CN101855762B - 燃料电池*** - Google Patents

燃料电池*** Download PDF

Info

Publication number
CN101855762B
CN101855762B CN200880115083.1A CN200880115083A CN101855762B CN 101855762 B CN101855762 B CN 101855762B CN 200880115083 A CN200880115083 A CN 200880115083A CN 101855762 B CN101855762 B CN 101855762B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
impedance
control
control device
dry operating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200880115083.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101855762A (zh
Inventor
麻生真司
梶原滋人
土屋尚久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority claimed from PCT/JP2008/068870 external-priority patent/WO2009060706A1/ja
Publication of CN101855762A publication Critical patent/CN101855762A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101855762B publication Critical patent/CN101855762B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04253—Means for solving freezing problems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/33—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/34—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/40—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for controlling a combination of batteries and fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
    • H01M8/04529—Humidity; Ambient humidity; Water content of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04626—Power, energy, capacity or load of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04634—Other electric variables, e.g. resistance or impedance
    • H01M8/04649—Other electric variables, e.g. resistance or impedance of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04828—Humidity; Water content
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明的目的在于缩短直至燃料电池***停止的时间和抑制燃料电池的冻结。燃料电池***具备控制燃料电池的运转的控制装置，控制装置根据燃料电池在运转中的状态量(例如阻抗)使燃料电池在干燥状态下运转。控制装置能够在***停止指令之前使燃料电池在干燥状态下运转。另外，控制装置在燃料电池的要求输出或车辆的车速达到规定值以上的情况下，能够将燃料电池从干燥状态切换到湿润状态下的运转。

