出装置2取出电流的取出量。为了检测系统的状态，而将来自各种传感器等的传感器信号输入到控制部30。电流传感器31检测从燃料电池堆1取出的电流(下面称为“堆电流”)。与本实施方式之间的关系中，控制部(控制单元和判断单元)30判断预先设定的判断电池数以上的单电池中由燃料极保持的生成水是否流到了内部气体流路侧(生成水流出判断)。另外，控制部30在系统启动时执行的启动处理中，以后述的启动时流量(第一流量)开始提供氢，在判断为生成水流出的情况下，将氢的流量从启动时流量变更为流量小于该启动时流量的后述的正常运转流量。控制部30不仅将燃料极侧作为控制对象进行处理，还能够将氧化剂极侧作为控制对象进行处理。具体地说，控制部30在系统启动时执行的启动处理中，以启动时流量(第一流量)提供空气。另外，控制部30在判断为预先设定的判断电池数以上的单电池中由氧化剂极保持的生成水流到了内部气体流路侧的情况下判断为生成水流出。然后，控制部30 在判断为生成水流出的情况下，将空气的流量从启动时流量变更为后述的正常运转流量。在上述控制中，根据与燃料电池堆1有关的生成水的产生状况，可以仅将燃料极和氧化剂极中的某一个作为控制对象执行处理，也可以将双方都作为控制对象并行地执行处理。另外，也可以将燃料极和氧化剂极双方都作为控制对象综合执行处理。在该情形中，同样地，在判断为燃料极和氧化剂极双方都流出生成水的情况下，使氢和空气的流量从启动时流量减小为正常运转流量。此外，在本实施方式中，考虑到这种控制方式的变化，为了便于说明，将燃料极或者氧化剂极统称为反应电极、将氢或者空气统称为反应气体来进行说明。图2是表示本发明的实施方式所涉及的燃料电池系统的控制方法的过程的流程图。该流程图所示的一系列过程表示在系统启动时执行的启动处理的流程，例如以点火开关的接通信号为触发，由控制部30执行该一系列过程。首先，在步骤I(Sl)中，判断生成水排出标志Fw是否为“1”。该生成水排出标志 Fw是判断是否正在执行后述的排出处理的标志，初始状态时设置为“0”。因此，直到生成水排出标志Fw被设置为“1”为止，在该步骤1中判断为否而进入步骤2 (S2)。另一方面，当生成水排出标志Fw被设置为“1”时，在步骤1中判断为是而跳过步骤2和步骤3 (S3)的处理，进入步骤4 (S4)的处理。在步骤2中，计数标志Fcnt被设置为“1”。该计数标志Fcnt是用于判断对经过时间进行计数的计时器是否正在进行动作的标志，该经过时间是开始提供反应气体起的经过时间、即燃料电池堆1开始发电起的经过时间。计数标志Fcnt初始状态时被设置为“0”。 控制部30以在步骤2中将计数标志Fcnt从“0”设置为“1”为条件，开始由计时器进行的经过时间的计数。在步骤3中，开始提供反应气体。具体地说，控制部30控制氢调压阀11和压缩机 20开始提供反应气体。在这种情况下，控制部30以启动时流量提供反应气体(排出处理开始)，该启动时流量被设定为比正常运转时设定的正常运转流量(即，用于使燃料电池堆1 进行动作的设计流量)大的值。在步骤4中，读入传感器值。具体地说，在第一实施方式中，读入由电流传感器31 检测出的堆电流。在步骤5 (S5)中，判断生成水累积量Wad是否大于等于判定值Wth。生成水累积量Wad是以燃料电池堆1开始发电的定时为起点的、在燃料电池堆1中生成的生成水量的累积值。燃料电池堆1每单位时间生成的生成水量与从燃料电池堆1取出的取出电流成比例。因此，通过定期地读入堆电流、监视堆电流随着时间经过而发生的变化，能够计算出生成水累积量Wad。另一方面，通过将预先设定的判断电池数(例如构成燃料电池堆1的所有电池的数量)与单电池可保持的液态水量相乘来计算判断值Wth。在此，单电池可保持的液态水量是单电池、具体地说气体扩散层能够保持的生成水的量，在单电池的开发阶段、或者通过实验、仿真能够获知该量。换言之，判断值Wth表示判断电池数的单电池能够保持的生成水的总量。通过该步骤5的判断，能够判断在燃料电池堆1中由判断电池数(例如所有电池) 以上的单电池的反应电极(气体扩散层)保持的生成水是否流到了内部气体流路侧。