燃料电池系统的制作方法

本说明书中公开的技术涉及燃料电池系统。

背景技术：

1、在燃料电池系统中，当燃料电池组的发电停止时，由化学反应产生的水残留在燃料电池组中。当该残留水留在燃料电池组中时，残留水可能在诸如低于冰点的温度的低温环境中等结冰，并且燃料电池组可能不能正常运行。

2、关于这一点，日本未审查专利申请公报no.2021-180160(jp 2021-180160a)描述了一种燃料电池系统，其中，当燃料电池组的发电停止时，执行将氧化剂气体输送到燃料电池组以排放燃料电池组中残留的水的排水处理。此时，燃料电池组中的残留水的量基于燃料电池组的阻抗来确定。

技术实现思路

1、当多个燃料电池组串联地电连接时，从操作控制的角度来看，优选的是同时终止所有燃料电池组的排水处理。然而，燃料电池组的排水处理很少同时完成，并且通常在完成排水处理的时间上存在差异。在这种情况下，当燃料电池组中的一些燃料电池组的排水完成时终止排水处理将导致残留水保持在剩余的燃料电池组中。另外，继续排水处理直到所有燃料电池组都被完全排水将导致执行排水处理超过对于已经完成排水的燃料电池组所必需的排水处理。

2、鉴于上述情况，本说明书提供了一种技术，该技术用于即使当燃料电池组的排水处理同时终止时也将每个燃料电池组中的残留水的量的差异降低到相对较低的水平。

3、本说明书中公开的技术表现为一种燃料电池系统。在其第一方面中，燃料电池系统包括：多个燃料电池组，所述多个燃料电池组串联地电连接；气体供应单元，该气体供应单元将气体供应到燃料电池组；阻抗检测单元，该阻抗检测单元检测燃料电池组的阻抗；以及控制装置，该控制装置控制燃料电池组和气体供应单元的操作并获得由阻抗检测单元检测到的检测值。控制装置被配置成执行排水处理，在该排水处理中，当停止燃料电池组的发电时，气体被供应到燃料电池组以排放燃料电池组中残留的水。排水处理包括：对于燃料电池组中的检测值达到预定值的燃料电池组，限制气体的输送流量，直到检测值在所有燃料电池组处均达到预定值为止。

4、在上述燃料电池系统中，控制装置在排水处理期间监测每个燃料电池组的阻抗。燃料电池组中的残留水的量越小，相对于燃料电池组检测到的阻抗越高。因此，可以认为残留水的量在检测到不小于预定值的阻抗的燃料电池组内部相对较小，并且可以认为残留水的量在检测到小于预定值的阻抗的燃料电池组内部相对较大。因此，在根据本技术的排水处理中，对于阻抗已经达到预定值的燃料电池组，气体的输送流量被限制，直到阻抗对于所有燃料电池组都达到预定值为止。这样的配置使得在排水处理期间所有燃料电池组中的残留水的量能够均衡。因此，可以继续对于燃料电池组中的每一个燃料电池组而言气体的输送流量没有限制的排水处理，使得多个燃料电池组的排水处理同时终止，并且因此可以使每个燃料电池组中的残留水的量的差异相对较小。

5、根据第二方面，在第一方面中，排水处理还可以包括根据燃料电池组的温度校正气体的输送流量。除了供应到燃料电池组的气体的输送流量之外，燃料电池组中的排放水量根据取决于燃料电池组的温度的饱和水蒸气的量而变化。因此，根据每个燃料电池组的温度校正对于每个燃料电池组而言的气体的输送流量使得能够在相对短的时间段内消除每个燃料电池组中的残留水的量的差异。

6、根据第三方面，在第一或第二方面中，气体可以是供应到燃料电池组的阴极侧的氧化剂气体。在燃料电池组中，水主要由阴极侧上的气体的化学反应产生。因此，使用供应到燃料电池组的阴极侧的氧化剂气体执行排水处理，可以高效地将燃料电池组中的残留水排放到外部。

7、根据第四方面，在第一至第三方面中，对于燃料电池组中的每一个，气体供应单元可以包括：氧化剂气体供应路径，该氧化剂气体供应路径连接到燃料电池组的供应端口并且包括压缩机；氧化剂气体排放路径，该氧化剂气体排放路径连接到燃料电池组的排放端口；以及分流路径，该分流路径将氧化剂气体供应路径和氧化剂气体排放路径连接到彼此，并且包括分流阀。在这种情况下，限制排水处理中的氧化剂气体的输送流量可以包括打开分流阀以使氧化剂气体从分流路径绕道到氧化剂气体排放路径。根据这样的配置，可以在不准确地控制压缩机的操作的情况下调节供应到燃料电池组的氧化剂气体的输送流量。

8、除了上述之外或者备选地，在所述排水处理中限制氧化剂气体的输送流量可以包括限制由压缩机对氧化剂气体的输送流量。根据这样的配置，无论存在或不存在上述分流路径，都可以调节供应到燃料电池单元的氧化剂气体的供应量。

技术特征：

1.一种燃料电池系统，包括：

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述排水处理还包括根据所述多个燃料电池组的温度校正所述气体的输送流量。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其中，所述气体是被供应到所述多个燃料电池组的阴极侧的氧化剂气体。

4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中：

5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其中，在所述排水处理中限制所述氧化剂气体的输送流量包括：限制由所述压缩机对所述氧化剂气体的输送流量。

技术总结
本发明涉及燃料电池系统。燃料电池系统包括多个燃料电池组、气体供应单元、阻抗检测单元和控制装置。所述控制装置被配置成执行排水处理，在所述排水处理中，当停止所述燃料电池组的发电时，气体被供应到所述燃料电池组以排放所述燃料电池组中残留的水。所述排水处理包括：对于所述燃料电池组中的检测值达到预定值的燃料电池组，限制所述气体的输送流量，直到所述检测值在所有所述燃料电池组处均达到所述预定值为止。

技术研发人员：小关真弘,森裕晃,深见竜也
受保护的技术使用者：丰田自动车株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4