Description

燃料电池***
技术领域
本发明涉及一种具备燃料电池的燃料电池***，尤其涉及运转中的燃料电池的含水量的控制。
背景技术
燃料电池***中，将以氢气为代表的燃料气体、及以空气为代表的氧化气体向燃料电池供给。燃料电池通过燃料气体和氧化气体的发电反应产生电力，在空气极侧生成水。固体高分子型燃料电池中，电解质膜承担燃料气体和氧化气体的反应中的质子的传递，因此，为了高效地维持发电反应，需要监视电解质膜的水分状态并控制在合适的状态。
固体高分子型燃料电池大体在60℃～80℃运转。但是，燃料电池有时也在冰点以下的环境中使用。将运转停止状态的燃料电池放置于冰点以下的环境时，在直至下一次***起动的期间，燃料电池内的水分(生成水或水蒸气)冻结，有可能不能良好地进行下一次***起动，或者耗费时间。
日本特开2004-111196号公报中公开有用于抑制运转停止后的燃料电池的冻结的方法。该方法中，在运转停止条件成立时，停止燃料气体及氧化气体的供给，停止从燃料电池取出的输出电流。该停止后，将干燥的燃料气体及干燥的氧化气体(以下称为“干燥气体”)向燃料电池供给，从燃料电池取出比较小的输出电流，之后，停止干燥气体的供给而停止燃料电池的运转。
但是，这样的冻结抑制方法中，暂时停止从燃料电池取出输出电流后再次取出，直至燃料电池***最终停止需要很长时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池***，其能够实现直至燃料电池***停止的时间的缩短和燃料电池的冻结的抑制。
为实现上述目，本发明的燃料电池***，具备：燃料电池、以及控制燃料电池的运转的控制装置，控制装置根据燃料电池在运转中的状态量使燃料电池在干燥状态下运转。
根据该构成，能够使燃料电池从运转中开始在干燥状态下运转，因此，能够预先减少燃料电池的含水量。由此，即使在燃料电池***的停止指令后不进行减少燃料电池内的水分的处理，也能够抑制燃料电池的冻结，即使进行这样的处理，该处理所需要的时间较短即可，因此，也能够缩短直至燃料电池***停止的时间。另外，根据燃料电池在运转中的状态量使燃料电池在干燥状态下运转，因此，可实现符合燃料电池的状态的运转。
优选的是，控制装置可以在***停止指令、即燃料电池***的停止指令之前，使燃料电池在干燥状态下运转。
这样，能够从***停止指令前减少燃料电池的含水量。由此，与在***停止指令后使燃料电池在干燥状态下运转的情况相比，能够在短时间内完成***停止指令后的燃料电池的干燥。
根据本发明的一个优选方式，控制装置可以在燃料电池的要求输出为规定值以上的情况下，将燃料电池从干燥状态切换到湿润状态下的运转。
这样，能够确保燃料电池***的要求电力。尤其是干燥状态下的燃料电池的运转在限制了燃料电池的输出的状态下进行时，本发明是有用的。
根据本发明的另一个优选方式，控制装置可以在搭载了燃料电池***的移动体的移动速度为规定值以上的情况下，将燃料电池从干燥状态切换到湿润状态下的运转。
这样，能够确保移动体的驱动力，可满足被要求的移动体的移动速度。另外，“移动速度为规定值以上的情况”是指例如在移动体的减速中变为能够使燃料电池恢复至干燥状态的速度以上的情况。
优选的是，所述燃料电池在运转中的状态量可以为燃料电池的阻抗。
这样，能够高精度地把握燃料电池的水分状态，能够适宜地判断使燃料电池在干燥状态下运转还是在湿润状态下运转。
优选的是，控制装置可以在阻抗的目标值与测定值大幅度背离的情况下，通过使燃料电池的干燥程度阶段性地增大，来使燃料电池在干燥状态下运转。
根据本发明的一个优选方式，燃料电池***还可以具备向燃料电池供给氧化气体的供给机，控制装置可以具备测定阻抗的测定部。而且，控制装置可以基于测定的阻抗确定用于干燥状态的燃料电池中的水平衡的目标值，并确定氧化气体向燃料电池的目标供给量以达到该目标值。这时，控制装置可以基于测定的阻抗推测燃料电池现在的含水量，基于该含水量校正氧化气体的目标供给量，并控制供给机以达到该校正后的供给量。
根据本发明的另一个优选方式，控制装置可以具备测定阻抗的测定部、以及计算燃料电池中的水平衡的计算部。而且，控制装置可以在测定部不能测定阻抗时，使用由计算部计算的水平衡推测燃料电池的含水量，基于该推测的含水量使燃料电池在干燥状态下运转。
这样，即使不能测定阻抗，通过使用了水平衡的燃料电池的含水量的推测，也能够实现可使燃料电池在干燥状态下运转这样的故障安全。
更优选的是，控制装置可以在推测燃料电池的含水量时，在由计算部计算的水平衡的基础上，使用测定部能够最新测定的阻抗。
这样，能够提高燃料电池的含水量的推测的正确性。
根据本发明的又一个优选方式，控制装置也可以在不能测定阻抗时禁止燃料电池的干燥状态下的运转。
这样，能够在不知道燃料电池是在湿润状态还是在干燥状态的状态下，进行控制以使燃料电池成为干燥状态，并抑制使其过度干燥。
优选的是，燃料电池***还可以具备计测阻抗的测定间隔的计时器。控制装置可以在计时器计测的测定间隔超过阈值时，禁止燃料电池在干燥状态下的运转。
这样，在测定间隔没有超过阈值时，设为能够正常地测定阻抗，能够基于该测定值使燃料电池在干燥状态下运转，另一方面，在测定间隔超过阈值时，设为不能正常地测定阻抗，能够禁止燃料电池在干燥状态下的运转。通过这样的计时管理，能够抑制燃料电池的过度干燥。
优选的是，控制装置可以在不能测定阻抗时，将燃料电池从干燥状态下的运转切换到通常状态下的运转。
这样，能够避免干燥状态下的运转，并使燃料电池的含水量状态返回至通常的状态。
在此，为了使燃料电池的运转状态成为干燥状态或湿润状态，存在各种各样的方法。例如，能够通过燃料电池的发电量的限制、温度的上升、或者制冷剂导致的冷却量的减少，来使燃料电池处于干燥状态。另外，能够通过变更氧化气体的流量、压力、温度或者露点温度、或者燃料气体的流量、压力、净化频率或露点温度，来使燃料电池的运转状态成为干燥状态或湿润状态。
附图说明
图1是本发明实施方式的燃料电池***的构成图；
图2是表示本发明实施方式的燃料电池***的含水量控制的第一控制例的流程图；
图3是表示本发明实施方式的燃料电池***的含水量控制的第二控制例的流程图；
图4是表示本发明实施方式的燃料电池***的含水量控制的第三控制例的流程图；
图5是表示本发明实施方式的燃料电池***的含水量控制的第四控制例的流程图；
图6是表示本发明实施方式的燃料电池***的含水量控制的第五控制例的流程图；
图7是第五控制例中使用的水平衡目标映射，是表示燃料电池的阻抗和燃料电池的空气极侧的水平衡的目标值的关系的图；
图8是第五控制例中使用的空气流量目标映射，是表示目标空气流量、FC电流及水平衡的关系的图；
图9是第五控制例中使用的含水量推测映射，是表示燃料电池的阻抗和燃料电池的含水量的关系的图；
图10是表示本发明实施方式的燃料电池***的含水量控制的第六控制例的框图；
图11是表示本发明实施方式的燃料电池***的含水量控制的第七控制例的框图；