在步骤5中判断为是的情况下、即在生成水累积量Wad大于等于判断值Wth的情况下，判断为生成水流出，进入步骤6 (S6)。在步骤5中判断为否的情况下、即在生成水累积量Wad小于判断值Wth的情况下，进入步骤7 (S7)。在步骤6中，将计数标志Fcnt设置为“0”，并且将生成水排出标志Fw设置为“0”。控制部30以将计数标志Fcnt从“1”设置为“0”为条件，停止计时器的计数，并且将经过时间重置为零。另外，控制部30以将生成水排出标志Fw从“1”设置为“0”为条件，将流量从启动时流量变更为正常运转流量来进行反应气体的提供。在步骤7中，将生成水排出标志Fw设置为“ 1，，，之后，退出本例程。图3示出本实施方式的启动处理的时序图。该图中，Lg表示向燃料电池堆1提供的反应气体的流量的变化，Lw表示生成水累积量Wad的变化，Lwth表示判断值Wth。这样，在本实施方式中，控制部30在系统启动时执行的启动处理中，以启动时流量提供反应气体。另外，控制部30在判断为预先设定的判断电池数以上的单电池中由反应电极保持的生成水流到了内部气体流路侧的情况下，判断为生成水流出(定时tl)。然后， 控制部30在判断为生成水流出的情况下，将反应气体的流量从启动时流量变更为正常运转流量。图4是示意性地表示燃料电池堆1的内部结构的截面图。当燃料电池堆1开始发电时，在各单电池Ia中随着发电反应而产生水。在燃料电池系统启动时等燃料电池堆1的动作温度较低的情况下，与动作温度较高的情况相比，生成水、由供给气体带入的水分容易在气体扩散层lb、内部气体流路Ic中凝结。因此，凝结的水分会妨碍反应气体的提供，有可能无法进行发电(即，液泛(flooding))。另外，即使在燃料电池堆1的温度较高的情况下，如果在气体扩散层干燥的状态下开始发电、或者充分运转而温度上升之后重新启动时等，生成水也会浸湿气体扩散层Ib、 即被气体扩散层Ib保持。生成水在达到气体扩散层Ib能够保持的液态水量之前被气体扩散层Ib保持而不流出到内部气体流路Ic侧(参照图4的(a))。在该图中，用实线表示的箭头表示反应气体的流动。当由气体扩散层Ib保持的生成水量达到能够保持的液态水量时，从气体扩散层Ib溢出的生成水流出到内部气体流路Ic侧。气体扩散层Ib能够保持的液态水量具有依赖于单电池的温度的倾向。具体地说，气体扩散层Ib能够保持的液态水量具有温度越高、能够保持的液态水量的值越大的倾向。根据单电池的个体差异或者温度差， 有时每个单电池Ia能够保持的液态水量不同。由此，存在各单电池Ia中生成水从气体扩散层Ib流出到内部气体流路Ic的定时不同的情况。在生成水流出到内部气体流路Ic的单电池Ia中，产生生成水溢出到内部气体流路Ic的所谓的液泛。由于液泛而内部流路中积留有生成水的单电池Ia的内部气体流路 lc，与没有生成水流出的单电池Ia相比，压力损失上升。因此，在单电池Ia之间，内部气体流路Ic的压力损失产生差异，从而产生对单电池Ia分配反应气体的分配性能变差的单电池la(参照图4的(b))。在该图中，用阴影表示的气体扩散层Ib表示生成水流到了内部气体流路Ic侧的状态。因此，在难以分配反应气体的单电池Ia中，存在反应气体不足的可能性。因此，在本实施方式中，在开始发电的情况下，以流量比正常运转流量大的启动时流量提供反应气体。因此，通过增大反应气体的流量，即使是压力损失较大而以正常运转流量会导致反应气体不足的单电池la，也能够向该单电池Ia提供反应气体。另外，如果在判断电池数以上的单电池Ia中生成水流到了内部气体流路Ic侧，则消除了各单电池Ia的压力损失的差异(参照图4的(c))。由此，能够恢复对单电池Ia分配反应气体的分配性能。因此，能够将反应气体的流量恢复为正常运转流量。
