專利名稱：燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池。
背景技術(shù)：
在燃料電池中，在發(fā)電時因氫和氧的電化學(xué)反應(yīng)生成水(以下將生成的水也稱為“生成水”)。例如，在搭載了燃料電池的車輛中，假設(shè)在冰點(diǎn)以下起動燃料電池，此時，該生 成水殘留在燃料電池內(nèi)時，生成水凍結(jié)，燃料供給停滯，擔(dān)心會變得無法發(fā)電。在這種具有燃料電池的燃料電池系統(tǒng)中例如提出了以下技術(shù)為了消除生成水的 凍結(jié)，當(dāng)用戶選擇時在保溫模式進(jìn)行燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)，并且當(dāng)外部氣溫變高時停止保溫模 式下的運(yùn)轉(zhuǎn)(例如日本特開2005-108832號公報、日本特開2005-317211號公報、日本特開 2007-95655號公報、日本特開2006-79864號公報)。并且，即使生成水不凍結(jié)，因生成水滯留在電解質(zhì)膜附近(所謂溢流)，也會產(chǎn)生 燃料供給停滯、燃料電池性能下降的情況。這種情況下，例如存在進(jìn)行以下處理的情況在 燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)中，控制燃料電池具有的電解質(zhì)膜的含水量的含水量控制處理；及在燃料電 池停止時，除去燃料電池內(nèi)的水的掃氣處理等。并且，也存在實(shí)施上述保溫模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)的 情況。在保溫模式下運(yùn)轉(zhuǎn)時，可抑制生成水變?yōu)橐簯B(tài)水，因此可消除溢流。進(jìn)行這樣的處理 時，和不進(jìn)行時相比，會多消耗電力，使燃耗惡化。因此，當(dāng)外部氣溫變高時，不易產(chǎn)生溢流， 所以強(qiáng)制停止該處理的情況較多。此外，由于生成水的凍結(jié)是產(chǎn)生溢流而導(dǎo)致的現(xiàn)象，用于 消除凍結(jié)的處理也可以說是用于消除溢流的處理。但即使外部氣溫較高時，也存在以保溫模式實(shí)施燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)、或希望進(jìn)行掃 氣處理、含水量控制處理的情況。例如，燃料電池發(fā)生故障，在調(diào)查其故障原因時，進(jìn)行保溫 模式下的燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，如果排除了溢流這一因素后燃料電池故障仍未解除，則可 以確定故障原因?yàn)橐缌髦獾那闆r(例如發(fā)生斷裂等)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，進(jìn)行具有用于消除溢流的運(yùn)轉(zhuǎn)模式的燃料電池系統(tǒng)的檢查 時，提高用戶的便利性。為了解決上述課題，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，作為燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)模式具有溢 流消除模式，其中，具有運(yùn)轉(zhuǎn)控制部，當(dāng)上述燃料電池系統(tǒng)的外部氣溫為規(guī)定的第一溫度以下時，使 上述燃料電池在上述溢流消除模式下運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)上述燃料電池系統(tǒng)的上述外部氣溫為比上述 第一溫度高的規(guī)定的第二溫度以上時，禁止上述燃料電池在上述溢流消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)，在輸入了上述燃料電池的檢查指示的情況下，無論上述外部氣溫如何，上述運(yùn)轉(zhuǎn) 控制部均使上述燃料電池在上述溢流消除模式下運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)該構(gòu)成，當(dāng)輸入了檢查指示時，無論外部氣溫如何，使燃料電池在溢流消除模 式下運(yùn)轉(zhuǎn)，因此可消除溢流，在進(jìn)行燃料電池的檢查時，可從故障原因排除溢流。因此，可提高進(jìn)行燃料電池系統(tǒng)檢查時的用戶的便利性。在上述燃料電池系統(tǒng)中，還具有輸入部，在上述燃料電池系統(tǒng)的上述外部氣溫高于上述第一溫度且低于上述第二溫度的 情況下，如果經(jīng)由上述輸入部輸入上述溢流消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)指示，則上述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部使 燃料電池在上述溢流消除模式下運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)該構(gòu)成，燃料電池系統(tǒng)的外部氣溫在第一溫度和第二溫度之間時，例如由用 戶經(jīng)由輸入部輸入溢流消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)指示，從而可根據(jù)用戶的意志進(jìn)行溢流消除模式 下的運(yùn)轉(zhuǎn)。