图12是第七控制例中使用的水平衡目标映射，是表示燃料电池的阻抗和燃料电池的空气极侧的水平衡的目标值的关系的图；
图13是表示第七控制例中使用的空气背压目标映射，是表示目标空气背压、FC电流及水平衡的关系的图；
图14是含水量控制的第八控制例的本发明实施方式的燃料电池***的构成图；
图15是表示本发明实施方式的燃料电池***的含水量控制的第八控制例的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的优选实施方式的燃料电池***进行说明。
如图1所示，本发明的燃料电池***1可搭载于燃料电池汽车(FCHV)、电动汽车、混合动力汽车等车辆100上。但是，燃料电池***1也可以应用于车辆100以外的各种移动体(例如，船舶或飞机、机器人等)或定置型电源。
燃料电池***1具备：燃料电池2、将作为氧化气体的空气向燃料电池2供给的氧化气体配管***3、将作为燃料气体的氢气向燃料电池2供给的燃料气体配管***4、向燃料电池2供给制冷剂的制冷剂配管***5、对***1的电力进行充放电的电力***6、以及对***1的运转进行统一控制的控制装置7。氧化气体及燃料气体可总称为反应气体。
燃料电池2例如由固体高分子电解质型构成，具备层叠了多个单电池的电池组结构。单电池在由离子交换膜构成的电解质的一个面上具有空气极，在另一个面上具有燃料极，另外，还具有一对隔板以从两侧夹持空气极和燃料极。向一个隔板的氧化气体流路2a供给氧化气体，向另一个隔板的燃料气体流路2b供给燃料气体。通过供给的燃料气体及氧化气体的电化学反应，燃料电池2产生电力。燃料电池2中的电化学反应为发热反应，固体高分子电解质型的燃料电池2的运转时的温度大致为60～80℃。
氧化气体配管***3具备供给路11及排出路12。在供给路11中流过向燃料电池2供给的氧化气体。在排出路12中流过从燃料电池2排出的氧化废气。氧化废气由于包含通过燃料电池2的电池反应而生成的水分，因此为高湿润状态。
在供给路11中设有压缩机14及加湿器15。压缩机14是经由空气清洁器13取入外部空气并向燃料电池2压送的供给机。加湿器15在流过供给路11的低湿润状态的氧化气体和流过排出路12的高湿润状态的氧化废气之间进行水分交换，并对向燃料电池2供给的氧化气体适当地进行加湿。背压调整阀16对燃料电池2的空气极侧的背压进行调整。背压调整阀16配设于排出路12的空气极出口附近，在其附近设有检测排出路12内的压力的压力传感器P1。氧化废气经过背压调整阀16及加湿器15，最终作为废气向***外的大气中排出。
燃料气体配管***4具有氢供给源21、从氢供给源21向燃料电池2供给的氢气流过的供给路22、用于使从燃料电池2排出的氢废气返回供给路22的合流点A的循环路23、将循环路23内的氢废气向供给路22压送的泵24、以及与循环路23分支连接的净化路25。通过打开主阀26而从氢供给源21向供给路22流出的氢气经过调压阀27以外的减压阀、及切断阀28向燃料电池2供给。在净化路25上设有用于将氢废气向氢稀释器(省略图示)排出的净化阀33。
制冷剂配管***5具有：连通到燃料电池2内的冷却流路2c的制冷剂流路41、设置于制冷剂流路41的冷却泵42、冷却从燃料电池2排出的制冷剂的散热器43、绕过散热器43的旁通流路44、设定冷却水向散热器43及旁通流路44的通流的切换阀45。制冷剂流路41具有设置在燃料电池2的制冷剂入口附近的温度传感器46、设置于燃料电池2的制冷剂出口附近的温度传感器47。
冷却泵42通过电动机驱动将制冷剂流路41内的制冷剂向燃料电池2循环供给。温度传感器47检测的制冷剂温度反映燃料电池2的内部温度，即电池内温度(以下称为“FC温度”)。但是，也可以通过另外设置温度传感器，直接检测燃料电池2的温度。切换阀45例如由旋转阀构成。
电力***6具备高电压DC/DC转换器61、蓄电池62、牵引变换器63、牵引电动机64、及各种辅机变换器65、66、67。高电压DC/DC转换器61为直流的电压变换器，具有调整从蓄电池62输入的直流电压而向牵引变换器63侧输出的功能，以及调整从燃料电池2或牵引电动机64输入的直流电压而向蓄电池62输出的功能。通过高电压DC/DC转换器61的这些功能，实现蓄电池62的充放电。另外，通过高电压DC/DC转换器61控制燃料电池2的输出电压。
牵引变换器63将直流电流变换为三相交流，并向牵引电动机64供给。牵引电动机64例如为三相交流电动机。牵引电动机64构成搭载燃料电池***1的车辆100的主动力源，连结于车辆100的车轮101L、101R。辅机变换器65、66、67分别控制压缩机14、泵24及冷却泵42的电动机的驱动。
控制装置7构成为内部具有CPU、ROM、RAM的微型计算机。CPU根据控制程序执行所期望的运算，并进行燃料电池2的含水量控制等各种处理和控制。ROM存储由CPU处理的控制程序、控制数据。RAM主要使用作为用于控制处理的各种作业区域。
控制装置7输入来自各种压力传感器(P1)、温度传感器(46、47)、电压传感器、电流传感器、油门开度传感器、外部气温传感器71、及速度传感器75等各种传感器的检测信号。油门开度传感器检测车辆100的油门开度。外部气温传感器71检测放置燃料电池***1的环境的外部气温。速度传感器75检测车辆100的行驶速度(移动速度)。控制装置7接受来自这些传感器的检测信号的输入，并将控制信号向燃料电池***1的各构成要素输出。
控制装置7具备存储部121、阻抗测定部122、水平衡计算部123及运转控制部125作为用于实现燃料电池2的含水量的控制的功能块。存储部121存储用于实现燃料电池2的含水量的控制的各种程序、后述的各种映射。另外，各种映射是通过实验或模拟而事先得到的。
阻抗测定部122例如通过交流阻抗法测定燃料电池2现在的阻抗。通过测定燃料电池2的阻抗，能够推测燃料电池2的含水量。即，基于阻抗测定部122的测定结果，能够掌握燃料电池2为干燥状态还是湿润状态。阻抗测定部122通过公知的方法，基于重叠的正弦波信号，测定燃料电池2的阻抗。
水平衡计算部123计算燃料电池2的水平衡W。水平衡W可从向燃料电池2的流入水分量Wx、燃料电池2的排除水分量Wy、及燃料电池2中的生成水分量Wz计算出。它们的关系式可如下表达。
W＝Wx-Wy+Wz
水平衡W是燃料电池2整体的水平衡、燃料电池2的空气极侧的水平衡或燃料电池2的燃料极侧的水平衡，优选为燃料电池2整体的水平衡或燃料电池2的空气极侧的水平衡。
例如，关于燃料电池2整体的水平衡，流入水分量Wx为向燃料电池2供给的氧化气体及燃料气体中包含的水分量，能够通过反应气体的供给流量、供给压力、及湿度进行计算。另外，排出水分量Wy是从燃料电池2排出的氧化气体及燃料气体中包含的水分量，能够通过反应气体的排出流量、背压、及湿度进行计算。生成水分量Wz是由燃料电池2的发电生成的水分量，能够通过相关关系的燃料电池2的发电量(电压、电流)进行计算。