这样，根据本实施方式，能够检测判断电池数以上的单电池中生成水流到了内部气体流路侧的定时。由此，能够高精确度地判断反应气体的分配性能变差而电压变得不稳定的期间的结束定时。因此，能够在适当的定时结束使反应气体的流量增加的期间、即积留在内部气体流路中的生成水的排出处理。另外，在本实施方式中，根据生成水流出到内部气体流路侧的单电池的个数以及对每个单电池分配反应气体的分配差异的程度，以构成燃料电池堆1的所有单电池为上限数来设定判断电池数。在此，说明判断值Wth的设定基准。例如，设判断电池数为构成燃料电池堆1的所有单电池Ia的个数。在这种情况下，判断值Wth是所有单电池Ia的气体扩散层Ib能够保持的液态水量的合计。并且，在所有单电池Ia中生成水流到了内部气体流路Ic侧的情况下，能够抑制单电池Ia间压力损失的差异。因此，能够将反应气体的流量恢复为正常运转流量。此外，判断电池数不限定于构成燃料电池堆1的所有单电池的个数。例如，能够对生成水从气体扩散层流出到内部气体流路侧的单电池的个数进行计数，将可判断为反应气体的分配性能得到改善的单电池的个数设定为判断电池数的下限值。图5是表示判断值Wth的设定基准的说明图。具体地说，首先，对燃料电池堆1设定使取出电流固定的稳定发电状态。在这种情况下，在单电池间生成水向内部气体流路的流出开始产生差异的定时，以在反应气体的分配最差的单电池中会产生液泛的反应气体流量继续发电。并且，计算生成水累积量作为判断值wth，该生成水累积量是由于在规定数的单电池中生成水流出到内部气体流路侧而反应气体的分配性能改善从而消除液泛之前的生成水的累积量。在此，在图5中，A表示构成燃料电池堆1的所有单电池的气体扩散层的容积，Lw 表示生成水累积量Wad。另外，Vave表示与每个单电池有关的平均电压，Vmin表示各个单电池中的最低电压。在产生液泛的单电池中，由于发电效率下降而呈现电压下降的倾向。另外，在消除了液泛的定时，消除了电压的下降。因此，能够根据与消除了液泛的定时相对应的点B处的生成水累积量来设定判断值Wth。另外，在本实施方式中，控制部30根据以发电开始的定时为起点的堆电流在时间序列上的变化，来计算燃料电池堆1的生成水累积量Wad。然后，控制部30以生成水累积量Wad达到了判断值Wth、即达到了在判断电池数以上的单电池中生成水流到了内部气体流路侧时生成水的总量为条件，判断为生成水流出。在开始发电后，如果超过气体扩散层可保持的液态水量的生成水流出到内部气体流路侧的单电池数在判断电池数以上，则脱离了电压不稳定的区域(压力损失存在差异的区域)。通过根据堆电流求出生成水累积量，能够高精确度地检测值。(第二实施方式)图6是表示本发明的第二实施方式所涉及的燃料电池系统的结构的结构图。本实施方式所涉及的燃料电池系统与第一实施方式的燃料电池系统的不同点在于直接测量生成水累积量Wad。此外，对与第一实施方式重复的结构省略说明，以不同点为中心进行说明。具体地说，在氢循环流路中设置有气液分离装置14。该气液分离装置14将在氢循环流路中流动的气体、即包含生成水的气体分离为气体成分和生成水。分离得到的生成水积存在气液分离装置14内，根据需要经由未图示的流路排出到外部。在该气液分离装置14 中设置有检测所积存的生成水的水位的液位传感器(level SenSOr)32。换言之，该液位传感器32设置在燃料电池堆1的反应气体的出口侧，检测从燃料电池堆1排出的生成水量。 来自液位传感器32的传感器信号被输入到控制部30。控制部30根据来自液位传感器32的传感器信号、即生成水的水位来计算生成水累积量Wad。然后，与第一实施方式同样地，通过将该生成水累积量Wad与判断值Wth进行比较，判断是否在判断电池数以上的单电池中生成水流到了内部气体流路侧。在开始发电之后，如果超过气体扩散层可保持的液态水量的生成水流出到内部气体流路侧的单电池数在判断电池数以上，则脱离了电压不稳定的区域(压力损失存在差异的区域)。通过直接检测从燃料电池堆1排出的生成水的量，能够高精确度地检测生成水累积量。此外，在本实施方式中，主要以在燃料极侧保持生成水的情形为前提，只在供氢系统侧设置了检测从燃料电池堆1排出的生成水量的检测单元，但是本发明不限定于此。在氧化剂极侧保持生成水的情况下，也可以只在供氧系统中设置检测单元。另外，也可以在供氢系统以及空气供给系统这两个系统中都设置检测单元。