并且，在上述燃料電池系統(tǒng)中，在輸入了上述燃料電池的檢查指示的情況下，無論 上述外部氣溫如何，如果經(jīng)由上述輸入部輸入上述溢流消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)指示，則使燃料 電池在上述溢流消除模式下運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)該構(gòu)成，即使輸入了檢查指示，只要未經(jīng)由輸入部輸入溢流消除模式下的運(yùn) 轉(zhuǎn)指示，則不實(shí)施溢流消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，如果輸入了檢查指示，則無論外部氣溫如 何，可利用輸入部任意地實(shí)施溢流消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)。并且在檢查用的裝置被連接到上述燃料電池系統(tǒng)的情況下，上述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部判斷 為輸入了上述檢查指示。這樣一來，通過連接檢查用的裝置，可解除和外部氣溫對應(yīng)的溢流消除模式下的 運(yùn)轉(zhuǎn)的控制。并且，在上述燃料電池系統(tǒng)中，上述溢流消除模式是執(zhí)行下述處理中的至少一種 處理的運(yùn)轉(zhuǎn)模式在上述燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)中將上述燃料電池組的內(nèi)部溫度保持在規(guī)定溫度的 保溫處理；在上述燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)中對上述燃料電池具有的電解質(zhì)膜的含水量進(jìn)行控制的含 水量控制處理；及在上述燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)停止時除去上述燃料電池內(nèi)的水的掃氣處理。此外，本發(fā)明可通過各種方式實(shí)現(xiàn)，例如可通過燃料電池系統(tǒng)、搭載了該燃料電池 系統(tǒng)的車輛、燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)方法等方式實(shí)現(xiàn)。


圖1是概要表示搭載了作為本發(fā)明的第1實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)100的燃料電池 車1000的構(gòu)成的說明圖。圖2是表示第1實(shí)施例的溢流消除控制過程的流程圖。圖3是表示基于檢查工具200、溢流消除開關(guān)58的接通/斷開及外部氣溫Ttl這三 個條件的組合的溢流消除模式的開啟/關(guān)閉的表。圖4是表示溢流消除模式中的各處理的實(shí)施時序的說明圖。圖5是表示第2實(shí)施例的溢流消除控制過程的流程圖。圖6是表示基于檢查工具200、溢流消除開關(guān)58的接通/斷開及外部氣溫Ttl這三 個條件的組合的溢流消除模式的開啟/關(guān)閉的表。
具體實(shí)施例方式接著根據(jù)實(shí)施例按照以下順序說明本發(fā)明的實(shí)施方式。A.第1實(shí)施例
B.第2實(shí)施例C.變形例Al.燃料電池車的構(gòu)成圖1是概要表示搭載了作為本發(fā)明的第1實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)100的燃料電池 車1000的構(gòu)成的說明圖。燃料電池車1000主要具有燃料電池系統(tǒng)100、二次電池50、電機(jī) 56、ECU40、DC/DC轉(zhuǎn)換器52、及變換器54。燃料電池車1000是以燃料電池組20為主電源、 以二次電池50為輔助電源、驅(qū)動電機(jī)56并通過電機(jī)56的驅(qū)動力來行駛的車輛。E⑶40作為以微機(jī)為中心的邏輯電路而構(gòu)成，控制燃料電池車1000的各部分的動 作。E⑶40從設(shè)置于燃料電池車1000上的各種傳感器、開關(guān)接收信號，并且向DC/DC轉(zhuǎn)換器 52、變換器54輸出控制信號，控制電機(jī)56的運(yùn)轉(zhuǎn)，并且如下所述地控制燃料電池系統(tǒng)100 的運(yùn)轉(zhuǎn)。二次電池50經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器52而與燃料電池組20并聯(lián)連接。變換器54從這 些直流電源生成三相交流電源，供給到電機(jī)56，控制電機(jī)56的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。電機(jī)56的旋 轉(zhuǎn)軸經(jīng)由齒輪、軸等(未圖示)與車輛(未圖示)結(jié)合，利用電機(jī)56的驅(qū)動向燃料電池車 1000提供推進(jìn)力。A2.燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)100主要具有燃料電池組20、氫供給裝置24、鼓風(fēng)機(jī)26、冷卻裝置 30、E⑶40、溢流消除開關(guān)58、輸入輸出端子59、及外部氣溫傳感器57。