运转控制部125基于阻抗测定部122及水平衡计算部123等的结果，控制燃料电池2的运转。更详细而言，运转控制部125向各种构成设备(压缩机14、背压调整阀16、泵14、净化阀33、冷却阀42、切换阀45、散热器43用的冷却风扇、高压DC/DC转换器61等)发送控制指令，控制燃料电池2的运转以达到所期望的运转状态。
接着，关于控制装置7对燃料电池2的含水量控制，对多个例子进行说明。
<第一控制例>
如图2所示，首先，燃料电池***1执行燃料电池2的通常运转(步骤S1)。在此，在通常运转中，在将空气化学计测比设定为1.0以上(理论值)的状态下使燃烧电池2运转(发电)，以抑制电力损失而得到高的发电效率。所谓空气化学计测比是指氧剩余率，表示供给的氧相对于恰好与氢进行反应所需要的氧剩余了多少。
接着，在通常运转中，燃料电池2的阻抗通过阻抗测定部122进行测定(步骤S2)。通过该测定的阻抗，作为运转中的燃料电池2的状态量，推测燃料电池2现在的含水量。该推测例如使用表示阻抗和含水量的相关关系的映射进行。另外，该映射存储于存储部121。然后，根据推测的含水量，判断是否使燃料电池2在干燥状态下运转(步骤S3)。在不需要使燃料电池2干燥的情况下(步骤S3：No，否)，省略处理，继续燃料电池2的通常运转。另一方面，需要使燃料电池2干燥的情况下(步骤S3：Yes，是)，通过运转控制部125执行干燥运转(步骤S4)。
在此，干燥运转是指在燃料电池2输出通过各种参数设定的要求输出的同时使燃料电池2内稍微干燥地运转。换言之，干燥运转是指与通常运转相比使燃料电池2的含水量减少的运转。干燥运转不一定需要将燃料电池2内(电解质膜、扩散层、流路)的湿度设为0％，只要能降低水分即可。如果执行干燥运转，则与通常运转相比，例如电解质膜变得稍微干燥。干燥运转可通过使用与通常运转时使用的控制参数的值不同的值，利用各种方法执行。
具体而言，在第一例中，干燥运转通过与通常运转相比使FC温度上升来执行。这可以通过例如燃料电池2的自发热或冷却量的减少来实现。燃料电池2的自发热例如可通过进行低效率运转来执行。燃料电池2的冷却量的减少可在使燃料电池2发电的状态下通过如下方法实现：控制冷却泵42的转速及/或散热器43用的冷却风扇的转速而抑制散热器43带来的冷却量、或者将切换阀45切换到旁通流路44侧。通过进行这样的干燥运转，能够促进滞留在燃料电池2内的水分的蒸发，能够由氧化废气或燃料废气将该蒸发的水分带走。
在第二例中，干燥运转通过与通常运转相比变更氧化气体的流量、压力、温度及露点温度的至少一个来执行。具体而言，通过如下方法进行干燥运转：通过提高压缩机14的转速来增加氧化气体的供给流量、调整背压调整阀16的开度而降低氧化气体的供给压、通过未图示的外部加热器使氧化气体的温度上升、或者降低露点温度。另外，在干燥运转中，也可以绕过加湿器15将氧化气体向燃料电池2供给，也可以以减少加湿器中的氧化气体的加湿量的方式进行控制。
在第三例中，干燥运转通过与通常运转相比变更燃料气体的流量、压力、净化频率及露点温度的至少一个来执行。具体而言，通过如下方法进行干燥运转：通过调整泵24及/或省略图示的喷射器来增加燃料气体的流量、通过调整调节器28或喷射器来降低燃料气体的供给压力、增加净化阀33的净化频率、或者降低露点温度。
另外，也可以将上述的第一～第三的例子组合而执行干燥运转，但与第三例相比，第二例能够更有效地使燃料电池2干燥。这是因为，燃料气体配管***4由于包括循环***，所以与氧化气体配管***3相比，相应地控制参数的变更带来的响应性低。尤其是作为响应性高的方法，优选使用增加氧化气体的供给流量的方法。
以上的干燥运转在步骤S4中执行，燃料电池2的含水量与通常运转时相比降低。之后，判断有无用户(驾驶者)发出的***停止指令(步骤S5)。***停止指令是指使燃料电池***1的运转停止的指令。例如为了干燥运转而变更了控制参数后，在规定时间内没有***停止指令的情况下(步骤S5：No)，再一次执行阻抗测定(步骤S2)，进行反馈控制。另一方面，在发出了***停止指令的情况下(步骤S5：Yes)，其成为触发点而从干燥运转切换为扫气运转(步骤S6)。
在此，扫气运转是指在燃料电池***2的运转结束时(***停止时)，通过将燃料电池2内的水分完全或大致完全地排出至外部来对燃料电池2内进行扫气。扫气运转通过如下方法进行：例如在将燃料电池2设为空转的状态下或者使氢气向燃料电池2的供给停止的状态下，通过压缩机14将氧化气体向氧化气体流路2a供给，由氧化气体带走残留在燃料电池2的水分。由此，燃料电池2的电解质膜或电极变为干燥的状态。之后，燃料电池***1停止并准备下一次起动。
如以上所说明，通过第一控制例，根据燃料电池2在运转中的状态量即含水量，使燃料电池2在干燥状态下运转，因此，能够在***停止指令之前预先减少含水量。由此，能够在***停止指令后在短时间内使燃料电池2进行扫气(干燥)，能够缩短直至燃料电池***1停止的时间，并且能够节约燃料电池2的干燥所需要的电力。另外，能够抑制***停止后的燃料电池2的冻结，即使下一次的***起动时在冰点下，也能够使燃料电池2稳定地起动。另外，根据燃料电池2在运转中的状态量使其在干燥状态下运转，因此，能够进行与燃料电池2的状态相适应的运转。
另外，也可以根据车辆100的使用环境或使用时间，确定是否将燃料电池2从通常运转切换为干燥运转。例如，在没有引起燃料电池2的冻结的地域或时间，也可在***停止指令前不将燃料电池2一律设为干燥运转。举出一例，在冬季时，作为燃料电池2的含水量控制，执行如图2所示的流程，另一方面，在除此之外的夏季等时，不执行图2所示的流程，不使燃料电池2干燥运转也能够使燃料电池***1结束。举出其他的例子，也可以在外部气温传感器71检测出的温度例如为0℃以下的情况下，作为燃料电池2的含水量控制执行图2所示的流程，而在该检测温度超过0℃的情况下，不执行图2所示的流程。
<第二控制例>
接着，参照图3对第二控制例进行说明。与第一控制例的不同点在于追加了步骤S14及S15。另外，步骤S11～13及16～18与图2的步骤S1～6相同，因此，在此省略说明。
步骤S14中，控制装置7判断步骤S12的阻抗测定值是否大幅度背离阻抗目标值。在此，阻抗目标值是用于使燃料电池2在干燥状态下运转的目标值，其存储于存储部121。
阻抗测定值和阻抗目标值之差为阈值以上的情况下(步骤S14：Yes)，使燃料电池2的干燥程度阶段性地上升并同时执行干燥运转(步骤S15)。例如，使氧化气体的供给流量阶段性地增大至其目标值。另一方面，如果阻抗测定值和阻抗目标值之差不足阈值(步骤S14：No)，则与第一控制例相同，不使干燥程度变化而执行干燥运转(步骤S16)。
如以上所说明，根据第二控制例，在第一控制例带来的作用、效果的基础上，可根据需要改变干燥程度执行干燥运转。如上所述，通过在使干燥程度慢慢上升的同时执行干燥运转，能够使燃料电池2的阻抗迅速地接近目标值。另外，越提高干燥程度，声音及燃耗等的偏离就越大，但通过阶段性地控制能够减小偏离。
<第三控制例>