另外，作为检测单元，也可以设置在燃料电池堆1的反应气体的出口侧来检测从燃料电池堆1排出的生成水的排出速度。在这种情况下，控制部30以检测出的排出速度达到了在判断电池数以上的单电池中生成水流到了内部气体流路侧时的生成水的排出速度为条件，判断为生成水流出。(第三实施方式)图7是表示本发明的第三实施方式所涉及的燃料电池系统的结构的结构图。本实施方式所涉及的燃料电池系统与第一实施方式的燃料电池系统的不同点在于直接测量生成水累积量Wad。此外，对与第一实施方式重复的结构省略说明，以不同点为中心进行说明。具体地说，在供氢系统中，在燃料电池堆1的上游侧和下游侧设置有检测压力的压力传感器33、34。另外，在空气供给系统中，在燃料电池堆1的上游侧和下游侧设置有检测压力的压力传感器35、36。来自这些压力传感器33 36的传感器信号被输入到控制部 30。控制部30根据供氢系统的压力传感器33、34，能够确定燃料极侧的燃料电池堆1 的出入口的压力损失(下面称为“燃料极侧的堆压力损失”)。另外，控制部30根据空气供给系统的压力传感器35、36，能够确定氧化剂极侧的燃料电池堆1的压力损失(下面称为 “氧化剂极侧的堆压力损失”)。换言之，压力传感器33 36作为检测燃料电池堆1的反应气体的入口侧的压力和燃料电池堆1的反应气体的出口侧的压力之间的压差的传感器而发挥功能。然后，控制部30将堆压力损失与判断值进行比较，判断是否在判断电池数(例如所有电池)以上的单电池中反应电极(气体扩散层)所保持的生成水流到了内部气体流路侧。图8是对判断值的设定方法进行说明的说明图。在此，说明判断值的设定方法。在该图中，Lv表示堆压力损失的变化，Lw表示生成水累积量Wad的变化。在燃料电池堆1开始发电的情况下，即使产生生成水，只要生成水量在各单电池的气体扩散层的液态水保持量以内，生成水就不会被排出到内部气体流路侧。因此，各单电池的内部气体流路的压力损失较小，堆压力损失也较小。接着，当生成水开始流出到内部气体流路中时，堆压力损失逐渐变大(定时tl)。 然后，在所有的单电池中生成水都从气体扩散层流出的情况下，堆压力损失变为最大值 (定时t2)。在堆压力损失达到了最大值的情况下，在所有单电池中生成水流出到内部气体流路侧。由于能够避免单电池间的压力损失的差异，因此能够使用该堆压力损失的最大值作为判断值。具体地说，首先，对燃料电池堆1设定使取出电流固定的稳定发电状态。在这种情况下，在单电池间生成水向内部气体流路的流出开始产生差异的定时，以在反应气体的分配变得最差的单电池中产生液泛的反应气体流量继续发电。并且，计算由于生成水流出到内部气体流路侧而反应气体的分配性能得到改善从而消除了液泛时的堆压力损失。并且， 将计算出的该堆压力损失设定为判断值。这样，根据本实施方式，控制部30以堆压力损失达到了在判断电池数以上的单电池中生成水流到了内部气体流路侧时的燃料电池堆1的出入口的压差为条件，判断为生成水流出。根据上述结构，即使在相同的条件下，在生成水流出到内部气体流路的前后堆压力损失也会发生变化。由此，根据堆压力损失，能够高精确度地检测分配流量存在差异的情况的结束定时。产业上的可利用性本发明的燃料电池系统及其控制方法不仅可以作为能源装载在车辆中使用，例如也能够在如固定型的燃料电池系统那样的广泛的用途中利用。
权利要求
1.一种燃料电池系统，具备燃料电池和气体供给单元，该燃料电池由分别具备反应电极和向该反应电极提供反应气体的内部气体流路的多个单电池构成，在每个单电池内通过经由内部气体流路提供反应气体来进行发电，该气体供给单元向上述燃料电池提供反应气体，上述燃料电池系统的特征在于，具有判断单元，其判断在预先设定的判断电池数以上的单电池中由上述反应电极保持的生成水是否流出到上述内部气体流路侧；以及控制单元，其使上述气体供给单元以第一流量开始提供反应气体，在由上述判断单元判断为生成水流出的情况下，将从上述气体供给单元提供的反应气体的流量从上述第一流量变更为小于该第一流量的第二流量。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，上述判断电池数是根据生成水流出到上述内部气体流路侧的单电池数以及向每个单电池分配反应气体的分配差异程度、以构成上述燃料电池的所有单电池数为上限而进行设定的。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，上述第二流量是在燃料电池系统启动后的正常运转时用于由上述燃料电池进行发电动作的设计流量。