作為燃料電池組20 可適用各種種類，但在本實(shí)施例中使用了固體高分子型燃料電池。氫供給裝置24是在內(nèi)部儲存氫并將氫氣作為燃料氣體供給到燃料電池組20的陽 極的裝置。例如，氫供給裝置24具備氫泵、內(nèi)部具有貯氫合金的氫罐即可。此外，用于電化 學(xué)反應(yīng)后，從陽極排出的燃料廢氣引導(dǎo)到連接氫供給裝置24和燃料電池組20的流路，可再 次供于電化學(xué)反應(yīng)(未圖示)。并且，鼓風(fēng)機(jī)26將從大氣中取入的空氣作為氧化氣體供給 到燃料電池組20的陰極。冷卻裝置30具有冷卻水流路32，以通過燃料電池組20內(nèi)部的方式形成；散熱器 34 ；及泵36。通過驅(qū)動泵36，可使冷卻水在冷卻水流路32內(nèi)循環(huán)。在燃料電池組20中，電 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的同時產(chǎn)生熱，因此在發(fā)電中使冷卻水在燃料電池組20內(nèi)循環(huán)，用散熱器34 對該冷卻水進(jìn)行冷卻，從而將燃料電池組20的內(nèi)部溫度保持在規(guī)定范圍內(nèi)。散熱器34具 有未圖示的冷卻風(fēng)扇，通過驅(qū)動該冷卻風(fēng)扇，可促進(jìn)散熱器34中的冷卻水的冷卻。此外，在冷卻水流路32中，在和燃料電池組20的連接部附近、從燃料電池組20內(nèi) 排出冷卻水的一側(cè)設(shè)置溫度傳感器38。溫度傳感器38的檢測信號以規(guī)定時間間隔送出到 E⑶40，E⑶40根據(jù)該檢測信號向泵36輸出控制信號，控制燃料電池組20的內(nèi)部溫度。在 圖1中，用箭頭表示冷卻水在冷卻水流路32內(nèi)循環(huán)的方向。并且，在使燃料電池組20以下述溢流消除模式運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，冷卻裝置30通過未 圖示的電加熱器來加溫冷卻水，使該溫水在燃料電池組20內(nèi)循環(huán)，從而使燃料電池組20的 內(nèi)部溫度升溫，或通過停止上述冷卻風(fēng)扇來抑制冷卻水的溫度下降而使燃料電池組20的 內(nèi)部溫度保持高溫。外部氣溫傳感器57設(shè)置在燃料電池車1000的外周，檢測外部氣溫，將其檢測信號 送出到ECU40。溢流消除開關(guān)58設(shè)置在燃料電池車1000的車廂內(nèi)前部上所設(shè)置的儀表板(未圖示)上，可由司機(jī)操作。輸入輸出端子59設(shè)置在儀表板內(nèi)。輸入輸出端子59用于連 接檢查工具200，在E⑶40和檢查工具200之間經(jīng)由輸入輸出端子59進(jìn)行信號的交換。其 中，檢查工具200例如是在汽車經(jīng)銷商進(jìn)行檢查修理等時使用的故障診斷裝置。
E⑶40功能上具有控制燃料電池組20的運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42。例如，司機(jī)操作車 廂內(nèi)前部設(shè)置的儀表板(未圖示)上設(shè)置的起動開關(guān)(未圖示)，IG(點(diǎn)火開關(guān))接通后， 接通ST (開始開關(guān))時，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42根據(jù)來自起動開關(guān)的信號，開始燃料電池系統(tǒng)100 的運(yùn)轉(zhuǎn)。IG是Ignition的簡稱，本來是指內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火，但在燃料電池系統(tǒng)100中不一定 是恰當(dāng)?shù)挠谜Z，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，如果說點(diǎn)火開關(guān)的話，長年來都是指車輛的起動 開關(guān)。因此，這里也是作為車輛的起動開關(guān)的操作件的含義，直接使用了點(diǎn)火開關(guān)(IG)的 用語。此外，在本實(shí)施例中，對于燃料電池系統(tǒng)100，在IG接通狀態(tài)下向E⑶40、氫供給裝置 24、鼓風(fēng)機(jī)26、冷卻裝置30等供給電力，ST接通時，通過E⑶40控制氫供給裝置24、鼓風(fēng)機(jī) 26、冷卻裝置30等，開始燃料電池系統(tǒng)100的運(yùn)轉(zhuǎn)。并且，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42接收來自外部氣溫傳感器57、溢流消除開關(guān)58、及上述檢查 工具200的信號，在滿足規(guī)定條件時，使燃料電池組20在作為燃料電池組20的運(yùn)轉(zhuǎn)模式之 一的、溢流消除模式下運(yùn)轉(zhuǎn)。溢流消除模式是進(jìn)行用于消除燃料電池組20中的溢流的各種控制的運(yùn)轉(zhuǎn)模式。 具體而言，溢流消除模式中包括升溫控制、含水量控制、保溫控制、及掃氣處理。圖4是表示 溢流消除模式中的各處理的實(shí)施時序的說明圖。以下根據(jù)圖4說明溢流消除模式。升溫控制是使燃料電池組20的內(nèi)部溫度急速升溫的控制。例如通過電加熱器加 熱冷卻水，從而可使燃料電池組20的內(nèi)部溫度急速升溫。如圖4所示，在ST接通后直到燃 料電池組20的內(nèi)部溫度達(dá)到目標(biāo)溫度為止實(shí)施升溫控制。此外，燃料電池組20的內(nèi)部溫 度由溫度傳感器38檢測。保溫控制是將燃料電池組20的內(nèi)部溫度保持在規(guī)定目標(biāo)值的控制。例如，使冷卻 裝置30的散熱器34所具有的風(fēng)扇(未圖示)停止，不降低冷卻水的溫度，從而可使燃料電 池組20的內(nèi)部溫度保持在規(guī)定的目標(biāo)值。如圖4所示，在預(yù)熱完成后(即燃料電池組20 的內(nèi)部溫度達(dá)到規(guī)定的目標(biāo)值后)到IG斷開為止實(shí)施保溫控制。含水量控制是用于通過使燃料電池組20的電解質(zhì)膜干燥/濕潤來維持規(guī)定含水 量的控制。具體而言，以膜電阻(阻抗)來管理含水量，根據(jù)阻抗使電解質(zhì)膜加濕或干燥。 如圖4所示，含水量控制與保溫控制同時實(shí)施。掃氣處理是在燃料電池系統(tǒng)100停止時使電解質(zhì)膜含水量控制在適當(dāng)范圍內(nèi)的 處理。具體而言，通過控制鼓風(fēng)機(jī)26，向燃料電池組20供給空氣，從而使電解質(zhì)膜干燥。該 處理的目的是避免下一次在冰點(diǎn)以下起動燃料電池系統(tǒng)100時燃料電池組20內(nèi)的殘留水 產(chǎn)生凍結(jié)。如圖4所示，掃氣處理在IG斷開后進(jìn)行，通過掃氣處理使含水量在規(guī)定的范圍 內(nèi)，并結(jié)束。掃氣處理結(jié)束的同時，燃料電池系統(tǒng)100停止。此外在圖4中，和ST接通同時，溢流消除模式開啟，但溢流消除模式的開啟/關(guān)閉 的判斷也可在IG接通后、ST接通前進(jìn)行。例如，在IG接通后判斷為溢流消除模式開啟的 情況下，也可以開啟溢流消除模式標(biāo)志，之后在ST接通時，實(shí)際上開啟溢流消除模式。溢流 消除模式開啟/關(guān)閉的判斷稍后詳述。A3.實(shí)施例的動作
圖2是表示由燃料電池車1000的E⑶40執(zhí)行的溢流消除控制過程的流程圖。溢 流消除控制過程在IG接通后在每隔規(guī)定時間反復(fù)進(jìn)行。在本實(shí)施例中，進(jìn)行燃料電池組20的檢查時，檢查人員通過連接電纜將檢查工具 200與輸入輸出端子59連接，接通電源，起動燃料電池系統(tǒng)100。ECU40接收到來自檢查工 具200的電源接通信號時，判斷為輸入了檢查指示。即，本實(shí)施例中的檢查工具200的電源 接通信號相當(dāng)于權(quán)利要求范圍中的檢查指示，檢查工具200相當(dāng)于輸入部。首先參照圖2說明檢查工具200未連接的情況下，即通常使燃料電池車1000運(yùn)轉(zhuǎn) 時的溢流消除控制過程的流程。運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42判斷外部氣溫TO是否為第一溫度Tl以下(步驟S102)。E⑶40在 IG接通后，在每隔規(guī)定時間從外部氣溫傳感器57接收檢測信號，根據(jù)該接收信號進(jìn)行步驟 S102中的判斷。第一溫度Tl和下述第二溫度T2均預(yù)先設(shè)定。在本實(shí)施例中，作為第一溫度Tl，當(dāng) 燃料電池組20內(nèi)滯留生成水時，設(shè)定為產(chǎn)生凍結(jié)的可能性較高的溫度(例如冰點(diǎn)以下)，作 為第二溫度T2，設(shè)定為不易產(chǎn)生溢流的高溫。由外部氣溫傳感器57檢測出的外部氣溫TO為第一溫度Tl以下時(步驟S102中 是)，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42使溢流消除模式開啟(步驟S108)，結(jié)束本過程。這樣一來，燃料電池 組20以溢流消除模式運(yùn)轉(zhuǎn)。運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42在經(jīng)過規(guī)定時間后，再次執(zhí)行本過程。運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42和上述一樣， 判斷外部氣溫TO是否為第一溫度Tl以下(步驟S102)，當(dāng)判斷為外部氣溫TO高于第一溫 度Tl時(步驟S 102中否)，判斷溢流消除開關(guān)58是否接通(步驟S104)。溢流消除開關(guān) 58接通時(步驟S104中是)，接著判斷檢查工具200是否接通(步驟S106)。因檢查工具 200未連接，所以運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42判斷為檢查工具200斷開(步驟S106中否)，接著判斷外部 氣溫TO是否低于第二溫度T2(步驟Sl 10)。外部氣溫TO低于第二溫度Τ2時(步驟SllO 中是)，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42前進(jìn)到步驟S108，開啟溢流消除模式，結(jié)束本過程。此外，在步驟SllO中，當(dāng)外部氣溫TO為第二溫度Τ2以上時，前進(jìn)到步驟S112，運(yùn) 轉(zhuǎn)控制部42關(guān)閉溢流消除模式。這樣一來，不實(shí)施溢流消除模式，實(shí)施通常的燃料電池組 20的運(yùn)轉(zhuǎn)。即，當(dāng)外部氣溫TO為第二溫度Τ2以上時，即使溢流消除開關(guān)58接通，燃料電池 組20也不以溢流消除模式運(yùn)轉(zhuǎn)。并且，在步驟S104中，當(dāng)溢流消除開關(guān)58斷開時，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42關(guān)閉溢流消除模 式(步驟S112)。這樣一來，不實(shí)施溢流消除模式，實(shí)施通常的燃料電池組20的運(yùn)轉(zhuǎn)。圖3是表示檢查工具200的接通/斷開、溢流消除開關(guān)58的接通/斷開、及外部 氣溫TO這三個條件的組合下的、溢流消除模式的開啟/關(guān)閉的表。溢流消除模式開啟時用 〇表示，溢流消除模式關(guān)閉時用χ表示。在以上說明的未連接檢查工具200的情況下，如圖3所示，在外部氣溫TO為第一 溫度Tl以下的情況下，無論溢流消除開關(guān)58的接通/斷開，以溢流消除模式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)(即 溢流消除模式開啟)，在外部氣溫TO為第二溫度Τ2以上的情況下，無論溢流消除開關(guān)58 的接通/斷開，禁止溢流消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)(即溢流消除模式關(guān)閉)。并且，在第一溫度Tl <外部氣溫TO <第二溫度Τ2的情況下，根據(jù)溢流消除開關(guān)58的接通/斷開，決定溢流消 除模式的開啟/關(guān)閉。
如上所述，溢流消除開關(guān)58設(shè)置在燃料電池車1000的儀表板上，可由司機(jī)操作， 因此在第一溫度Tl <外部氣溫TO <第二溫度T2的情況下，根據(jù)司機(jī)的意志決定是否以溢 流消除模式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。此外在本實(shí)施例中，在外部氣溫TO為第二溫度T2以上的情況下，通 過軟件進(jìn)行控制，使得即使溢流消除開關(guān)58接通時也不會以溢流消除模式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，但也 可以在外部氣溫TO為第二溫度T2以上的情況下，機(jī)械性禁止溢流消除開關(guān)58的操作。接著參照圖2說明燃料電池組20的檢查時的溢流消除控制過程的流程。如上所 述，檢查燃料電池組20時，檢查工具200連接到輸入輸出端子59，是電源接通的狀態(tài)。
首先，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42和上述一樣，判斷外部氣溫TO是否為第一溫度Tl以下(步 驟S102)，當(dāng)外部氣溫TO為第一溫度Tl以下時，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42使溢流消除模式開啟(步驟 S108)，結(jié)束本過程。在判斷為外部氣溫TO高于第一溫度Tl的情況下，判斷溢流消除開關(guān) 58是否接通(步驟S104)，溢流消除開關(guān)58接通的情況下(步驟S104中是)，接著判斷檢 查工具200是否接通(步驟S106)。因檢查工具200接通(步驟S106中是)，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部 42前進(jìn)到步驟S108，使溢流消除模式開啟。這樣一來，燃料電池組20以溢流消除模式進(jìn)行 運(yùn)轉(zhuǎn)。如圖3所示，當(dāng)檢查工具200接通時，無論外部氣溫TO如何，只要溢流消除開關(guān)58 接通，則溢流消除模式開啟。溢流消除開關(guān)58斷開時，只有外部氣溫TO為第一溫度Tl以 下時，溢流消除模式才接通。A4.實(shí)施例的效果如上所述，根據(jù)燃料電池系統(tǒng)100，當(dāng)未連接檢查工具200時，即在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時，根 據(jù)外部氣溫決定有無溢流消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)。具體而言，在外部氣溫TO為第一溫度Tl以 下的情況下，強(qiáng)制性地以溢流消除模式實(shí)施燃料電池組20的運(yùn)轉(zhuǎn)，在外部氣溫TO高于第一 溫度Tl且小于第二溫度T2的情況下，通過司機(jī)操作的溢流消除開關(guān)58的接通/斷開來決 定是否以溢流消除模式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。在外部氣溫TO為第二溫度T2以上的情況下，禁止溢流 消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，通常運(yùn)轉(zhuǎn)時，當(dāng)外部氣溫低時，使燃料電池組20以溢流消除模式運(yùn)轉(zhuǎn)，從而 可消除溢流，抑制燃料電池組20的運(yùn)轉(zhuǎn)性能下降，并且當(dāng)外部氣溫高時，可禁止溢流消除 模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)，抑制燃耗的惡化等。另一方面，燃料電池組20的檢查時，只要溢流消除開關(guān)58接通，則無論外部氣溫 如何，進(jìn)行溢流消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)。即，檢查人員通過操作溢流消除開關(guān)58，可以使燃料電 池組20在溢流消除模式下運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，例如在調(diào)查燃料電池組20的故障原因時，在外部氣 溫TO為第二溫度T2以上時，通過使燃料電池組20以溢流消除模式運(yùn)轉(zhuǎn)，可消除作為故障 原因之一的溢流，因此易于確定故障原因。B.第2實(shí)施例本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)和第1實(shí)施例一樣，搭載于燃料電池車1000上。本實(shí)施 例的燃料電池系統(tǒng)除了由EUC40執(zhí)行的溢流消除控制過程不同外，和第1實(shí)施例具有同樣 的構(gòu)成，因此使用和第1實(shí)施例相同的標(biāo)記，省略其說明。Bi.實(shí)施例的動作圖5是表示本實(shí)施例的溢流消除控制過程的流程圖。在本實(shí)施例中，和第1實(shí)施 例一樣，在進(jìn)行燃料電池組20的檢查時，檢查人員經(jīng)由連接電纜將檢查工具200連接到輸入輸出端子59，接通電源，起動燃料電池系統(tǒng)100。ECU40接收到來自檢查工具200的電源 接通信號時，判斷為輸入了檢查指示。首先，根據(jù)圖5說明當(dāng)檢查工具200未連接時，即進(jìn) 行通常的燃料電池車1000的運(yùn)轉(zhuǎn)時的、溢流消除控制過程的流程。運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42判斷檢查工具200是否接通(步驟U102)。因檢查工具200未連 接，因此運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42判斷為檢查工具200斷開(步驟U102中否)，判斷外部氣溫TO是否 為第一溫度Tl以下(步驟U108)。此外，第一溫度Tl、第二溫度T2和第1實(shí)施例一樣，預(yù) 先設(shè)定。由外部氣溫傳感器57檢測出的外部氣溫TO為第一溫度Tl以下時(步驟U108中 是)，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42開啟溢流消除模式(步驟U106)，結(jié)束本過程。這樣一來，燃料電池組 20以溢流消除模式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42在經(jīng)過規(guī)定時間后再次執(zhí)行本過程。運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42如上所述前 進(jìn)到步驟U102、步驟U108，在步驟U108中，判斷為外部氣溫TO高于第一溫度Tl時(步驟 U108中否)，判斷外部氣溫TO是否小于第二溫度T2 (步驟Ul 10)。外部氣溫TO小于第二溫 度T2時(步驟U110)，判斷溢流消除開關(guān)58是否接通(步驟U112)。溢流消除開關(guān)58接 通時(步驟U112中是)，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42前進(jìn)到步驟U106，使燃料電池組20在溢流消除模 式下接通，結(jié)束本過程。
此外，在步驟Ul 12中，溢流消除開關(guān)58斷開的情況下，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42使溢流消除 模式關(guān)閉(步驟U114)。這樣一來，不實(shí)施溢流消除模式，實(shí)施通常的燃料電池組20的運(yùn) 轉(zhuǎn)。即，即使第一溫度Tl <外部氣溫TO <第二溫度T2，當(dāng)溢流消除開關(guān)58斷開時，燃料電 池組20也不以溢流消除模式運(yùn)轉(zhuǎn)。并且，在步驟UllO中，在外部氣溫TO為第二溫度T2以上的情況下，前進(jìn)到步驟 U114，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42使溢流消除模式關(guān)閉。即，外部氣溫TO為第二溫度T2以上的情況下， 與溢流消除開關(guān)58的接通/斷開無關(guān)，燃料電池組20不以溢流消除模式運(yùn)轉(zhuǎn)。圖6是表示檢查工具200的接通/斷開、溢流消除開關(guān)58的接通/斷開及外部氣 溫Ttl這三個條件的組合形成的、溢流消除模式的開啟/關(guān)閉的表。在上述說明的未連接檢 查工具200的情況下，如圖6所示，當(dāng)外部氣溫TO為第一溫度Tl以下時，無論溢流消除開 關(guān)58接通/斷開，以溢流消除模式運(yùn)轉(zhuǎn)(即溢流消除模式開啟)，外部氣溫TO為第二溫度 T2以上時，無論溢流消除開關(guān)58接通/斷開，禁止溢流消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)(即溢流消除模 式關(guān)閉)。并且，第一溫度Tl <外部氣溫TO <第二溫度T2時，根據(jù)溢流消除開關(guān)58的接 通/斷開，決定溢流消除模式的開啟/關(guān)閉。