接着，参照图4对第三控制例进行说明。与第一控制例的不同点在于要根据状况消除干燥状态下的运转带来的偏离。因此，第三控制例中，在第一控制例的基础上，追加要求输出的判断(步骤S25)及湿润控制(步骤S26)。另外，步骤S21～24及27～28与图2的步骤S 1～6相同，因此，在此省略说明。
干燥运转的执行中(步骤S24)、控制装置7判断燃料电池2的要求输出是否为阈值以上(步骤S25)。“阈值”例如能够设定为燃料电池2的最大输出的一半，或设定为车辆100在时速60km下可行驶的输出。另外，将判断的基准设定为燃料电池2的要求输出，取而代之，也可以将燃料电池2的要求输出的增加率、油门开度、或者燃料电池***1的整体的要求输出作为判断的基准。
如果燃料电池2的要求输出不足阈值(步骤S25：No)，则即使是干燥运转也能够满足燃料电池2的要求输出，因此，继续进行干燥运转。另一方面，如果燃料电池2的要求输出为阈值以上(步骤S25：Yes)，则在干燥运转中不能满足燃料电池2的要求输出。例如，在干燥运转执行中车辆100加速时，燃料电池2的要求输出有时会超过干燥运转中的燃料电池2的可发电输出。该情况下(步骤S25：Yes)，将燃料电池2从干燥状态切换到湿润状态下的运转(步骤S26)。
步骤S26中的湿润控制是指燃料电池2内稍微湿润地运转，换言之，是指与通常运转或干燥运转相比使燃料电池2的含水量增加的控制。该湿润控制通过执行与上述的第二或第三的干燥运转的例子相反的运转来进行。例如，降低氧化气体的供给流量，或提高氧化气体的供给压力，或者降低FC温度，减少反应气体的废气(氧化废气或燃料废气)带走的水分的量。之后，根据重新取得的阻抗，判断是否使燃料电池2在干燥状态下运转(步骤S3)。
如以上所说明，根据第三控制例，干燥运转中的燃料电池2的要求输出为阈值(规定值以上)的情况下，对燃料电池2进行湿润控制。由此，能够立即恢复燃料电池2的输出，能够确保燃料电池***1的要求电力。另外，其他的实施方式中，在步骤S25中，也可以将燃料电池2的要求输出的增加率和阈值进行比较。另外，第三控制例也和第二控制例相同，也可以进行干燥程度的阶段性的控制(图3：步骤S14及步骤S15)。
<第四控制例>
接着，参照图5对第四控制例进行说明。与第三控制例的不同点在于要替代要求输出的判断(步骤S25)而进行车速的判断(步骤S35)，由此根据状况消除干燥状态下的运转带来的偏离。另外，步骤S31～34及36～38与图4的步骤S21～24、及S26～28相同，因此，在此省略说明。
在步骤S35中，控制装置7判断车辆100的行驶速度(即，车速)是否为阈值以上。车辆100的行驶速度通过上述速度传感器75进行检测。阈值例如可以设定为80km/h、100km/h等的较高速的值。优选的是如后所述，只要阈值在车辆100的减速中为可以确保燃料电池2能够恢复至干燥状态的时间的速度以上即可。
如果车速不足阈值(步骤S35：No)，则继续进行燃料电池2在干燥状态下的运转。这是因为燃料电池2的要求输出的水平即使在干燥状态下也能够满足。
另一方面，如果车速为阈值以上(步骤S35：Yes)，则将燃料电池2从干燥状态切换到湿润状态下的运转(步骤S36)。这是因为燃料电池2的要求输出的水平有时会大于能够在干燥运转下发电的燃料电池2的输出。另外，即使假设进行湿润控制，如果车辆100在某种程度的高速行驶中，则通常减速并停车也需要耗费时间。因此，直至该停车的期间，可再一次切换到干燥状态下的运转，并执行该运转。因此，如果车速为阈值以上(步骤S35：Yes)，则可以对燃料电池2进行湿润控制(步骤S36)。
如以上所说明，根据第四控制例，与第三控制例相同，能够立即恢复燃料电池2的输出，能够满足牵引电动机64的要求电力。
<第五控制例>
接着，参照图6～图9对第五控制例进行说明。本实施例涉及较高地维持燃料电池2的阻抗的运转、即在干燥状态下进行运转的具体的控制。第五控制例例如在图2的步骤S4中进行。
如图6所示，控制装置7基于阻抗测定值ZA，进行由虚线的框线200包围的运算，确定适合在干燥状态下运转的空气流量指令值。在此，阻抗测定值ZA是通过阻抗测定部122测定的值。空气流量指令值为压缩机14产生的氧化气体的供给流量的指令值。下面，说到空气流量时，意思是氧化气体向燃料电池2的供给流量。
首先，对阻抗测定值ZA进行平均化处理。由此，能够防止空气流量的波动。接着，阻抗测定值ZA被导入第一线201和第二线210。
第一线201中，首先，使用水平衡目标映射202，从阻抗测定值ZA求出目标水平衡W0，接着，使用空气流量目标映射203，从目标水平衡W0求出目标空气流量F1。
图7是表示水平衡目标映射202的图。水平衡目标映射202是表示燃料电池2的阻抗和燃料电池2的空气极侧的水平衡的目标值的关系的映射，存储于存储部121。越朝向水平衡目标映射202的横轴的右侧，目标水平衡越变为湿润状态(WET状态)，表示燃料电池2现在的含水状态为干燥状态。另一方面，越朝向横轴的左侧，目标水平衡越变为干燥状态(DYR状态)，表示燃料电池2现在的含水状态为湿润状态。
如图7所示的一例中，阻抗测定值ZA比适合通常运转的阻抗目标值Z0小，燃料电池2处于湿润状态。从图7可知，通过将阻抗测定值ZA应用于控制线L1，唯一地算出目标水平衡W0。
图8是表示空气流量目标映射203的图。空气流量目标映射203表示目标空气流量、燃料电池2的电流(以下称为“FC电流”)及水平衡的关系，并存储于存储部121。与燃料电池2的温度和空气极侧的背压的组合相对应而准备有多个空气流量目标映射203。在此，作为一例，显示FC温度为70℃、燃料电池2的空气极侧的背压为120kPa时的三个等水平衡线(水平衡W0、水平衡W1及水平衡W2)。
本控制例中，电流传感器计测燃料电池2现在的电流值I1后，从该电流值I1和上述算出的目标水平衡W0的关系，唯一地算出目标空气流量F1。
接着，对第二线210进行说明。
在第二线210中，首先，使用含水量推测映射205，从阻抗测定值ZA求出推测含水量X1。
图9是表示含水量推测映射205的图。含水量推测映射205表示燃料电池2的阻抗及其含水量的关系，并存储于存储部121。阻抗和含水量是曲线M1所示的相关关系，与燃料电池2的温度相对应而准备有多个含水量推测映射205。本控制例中，从阻抗测定值ZA推测出燃料电池2现在的含水量为X1。
又如图6所示，控制装置7在求出推测含水量X1后，以时间对推测含水量X1进行微分(图6：206)，求出燃料电池2整体的水平衡(水平衡监测值Y1)。之后，将水平衡监测值Y1作为动作信号进行PI运算，算出校正空气流量F2。之后，通过加法器204，在目标空气流量F1上加上校正空气流量F2，对目标空气流量进行校正，并将校正后的目标空气流量(F1+F2)作为空气流量指令值输入压缩机14。
如以上所说明，根据第五控制例，测定阻抗作为燃料电池2运转中的状态量，并通过基于该测定结果的空气流量指令值来控制压缩机14，因此，能够使燃料电池2在干燥状态下良好地运转。因此，与上述同样，在***停止指令后，能够使燃料电池2在短时间内进行扫气(干燥)，能够降低该扫气时间的偏差。