4.根据权利要求1 3中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，还具有电流检测单元，该电流检测单元检测从上述燃料电池取出的电流，上述判断单元根据以上述燃料电池开始发电的定时为起点的由上述电流检测单元检测出的电流在时间序列上的变化，计算上述燃料电池中产生的生成水的累积量，在该生成水的累积量达到了上述判断电池数以上的单电池中生成水流出到上述内部气体流路侧时的生成水的总量的条件下，上述判断单元判断为生成水流出。
5.根据权利要求1 3中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，还具有液态水检测单元，该液态水检测单元设置在上述燃料电池的反应气体出口侧， 检测从上述燃料电池排出的生成水的量，在由上述液态水检测单元检测出的液态水量达到了上述判断电池数以上的单电池中生成水流出到上述内部气体流路侧时的生成水的量的条件下，上述判断单元判断为生成水流出。
6.根据权利要求1 3中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，还具有液态水检测单元，该液态水检测单元设置在上述燃料电池的反应气体出口侧， 检测从上述燃料电池排出的生成水的排出速度，在由上述液态水检测单元检测出的排出速度达到了上述判断电池数以上的单电池中生成水流出到上述内部气体流路侧时的生成水的排出速度的条件下，上述判断单元判断为生成水流出。
7.根据权利要求1 3中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，还具有压差检测单元，该压差检测单元检测上述燃料电池的反应气体入口侧的压力和上述燃料电池的反应气体出口侧的压力之间的压差，在由上述压差检测单元检测出的压差达到了上述判断电池数以上的单电池中生成水流出到上述内部气体流路侧时的上述燃料电池的出入口的压差的条件下，上述判断单元判断为生成水流出。
8.一种燃料电池系统，其特征在于，具备燃料电池，其由分别具备反应电极和向该反应电极提供反应气体的内部气体流路的多个单电池构成，通过经由各内部气体流路向各反应电极提供反应气体来进行发电；以及气体供给单元，其向上述反应电极提供反应气体，其中，在燃料电池系统启动时，从上述气体供给单元以第一流量提供反应气体，并且在判断电池数以上的单电池中由上述反应电极保持的生成水流出到上述内部气体流路侧从而抑制了对各内部气体流路分配反应气体的分配差异的条件下，使从上述气体供给单元提供的反应气体的流量从第一流量开始减小。
9.一种燃料电池系统的控制方法，该燃料电池系统具备燃料电池，该燃料电池由分别具备反应电极和向该反应电极提供反应气体的内部气体流路的多个单电池构成，该燃料电池系统的控制方法的特征在于，以第一流量开始向上述燃料电池提供反应气体，在判定为预先设定的判断电池数以上的单电池中由上述反应电极保持的生成水流出到上述内部气体流路侧的情况下，将反应气体的流量从上述第一流量变更为小于该第一流量的第二流量。
全文摘要
本发明提供一种燃料电池系统及其控制方法。在燃料电池启动时，在适当的定时结束生成水的排出处理。以第一流量开始提供反应气体。并且，在判断为预先设定的判断电池数以上的单电池中由反应电极保持的生成水流出到内部气体流路侧的情况下，将反应气体的流量变更为流量小于第一流量的第二流量。
文档编号H01M8/06GK102165636SQ20098013758
公开日2011年8月24日 申请日期2009年8月7日 优先权日2008年9月26日
发明者佐藤雅士, 前岛晋 申请人:日产自动车株式会社