即，檢查工具200斷開時，和第1實(shí)施例一樣 地決定溢流消除模式的開啟/關(guān)閉。接著參照圖5說明燃料電池組20的檢查時的溢流消除控制過程的流程。如上所 述，燃料電池組20的檢查時，檢查工具200連接到輸入輸出端子59，是電源接通的狀態(tài)。首先，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42判斷檢查工具200是否接通(步驟U102)。因檢查工具200 接通(步驟U102中是)，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42判斷溢流消除開關(guān)58是否接通(步驟U112)。溢 流消除開關(guān)58接通時(步驟U112中是)，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42前進(jìn)到步驟U106，使溢流消除模 式開啟。這樣一來，燃料電池組20以溢流消除模式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。另一方面，在步驟U104中， 溢流消除開關(guān)58斷開時，前進(jìn)到步驟U114，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42使溢流消除模式關(guān)閉。這樣一 來，不實(shí)施溢流消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)施通常的燃料電池組20的運(yùn)轉(zhuǎn)。
如圖6所示，檢查工具200接通時，無論外部氣溫TO如何，根據(jù)溢流消除開關(guān)58 的接通/斷開，決定溢流消除模式的開啟/關(guān)閉。在第1實(shí)施例中，檢查時即使溢流消除開 關(guān)58斷開，當(dāng)外部氣溫TO為第一溫度Tl以下時，溢流消除模式也開啟(即，外部氣溫TO 為第一溫度Tl以下時，無論檢查工具接通/斷開，溢流消除模式開啟)，但在本實(shí)施例中， 檢查時無論外部氣溫如何，根據(jù)溢流消除開關(guān)的接通/斷開，決定溢流消除模式的開啟/關(guān) 閉，因此即使外部氣溫TO為第一溫度Tl以下，當(dāng)溢流消除開關(guān)58斷開時，不實(shí)施溢流消除 模式下的燃料電池組20的運(yùn)轉(zhuǎn)。B2.實(shí)施例的效果如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)，當(dāng)未連接檢查工具200時，即通常運(yùn)轉(zhuǎn) 時，和第1實(shí)施例一樣，根據(jù)外部氣溫決定有無溢流消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)。另一方面，在燃料 電池組20的檢查時，無論外部氣溫如何，根據(jù)溢流消除開關(guān)58的接通/斷開進(jìn)行溢流消除 模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，可獲得和第1實(shí)施例相同的效果。C.變形例此外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例、實(shí)施方式，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)能夠以各種 方式實(shí)施，例如可進(jìn)行如下變形。(1)在上述實(shí)施例中，當(dāng)檢查工具200接通時，無論外部氣溫TO如何，根據(jù)溢流消 除開關(guān)58的接通/斷開來決定溢流消除模式的開啟/關(guān)閉，但當(dāng)連接檢查工具200時，也 可總是使溢流消除模式開啟。這樣一來，燃料電池組20的檢查時，無論外部氣溫如何，使燃 料電池組20通過溢流消除模式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，因此消除了燃料電池組20的故障原因的溢流，易 于確定故障原因。(2)在上述實(shí)施例中，檢查工具200接通時，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42判斷為輸入了檢查指 示，但也可通過其他方法輸入運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42的檢查指示。例如，也可以在儀表板內(nèi)設(shè)置檢 查開關(guān)，檢查人員接通檢查開關(guān)，從而向運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42輸入檢查指示。(3)在上述實(shí)施例中，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部42判斷外部氣溫時，根據(jù)外部氣溫傳感器57的 檢測信號進(jìn)行判斷，但外部氣溫也可通過其他各種方法取得。例如，也可以檢測出對供給到 燃料電池組20的空氣的供給量進(jìn)行調(diào)節(jié)的空氣流量計(未圖示)的供給口的溫度來作為 外部氣溫使用。(4)在上述實(shí)施例中，作為溢流消除模式示例了進(jìn)行升溫控制、保溫控制、含水量 控制、掃氣處理的情況，但溢流消除模式不限于進(jìn)行這些處理。例如可僅實(shí)施其中之一，也 可以進(jìn)行與它們不同的其他處理。并且，各處理內(nèi)容也不限于上述實(shí)施例，只要是可消除溢 流的處理即可。(5)在上述實(shí)施例中，示例了使用檢查工具200進(jìn)行燃料電池組20的檢查的情況， 但檢查工具200也可構(gòu)成為不僅檢查燃料電池組20，還可進(jìn)行和燃料電池車1000相關(guān)的各 種系統(tǒng)的檢查。使用該檢查工具200進(jìn)行各種檢查時，檢查人員可通過操作溢流消除開關(guān) 58，僅在必要時使溢流消除模式開啟。(6)在上述實(shí)施例中，示例了燃料電池系統(tǒng)100搭載到燃料電池車1000上的情況， 例如也可搭載到飛機(jī)、列車、船舶等其他各種移動體上。另外也可是定置型的燃料電池系 統(tǒng)。
權(quán)利要求
一種燃料電池系統(tǒng)，作為燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)模式具有溢流消除模式，所述燃料電池系統(tǒng)的特征在于，具有運(yùn)轉(zhuǎn)控制部，當(dāng)上述燃料電池系統(tǒng)的外部氣溫為規(guī)定的第一溫度以下時，使上述燃料電池在上述溢流消除模式下運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)上述燃料電池系統(tǒng)的上述外部氣溫為比上述第一溫度高的規(guī)定的第二溫度以上時，禁止上述燃料電池在上述溢流消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)，在輸入了上述燃料電池的檢查指示的情況下，無論上述外部氣溫如何，上述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部均使上述燃料電池在上述溢流消除模式下運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具有輸入部，在上述燃料電池系統(tǒng)的上述外部氣溫高于上述第一溫度且低于上述第二溫度的情況 下，如果經(jīng)由上述輸入部輸入上述溢流消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)指示，則上述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部使燃料 電池在上述溢流消除模式下運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，在輸入了上述燃料電池的檢查指示的情況下，無論上述外部氣溫如何，如果經(jīng)由上述 輸入部輸入上述溢流消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)指示，則使燃料電池在上述溢流消除模式下運(yùn)轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，在檢查用的裝置被連接到上述燃料電池系統(tǒng)的情況下，上述運(yùn)轉(zhuǎn)控制部判斷為輸入了 上述檢查指示。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，上述溢流消除模式是執(zhí)行下述處理中的至少一種處理的運(yùn)轉(zhuǎn)模式在上述燃料電池運(yùn) 轉(zhuǎn)中將上述燃料電池組的內(nèi)部溫度保持在規(guī)定溫度的保溫處理；在上述燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)中對 上述燃料電池具有的電解質(zhì)膜的含水量進(jìn)行控制的含水量控制處理；及在上述燃料電池運(yùn) 轉(zhuǎn)停止時除去上述燃料電池內(nèi)的水的掃氣處理。
全文摘要
一種燃料電池系統(tǒng)，作為燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)模式具有溢流消除模式，所述燃料電池系統(tǒng)的特征在于，具有運(yùn)轉(zhuǎn)控制部，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)的外部氣溫為規(guī)定的第一溫度以下時，使燃料電池在溢流消除模式下運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)的外部氣溫為比第一溫度高的規(guī)定的第二溫度以上時，禁止燃料電池在溢流消除模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)，在輸入了上述燃料電池的檢查指示的情況下，無論燃料電池的外部氣溫如何，運(yùn)轉(zhuǎn)控制部均使燃料電池在溢流消除模式下運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣一來，可提高對具有用于消除溢流的運(yùn)轉(zhuǎn)模式的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行檢查時的用戶便利性。
文檔編號H01M8/06GK101836321SQ20088011324
公開日2010年9月15日 申請日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者梶原滋人, 麻生真司 申請人:豐田自動車株式會社