<第六控制例>
接着，参照图10对第六控制例进行说明。本控制例涉及由于某些原因不能测定燃料电池2的阻抗的情况下，使燃料电池2在干燥状态下运转的具体控制。第六控制例是替代第五控制例而进行的例外处理，例如在图2的步骤S4中进行。另外，不能测定燃料电池2的阻抗的情况是指在电力***6中不能重叠用于阻抗计测的正弦波信号时等。
如图10所示，控制装置7首先使用含水量推测映射221，从最新阻抗测定值Zb推测燃料电池2的含水量Xb。含水量推测映射221是与图9相同的映射，是通过表示与燃料电池2的规定温度相对应的阻抗和含水量的相关关系的曲线M2规定的。在此，最新阻抗测定值Zb意思是阻抗测定部122可在最当前测定的阻抗。
另外，控制装置7的水平衡计算部123进行水平衡计算222。由此，例如从空气流量、空气背压(空气极侧的背压)及FC电压(燃料电池2的输出电压)计算燃料电池2的空气极侧的水平衡Wb。接着，通过加法器223，在水平衡Wb上加上推测含水量Xb，算出燃料电池2的推测含水量Xc。之后，使用含水量推测映射224，从推测含水量Xc推测出燃料电池2现在的阻抗为Zc。另外，含水量推测映射224是与图9相同的映射，通过曲线M3来表示与燃料电池2的规定温度相对应的阻抗和含水量的相关关系。
之后，将推测阻抗Zc导入图6所示的第一线201。其结果是，控制装置7使用水平衡目标映射202，从推测阻抗Zc求出目标水平衡W0，接着，使用空气流量目标映射203，从目标水平衡W0求出目标空气流量F1。然后，控制装置7控制压缩机14，以向燃料电池2供给目标空气流量F1，使燃料电池2在干燥状态下运转。
如以上所说明，根据本控制例，即使不能测定阻抗，通过使用水平衡及最新阻抗测定值Zb，也能够将燃料电池2的含水量推测为尽量正确的值。由此，能够使燃料电池2在干燥状态下运转，能够实现故障安全。
<第七控制例>
接着，参照图11～图13对第七控制例进行说明。本控制例与第五控制例相反，涉及较低地维持燃料电池2的阻抗的运转、即在湿润状态下进行运转的具体的控制。第七控制例例如通过图4的步骤S26及图5的步骤S36进行。
第七控制例中，进行与第五控制例中的图6相同的处理。具体而言，阻抗测定值Zc在平均化处理后，导入第一线301和第二线310。在第一线301中，首先，使用图12所示的水平衡目标映射302，将阻抗测定值Zc应用于控制线L1，算出用于湿润状态的目标水平衡W3。接着，使用图13所示的空气背压目标映射303，从现在的FC电流I1和上目标水平衡W3的关系，算出目标空气背压Pa。
另外，水平衡目标映射302与图7的水平衡目标映射202相同。另一方面，空气背压目标映射303表示目标空气背压、FC电流及水平衡的关系，与燃料电池2的温度和空气流量的组合相对应的多个空气背压目标映射303存储于存储部121。在此，作为一例，显示三个等水平衡线(水平衡W3、水平衡W4及水平衡W5)。
在第二线310中，使用图9所示的含水量推测映射205，从阻抗测定值Zc求出推测含水量X1。之后，控制装置7以时间对推测含水量X1进行微分而求出水平衡监测值Y1，并对其进行P1运算，算出校正空气背压Pb。然后，通过加法器304，在目标空气背压Pa上加上校正空气背压Pb，对目标空气背压进行校正，并将校正后的目标空气背压(Pa+Pb)作为空气背压指令值输入背压调整阀16。
如以上所说明，根据第七控制例，通过基于燃料电池2的阻抗的空气背压指令值对背压调整阀16进行控制，因此，能够使燃料电池2在湿润状态下良好地运转。另外，为了进行湿润控制，也能够采用空气流量的减少等的其他方法，但如上所述，调整空气背压这一方法响应性高，故而优选。
另外，没有详细叙述，但本控制例中，在不能测定阻抗的情况下，可以利用第六控制例(图10)所示的方法推测阻抗，并将该推测的阻抗导入图11所示的第一线301，由此求出目标空气背压P1。由此，能够实现用于使燃料电池2在湿润状态下运转的故障安全。
<第八控制例>
接着，参照图14及图15对第八控制例进行说明。本控制例涉及在不能测定燃料电池2的阻抗的情况下，禁止燃料电池2在干燥状态下运转的控制。第八控制例是替代上述第五及第六控制例而进行的例外处理。
在此，不能测定燃料电池2的阻抗的情况除了包括如上所述在电力***6中不能重叠用于阻抗计测的正弦波信号时之外，例如还包括蓄电池62的充电量(SOC)高而不能流过电流时。另外，作为蓄电池62的充电量增高的情况，可以例举出由于车辆100连续下坡而使来自牵引电动机64的再生电力向蓄电池62充电的情况。
如图14所示，燃料电池***400在图1的燃料电池***1的构成的基础上还具有计时器410。计时器410连接于控制装置7，计测阻抗测定部122对阻抗的测定间隔。使燃料电池2运转时，阻抗测定部122适宜地测定燃料电池2的阻抗，控制装置7以适宜地更新阻抗测定部122产生的测定值的同时使燃料电池2在所期望的运转状态(干燥状态、湿润状态、通常状态)下运转的方式进行控制。计时器410测定从阻抗的测定值被更新直到下一次更新的时间(测定间隔)。
如图15所示，干燥运转的执行中(步骤S41)，燃料电池2的阻抗通过阻抗测定部122进行测定(步骤S42)。接着，判断通过计时器410计测的测定间隔是否大于规定的阈值(步骤S43)。规定的阈值例如加上高电压DC/DC转换器61的能力进行设定即可，例如设定为30秒。
测定间隔为规定的阈值以下的情况下(步骤S43：No)，设为通过阻抗测定部122使阻抗的测定值正常地更新，并基于更新后的阻抗，变更控制参数并继续进行干燥运转(步骤S44)。另外，干燥运转的方法如上述第一～第三例所记载的，使用进行冷却泵42及切换阀45等带来的FC温度的上升、压缩机14带来的氧化气体的供给流量的增加、背压调整阀16带来的氧化气体的供给压力的降低等方法即可。之后，通过***停止指令的有无进行区分(步骤S45)，再次进行阻抗测定(步骤S42)，或向扫气运转切换(步骤S46)。
另一方面，测定间隔比规定的阈值大的情况下(步骤S43：Yes)，设为阻抗测定部122不能测定阻抗，并禁止在此之前进行的干燥运转(步骤S47)。然后，将燃料电池2从干燥运转向通常运转切换(步骤S48)。向通常运转的切换，只要执行与关于干燥运转的上述第一～第三例相反的运转即可。例如，可以通过与干燥运转相比进行压缩机14带来的氧化气体的供给流量的降低、背压调整阀16带来的氧化气体的供给压力的增加、冷却泵42的转速的降低等，从而向通常模式切换。但是，步骤S48中，不对燃料电池2进行湿润控制(第三控制例、第四控制例)。
如以上所说明，根据第八控制例，在干燥运转中不能测定阻抗而不能正常地更新测定值时，禁止干燥运转，并使燃料电池2恢复到通常运转。由此，在不清楚燃料电池2的离子交换膜的状态是稍微干燥还是稍微湿润的状态下进行干燥运转时，可能会使燃料电池2过度干燥(所谓的“干涸”)，但能够通过禁止干燥运转来对其进行抑制。因此，即使如第六控制例在不能测定阻抗时不对燃料电池2的含水量进行推测，也能够使燃料电池2在适当的状态下运转，并能够实现故障安全。

