[go: up one dir, main page]

CN106575780A - 燃料电池的控制装置 - Google Patents

燃料电池的控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106575780A
CN106575780A CN201480080912.2A CN201480080912A CN106575780A CN 106575780 A CN106575780 A CN 106575780A CN 201480080912 A CN201480080912 A CN 201480080912A CN 106575780 A CN106575780 A CN 106575780A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
compressor
gas
turbine
clutch
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.)
Granted
Application number
CN201480080912.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106575780B (zh
Inventor
金子庸平
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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 Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Publication of CN106575780A publication Critical patent/CN106575780A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106575780B publication Critical patent/CN106575780B/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
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04111—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants using a compressor turbine assembly
    • 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
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • 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
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04402—Pressure; Ambient pressure; Flow of anode exhausts
    • 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
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • 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
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04776—Pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • 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
    • H01M8/04992—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the implementation of mathematical or computational algorithms, e.g. feedback control loops, fuzzy logic, neural networks or artificial intelligence
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04395—Pressure; Ambient pressure; Flow of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • 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
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04425—Pressure; Ambient pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformers, compressors, burners
    • 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
    • H01M8/04619—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
    • 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
    • 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)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

燃料电池的控制装置具备：压缩机，其向燃料电池供给正极气体；驱动装置，其至少包括驱动马达和以驱动马达以外为动力源的驱动体这两个压缩机驱动源，通过压缩机驱动源来驱动压缩机；以及控制部。控制部基于燃料电池的运转状态来控制动力源的状态，基于动力源的状态来从压缩机驱动源中选择要使用的驱动源。

Description

燃料电池的控制装置
技术领域
本发明涉及一种燃料电池的控制装置。
背景技术
在JP2005-259439A中公开了如下一种燃料电池系统：具备正极气体供给装置，该正极气体供给装置利用从高压罐向燃料电池供给的负极气体(氢气)和电动马达中的任一方来驱动压缩机，通过该压缩机向燃料电池供给正极气体(空气)。
另外，虽然与正极气体供给装置没有直接关联，但是在JP2003-31244A中公开了一种燃料电池系统中的负极排气循环装置。负极排气循环装置具备：压缩机，其使从燃料电池排出的负极排气回流到负极供给通路；以及涡轮，其被从燃料电池排出的正极排气所驱动，使该压缩机进行旋转。
发明内容
当如JP2005-259439A中公开的燃料电池系统那样构成为仅利用从高压罐向燃料电池供给的负极气体来驱动压缩机时，在不向燃料电池供给负极气体的情况下，无法驱动压缩机，从而无法向燃料电池供给正极气体。另一方面，当构成为仅利用电动马达来驱动压缩机时，为了驱动压缩机而对电动马达要求的动力性能变高，从而招致电动马达的大型化。
本发明的目的在于实现压缩机驱动用的驱动马达的小型化。
根据本发明的某个方式，提供一种燃料电池的控制装置，该燃料电池的控制装置具备：压缩机，其向燃料电池供给正极气体；驱动装置，其至少包括驱动马达和以驱动马达以外为动力源的驱动体这两个压缩机驱动源，通过压缩机驱动源来驱动压缩机；以及控制部。控制部基于燃料电池系统的运转状态来控制动力源的状态，基于动力源的状态来从压缩机驱动源中选择要使用的驱动源。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的燃料电池系统的概要结构图。
图2A是表示离合器接合状态的正极气体供给装置的截面图。
图2B是表示离合器分离状态的正极气体供给装置的截面图。
图3是说明本发明的第一实施方式的燃料电池系统的正极气体供给控制的流程图。
图4是说明目标压缩机吸入流量的计算方法的流程图。
图5是基于作为工作流体的负极气体的压力来计算涡轮的可输出转矩的表。
图6是基于作为工作流体的负极气体的压力和温度来计算涡轮的可输出转矩的图表。
图7是本发明的第二实施方式的燃料电池系统的概要结构图。
图8是本发明的第二实施方式的流体供给装置的概要结构图。
图9是说明本发明的第二实施方式的燃料电池系统的正极气体供给控制的流程图。
图10是基于作为工作流体的制冷剂的压力来计算涡轮的可输出转矩的表。
图11是本发明的第二实施方式的流体供给装置的一个变形例。
图12是本发明的第三实施方式的燃料电池系统的概要结构图。
图13是说明本发明的第三实施方式的燃料电池系统的正极气体供给控制的流程图。
图14是基于作为工作流体的压缩空气来计算涡轮的可输出转矩的表。
图15是说明本发明的第三实施方式的开闭阀的控制的流程图。
图16是本发明的第四实施方式的燃料电池系统的概要结构图。
图17是说明本发明的第四实施方式的开闭阀的控制的流程图。
图18是本发明的第一实施方式的正极气体供给装置的一个变形例。
具体实施方式
下面，参照附图等来说明本发明的实施方式。
<第一实施方式>
参照图1来说明本发明的第一实施方式的车辆用的燃料电池系统100。
燃料电池系统100具备燃料电池堆110、正极气体供排装置120、负极气体供排装置130以及控制器140。
燃料电池堆110是层叠多个燃料电池而成的层叠电池。燃料电池堆110接受负极气体和正极气体的供给，发出车辆行驶所需的电力。该发电电力被在运转燃料电池系统时使用的各种辅机、车轮驱动用马达所使用。
正极气体供排装置120向燃料电池堆110供给正极气体，并且将从燃料电池堆110排出的正极排气排出到外部。正极气体供排装置120具备正极气体供给通路121、正极气体排出通路122、气体过滤器123、正极气体供给装置1、正极气体冷却器124、水分回收装置(Water Recovery Device；以下称为“WRD”。)125、正极压力调节阀126、旁路通路127、旁路阀128、正极压力传感器141、第一气流传感器142以及第二气流传感器143。
正极气体供给通路121是流通向燃料电池堆110供给的正极气体的通路。正极气体供给通路121的一端连接于气体过滤器123，另一端连接于燃料电池堆110的正极气体入口部。
正极气体排出通路122是流通从燃料电池堆110排出的正极排气的通路。正极气体排出通路122的一端连接于燃料电池堆110的正极气体出口部，另一端形成为开口端。正极排气是包含正极气体、通过电极反应而产生的水蒸气等的混合气体。
气体过滤器123设置于正极气体供给通路121的前端。气体过滤器123将取入到正极气体供给通路121的空气(正极气体)中含有的尘、埃等去除。
正极气体供给装置1设置于比气体过滤器123更靠下游侧的正极气体供给通路121。正极气体供给装置1向燃料电池堆110供给已通过气体过滤器123去除了异物的正极气体。参照图2A和图2B来说明正极气体供给装置1的详情。
如图2A所示，正极气体供给装置1具备加压输送正极气体的压缩机10以及驱动压缩机10的驱动装置11。驱动装置11具备作为驱动压缩机10的第一驱动源的电动马达20、作为驱动压缩机10的第二驱动源的涡轮30以及设置于电动马达20与涡轮30之间的离合器40。而且，在本实施方式中，使用用于向燃料电池堆110供给负极气体的高压罐131，来作为对涡轮30供给用于驱动涡轮30的工作流体的工作流体供给装置50，利用从高压罐131供给的负极气体来作为工作流体。这样，正极气体供给装置1至少包括电动马达20和将作为动力源的负极气体的能量转换为驱动力的涡轮30这两个压缩机驱动源，通过这些压缩机驱动源来驱动压缩机10。
压缩机10设置于正极气体供给通路121内。压缩机10配置于气体过滤器123与正极气体冷却器124之间。压缩机10构成为通过被驱动旋转来向燃料电池堆110供给正极气体。通过电动马达20和涡轮30的一方或双方的动力来驱动压缩机10。
电动马达20配置于正极气体供给通路121与负极气体供给通路132之间。电动马达20具备马达机壳21、固定于马达机壳21的内周面的定子22、以能够旋转的方式配置于定子22的内侧的转子23以及设置于转子23的输出旋转轴24。
电动马达20具有从外部电源等接受电力的供给来驱动旋转的作为电动机的功能以及通过被外力驱动旋转来进行发电的作为发电机的功能。
电动马达20的输出旋转轴24的一端连接于压缩机10，输出旋转轴24的另一端经由离合器40而与涡轮30连接。
涡轮30设置于负极气体供给通路132内。涡轮30配置于高压罐131与负极压力调节阀133之间。涡轮30构成为被从高压罐131向燃料电池堆110供给的负极气体(工作流体)驱动旋转。即，涡轮30将负极气体所具有的能量转换为驱动力。在本实施方式中，将用于向燃料电池堆110供给负极气体的高压罐131用作向涡轮30供给工作流体的工作流体供给装置50。涡轮30的旋转驱动力经由离合器40和电动马达20的输出旋转轴24被传递到压缩机10。
压缩机10、电动马达20以及涡轮30被配置成压缩机10的旋转中心轴、电动马达20的输出旋转轴24以及涡轮30的旋转中心轴为相同的轴。通过像这样配置，能够使正极气体供给装置1为小型的结构。
离合器40是对电动马达20的输出旋转轴24与涡轮30的连接状态进行切换的动力传递装置。在如图2A所示那样离合器40连接的状态(也包括半离合的状态)下，电动马达20的输出旋转轴24与涡轮30被连接。在如图2B所示那样离合器40分离的状态下，电动马达20的输出旋转轴24与涡轮30的连接被切断。
在正极气体供给装置1中，关于压缩机10的驱动，电动马达20和涡轮30各自作为独立的驱动源而发挥功能。
即，在图2A所示的离合器连接状态下，能够仅通过受负极气体的供给驱动而进行旋转的涡轮30的旋转驱动力来驱动压缩机10，从而向燃料电池堆110供给正极气体。另外，在图2A所示的离合器连接状态下，也能够通过利用电力驱动进行旋转的电动马达20的旋转驱动力以及受负极气体的供给驱动而进行旋转的涡轮30的旋转驱动力来驱动压缩机10，从而向燃料电池堆110供给正极气体。
另一方面，在图2B所示的离合器分离状态下，能够仅通过利用电力驱动进行旋转的电动马达20的旋转驱动力来驱动压缩机10，从而向燃料电池堆110供给正极气体。在像这样仅通过电动马达20的旋转驱动力来驱动压缩机10时，通过切断与涡轮30的连接来防止涡轮30成为电动马达20的负荷。由此，能够防止涡轮30成为负荷而电动马达20的响应性降低。
返回到图1，正极气体冷却器124设置于比正极气体供给装置1更靠下游的正极气体供给通路121。正极气体冷却器124对从正极气体供给装置1喷出的正极气体进行冷却。
WRD 125设置于比正极气体冷却器124更靠下游的正极气体供给通路121。WRD 125被设置成横跨正极气体供给通路121的下游部和正极气体排出通路122的上游部。WRD 125回收在正极气体排出通路122中流动的正极排气中的水分，利用所回收的该水分来加湿在正极气体供给通路121中流动的正极气体。
正极压力调节阀126设置于比WRD 125更靠下游的正极气体排出通路122。正极压力调节阀126由控制器140来控制开闭，对向燃料电池堆110供给的正极气体的压力进行调整。
旁路通路127是构成为使从正极气体供给装置1供给的正极气体的一部分不经由燃料电池堆110而直接排出到正极气体排出通路122的通路。旁路通路127的一端连接于正极气体供给装置1与正极气体冷却器124之间的正极气体供给通路121，另一端连接于比正极压力调节阀126更靠下游的正极气体排出通路122。
旁路阀128设置于旁路通路127。旁路阀128由控制器140来控制开闭，对通过旁路通路127的正极气体的流量(旁路流量)进行调整。
正极压力传感器141设置于正极气体冷却器124与WRD 125之间的正极气体供给通路121。正极压力传感器141检测向燃料电池堆110供给的正极气体的压力。
第一气流传感器142设置于比压缩机10更靠上游的正极气体供给通路121。第一气流传感器142检测吸入到压缩机10的正极气体的流量(以下称为“压缩机吸入流量”。)。下面，将该第一气流传感器142的检测值称为“检测压缩机吸入流量”。
第二气流传感器143设置于正极气体冷却器124与WRD 125之间的正极气体供给通路121。第二气流传感器42检测从压缩机10喷出的正极气体中的向燃料电池堆110供给的正极气体的流量(以下称为“堆供给流量”。)。堆供给流量是压缩机供给流量减去旁路流量而得到的流量。下面，将该第二气流传感器42的检测值称为“检测堆供给流量”。
接着，说明负极气体供排装置130。负极气体供排装置130向燃料电池堆110供给负极气体，并且将从燃料电池堆110排出的负极排气排出到正极气体排出通路122。负极气体供排装置130具备高压罐131、负极气体供给通路132、负极压力调节阀133、负极气体排出通路135、缓冲罐136、放气阀137以及负极压力传感器144。
高压罐131是将要向燃料电池堆110供给的负极气体(氢气)保持为高压状态来贮存的气体贮存容器。在本实施方式中，该高压罐131还作为用于向涡轮30供给工作流体的工作流体供给装置50而发挥作用。
负极气体供给通路132是将从高压罐131排出的负极气体供给到燃料电池堆110的通路。负极气体供给通路132的一端连接于高压罐131，另一端连接于燃料电池堆110的负极气体入口部。在高压罐131与正极气体供给装置1的涡轮30之间的负极气体供给通路132上设置有对向涡轮30供给的作为工作流体的负极气体的压力进行检测的工作流体用压力传感器132A。
负极压力调节阀133设置于比正极气体供给装置1的涡轮30更靠下游的负极气体供给通路132。负极压力调节阀133由控制器140来控制开闭，对向燃料电池堆110供给的负极气体的压力和流量进行调整。
负极气体排出通路135是流通从燃料电池堆110排出的负极排气的通路。负极气体排出通路135的一端连接于燃料电池堆110的负极气体出口部，另一端连接于比正极压力调节阀126更靠下游的正极气体排出通路122。
缓冲罐136设置于负极气体排出通路135。缓冲罐136是暂时蓄积通过负极气体排出通路135流过来的负极排气的容器。积存在缓冲罐136中的负极排气在放气阀137被打开时排出到正极气体排出通路122。
放气阀137设置于比缓冲罐136更靠下游的负极气体排出通路135。放气阀137由控制器140来控制开闭，对从负极气体排出通路135向正极气体排出通路122排出的负极排气的流量(放气流量)进行控制。
当打开放气阀137来执行放气控制时，负极排气通过负极气体排出通路135和正极气体排出通路122排出到外部。此时，负极排气在正极气体排出通路122内与正极排气混合。通过像这样使负极排气与正极排气混合后排出到外部，排出气体中的氢浓度被设定为排出容许浓度以下的值。
负极气体供排装置130还具备引射器138、回流通路139以及回流泵139A以使负极排气回流到负极气体供给通路132。
引射器138设置于负极压力调节阀133与负极压力传感器144之间的负极气体供给通路132。
回流通路139是将负极气体排出通路135的负极排气引导到负极气体供给通路132的通路。回流通路139的一端连接于负极气体排出通路135的缓冲罐136，另一端连接于负极气体供给通路132的引射器138。
回流通路139上设置有回流泵139A。回流泵139A根据需要被驱动，将从燃料电池堆110排出的负极排气从负极气体排出通路135侧加压输送到负极气体供给通路132侧。
负极压力传感器144设置于比负极压力调节阀133更靠下游的负极气体供给通路132。负极压力传感器144配置于燃料电池堆110的负极气体入口部的附近。负极压力传感器144对向燃料电池堆110供给的负极气体的压力(＝后述的向涡轮30供给的作为工作流体的负极气体的压力)进行检测。
如上所述那样构成的燃料电池系统100具有作为统一控制该系统的控制装置的控制器140。
控制器140由具备中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的微计算机构成。
除了来自前述的正极压力传感器141等各种传感器的信号以外，来自检测燃料电池堆110的输出电压的电压传感器145、检测燃料电池堆110的输出电流的电流传感器146、检测车辆的加速踏板的踏下量的加速行程传感器147等检测燃料电池系统100的运转状态的各种传感器的信号也被输入到控制器140。
控制器140基于这些传感器的检测信号等来控制正极气体供给装置1、回流泵139A、各种阀126、128、133、137等。
下面，参照图3的流程图来说明控制器140所实施的第一实施方式的燃料电池系统100的正极气体的供给控制。控制器140以规定的运算周期重复执行该例程。
在步骤S1中，控制器140基于车辆驱动用的行驶马达(未图示)的要求电力、辅机的要求电力、电池(未图示)的充放电要求来计算燃料电池堆110的目标发电电力。
在步骤S2中，控制器140基于燃料电池系统100的运转状态来计算压缩机吸入流量的目标值(以下称为“目标压缩机吸入流量”。)。参照图4来说明目标压缩机吸入流量的具体计算方法。
图4是说明目标压缩机吸入流量的计算方法的流程图。
在步骤S21中，控制器140基于目标发电电力来计算堆供给流量的目标值(以下称为“目标堆供给流量”。)。目标堆供给流量相当于在发出目标发电电力时为了在燃料电池堆110的正极电极内确保电极反应所需的氧分压而需要的堆供给流量。换言之，目标堆供给流量相当于发出目标发电电力所需的堆供给流量。目标发电电力越大时，目标堆供给流量越大。
在步骤S22中，控制器140基于检测堆供给流量与目标堆供给流量的偏差来计算使检测堆供给流量为目标堆供给流量所需的压缩机吸入流量，作为发电要求压缩机吸入流量。
在步骤S23中，控制器140基于目标发电电力来计算稀释要求压缩机吸入流量。稀释要求压缩机吸入流量是使排出到燃料电池系统100的外部的排出气体的氢浓度为排出容许浓度以下所需的压缩机吸入流量。在本实施方式中，目标发电电力越大时，使稀释要求压缩机吸入流量越大，但是也可以与目标发电电力无关地设为固定值。
在步骤S24中，控制器140基于发电要求压缩机吸入流量和稀释要求压缩机吸入流量来计算目标压缩机吸入流量。具体地说，为了使发电要求和稀释要求这两者得到满足，计算发电要求压缩机吸入流量和稀释要求压缩机吸入流量中较大的一方来作为目标压缩机吸入流量。此外，在本实施方式中，计算了发电要求压缩机吸入流量和稀释要求压缩机吸入流量中较大的一方来作为目标压缩机吸入流量，但是例如也可以计算在压缩机10中避免浪涌所需的正极气体流量(浪涌要求压缩机吸入流量)与上述两个要求压缩机吸入流量中的最大的一个来作为目标压缩机吸入流量。
返回到图3，在步骤S3中，控制器140基于与燃料电池系统100的运转状态相应地变化的目标压缩机吸入流量来计算压缩机10的目标输出转矩。压缩机10的目标输出转矩相当于使检测压缩机吸入流量为目标压缩机吸入流量所需的压缩机10的输出转矩。
在步骤S4中，控制器140基于从高压罐131向涡轮30供给的作为工作流体的负极气体所具有的能量来计算涡轮30的可输出转矩。具体地说，如图5的表所示，基于向涡轮30供给的作为工作流体的负极气体的压力来计算涡轮30的可输出转矩。作为与负极气体所具有的能量具有相关性的参数，除了压力以外还能够列举出流量，因此也能够基于负极气体的流量来计算涡轮30的可输出转矩。
此外，基于燃料电池系统100(或燃料电池堆110)的运转状态来控制向涡轮30供给的作为工作流体的负极气体的压力、即向燃料电池堆110供给的负极气体的压力。具体地说，控制器140基于燃料电池系统100的运转状态来控制负极压力调节阀133的开度，使得向燃料电池堆110供给的负极气体的压力为向燃料电池堆110供给的正极气体的压力以上。
在步骤S5中，控制器140判定是否为允许离合器40连接的运转状态。在本实施方式中，在根据燃料电池系统100(或燃料电池堆110)的要求而不向燃料电池堆110供给负极气体的运转状态的情况下、例如在怠速停止控制时仅将正极气体供给到燃料电池堆110的运转状态的情况下，控制器140设为处于不允许离合器40连接的运转状态，进入步骤S11的处理。另外，在燃料电池系统100(或燃料电池堆110)的启动中初期，为了可靠地进行氢稀释而仅供给正极气体，在启动中后期供给负极气体，因此在该情况下也不允许离合器40连接而进入步骤S11的处理。并且，在燃料电池系统100(或燃料电池堆110)的停止中后期也仅供给正极气体，因此在该情况下也不允许离合器40连接而进入步骤S11的处理。这样，在系统启动中初期或停止中后期、怠速停止控制时等仅将正极气体供给到燃料电池堆110的运转状态的情况下，控制器140设为处于不允许离合器40连接的运转状态而进入步骤S11的处理。另一方面，在向燃料电池堆110供给负极气体的通常的运转状态的情况下，控制器140设为处于允许离合器40连接的运转状态而进入步骤S6的处理。这样，控制器140基于作为涡轮30的动力源的负极气体的状态来控制离合器40。
此外，不向燃料电池堆110供给负极气体的运转状态换言之是在涡轮30的可输出转矩为零的运转状态之时、涡轮30不旋转的运转状态之时。因而，在通过步骤S5判定为处于不允许离合器40连接的运转状态时，也可以不使离合器40为分离状态而直接进入步骤S12。但是，在该情况下涡轮30会作为电动马达20的负荷而进行作用，因此优选的是如本实施方式那样使离合器40为分离状态。
在步骤S6中，控制器140计算从压缩机10的目标输出转矩减去涡轮30的可输出转矩而得到的差分转矩。
在步骤S7中，控制器140判定是否连接离合器40。具体地说，判定差分转矩是否小于规定的离合器连接阈值(规定阈值)。
如果差分转矩小于离合器连接阈值，则控制器140进入步骤S7的处理以将离合器40设为连接状态，通过电动马达20和涡轮30对压缩机10进行驱动或者仅通过涡轮30对压缩机10进行驱动。另一方面，如果差分转矩为离合器连接阈值以上，则控制器140进入步骤S11的处理以将离合器40设为分离状态，仅通过电动马达20对压缩机10进行驱动。
在差分转矩为离合器连接阈值以上时仅通过电动马达20对压缩机10进行驱动是基于以下的理由。即，关于差分转矩为离合器连接阈值以上，例如能够列举出刚开始向燃料电池堆110供给负极气体后等、在负极气体的压力充分上升之前涡轮30的可输出转矩小之时。这是因为，在这种情况下，通过涡轮30得到的动力小，因此仅通过电动马达20来驱动压缩机10能够更稳定地供给正极气体。
另外，关于差分转矩为离合器连接阈值以上，例如能够列举出在突然加速时等压缩机10的目标输出转矩过渡性地突增、涡轮30的可输出转矩相对于压缩机10的目标输出转矩而言小之时。这是因为，在这种情况下，仅通过响应性、控制性优异的电动马达20来驱动压缩机10能够更迅速地且更高精度地将压缩机10的输出转矩控制为目标输出转矩，从而能够提高过渡时的控制性能。
这样，在本实施方式中，根据差分转矩来切换是仅通过电动马达20对压缩机10进行驱动、或是仅通过涡轮30对压缩机10进行驱动、还是通过电动马达20和涡轮30对压缩机10进行驱动。在此，差分转矩与作为动力源的负极气体的状态(压力、流量)相应地变化。
也就是说，在本实施方式中，根据作为动力源的负极气体的状态，来选择通过电动马达20和涡轮30中的一方还是双方对压缩机10进行驱动，使得能够通过与燃料电池系统100(或燃料电池堆110)的运转状态相应的适当的驱动源来驱动压缩机10。前述的离合器连接阈值只要适当设定成能够通过与燃料电池系统100的运转状态相应的适当的驱动源来驱动压缩机10即可。
在步骤S8中，控制器140将离合器40设为连接状态。
在步骤S9中，控制器140根据基于负极气体的压力或流量而决定的涡轮30的可输出转矩来控制电动马达20的输出转矩，由此通过电动马达20和涡轮30对压缩机10进行驱动、或者仅通过涡轮30对压缩机10进行驱动。
具体地说，如果通过步骤S6计算出的差分转矩大于零(如果可输出转矩小于目标输出转矩)，则控制器140将电动马达20的目标输出转矩设定为差分转矩，通过电动马达20和涡轮30对压缩机10进行驱动。即，通过电动马达20产生差分转矩，并且通过涡轮30产生可输出转矩，由此将压缩机10的输出转矩控制为通过步骤S3计算出的目标输出转矩。作为像这样通过电动马达20和涡轮30对压缩机10进行驱动的运转状态，例如能够列举出以高负荷稳定运转燃料电池堆110之时。
另一方面，如果通过步骤S6计算出的差分转矩为零以下(如果可输出转矩为目标输出转矩以上)，则控制器140将电动马达20的目标输出转矩设定为零，仅通过涡轮30对压缩机10进行驱动。作为像这样仅通过涡轮30对压缩机10进行驱动的运转状态，例如能够列举出以低负荷稳定运转燃料电池堆110之时。
此外，在仅通过涡轮30对压缩机10进行驱动的情况下，会以通过步骤S3计算出的压缩机10的目标输出转矩以上的转矩(＝可输出转矩)来驱动压缩机10。因而，压缩机吸入流量会变为目标压缩机吸入流量以上，但是通过以下的步骤S10的旁路阀控制来使对燃料电池堆110来说不需要的剩余的正极气体流向旁路通路127，避免产生问题。
在步骤S10中，控制器140基于检测堆供给流量与目标堆供给流量的偏差，以使检测堆供给流量变为目标堆供给流量的方式对旁路阀128进行反馈控制。
在仅通过涡轮30对压缩机10进行驱动、或稀释要求压缩机吸入流量被设定为目标压缩机吸入流量等情况下，会从压缩机10喷出堆要求压缩机供给流量以上的正极气体。因此，发电所不需要的剩余的正极气体会被供给到燃料电池堆110。因而，像这样以使检测堆供给流量变为目标堆供给流量的方式对旁路阀128进行反馈控制，使发电所不需要的剩余的正极气体流向旁路通路28。
在步骤S11中，控制器140将离合器40设为分离状态。
在步骤S12中，控制器140将电动马达20的目标输出转矩设定为通过步骤S3计算出的压缩机10的目标输出转矩，仅通过电动马达20对压缩机10进行驱动。作为像这样差分转矩为离合器连接阈值以上的运转状态，例如能够列举出刚开始向燃料电池堆110供给负极气体后等、在负极气体的压力充分上升之前涡轮30的可输出转矩相对于压缩机10的目标输出转矩而言小之时。另外，例如能够列举出在突然加速时等压缩机10的目标输出转矩过渡性地突增、涡轮30的可输出转矩相对于压缩机10的目标输出转矩而言小之时。
这样，控制器140根据燃料电池系统100的运转状态来控制作为涡轮30的动力源的负极气体的压力或流量，基于负极气体的压力或流量来选择驱动压缩机10的驱动源。即，基于作为涡轮30的动力源的负极气体的压力或流量来控制离合器40并且控制电动马达20的输出，由此选择驱动压缩机10的驱动源。
具体地说，控制器140基于燃料电池系统100的运转状态来计算压缩机10的目标输出转矩，基于作为工作流体的负极气体的压力或流量来计算涡轮30的可输出转矩，基于压缩机10的目标输出转矩和涡轮30的可输出转矩来控制离合器40并且控制电动马达20的输出。
即，在涡轮30的可输出转矩为压缩机10的目标输出转矩以上时(差分转矩≤0)，控制器140使离合器40为连接状态，并且将电动马达20的输出转矩控制为零，仅利用涡轮30的输出来驱动压缩机10。
另外，在涡轮的可输出转矩为零时，控制器140将电动马达20的输出转矩控制为目标输出转矩，仅通过电动马达20的输出来驱动压缩机10。在该情况下，既可以使离合器40为分离状态，也可以使离合器40为连接状态。另外，在压缩机10的目标输出转矩减去涡轮30的可输出转矩而得到的差分转矩为离合器连接阈值以上时，控制器140使离合器40为分离状态，将电动马达20的输出转矩控制为目标输出转矩，仅通过电动马达20的输出来驱动压缩机10。
并且，在涡轮30的可输出转矩小于压缩机10的目标输出转矩时(差分转矩>0)，控制器140使离合器40为连接状态，并且通过电动马达20的输出和涡轮30的输出来驱动压缩机10。
根据上述的本实施方式，能够得到以下的效果。
本实施方式的燃料电池的控制装置具备：压缩机10，其向燃料电池堆110供给正极气体；驱动装置11，其至少包括作为驱动马达的电动马达20和作为以驱动马达以外为动力源的驱动体的涡轮30这两个压缩机驱动源，通过这些压缩机驱动源来驱动压缩机10；以及作为控制部的控制器140，控制器140基于燃料电池系统100的运转状态来控制作为动力源的负极气体的状态(压力或流量)，基于负极气体的状态来从压缩机驱动源中选择要使用的驱动源。
因此，根据本实施方式，能够以与动力源的状态相应的适当的动力比例来驱动电动马达20和涡轮30，从而驱动压缩机10。因而，能够降低驱动压缩机10时的电动马达20的负担，从而能够实现电动马达20的小型化，进而实现正极气体供给装置1的小型化。
另外，根据本实施方式，驱动装置11在将作为驱动体的涡轮30的驱动力传递到压缩机10的动力传递路径即输出旋转轴24上具备离合器40。而且，控制器140基于作为动力源的负极气体的状态来控制离合器40并且控制电动马达20。因而，能够一边有效活用负极气体所具有的能量来驱动涡轮30，一边利用电动马达20的驱动力来驱动压缩机10。
因此，与例如仅通过电动马达来驱动压缩机这样的正极气体供给装置相比，能够抑制为了驱动压缩机10而对电动马达20要求的动力性能。因此，能够实现电动马达20的小型化，进而实现正极气体供给装置1的小型化。另外，通过使电动马达20小型化，能够降低正极气体供给装置1的制造成本。
另外，能够根据燃料电池系统100或燃料电池堆110的运转状态来通过响应性、控制性优异的电动马达20驱动压缩机10。因此，与例如仅通过从高压罐向燃料电池堆供给的负极气体来驱动压缩机这样的正极气体供给装置相比，能够进行精密的正极气体流量的控制。并且，即使处于不从高压罐131向燃料电池堆110供给负极气体的运转状态时，也能够通过电动马达20来驱动压缩机10。
另外，根据本实施方式，例如在怠速停止控制时等根据燃料电池系统100或燃料电池堆110的要求而变为不向燃料电池堆110供给负极气体的运转状态时，控制器140使离合器40分离，仅通过电动马达20来驱动压缩机10。因此，能够防止在怠速停止控制时涡轮30成为电动马达20的负荷。
另外，根据本实施方式，控制器140在燃料电池系统100或燃料电池堆110的启动中初期或停止中后期使离合器40分离，仅通过电动马达20来驱动压缩机10。因此，在燃料电池系统100的启动中初期，能够不供给负极气体而仅通过电动马达20来驱动压缩机10从而供给正极气体，因此能够防止在启动中初期氢稀释变得不充分。并且，能够防止涡轮30成为电动马达20的负荷。另外，也能够防止在启动中后期涡轮30成为电动马达20的负荷。
另外，根据本实施方式，将向燃料电池堆110供给的负极气体用作涡轮30的动力源，因此能够有效活用高压的负极气体，从而能够提高燃料电池系统100中的能量效率。负极气体在从高压罐131被排出时温度下降，因此会向涡轮30供给比较低温的负极气体，能够抑制正极气体供给装置1的涡轮30周围的部件的温度上升。
另外，在本实施方式中，在涡轮30的可输出转矩为压缩机10的目标输出转矩以上时(差分转矩≤0)，控制器140将电动马达20的输出转矩控制为零，仅通过涡轮30的输出来驱动压缩机10。这样，在涡轮30的可输出转矩为压缩机10的目标输出转矩以上时，仅通过涡轮30来驱动压缩机10，由此能够有效活用负极气体的能量，抑制电动马达20的消耗电力。
另外，在本实施方式中，在涡轮30的可输出转矩为零时，控制器140将电动马达20的输出转矩控制为目标输出转矩，仅通过电动马达20的输出来驱动压缩机10。因而，即使处于不从工作流体供给装置50供给负极气体的运转状态，也能够通过电动马达20来驱动压缩机10，将压缩机10的输出控制为目标输出转矩。
另外，在本实施方式中，在压缩机10的目标输出转矩减去涡轮30的可输出转矩而得到的差分转矩为离合器连接阈值(规定阈值)以上时，控制器140使离合器40为分离状态，将电动马达20的输出转矩控制为目标输出转矩，仅通过电动马达20的输出来驱动压缩机10。由此，在涡轮30的输出不足时、突然加速时等压缩机10的目标输出转矩过渡性地突增时，也能够通过响应性、控制性优异的电动马达20来迅速且高精度地将压缩机10的输出转矩控制为目标输出转矩。另外，离合器40被设为分离状态，因此涡轮30也不会成为电动马达20的负荷，因此能够更高响应地通过电动马达20来控制压缩机10。
另外，在本实施方式中，在涡轮30的可输出转矩小于压缩机10的目标输出转矩时(差分转矩>0)，控制器140通过电动马达20的输出和涡轮30的输出来驱动压缩机10。由此，与仅通过电动马达20来进行驱动的情况相比，能够抑制在驱动压缩机10时对电动马达20要求的输出转矩，因此能够抑制电动马达20的消耗电力。
此外，在本实施方式中，参照图5的表，基于负极气体的压力来计算涡轮30的可输出转矩，但是也能够参照图6所示的图表，基于负极气体的压力和温度来计算涡轮30的可输出转矩。例如只要在高压罐131与涡轮30之间的负极气体供给通路132上设置温度传感器来检测负极气体的温度即可。负极气体的温度越高，则负极气体的密度越高，作为工作流体的负极气体所具有的能量也越多。因而，通过如图6的图表所示那样以温度越高则涡轮30的可输出转矩越高的方式进行校正，能够高精度地计算涡轮30的可输出转矩。
另外，在本实施方式中，在仅通过涡轮30来驱动压缩机10的情况下，压缩机10的输出转矩变为大于目标输出转矩的涡轮30的可输出转矩。因此，压缩机吸入流量变得比目标压缩机吸入流量多。因此，在仅通过涡轮30来驱动压缩机10时，也能够例如使离合器40为半离合状态来控制离合器40的传递转矩容量，使得压缩机10的输出转矩为目标输出转矩。具体地说，以使压缩机吸入流量为目标压缩机吸入流量的方式对离合器40的传递转矩容量进行反馈控制。
在此，在以低负荷稳定运转燃料电池堆110时，为了一边以固定压力供给负极气体一边去除在燃料电池堆110内的正极侧积存的水，有时切换为以下的运转状态：使目标压缩机吸入流量(正极气体的压力)周期性地增减来间歇性地供给正极气体。
因而，在以低负荷稳定运转燃料电池堆110、例如变为能够仅通过涡轮30来驱动压缩机10的运转状态时，只要以使压缩机10的输出转矩为目标输出转矩的方式控制离合器40的传递转矩容量，那么即使处于仅通过涡轮30来驱动压缩机10的情况，也能够将压缩机吸入流量控制为目标压缩机吸入流量。
这样，在变为一边向燃料电池堆110供给负极气体一边向燃料电池堆110间歇性地供给正极气体的运转状态时，只要通过使离合器40接合和分离来间歇性地向燃料电池堆110供给正极气体，那么即使目标压缩机吸入流量周期性地增减，也能够不驱动电动马达20而仅通过涡轮30来将压缩机吸入流量控制为目标压缩机吸入流量。因此，能够在实现目标压缩机吸入流量的同时，抑制电动马达20的消耗电力。
另外，在本实施方式中，借助离合器40将电动马达20与涡轮30连接，但是未必一定要设置离合器40。在未设置离合器40的情况下，只要如下即可：在差分转矩为零以下时仅通过涡轮30来驱动压缩机10，如果差分转矩大于零则通过电动马达20和涡轮30来驱动压缩机10。这样也能够得到与上述同样的效果。
另外，在本实施方式中，基于作为动力源的负极气体的状态来控制离合器40并且控制电动马达20，但是也可以如以下那样控制电动马达20和离合器40。即，也可以基于燃料电池系统100的运转状态来控制电动马达20，并且，基于作为动力源的负极气体的状态以利用涡轮30的驱动力补充电动马达20的驱动力的方式来控制离合器40。
当使电动马达20小型化时，有时仅通过电动马达20的驱动力不能完全供应与燃料电池系统100的运转状态相应的压缩机10的目标输出转矩。在这种情况下，只要基于作为动力源的负极气体的状态以利用涡轮30的驱动力补充电动马达20的驱动力的方式来控制离合器40即可。关于离合器40，既可以单纯使离合器40为连接状态，也可以例如使离合器40为半离合状态来控制离合器40的传递转矩容量，使得压缩机10的输出转矩为目标输出转矩。具体地说，只要以使压缩机吸入流量为目标压缩机吸入流量的方式对离合器40的传递转矩容量进行反馈控制即可。
<第二实施方式>
下面，参照图7和图8来说明本发明的第二实施方式。此外，在下面的实施方式中，对实现与第一实施方式相同的功能的结构等使用同一标记，适当省略重复的说明。
图7是本发明的第二实施方式的车辆用的燃料电池系统100的概要结构图。
如图7所示，本实施方式的燃料电池系统100的工作流体供给装置50构成为向涡轮30供给与负极气体不同的工作流体来驱动涡轮30。在本实施方式中，将对搭载有燃料电池系统100的车辆等的室内的温度进行调整的空调装置50A用作工作流体供给装置50。
图8是空调装置50A的概要结构图。
如图8所示，空调装置50A具备作为用于将调温后的空气导入到室内的通路的空调风道51、进气门52、鼓风机53以及空气混合门54。另外，空调装置50A作为用于对空调风道51内的空气进行加热/冷却的装置而具备制冷剂用压缩机61、室内电容器62、室外热交换器63、蒸发器64、储液器65以及为了使制冷剂能够在它们中循环而连接的配管66A-66D。
进气门52用于将导入到空调风道51的空气切换为室内的空气(内气)和室外的空气(外气)中的任一方。由控制器140来控制进气门52的位置，该进气门52在导入室内的空气时关闭外气导入口52A，在导入室外的空气时关闭内气导入口52B。
鼓风机53经由外气导入口52A或内气导入口52B向室内送入所吸入的空气。
空气混合门54用于在制冷时和制热时切换空调风道51内的空气的流动。由控制器140来控制空气混合门54的位置。在制冷时，将空气混合门54控制在与室内电容器62的前表面相向的位置(图8的实线的位置)，使得空气不流入后述的室内电容器62。另一方面，在制热时，将空气混合门54控制在不与室内电容器62的前表面相向的位置(图8的虚线的位置)，使得空气流入室内电容器。
制冷剂用压缩机61吸入配管66D的制冷剂后进行压缩，将变为高温高压的制冷剂喷出到配管66A。配管66A中设置有检测从制冷剂用压缩机61喷出的制冷剂的压力的制冷剂用压力传感器69。
室内电容器62配置于空调风道51内。室内电容器62在制热时作为热交换器而发挥功能，在经配管66A流过来的高温高压的制冷剂与空调风道51内的空气之间进行热交换，对空调风道51内的空气进行加热。另一方面，在制冷时空气混合门54不使空气流入室内电容器62，因此室内电容器62不作为热交换器而发挥功能，使经配管66A流过来的高温高压的制冷剂直接通过。
在流通通过室内电容器62后的制冷剂的配管66B中设置有第一膨胀阀67A以及与第一膨胀阀67A并联地配置的电磁阀67B。
第一膨胀阀67A使制冷剂膨胀来使制冷剂减压，由此使制冷剂的温度下降。
电磁阀67B由控制器140来控制开闭。电磁阀57B在制热时被闭合，切换制冷剂的流路以使制冷剂流过第一膨胀阀57A侧的配管66B。另一方面，电磁阀67B在制冷时被打开，切换制冷剂的流路以使制冷剂流过电磁阀57B侧的配管66B。
室外热交换器63在经配管66B流过来的高温高压的制冷剂与被电容器风扇63A吸入的室外的空气之间进行热交换。导入到室外热交换器63的高温高压的制冷剂被室外热交换器63冷却，成为中温高压的制冷剂后被排出到配管66C。
配管66C中设置有三通阀68A和第二膨胀阀68B。
三通阀68A用于切换制冷剂的流路，由控制器140来控制。三通阀68在制热时切换制冷剂的流路以使制冷剂流向配管66D。另一方面，在制冷时切换制冷剂的流路以使制冷剂经由第二膨胀阀68B流向蒸发器64。
第二膨胀阀68B使制冷剂膨胀来使制冷剂减压，由此使制冷剂的温度下降。在制冷时，流过配管66C的中温高压的制冷剂被第二膨胀阀68B冷却，成为低温低压的制冷剂后被导入到蒸发器64。
蒸发器64配置于比室内电容器62更靠上游的空调风道51内。在制冷时，蒸发器64在通过第二膨胀阀68B后的经配管66C流过来的低温低压的制冷剂与空调风道51内的空气之间进行热交换，对空调风道51内的空气进行冷却并且进行加湿。
储液器65设置于流通被制冷剂用压缩机61吸入的制冷剂的配管66D。储液器65暂时蓄积在配管66A-66D中循环的剩余的制冷剂，并且对制冷剂的气液进行分离来使制冷剂用压缩机61吸入气体制冷剂。
这样，空调装置50A在制冷时，将从鼓风机53送出的空气在蒸发器64中冷却后导入到室内。另一方面，在制热时，将从鼓风机53送出的空气在室内电容器62中加热、再根据需要通过配置于室内电容器62的下游的PTC加热器55进行加热后导入到室内。
而且，在本实施方式中，作为用于对涡轮30进行旋转驱动的工作流体，使用在空调装置50A的配管66A-66D中循环的制冷剂。也就是说，将在空调用的配管66A-66D中循环的制冷剂用作涡轮30的动力源，具体地说，将流过配管66A的高压的制冷剂用作工作流体。
因此，在本实施方式中，在空调装置50A中设置从流通相对高压的制冷剂的配管66A分支并与配管66B连接的配管70，将涡轮30配置于配管70。配管70由将配管66A与涡轮30的吸入口连接的配管70A以及将涡轮30的排出口与配管66B连接的配管70B构成。配管70A中设置有对吸入到涡轮30的制冷剂的流量进行调整的流量调整阀71。
下面，参照图9的流程图来说明控制器140所实施的第二实施方式的燃料电池系统100的正极气体的供给控制。对进行与第一实施方式同样的处理的步骤，标注与第一实施方式同样的步骤编号并省略说明。
在步骤S201中，控制器140基于向涡轮30供给的作为工作流体的制冷剂所具有的能量，来计算涡轮30的可输出转矩。具体地说，如图10的表所示，基于由制冷剂用压力传感器69检测出的制冷剂的压力，来计算涡轮30的可输出转矩。此外，也能够与第一实施方式同样地，基于制冷剂的流量来计算涡轮30的可输出转矩。
在步骤S202中，控制器140判定是否允许离合器40连接。在本实施方式中，例如在空调装置50A发生故障而无法使制冷剂循环等情况下，控制器140不允许离合器40连接，进入步骤S11的处理。另一方面，在能够使制冷剂循环的情况下，控制器140允许离合器40连接，进入步骤S6的处理。
在步骤S203中，控制器140判定是否使制冷剂压力升高。具体地说，控制器140判定差分转矩是否为规定的制冷剂压力升压阈值以上。制冷剂压力升压阈值是小于离合器连接阈值的值。如果差分转矩为制冷剂压力升压阈值以上，则控制器140进入步骤S204的处理以使制冷剂压力升高。另一方面，如果差分转矩小于制冷剂压力升压阈值，则控制器140使制冷剂压力维持现状，进入步骤S7的处理。
在步骤S204中，控制器140使制冷剂用压缩机61的输出转矩相对于根据空调要求而设定的通常的输出转矩而言增大，由此使制冷剂压力升高，使涡轮30的可输出转矩增大。由此，使差分转矩减少。也就是说，在本实施方式中，基于燃料电池系统100(或燃料电池堆110)的要求和空调的要求来协调控制制冷剂的压力或流量。此外，在自动地设定车内的室温的自动模式时，根据该自动设定的室温来设定制冷剂用压缩机61的通常的输出转矩。另外，在由驾驶员等任意设定车内的室温的手动模式时，根据任意设定的室温来设定制冷剂用压缩机61的通常的输出转矩。
这样，在本实施方式中，根据差分转矩在仅通过电动马达20来驱动压缩机10、仅通过涡轮30来驱动压缩机10以及通过电动马达20和涡轮30来驱动压缩机10之间进行切换。在此，差分转矩根据作为动力源的制冷剂的状态(压力、流量)而变化。
也就是说，在本实施方式中，根据作为动力源的制冷剂的状态来选择是通过电动马达20和涡轮30中的一方还是双方来驱动压缩机10，使得能够通过与燃料电池系统100的运转状态相应的适当的驱动源来驱动压缩机10。关于前述的制冷剂压力升压阈值，只要适当设定成能够将电动马达20和涡轮30的输出转矩的比例设为与燃料电池系统100的运转状态相应的适当比例来驱动压缩机10即可。
在步骤S205中，控制器140根据基于制冷剂的压力或流量而决定的涡轮30的可输出转矩对电动马达20的输出转矩进行可变控制，由此通过电动马达20和涡轮30来驱动压缩机10或者仅通过涡轮30来驱动压缩机10。
具体地说，在涡轮30的可输出转矩小于压缩机10的目标输出转矩时(差分转矩>0)，控制器140使流量调整阀71完全打开，并且将电动马达20的目标输出转矩设定为差分转矩，通过电动马达20和涡轮30来驱动压缩机10。
另一方面，在涡轮30的可输出转矩为压缩机10的目标输出转矩以上时(差分转矩≤0)，控制器140将电动马达20的输出转矩控制为零，仅通过涡轮30的输出来驱动压缩机10。
在仅通过涡轮30来驱动压缩机10的情况下，当使流量调整阀71完全打开时，会以通过步骤S3计算出的压缩机10的目标输出转矩以上的转矩(＝可输出转矩)来驱动压缩机10。因此，在本实施方式中，在仅通过涡轮30来驱动压缩机10的情况下，控制流量调整阀71的开度，使得涡轮30的输出转矩为目标输出转矩。具体地说，以使压缩机吸入流量为目标压缩机吸入流量的方式对流量调整阀71进行反馈控制。
此外，也可以使流量调整阀71完全打开，如第一实施方式那样通过旁路阀控制来使燃料电池堆110所不需要的剩余的正极气体流向旁路通路127。
在步骤S206中，控制器140使流量调整阀71完全闭合，并且将电动马达20的目标输出转矩设定为通过步骤S3计算出的压缩机10的目标输出转矩，仅通过电动马达20来驱动压缩机10。这样，通过使流量调整阀71完全闭合，不必无用地驱动涡轮30。
此外，在本实施方式中，通过使流量调整阀71完全闭合，不必驱动涡轮30，因此虽然涡轮30成为负荷，但是也能够在步骤S11中不使离合器40为分离状态而使其保持为连接状态。
根据上述的第二实施方式，能够得到以下的效果。
根据本实施方式，将在空调用的配管66A-66D中循环的制冷剂用作涡轮30的动力源。而且，控制器140基于燃料电池系统100(或燃料电池堆110)的运转状态来控制作为动力源的制冷剂的状态(压力或流量)，基于制冷剂的状态来从压缩机驱动源中选择要使用的驱动源，因此能够得到与第一实施方式同样的效果。另外，能够利用空调用的制冷剂所包含的油分对涡轮30的轴承等进行润滑。并且，通过制冷剂来驱动涡轮30，因此即使处于不供给负极气体的运转状态，也能够驱动涡轮30。
另外，在本实施方式中，控制器140基于燃料电池系统100(或燃料电池堆110)的要求和空调的要求来协调控制制冷剂的压力或流量。
因而，例如如果涡轮30的输出低，则能够通过消耗电力比电动马达20少的制冷剂用压缩机61使制冷剂的压力或流量上升，从而使涡轮30的输出增加，因此能够抑制电动马达20的输出。因而，能够使电动马达20小型化，并且能够将燃料电池系统100的能量效率也提高。
此外，在本实施方式中，作为用于驱动涡轮30的工作流体，利用了在配管66A-66D中循环的制冷剂中的从制冷剂用压缩机61喷出的相对高压的制冷剂，但是也能够如图11所示那样，利用被制冷剂用压缩机61吸入的温度相对低的制冷剂。
具体地说，在空调装置50A中设置从配管66D分支再与配管66D连接的配管80，将涡轮30配置于配管80，其中，该配管66D流通在配管66A-66D中循环的制冷剂中的被制冷剂用压缩机61吸入的温度相对低的制冷剂。而且，利用将配管66D与涡轮30的吸入口连接的配管80A以及将涡轮30的排出口与配管66D连接的配管80B来构成配管80，将流量调整阀71设置于配管80B。
这样构成也能够得到与上述同样的效果，除此以外，能够通过被制冷剂用压缩机61吸入的温度相对低的制冷剂来驱动涡轮30，因此能够冷却涡轮30。
<第三实施方式>
接着，参照图12来说明本发明的第三实施方式。
本实施方式在工作流体供给装置50的结构上与第二实施方式不同。下面，以该不同点为中心来进行说明。
如图12所示，本实施方式的工作流体供给装置50具备蓄积压缩空气的蓄压罐90，将蓄压罐90中蓄积的压缩空气作为用于驱动涡轮30的工作流体来供给到正极气体供给装置1的涡轮30。
因此，本实施方式的工作流体供给装置50具备将蓄压罐90与涡轮30的吸入口连接的配管91，来作为用于将蓄压罐90中蓄积的压缩空气供给到涡轮30的通路。另外，具备从比正极气体供给通路121与旁路通路127的连接部121A更靠上游的正极气体供给通路121分支并与蓄压罐90连接的配管92，来作为用于将作为压缩空气的正极气体导入到蓄压罐90的通路。并且，具备将涡轮30的排出口与比正极压力调节阀126更靠下游的正极气体排出通路122连接的配管95，来作为用于排出对涡轮30进行了驱动的压缩空气的通路。
蓄压罐90中设置有检测蓄压罐90内的压力的压缩空气用压力传感器93。在蓄压罐90与配管91的连接部处设置有与第一实施方式同样的流量调整阀71，该流量调整阀71由控制器140来控制开闭，对供给到涡轮30的压缩空气的流量进行调整。根据蓄压罐90内的压力来控制流量调整阀71，对供给到涡轮30的压缩空气的压力或流量进行调整，由此控制涡轮30的旋转驱动力。
配管92中设置有开闭阀94，该开闭阀94由控制器140来控制开闭，在向蓄压罐90导入压缩空气时被打开。
下面，参照图13的流程图来说明控制器140所实施的第三实施方式的燃料电池系统100的正极气体的供给控制。
在步骤S301中，控制器140基于向涡轮30供给的作为工作流体的压缩空气所具有的能量来计算涡轮30的可输出转矩。具体地说，如图14的表所示，基于由压缩空气用压力传感器93检测出的压缩空气的压力来计算涡轮30的可输出转矩。此外，也能够与第一实施方式同样地，基于向涡轮30供给的压缩空气的流量来计算涡轮30的可输出转矩。
在步骤S302中，控制器140判定是否处于允许离合器40连接的运转状态。例如在由压缩空气用压力传感器93检测出的压缩空气的压力为规定压力以下、蓄压罐内的压力变得极端低的运转状态时，控制器140不允许离合器40连接，进入步骤S11的处理，否则进入步骤S6。
图15是说明与正极气体供给装置1的控制并行地由控制器140实施的第三实施方式的开闭阀94的控制的流程图。
在步骤S310中，控制器140进行蓄压罐90中是否存在能够导入正极气体的空闲容量的蓄压允许判定。具体地说，控制器140判定由压缩空气用压力传感器93检测出的蓄压罐90内的压缩空气的压力是否小于蓄压允许阈值。如果蓄压罐90内的压缩空气的压力小于蓄压允许阈值，则控制器140判定为存在空闲容量，进入步骤S311的处理。另一方面，如果蓄压罐90内的压缩空气的压力为蓄压允许阈值以上，则控制器140判定为不存在空闲容量，进入步骤S314的处理。
在步骤S311中，控制器140判定压缩机10是否吸入了目标压缩机吸入流量以上的正极气体。具体地说，控制器140判定检测压缩机吸入流量是否大于目标压缩机吸入流量。如果检测压缩机吸入流量大于目标压缩机吸入流量，则控制器140判定为压缩机10吸入了所需以上的正极气体而存在将剩余的正极气体导入到蓄压罐90的余裕，进入步骤S312的处理。另一方面，如果检测压缩机吸入流量为目标压缩机吸入流量以下，则控制器140进入步骤S314的处理。
在步骤S312中，控制器140判定由压缩空气用压力传感器93检测出的蓄压罐90内的压缩空气的压力与由正极压力传感器141检测出的向燃料电池堆110供给的正极气体的压力之间的压力差是否为规定值以上。如果压力差为规定值以上，则控制器140进入步骤S313的处理，以将从压缩机10喷出的正极气体导入到蓄压罐90。另一方面，如果压力差小于规定值，则控制器140进入步骤S314的处理。进行这种判定是由于：如果不在蓄压罐90内的压缩空气的压力比向燃料电池堆110供给的正极气体的压力高某种程度的状态下打开开闭阀94，则所需以上的从压缩机10喷出的正极气体流向蓄压罐90侧的配管92，从而存在发电所需的正极气体不流向燃料电池堆110侧的正极气体供给通路121的担忧。
在步骤S313中，控制器140打开开闭阀94，将从压缩机10喷出的正极气体的剩余量导入到蓄压罐90。
在步骤S314中，控制器140闭合开闭阀94。
根据上述的第三实施方式，能够得到以下的效果。
根据本实施方式，将从蓄压罐90供给的压缩空气用作涡轮30的动力源，该蓄压罐90蓄积从压缩机喷出的剩余的正极气体。而且，控制器140基于燃料电池系统100(或燃料电池堆110)的运转状态来控制作为动力源的压缩空气的状态(压力或流量)，基于压缩空气的状态来从压缩机驱动源中选择要使用的驱动源，因此能够得到与第一实施方式同样的效果。另外，通过压缩空气来驱动涡轮30，因此即使处于不供给负极气体的运转状态也能够驱动涡轮30。
另外，根据本实施方式，在作为用于将从压缩机喷出的剩余的正极气体导入到蓄压罐90的导入通路的配管92中具备开闭阀94，控制器140在压缩机10正在喷出燃料电池堆110的发电所不需要的剩余的正极气体时，打开开闭阀94。
因此，在压缩机10吸入了目标压缩机吸入流量以上的正极气体时，能够将剩余的正极气体首先导入到蓄压罐90侧，从而能够减少需要向旁路通路127流通的正极气体的流量。因而，能够使旁路阀128的阀体变小，因此能够实现旁路阀128的小型化和低成本化。另外，能够将剩余的正极气体导入到蓄压罐90，有效地再利用，因此能够提高燃料电池系统100的能量效率。
<第四实施方式>
接着，参照图16来说明本发明的第四实施方式。
本实施方式在工作流体供给装置50的结构上与第三实施方式不同。下面，以该不同点为中心来进行说明。
如图16所示，本实施方式的工作流体供给装置50经由从比旁路阀128更靠下游的旁路通路127分支的配管96向蓄压罐90导入正极气体。在旁路阀128的下游的旁路通路127中，设置有检测旁路阀128的下游的正极气体的压力的旁路阀下游压力检测传感器148。
图17是说明与正极气体供给装置1的控制并行地由控制器140实施的第四实施方式的开闭阀94的控制的流程图。
在步骤S411中，控制器140判定是否处于正在从压缩机10喷出剩余的正极气体的运转状态。具体地说，控制器140判定是否打开了旁路阀128。如果打开了旁路阀128，则控制器140进入步骤S412的处理，如果闭合了旁路阀128，则控制器140进入步骤S413的处理。
在步骤S412中，控制器140判定是否为了稀释氢而打开了旁路阀128。具体地说，控制器140判定稀释要求压缩机吸入流量是否被设定为目标压缩机吸入流量。进行这种判定是由于：在为了稀释氢而打开了旁路阀128时，存在当打开开闭阀94来向蓄压罐90导入正极气体时无法进行充分的氢稀释的担忧。如果为了稀释氢而打开了旁路阀128，则控制器140进入步骤S314的处理，否则进入步骤S413的处理。
在步骤S413中，控制器140判定由旁路阀下游压力检测传感器148检测出的旁路阀128的下游压力是否大于由压缩空气用压力传感器93检测出的蓄压罐90内的压缩空气的压力。如果旁路阀128的下游压力大于蓄压罐90内的压缩空气的压力，则控制器140进入步骤S313的处理，否则进入步骤S314的处理。
根据上述的第四实施方式，能够得到以下的效果。
在本实施方式中，具备：旁路通路127，其用于使从压缩机10喷出的正极气体的一部分绕过燃料电池堆110后排出；以及旁路阀128，其设置于旁路通路127，用于调整流过旁路通路127的正极气体的流量。而且，在压缩机10正在喷出发电所不需要的剩余的正极气体以稀释从燃料电池系统100排出的排出气体中的氢浓度时，控制器140禁止开闭阀94的打开。
因此，能够将在旁路通路127中通过的正极气体导入到蓄压罐90，因此能够有效地再利用此前被排出到系统外部的正极气体，从而能够提高燃料电池系统100的能量效率。另外，在向旁路通路127流通正极气体以稀释排出气体中的氢浓度时禁止开闭阀94的打开，因此能够可靠地使排出气体中的氢浓度为排出容许浓度以下。
以上，说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式不过示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不在于将本发明的保护范围限定于上述实施方式的具体结构。
上述的各实施方式的正极气体供给装置1搭载于车辆用的燃料电池系统100，但是也可以搭载于车辆以外的移动体、固置型的燃料电池系统。
另外，上述的各实施方式的正极气体供给装置1具备涡轮30来作为压缩机驱动用的驱动源，但是也可以具备接受工作流体等的供给来进行驱动的柱塞马达、隔膜式马达来作为驱动源。
另外，正极气体供给装置1的结构不限于上述的各实施方式，例如也能够如图18所示那样构成为涡轮30具备飞轮31。
飞轮31是圆板状的锤构件，固定于涡轮30的旋转中心轴。涡轮30的飞轮31、电动马达20以及压缩机10同轴地配置。飞轮31位于比离合器40靠近涡轮30的位置，设置于负极气体供给通路132的外侧。此外，飞轮31也可以设置于负极气体供给通路132内。
这样，构成为涡轮30具备飞轮31，由此能够将涡轮30的旋转能量蓄积于飞轮31。通过像这样将旋转能量蓄积于飞轮31，能够抑制离合器40接合时的压缩机10的转速的降低。由此，能够防止在离合器40刚接合后正极气体供给量暂时降低，能够实现与燃料电池系统100的运转状态相应的适当的正极气体供给。

Claims (12)

1.一种燃料电池的控制装置，具备：
压缩机，其向燃料电池供给正极气体；
驱动装置，其至少包括驱动马达和以驱动马达以外为动力源的驱动体这两个压缩机驱动源，通过所述压缩机驱动源来驱动所述压缩机；以及
控制部，
其中，所述控制部基于所述燃料电池的运转状态来控制所述动力源的状态，
所述控制部基于所述动力源的状态来从所述压缩机驱动源中选择要使用的驱动源。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的控制装置，其特征在于，
所述驱动装置在将所述驱动体的驱动力传递到所述压缩机的动力传递路径上具备离合器，
所述控制部基于所述动力源的状态来控制所述离合器并且控制所述驱动马达。
3.根据权利要求1所述的燃料电池的控制装置，其特征在于，
所述驱动装置在将所述驱动体的驱动力传递到所述压缩机的动力传递路径上具备离合器，
所述控制部基于所述燃料电池的运转状态来控制所述驱动马达，并且，基于所述动力源的状态来以利用所述驱动体的驱动力来补充所述驱动马达的驱动力的方式控制所述离合器。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的燃料电池的控制装置，其特征在于，
将向所述燃料电池供给的负极气体用作所述动力源。
5.根据权利要求2或3所述的燃料电池的控制装置，其特征在于，
将向所述燃料电池供给的负极气体用作所述动力源，
在根据所述燃料电池的要求而变为不向所述燃料电池供给负极气体的运转状态时，所述控制部使所述离合器分离，仅通过所述驱动马达来驱动所述压缩机。
6.根据权利要求2或3所述的燃料电池的控制装置，其特征在于，
将向所述燃料电池供给的负极气体用作所述动力源，
在所述燃料电池的启动中初期或停止中后期，所述控制部使所述离合器分离，仅通过所述驱动马达来驱动所述压缩机。
7.根据权利要求2或3所述的燃料电池的控制装置，其特征在于，
将向所述燃料电池供给的负极气体用作所述动力源，
在变为一边向所述燃料电池供给负极气体一边间歇性地供给正极气体的运转状态时，所述控制部通过使所述离合器接合和分离来间歇性地向所述燃料电池供给正极气体。
8.根据权利要求1～3中的任一项所述的燃料电池的控制装置，其特征在于，
将在空调用配管中循环的制冷剂用作所述动力源。
9.根据权利要求8所述的燃料电池的控制装置，其特征在于，
所述控制部基于所述燃料电池的要求和空调要求来协调控制所述制冷剂的压力或流量。
10.根据权利要求1～3中的任一项所述的燃料电池的控制装置，其特征在于，
将从蓄压罐供给的压缩空气用作所述动力源，该蓄压罐蓄积从所述压缩机喷出的剩余的正极气体。
11.根据权利要求10所述的燃料电池的控制装置，其特征在于，
在用于将从所述压缩机喷出的剩余的正极气体导入到所述蓄压罐的导入通路上具备开闭阀，
在所述压缩机正在喷出所述燃料电池的发电所不需要的剩余的正极气体时，所述控制部打开所述开闭阀。
12.根据权利要求11所述的燃料电池的控制装置，其特征在于，具备：
旁路通路，其用于使从所述压缩机喷出的正极气体的一部分绕过所述燃料电池后排出；以及
旁路阀，其设置于所述旁路通路，用于调整流过所述旁路通路的正极气体的流量，
在所述压缩机正在喷出发电所不需要的剩余的正极气体以稀释从燃料电池系统排出的排出气体中的氢浓度时，所述控制部禁止所述开闭阀打开。
CN201480080912.2A 2014-07-24 2014-07-24 燃料电池系统 Active CN106575780B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/069625 WO2016013092A1 (ja) 2014-07-24 2014-07-24 燃料電池の制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106575780A true CN106575780A (zh) 2017-04-19
CN106575780B CN106575780B (zh) 2019-12-03

Family

ID=55162647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480080912.2A Active CN106575780B (zh) 2014-07-24 2014-07-24 燃料电池系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10128516B2 (zh)
EP (1) EP3174144B1 (zh)
JP (1) JP6233520B2 (zh)
CN (1) CN106575780B (zh)
CA (1) CA2956120C (zh)
WO (1) WO2016013092A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110459788A (zh) * 2019-08-26 2019-11-15 北京久安通氢能科技有限公司 一种燃料电池系统氢气回收装置
CN110534771A (zh) * 2018-05-24 2019-12-03 曼恩能源方案有限公司 用于燃料电池优选氢气操作的燃料电池的空气供应的装置
CN114914478A (zh) * 2021-02-10 2022-08-16 卡明斯公司 氢燃料电池中的空气储罐和可变几何形状空气处理

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101856290B1 (ko) * 2015-08-21 2018-05-09 현대자동차주식회사 연료전지 시스템의 스택 성능 개선 장치
US10930948B2 (en) 2016-03-22 2021-02-23 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system and method for controlling fuel cell system including power recovery mechanism
JP6729090B2 (ja) * 2016-07-01 2020-07-22 日産自動車株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法
JP6801599B2 (ja) * 2017-07-26 2020-12-16 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及び制御装置
JP6954177B2 (ja) * 2018-02-26 2021-10-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
DE102018209480A1 (de) * 2018-06-13 2019-12-19 Elringklinger Ag Brennstoffzellenvorrichtung, Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung und Fahrzeug
CN109017409B (zh) * 2018-08-19 2020-07-24 大连理工大学 一种燃料电池汽车节能供气系统
DE102022121606A1 (de) * 2022-08-26 2024-02-29 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Brennstoffzellenbetriebsvorrichtung und Brennstoffzellenbetriebsverfahren

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020163200A1 (en) * 2001-05-03 2002-11-07 Oglesby Keith Andrew System and method for recovering potential energy of a hydrogen gas fuel supply for use in a vehicle
DE102007007934A1 (de) * 2007-02-17 2008-08-21 Daimler Ag Fahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb
US20090309364A1 (en) * 2006-06-27 2009-12-17 Turbomeca Power generation system for an aircraft using a fuel cell
CN101636871A (zh) * 2006-11-20 2010-01-27 Eect有限责任公司 具有高温燃料电池的系统
CN102007633A (zh) * 2008-04-18 2011-04-06 波音公司 高温燃料电池的可选路径冷却

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8901348A (nl) * 1989-05-29 1990-12-17 Turboconsult Bv Werkwijze en inrichting voor het opwekken van electrische energie.
US5678647A (en) * 1994-09-07 1997-10-21 Westinghouse Electric Corporation Fuel cell powered propulsion system
US5532573A (en) * 1994-09-07 1996-07-02 Westinghouse Electric Corporation Reconfigurable hybrid power generation system
JP3473436B2 (ja) * 1998-09-16 2003-12-02 株式会社豊田自動織機 燃料電池装置
EP1055545B1 (en) * 1999-05-26 2004-01-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid vehicle with fuel cells incorporated therein and method of controlling the same
JP5140894B2 (ja) * 2000-05-15 2013-02-13 トヨタ自動車株式会社 燃料電池と充放電可能な蓄電部とを利用した電力の供給
JP4843147B2 (ja) * 2000-05-30 2011-12-21 本田技研工業株式会社 燃料電池暖機システム
US6616424B2 (en) * 2000-08-25 2003-09-09 General Motors Corporation Drive system and method for the operation of a fuel cell system
US6566003B2 (en) * 2001-04-18 2003-05-20 Mti Microfuel Cells, Inc. Method and apparatus for CO2 - driven air management for a fuel cell system
JP2003031244A (ja) 2001-07-13 2003-01-31 Honda Motor Co Ltd 燃料電池用ガス循環システム及び燃料電池用ガス循環装置
DE10154637B4 (de) * 2001-11-07 2009-08-20 Robert Bosch Gmbh Brennstoffbereitstellungseinheit und deren Verwendung zur Bereitstellung eines wasserstoffhaltigen Brennstoffs
DE10350550A1 (de) * 2003-10-29 2005-06-02 Robert Bosch Gmbh Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer Brennstoffzellenanlage
JP4938224B2 (ja) 2004-03-10 2012-05-23 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US7380749B2 (en) * 2005-04-21 2008-06-03 The Boeing Company Combined fuel cell aircraft auxiliary power unit and environmental control system
US8408341B2 (en) * 2007-07-12 2013-04-02 Odyne Systems, Llc Hybrid vehicle drive system and method and idle reduction system and method
US8158291B2 (en) * 2007-12-03 2012-04-17 Ford Motor Company Hydrogen recirculation system using integrated motor generator energy
JP2009146832A (ja) 2007-12-18 2009-07-02 Toyota Industries Corp 燃料電池システム
JP2009187713A (ja) * 2008-02-04 2009-08-20 Toyota Industries Corp 燃料電池システム
JP4941344B2 (ja) * 2008-02-12 2012-05-30 株式会社豊田自動織機 油圧システム
US8062799B2 (en) * 2008-08-19 2011-11-22 Fuelcell Energy, Inc. High-efficiency dual-stack molten carbonate fuel cell system
DE102008049689A1 (de) * 2008-09-30 2010-04-01 Daimler Ag Luftversorgungseinrichtung für einen Brennstoffzellenstapel, Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben einer Luftversorgungseinrichtung
JP5417917B2 (ja) 2009-03-17 2014-02-19 アイシン精機株式会社 燃料電池システム
JP5433277B2 (ja) * 2009-03-30 2014-03-05 アイシン精機株式会社 固体酸化物形燃料電池システム
US8795907B2 (en) * 2010-02-19 2014-08-05 GM Global Technology Operations LLC Compressor system with a freewheeling expander
DE102010035860A1 (de) * 2010-08-30 2012-03-01 Daimler Ag Brennstoffzellensystem
US8684304B2 (en) * 2010-11-16 2014-04-01 Rolls-Royce Corporation Aircraft, propulsion system, and system for taxiing an aircraft
JP2012164457A (ja) 2011-02-04 2012-08-30 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
CN102320237B (zh) * 2011-06-28 2013-08-07 陈明军 一种新型电动车
GB2494667A (en) * 2011-09-15 2013-03-20 Rolls Royce Fuel Cell Systems Ltd A solid oxide fuel cell system
GB2494666B (en) * 2011-09-15 2014-11-05 Rolls Royce Fuel Cell Systems Ltd A solid oxide fuel cell system
WO2013084273A1 (ja) * 2011-12-09 2013-06-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
EP2887487B1 (en) * 2012-08-16 2022-01-19 Nissan Motor Co., Ltd. Power supply system and method for controlling power supply system
JP5601362B2 (ja) * 2012-10-16 2014-10-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP6109529B2 (ja) * 2012-10-31 2017-04-05 三菱日立パワーシステムズ株式会社 発電システム
JP6228752B2 (ja) * 2013-04-26 2017-11-08 三菱日立パワーシステムズ株式会社 発電システム及び発電システムの起動方法
TW201444716A (zh) * 2013-05-21 2014-12-01 Nat Univ Tsing Hua 具有燃料電池及氣動引擎的動力混合式運輸設備
US10038207B2 (en) * 2014-01-30 2018-07-31 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system
WO2016013091A1 (ja) * 2014-07-24 2016-01-28 日産自動車株式会社 燃料電池システム
FR3024755B1 (fr) * 2014-08-08 2019-06-21 Safran Aircraft Engines Hybridation des compresseurs d'un turboreacteur
JP6044620B2 (ja) * 2014-11-13 2016-12-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両
DE102015003028A1 (de) * 2015-03-10 2016-09-15 Daimler Ag Kühlanordnung zum Kühlen einer Brennstoffzelle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020163200A1 (en) * 2001-05-03 2002-11-07 Oglesby Keith Andrew System and method for recovering potential energy of a hydrogen gas fuel supply for use in a vehicle
US20090309364A1 (en) * 2006-06-27 2009-12-17 Turbomeca Power generation system for an aircraft using a fuel cell
CN101636871A (zh) * 2006-11-20 2010-01-27 Eect有限责任公司 具有高温燃料电池的系统
DE102007007934A1 (de) * 2007-02-17 2008-08-21 Daimler Ag Fahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb
CN102007633A (zh) * 2008-04-18 2011-04-06 波音公司 高温燃料电池的可选路径冷却

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110534771A (zh) * 2018-05-24 2019-12-03 曼恩能源方案有限公司 用于燃料电池优选氢气操作的燃料电池的空气供应的装置
CN110459788A (zh) * 2019-08-26 2019-11-15 北京久安通氢能科技有限公司 一种燃料电池系统氢气回收装置
CN110459788B (zh) * 2019-08-26 2024-03-22 苏州久安通氢能源科技有限公司 一种燃料电池系统氢气回收装置
CN114914478A (zh) * 2021-02-10 2022-08-16 卡明斯公司 氢燃料电池中的空气储罐和可变几何形状空气处理

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016013092A1 (ja) 2016-01-28
EP3174144A1 (en) 2017-05-31
CA2956120A1 (en) 2016-01-28
US10128516B2 (en) 2018-11-13
EP3174144B1 (en) 2018-09-05
EP3174144A4 (en) 2017-06-07
CN106575780B (zh) 2019-12-03
CA2956120C (en) 2019-05-14
JP6233520B2 (ja) 2017-11-29
JPWO2016013092A1 (ja) 2017-04-27
US20170162886A1 (en) 2017-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106575780B (zh) 燃料电池系统
CN102985270B (zh) 燃料电池车辆的加热设备
CN103303125B (zh) 电动车辆高电压设备冷却系统及冷却方法
CN106979142A (zh) 热回收系统
CN105121192A (zh) 车辆用热管理系统
CN106575782B (zh) 燃料电池系统
CN105452029A (zh) 车用空调装置
CN103733407B (zh) 燃料电池系统
CN107101328A (zh) 空调及其控制方法
CN104979572A (zh) 使用推断的质量空气流量的燃料电池系统控制
JP2019079606A (ja) 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
CN101765937A (zh) 燃料电池系统及其控制方法
CN104040771B (zh) 燃料电池系统
CN112234225A (zh) 具有快速响应能力的燃料电池供气系统
CN206338867U (zh) 一种智能风冷型恒温恒湿空调机
JP2006100101A (ja) 燃料電池システムおよびその制御方法並びに移動体
CN104075476B (zh) 涡轮制冷机
US11769892B2 (en) Fuel cell system
JP2016023638A (ja) コンプレッサ駆動装置
CN206556311U (zh) 一种氟泵制冷循环流量分配机组
CN221005307U (zh) 空气处理系统
JP2006164728A (ja) 燃料電池システム
JP7397610B2 (ja) 燃料電池システム
CN117190340A (zh) 空气处理系统和空气处理方法
CN118999039A (zh) 防吸气带液的制冷机组及控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant