，估算部71可以估算僅關于被設置在組21s的端部中的電池21a、21b和組21s的中央電池的陽極含水量Wa。此外，在第二實施例中，估算部71通過測量每個電池21的電壓變化Vdev來估算陽極氣體通路24中的水阻塞。在此方面，估算部71可以不估算組21s中的所有電池21的電壓變化Vdev。例如，估算部71可以估算僅關于被設置在組21s的端部中的電池21a、21b和組21s的中央電池的電壓變化Vdev，以確定在陽極氣體通路24中的水阻塞。
[0054]C2.第二變型:
[0055]在第一實施例中，當電池21中的任意電池中的陽極含水量Wa為閾值Ta或高于閾值Ta時，估算部71確定陽極含水量Wa是閾值Ta或高于閾值Ta(圖2，步驟S102:YES)。在該方面，當對于各電池21估算的陽極含水量Wa的值的平均值超過閾值Ta時，估算部71可以確定陽極含水量Wa是閾值Ta或高于閾值Ta。此外，在第二實施例中，當電池21的任何電池中的電壓變化Vdev處于或高于閾值Tv時，估算部71確定電壓變化Vdev處于或高于閾值Tv (圖5，步驟S202:YES)。在此方面，當對于各電池21測量的電壓變化Vdev的值的平均值超過閾值Ta時，估算部71可以確定電壓變化Vdev為Tv或高于閾值Tv。
[0056]C3.第三變型:
[0057]在以上的實施例中，可為每個電池21設定陽極含水量Wa的閾值Ta和電壓變化Vdev的閾值Tv。例如，與組的中央電池和組的另一端部中的電池2 Ib相比，對于陽極面向組21s的外側的電池21a可以設定較低的閾值Ta、Tv。與被設置在包括組的中央的其他位置處的電池相比，用于氣體潤濕而冗余地生成的水和水蒸氣容易蓄積在被設置在組的端部中的電池21a、21b中。此外，由于溫度梯度，被設置在組的端部中的電池21a、21b的溫度低于被設置在組21s中的其他位置處的電池的溫度，使得水容易蓄積在電池21a、21b中。此夕卜，在陽極面向組的外側的情況中，水進一步易于蓄積在陽極側中。因此，如果就陽極面向組21s的外側的電池21a而言含水量Wa的閾值Ta和電壓變化Vdev的閾值Tv降低，則能夠進一步抑制水在燃料電池20中的陽極側中蓄積。
[0058]C4.第四變型:
[0059]在第一實施例中，估算部71基于多種參數估算蓄積在每個電池21中的陽極含水量Wa，所述參數諸如是在每個電池21中生成的含水量，流入到每個電池21中的含水量，從每個電池21排出的含水量，氣體流速等。在此方面，估算部71可以將被設置在組21s的端部中的燃料電池2la、2Ib中的陽極面向組的外側的燃料電池21a的含水量估算為陽極含水量Wa。在陽極面向組的外側的電池21a中，與陰極的溫度相比，陽極的溫度容易降低。因此，水進一步易于蓄積在陽極側中。因此，電池21a的含水量能夠被估算為陽極含水量Wa。該構造使得估算部71易于估算陽極含水量Wa。此外，類似地，在第二實施例中，估算部71可基于被設置在組21s的端部分中的電池2la、2Ib中的陽極面向組的外側的電極2Ia的電壓變化Vdev來估算陽極氣體通路24中的水阻塞。
[0060]C5.第五變型:
[0061]在第一實施例中，在估算出的陽極含水量Wa為閾值Ta或高于閾值Ta的情況下，流速控制部72將陰極氣體流速從用于正常發電的陰極氣體流速降低20%至40%。此外，在第二實施例中，在電壓變化Vdev是閾值Tv或高于閾值Tv的情況下，流速控制部72將陰極氣體流速從用于正常發電的陰極氣體流速降低20%至40%。在此方面，流速控制部72可將陰極氣體流速降低20%至40%或更多。例如，流速控制部72可停止向燃料電池20供給陰極氣體。
[0062]C6.第六變型:
[0063]燃料電池系統100可執行第一實施例中的含水量控制過程和第二實施例中的含水量控制過程。例如，控制部70的估算部71執行陽極含水量Wa的估算和電壓變化Vdev的測量。在陽極含水量Wa和電壓變化Vdev中的至少任一個為閾值Ta、Tv或高于閾值Ta、Tv的情況下，流速控制部72可將陽極氣體流速維持在用于燃料電池20的正常發電的陽極氣體流速下，并且將陰極氣體流速控制為低于用于燃料電池20的正常發電的陰極氣體流速。
[0064]C7.第七變型:
[0065]在第一實施例中，估算部71將存在于包括相對于電解質膜11的陽極側催化層12、MPL 14、陽極側氣體擴散層16、陽極側分離器18和陽極氣體通路24的區域中的含水量估算為陽極含水量Wa。在此方面，估算部71可將存在于陽極側催化層12、MPL 14、陽極側氣體擴散層16、陽極側分離器18和陽極氣體通路24中的至少任意一個中的含水量估算為陽極含水量Wa。
[0066]C8.第八變型:
[0067]在以上的實施例中，控制部70在包括多個電池21的堆疊電池20上執行含水量控制過程。在此方面，控制部70可在不是堆疊燃料電池的燃料電池(電池21)上執行含水量控制過程。
[0068]C9.第九變型:
[0069]在以上的實施例中，控制部70可將兩個不同的電池21的電壓進行比較，并且當其間的電壓差為預定值或高于預定值時，控制部70可估算在帶有較低電壓的電池中發生了水阻塞。
【主權項】
1.一種燃料電池系統，其特征在于包括: 燃料電池(20)，所述燃料電池(20)包括:電解質膜(11);陽極(12)，所述陽極(12)被形成在所述電解質膜的一個表面上；以及陰極(13)，所述陰極(13)被形成在所述電解質膜的另一個表面上； 估算部(71)，所述估算部(71)被構造成估算在陽極側中的水堵塞；和 控制部(72)，所述控制部(72)被構造成使得當所述估算部估算出所述陽極側處于水堵塞狀態時，所述控制部將在所述陽極側中流動的陽極氣體的流速維持在預定速度，并且將在陰極側中流動的陰極氣體的流速控制成小于預定速度。2.根據權利要求1所述的燃料電池系統，其特征在于: 基于所述陽極側中存在的含水量，來估算所述水堵塞；并且 所述估算部估算出所述陽極側處于水堵塞狀態的情況指示了所述陽極側的含水量為閾值或高于閾值的情況。3.根據權利要求2所述的燃料電池系統，其特征在于包括: 組(21s)，所述組(21s)被構造成使得多個燃料電池被層疊起來，其中 所述估算部基于被設置在所述組的端部中使得其陽極面向所述組的外側的燃料電池的含水量，來估算所述陽極側的含水量。4.根據權利要求2或3所述的燃料電池系統，其特征在于: 所述估算部基于所述燃料電池的電壓波動來估算所述陽極側的含水量。5.一種用于通過燃料電池系統(100)來控制燃料電池的含水量的含水量控制方法，所述燃料電池(20)包括:電解質膜(11);陽極(12)，所述陽極(12)被形成在所述電解質膜的一個表面上；以及陰極(13)，所述陰極(13)被形成在所述電解質膜的另一個表面上，所述含水量控制方法的特征在于包括: 估算在陽極側中的水堵塞(S100、S200);和 當估算出所述陽極側處于水堵塞狀態時，將在所述陽極側中流動的陽極氣體的流速維持在預定速度，并且將在陰極側中流動的陰極氣體的流速控制成小于預定速度(S104、S204)ο6.根據權利要求5所述的燃料電池系統，其特征在于: 基于所述陽極側中存在的含水量，來估算所述水堵塞；并且 估算出所述陽極側處于水堵塞狀態的情況指示了所述陽極側的含水量為閾值或高于閾值的情況。
【專利摘要】本發明涉及燃料電池系統和燃料電池的含水量控制方法。燃料電池系統被構造成控制燃料電池的含水量，該燃料電池系統包括：燃料電池，該燃料電池包括電解質膜、陽極和陰極，該陽極被形成在電解質膜的一個表面上，該陰極被形成在電解質膜的另一個表面上；估算部，該估算部被構造成估算在陽極側中存在的含水量；和控制部，該控制部被構造成使得當估算部估算出陽極側中的含水量為閾值或高于閾值時，控制部將在陽極側中流動的陽極氣體的流速維持在預定速度，并且將在陰極側中流動的陰極氣體的流速控制為小于預定速度。
【IPC分類】H01M8/04
【公開號】CN104953144
【申請號】CN201510132288
【發明人】手島剛
【申請人】豐田自動車株式會社
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年3月25日
【公告號】CA2885733A1, EP2924791A1, US20150280255