Claims (6)

1.一种燃料电池***，具备：
燃料电池；以及
控制该燃料电池的运转的控制装置，
所述控制装置，在***停止指令之前进行执行使该燃料电池内与通常运转相比稍微干燥的干燥运转的控制，并且，通过测定该燃料电池在运转中的阻抗并进行反馈控制来执行所述控制，另一方面，在所述***停止指令之前进行使该燃料电池干燥运转的控制时、所述燃料电池的要求输出以该干燥运转不能得到满足的情况下，将所述燃料电池从所述干燥运转切换到湿润状态下的运转，
在不能测定所述阻抗时，所述控制装置禁止所述燃料电池的所述干燥运转。
2.如权利要求1所述的燃料电池***，其中，
所述控制装置具备测定所述阻抗的测定部和计算所述燃料电池中的水平衡的计算部，
在所述测定部不能测定所述阻抗时，所述控制装置使用由所述计算部计算出的水平衡和根据所述测定部最新测定的阻抗而推测出的所述燃料电池的含水量，来推测所述燃料电池现在的含水量。
3.如权利要求1所述的燃料电池***，其中，
还具有计测所述阻抗的测定间隔的计时器，
在所述计时器计测的测定间隔的时间超过30秒时，所述控制装置禁止所述燃料电池的所述干燥运转。
4.一种燃料电池***，具备：
燃料电池；以及
控制该燃料电池的运转的控制装置，
所述控制装置，在***停止指令之前进行执行使该燃料电池内与通常运转相比稍微干燥的干燥运转的控制，并且，通过测定该燃料电池在运转中的阻抗并进行反馈控制来执行所述控制，另一方面，在所述***停止指令之前进行使该燃料电池干燥运转的控制时、搭载有所述燃料电池***的移动体的移动速度达到较高速的规定值以上而所述燃料电池的要求输出以该干燥运转不能得到满足的情况下，将所述燃料电池从所述干燥运转切换到湿润状态下的运转，
在不能测定所述阻抗时，所述控制装置禁止所述燃料电池的所述干燥运转。
5.如权利要求4所述的燃料电池***，其中，
所述控制装置具备测定所述阻抗的测定部和计算所述燃料电池中的水平衡的计算部，
在所述测定部不能测定所述阻抗时，所述控制装置使用由所述计算部计算出的水平衡和根据所述测定部最近测定的阻抗而推测出的所述燃料电池的含水量，来推测所述燃料电池现在的含水量。
6.如权利要求4所述的燃料电池***，其中，
还具有计测所述阻抗的测定间隔的计时器，
在所述计时器计测的测定间隔的时间超过30秒时，所述控制装置禁止所述燃料电池的所述干燥运转。
CN200880115083.1A 2007-11-08 2008-10-17 燃料电池*** Active CN101855762B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007290943 2007-11-08
JP2007-290943 2007-11-08
JP2007-325496 2007-12-18
JP2007325496A JP4479787B2 (ja) 2007-11-08 2007-12-18 燃料電池システム
PCT/JP2008/068870 WO2009060706A1 (ja) 2007-11-08 2008-10-17 燃料電池システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101855762A CN101855762A (zh) 2010-10-06
CN101855762B true CN101855762B (zh) 2014-07-09

Family

ID=40866740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200880115083.1A Active CN101855762B (zh) 2007-11-08 2008-10-17 燃料电池***

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8951685B2 (zh)
JP (2) JP4479787B2 (zh)
CN (1) CN101855762B (zh)
DE (1) DE112008003019B4 (zh)

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5585412B2 (ja) * 2010-11-19 2014-09-10 日産自動車株式会社 燃料電池システム
CN103229340B (zh) * 2010-12-07 2016-01-20 百拉得动力***公司 使用于低于冰点的环境条件的燃料电池电站操作***和方法
JP5741922B2 (ja) * 2011-04-13 2015-07-01 トヨタ自動車株式会社 燃料電池の乾燥抑制方法
JP5741320B2 (ja) * 2011-08-22 2015-07-01 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP5846542B2 (ja) * 2011-09-21 2016-01-20 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP5454556B2 (ja) 2011-11-22 2014-03-26 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム、および、燃料電池システムの制御方法
JP5923956B2 (ja) * 2011-12-06 2016-05-25 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP5790516B2 (ja) 2012-01-24 2015-10-07 株式会社デンソー 燃料電池システム
JP6089420B2 (ja) * 2012-03-15 2017-03-08 日産自動車株式会社 燃料電池システム
CN104205454B (zh) * 2012-04-06 2016-11-02 丰田自动车株式会社 燃料电池***
JP6136185B2 (ja) * 2012-10-16 2017-05-31 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP6071950B2 (ja) * 2013-07-22 2017-02-01 本田技研工業株式会社 燃料電池の加湿制御方法及び燃料電池システム
JP6126974B2 (ja) 2013-11-05 2017-05-10 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
US20160087292A1 (en) * 2014-09-22 2016-03-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system
JP6395113B2 (ja) * 2014-09-22 2018-09-26 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP6156332B2 (ja) * 2014-11-14 2017-07-05 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法
JP6206377B2 (ja) 2014-11-15 2017-10-04 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CN106299401B (zh) * 2015-05-20 2019-07-16 通用电气公司 燃料电池***及其控制方法
JP6237715B2 (ja) * 2015-06-23 2017-11-29 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CA3007912C (en) * 2015-12-10 2019-04-23 Nissan Motor Co., Ltd. Control method for fuel cell system and fuel cell system
DE102016201611A1 (de) * 2016-02-03 2017-08-03 Volkswagen Ag Verfahren zum Trocknen eines Brennstoffzellensystems, Verfahren zum Abschalten eines Brennstoffzellensystems und Brennstoffzellensystem zum Durchführen dieser Verfahren
JP6325013B2 (ja) * 2016-02-23 2018-05-16 本田技研工業株式会社 燃料電池システムの低温起動方法
JP6313347B2 (ja) 2016-02-29 2018-04-18 本田技研工業株式会社 燃料電池システムの制御方法
JP6686920B2 (ja) * 2017-02-01 2020-04-22 株式会社Ｓｏｋｅｎ 燃料電池システム
US11063277B2 (en) * 2017-05-24 2021-07-13 Hyundai Motor Company Method of controlling an ignition of a fuel cell vehicle
US10871519B2 (en) 2017-11-07 2020-12-22 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Fuel cell stack prediction utilizing IHOS
US10777831B2 (en) 2017-11-28 2020-09-15 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Equation based cooling system control strategy/method
US11094950B2 (en) 2017-11-28 2021-08-17 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Equation based state estimator for cooling system controller
US10714773B2 (en) 2017-11-28 2020-07-14 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Cooling system dT/dt based control
US10720655B2 (en) 2017-11-28 2020-07-21 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Partial derivative based feedback controls for pid
US10714767B2 (en) 2017-12-07 2020-07-14 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Fuel cell air system safe operating region
US11482719B2 (en) 2017-12-08 2022-10-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Equation based state estimate for air system controller
US10665875B2 (en) 2017-12-08 2020-05-26 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Path control concept
US10971748B2 (en) 2017-12-08 2021-04-06 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Implementation of feedforward and feedback control in state mediator
US10590942B2 (en) 2017-12-08 2020-03-17 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Interpolation of homotopic operating states
US10985391B2 (en) 2018-03-06 2021-04-20 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Real time iterative solution using recursive calculation
US10547070B2 (en) 2018-03-09 2020-01-28 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. STL actuation-path planning
US10593971B1 (en) 2018-11-06 2020-03-17 Nuvera Fuel Cells, LLC Methods and systems for controlling water imbalance in an electrochemical cell
CN113273007B (zh) * 2018-11-06 2024-01-05 努威拉燃料电池有限责任公司 控制电化学电池中水不平衡的方法和***
US10916788B2 (en) 2019-01-31 2021-02-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hydrogen supply system low pressure state estimator
JP7323442B2 (ja) * 2019-12-24 2023-08-08 株式会社Soken 燃料電池システム
JP7247958B2 (ja) * 2020-05-27 2023-03-29 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP7298547B2 (ja) * 2020-05-28 2023-06-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CN114683968B (zh) * 2020-12-30 2024-02-27 丰田自动车株式会社 车辆控制方法及装置、存储介质、终端
CN113206274B (zh) * 2021-07-06 2021-09-07 北京亿华通科技股份有限公司 一种燃料电池***的水含量的控制方法和装置
DE102022203319A1 (de) * 2022-04-04 2023-10-05 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Brennstoffzellensystem und Betriebsverfahren für ein Brennstoffzellensystem im intermittierenden Betrieb
CN114941579B (zh) * 2022-05-09 2023-06-23 潍柴动力股份有限公司 一种发动机烟度的控制方法、装置、设备及存储介质
DE102022205575A1 (de) 2022-06-01 2023-12-07 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems, Steuergerät

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4200576B2 (ja) * 1999-02-23 2008-12-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP4843851B2 (ja) * 2001-02-23 2011-12-21 株式会社デンソー 燃料電池システム
CA2379363A1 (en) * 2001-03-28 2002-09-28 Ballard Power Systems Inc. Methods and apparatus for improving the cold starting capability of a fuel cell
JP3699063B2 (ja) * 2002-06-26 2005-09-28 本田技研工業株式会社 燃料電池およびその制御方法
JP2004111196A (ja) 2002-09-18 2004-04-08 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムの運転方法
JP2005108759A (ja) 2003-10-01 2005-04-21 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2005276478A (ja) * 2004-03-23 2005-10-06 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
US20060121322A1 (en) * 2004-12-02 2006-06-08 Haas Herwig R Systems and methods for fuel cell shutdown
JP2006324066A (ja) 2005-05-17 2006-11-30 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP5136945B2 (ja) * 2005-07-05 2013-02-06 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP2007157414A (ja) * 2005-12-02 2007-06-21 Toyota Motor Corp 燃料電池システムと燃料電池の含水量測定方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2002-252011A 2002.09.06
JP特开2007-149572A 2007.06.14
JP特开2007-157414A 2007.06.21

Also Published As

Publication number Publication date
CN101855762A (zh) 2010-10-06
US8951685B2 (en) 2015-02-10
US20100291446A1 (en) 2010-11-18
JP2010135341A (ja) 2010-06-17
JP2009135066A (ja) 2009-06-18
JP4479787B2 (ja) 2010-06-09
JP5077836B2 (ja) 2012-11-21
DE112008003019T5 (de) 2010-10-14
DE112008003019B4 (de) 2020-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101855762B (zh) 燃料电池***
JP3662872B2 (ja) 燃料電池電源装置
KR101000703B1 (ko) 연료전지 하이브리드 차량의 아이들 스탑/해제 제어 방법
US9643517B2 (en) Method of controlling fuel cell vehicle
US8715876B2 (en) Fuel cell vehicle
US8221924B2 (en) Fuel cell system
US11108063B2 (en) Fuel cell system
US20130063072A1 (en) Method of controlling fuel cell system
CN103959528A (zh) 燃料电池***及燃料电池***的控制方法
JP4788322B2 (ja) 燃料電池システム
CN104205454A (zh) 燃料电池***
JP2007149572A (ja) 燃料電池システム
WO2006126746A1 (ja) 燃料電池システムおよび燃料電池の運転方法
WO2008023521A1 (fr) Système à piles à combustible et corps en mouvement
CN101755355A (zh) 燃料电池***及其控制方法
CN101529634A (zh) 燃料电池***
CN103403939A (zh) 燃料电池***
US20200144644A1 (en) Fuel cell system
KR100966364B1 (ko) 연료 전지 시스템 및 이동체
JP4523981B2 (ja) 燃料電池システム
CN101523654B (zh) 燃料电池***
JP2008034309A (ja) 燃料電池システム
JP3882693B2 (ja) 燃料電池システム
JP2013062097A (ja) 燃料電池システム
JP5341955B2 (ja) 燃料電池車両

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant