CN102165637A - 燃料电池系统和燃料电池系统的异常检测方法 - Google Patents

燃料电池系统和燃料电池系统的异常检测方法 Download PDF

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Abstract

提供一种燃料电池系统和燃料电池系统的异常检测方法。所述燃料电池系统包括：燃料电池，其包括具有阳极、阴极和电解质膜的至少一个燃料电池单元；阳极侧流路，其向阳极供给燃料气体并且从阳极排出燃料气体；阴极侧流路，其向阴极供给氧化气体并且从阴极排出氧化气体；电压检测单元，其检测燃料电池的电压；抑制单元，其设定如下抑制状态：在正常发电终止之后，与正常发电时相比，向阳极侧流路导入燃料气体以及向阴极侧流路导入氧化气体受抑制，并且从阳极侧流路导出燃料气体以及从阴极侧流路向外部导出氧化气体受抑制；以及异常检测单元，在设定抑制状态之后，异常检测单元基于检测到的电压或电压的变化来检测燃料电池系统的异常。

Description

燃料电池系统和燃料电池系统的异常检测方法
技术领域
本发明涉及一种装有燃料电池的燃料电池系统和所述燃料电池系统的异常检测方法。
背景技术
在装有燃料电池的燃料电池系统中，燃料气体被供给到燃料电池的阳极，并且氧化气体被供给到燃料电池的阴极。在这种燃料电池系统中，当燃料电池的正常发电终止时，燃料气体和氧化气体的供给被停止。
然而，在公开号为2004-146084的日本专利申请(JP-A-2004-146084)中说明的现有的燃料电池系统中，在燃料气体和氧化气体的供给被停止之后，例如，在阳极与阴极之间发生交叉泄漏，从而引起阳极和阴极中的气体浓度分布。结果，存在有在阴极中局部发生氧化反应而使燃料电池劣化的可能性。
发明内容
本发明提供一种抑制燃料电池劣化的燃料电池系统和检测燃料电池系统的异常的方法。
本发明的一个方案提供一种燃料电池系统。所述燃料电池系统包括：燃料电池，其包括具有阳极、阴极和电解质膜的至少一个燃料电池单元；阳极侧流路，其向至少一个燃料电池单元的阳极供给燃料气体并且从至少一个燃料电池单元的阳极排出燃料气体；阴极侧流路，其向至少一个燃料电池单元的阴极供给氧化气体并且从至少一个燃料电池单元的阴极排出氧化气体；电压检测单元，其检测燃料电池的电压；抑制单元，其形成如下抑制状态：在燃料电池中的正常发电终止之后，与正常发电时相比，向阳极侧流路导入燃料气体以及向阴极侧流路导入氧化气体受抑制，并且与正常发电时相比，从阳极侧流路向阳极侧流路的外部导出燃料气体以及从阴极侧流路向阴极侧流路的外部导出氧化气体受抑制；以及异常检测单元，在由抑制单元设定抑制状态之后，异常检测单元基于由电压检测单元检测到的电压或检测到的电压的变化来检测燃料电池系统的异常。通过这样构造的燃料电池系统，可以抑制燃料电池的劣化。
另外，燃料电池系统可以进一步包括电压变化量检测单元，所述电压变化量检测单元基于由电压检测单元检测到的电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，其中，当在抑制状态被设定之后由电压变化量检测单元检测到的电压变化量变得大于第一电压变化量判定值时，异常检测单元可以检测为燃料电池系统异常，其中第一电压变化量判定值大于或等于零。通过这样做，可以精确地检测到燃料电池系统的异常。
另外，燃料电池系统可以进一步包括电压变化量检测单元，所述电压变化量检测单元基于由电压检测单元检测到的电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，其中，当在抑制状态被设定之后由电压变化量检测单元检测到的电压变化量变得大于第二电压变化量判定值并且由电压检测单元检测到的电压变得高于第一电压判定值时，异常检测单元可以检测为燃料电池系统异常，其中，第二电压变化量判定值大于或等于零，并且第一电压判定值高于或等于零。通过这样做，可以精确地检测到燃料电池系统的异常。
另外，燃料电池系统可以进一步包括电压变化量检测单元，所述电压变化量检测单元基于由电压检测单元检测到的电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，其中，当从抑制状态被设定时到由电压变化量检测单元检测到的电压变化量变成第三电压变化量判定值时所经过的时间段小于第一时间判定值时，异常检测单元可以检测为燃料电池系统异常，其中第三电压变化量判定值大于或等于零。通过这样做，可以精确地检测到燃料电池系统的异常。
另外，燃料电池系统可以进一步包括电压变化量检测单元，所述电压变化量检测单元基于由电压检测单元检测到的电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，其中，当在抑制状态被设定之后由电压变化量检测单元检测到的电压变化量变得大于第四电压变化量判定值、由电压检测单元检测到的电压变得高于第二电压判定值然后电压下降到变得低于第三电压判定值时，并且当从电压变得高于第二电压判定值时到电压变得低于第三电压判定值时所经过的时间段小于第二时间判定值时，异常检测单元可以检测为燃料电池系统异常，其中，第四电压变化量判定值大于或等于零，并且第二电压判定值高于或等于零。通过这样做，可以精确地检测到燃料电池系统的异常。
另外，燃料电池系统可以进一步包括电压变化量检测单元，所述电压变化量检测单元基于由电压检测单元检测到的电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，其中，当在抑制状态被设定之后由电压变化量检测单元检测到的电压变化量变得大于第五电压变化量判定值、以及电压变化量变得接近于零然后由电压检测单元检测到的电压变得低于第四电压判定值时，并且当从电压变化量变得大于第五电压变化量判定值时到电压变得小于第四电压判定值时所经过的时间段小于第三时间判定值时，异常检测单元可以检测为燃料电池系统异常，其中，第五电压变化量判定值大于或等于零，第四电压判定值高于或等于零，并且第三时间判定值大于或等于零。通过这样做，可以精确地检测到燃料电池系统的异常。
另外，燃料电池系统可以进一步包括电压变化量检测单元，所述电压变化量检测单元基于由电压检测单元检测到的电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，其中，当在抑制状态被设定之后由电压变化量检测单元检测到的电压变化量变得大于第六电压变化量判定值然后电压变化量变得接近于零，并且当从电压变化量变得大于第六电压变化量判定值时到电压变化量变得接近于零时所经过的时间段小于第四时间判定值时，异常检测单元可以检测为燃料电池系统异常，其中第六电压变化量判定值大于或等于零。通过这样做，可以精确地检测到燃料电池系统的异常。
另外，在燃料电池系统中，当阳极侧流路中的燃料气体的量大于第一量判定值时，异常检测单元可以基于电压的变化来执行燃料电池系统的异常检测。通过这样做，当燃料电池系统异常时，可以抑制错误检测。
另外，在燃料电池系统中，当阳极侧流路中的燃料气体的量小于第二量判定值时，当从抑制状态被设定时到由电压检测单元检测到的电压变得低于第四电压判定值时所经过的时间段大于第五时间判定值时，异常检测单元可以检测为燃料电池系统异常，其中第四电压判定值高于或等于零。通过这样做，可以精确地检测到燃料电池系统的异常。
另外，在燃料电池系统中，当检测到燃料电池的异常时，异常检测单元可以不使用在抑制状态被设定之后的预定时间段期间由电压检测单元检测到的电压的变化。通过这样做，当燃料电池系统异常时，可以抑制错误检测。
另外，在燃料电池系统中，在燃料电池中的正常发电终止之后并且在抑制单元设定抑制状态之前，可以使电气负荷在至少预定时间段内连接至燃料电池。通过这样做，可以使燃料电池的电压迅速地进入低电压状态。
另外，在燃料电池系统中，抑制单元可以包括阳极侧导出抑制阀，所述阳极侧导出抑制阀设置在阳极侧流路中并且将已进行电化学反应的燃料气体从至少一个燃料电池单元的阳极导出到燃料电池的外部，其中抑制状态可以包括阳极侧导出抑制阀被关闭的状态。通过这样做，可以设定抑制状态。
另外，在燃料电池系统中，抑制单元可以包括氧化气体供给泵，所述氧化气体供给泵设置在阴极侧流路中并且向至少一个燃料电池单元的阴极供给氧化气体，其中抑制状态可以包括氧化气体供给泵被停止的状态。通过这样做，可以设定抑制状态。
另外，在燃料电池系统中，抑制单元可以包括燃料气体截断阀，所述燃料气体截断阀设置在阳极侧流路中并且能够截断向至少一个燃料电池单元的阳极供给燃料气体，其中抑制状态可以包括燃料气体截断阀被关闭的状态。通过这样做，可以设定抑制状态。
另外，在燃料电池系统中，异常检测单元可以基于由电压检测单元检测到的电压的变化来检测燃料电池系统中的燃料电池的异常。通过这样做，可以抑制燃料电池的劣化。
另外，在燃料电池系统中，抑制单元可以包括阴极侧导出抑制阀，所述阴极侧导出抑制阀设置在阴极侧流路中并且抑制已进行电化学反应的氧化气体从至少一个燃料电池单元的阴极导出到燃料电池的外部，其中抑制状态可以包括阴极侧导出抑制阀被关闭的状态。通过这样做，可以设定抑制状态。
另外，在燃料电池系统中，异常检测单元可以基于由电压检测单元检测到的电压的变化来检测抑制单元的异常。通过这样做，可以迅速地解决燃料电池系统的异常。
另外，在燃料电池系统中，燃料电池可以包括由多个燃料电池单元构成的燃料电池堆，阴极侧流路可以包括：氧化气体排出歧管，其在燃料电池单元被堆叠的堆叠方向上贯通燃料电池堆，并且收集且排出在各个燃料电池单元的阴极中已进行电化学反应的氧化气体；以及氧化气体导出流路，其在燃料电池堆的侧面上连接至氧化气体排出歧管并且将从氧化气体排出歧管排出的氧化气体导出到阴极侧流路的外部，抑制单元可以包括：阴极侧导出抑制阀，其设置在氧化气体导出流路中并且抑制氧气气体导出到燃料电池的外部；以及密封部，其在各个燃料电池单元中抑制氧化气体从阴极泄漏到燃料电池单元的外部，电压检测单元可以测量燃料电池堆中燃料电池单元组的电压，所述燃料电池单元组中的每一个由一个以上燃料电池单元构成，并且异常检测单元可以基于由电压检测单元检测到的燃料电池单元组的电压或电压的变化来检测阴极侧导出抑制阀的异常或者密封部的异常。通过这样做，可以抑制燃料电池的劣化。
另外，在燃料电池系统中，当与燃料电池堆的侧面邻近的燃料电池单元组的电压变得高于其它燃料电池单元的电压并且变得高于第五电压判定值时，异常检测单元可以检测为阴极侧导出抑制阀异常。通过这样做，可以精确地检测到阴极侧导出抑制阀的异常。
另外，在燃料电池系统中，当在除了与燃料电池堆的侧面邻近的燃料电池单元组之外的预定燃料电池单元组中出现电压变得高于与燃料电池堆的侧面相邻的燃料电池单元组的高电压燃料电池单元组并且高电压燃料电池单元组的电压变得高于第六电压判定值时，异常检测单元可以检测为高电压燃料电池单元组中的密封部异常。通过这样做，可以精确地检测到高电压燃料电池单元组中的密封部的异常。
另外，在燃料电池系统中，异常检测单元可以包括通知单元，所述通知单元在异常被检测到时通知所述异常。通过这样做，可以抑制燃料电池的劣化。
本发明的另一方案提供一种用于燃料电池系统的异常检测方法。所述燃料电池系统包括具有阳极、阴极和电解质膜的至少一个燃料电池单元，并且所述燃料电池单元包括能连接至电气负荷的燃料电池、向至少一个燃料电池单元的阳极供给燃料气体并且从至少一个燃料电池单元的阳极排出燃料气体的阳极侧流路，以及向至少一个燃料电池单元的阴极供给氧化气体并且从至少一个燃料电池单元的阴极排出氧化气体的阴极侧流路。所述用于燃料电池系统的异常检测方法包括：电压检测工序：检测燃料电池的电压；抑制状态设定工序：在燃料电池系统中设定如下抑制状态：在燃料电池中的正常发电终止之后，电气负荷与燃料电池之间的连接被中断，与正常发电时相比，向阳极侧流路导入燃料气体以及向阴极侧流路导入氧化气体受抑制，并且与正常发电时相比，从阳极侧流路向阳极侧流路的外部导出燃料气体以及从阴极侧流路向阴极侧流路的外部导出氧化气体受抑制；以及异常检测工序：在抑制状态设定工序中将燃料电池系统设定为抑制状态之后，基于电压检测工序中检测到的电压或电压的变化来检测燃料电池系统的异常。通过用于燃料电池系统的异常检测方法，可以抑制燃料电池的劣化。
另外，在用于燃料电池系统的异常检测方法中，电压检测工序可以包括如下电压变化量检测工序：基于电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，异常检测工序可以包括如下工序：当在抑制状态被设定之后在电压变化量检测工序中检测到的电压变化量变得大于第一电压变化量判定值时，检测为燃料电池系统异常，其中第一电压变化量判定值大于或等于零。通过这样做，可以精确地检测到燃料电池系统的异常。
另外，在用于燃料电池系统的异常检测方法中，电压检测工序可以包括如下电压变化量检测工序：基于电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，并且异常检测工序可以包括如下工序：当在抑制状态被设定之后在电压变化量检测工序中检测到的电压变化量变得大于第二电压变化量判定值并且在电压检测工序中检测到的电压变得高于第一电压判定值时，检测为燃料电池系统异常，其中，第二电压变化量判定值大于或等于零，并且第一电压判定值高于或等于零。通过这样做，可以精确地检测到燃料电池系统的异常。
另外，在用于燃料电池系统的异常检测方法中，电压检测工序可以包括如下电压变化量检测工序：基于电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，并且异常检测工序可以包括如下工序：当在抑制状态被设定之后直至在电压变化量检测工序中检测到的电压变化量变成第三电压变化量判定值所经过的时间段小于第一时间判定值时，检测为燃料电池系统异常，其中第三电压变化量判定值大于或等于零。通过这样做，可以精确地检测到燃料电池系统的异常。
另外，在用于燃料电池系统的异常检测方法中，异常检测工序可以包括如下工序：基于在电压检测工序中检测到的电压的变化来检测燃料电池系统中的燃料电池的异常。通过这样做，可以抑制燃料电池的劣化。
另外，在用于燃料电池系统的异常检测方法中，异常检测工序可以包括如下工序：基于在电压检测工序中检测到的电压的变化来检测抑制单元的异常。通过这样做，可以迅速地解决燃料电池系统的异常。
另外，在用于燃料电池系统的异常检测方法中，燃料电池包括由多个燃料电池单元构成的燃料电池堆，阴极侧流路可以包括：氧化气体排出歧管，其在燃料电池单元被堆叠的堆叠方向上贯通燃料电池堆，并且收集且排出在各个燃料电池单元的阴极中已进行电化学反应的氧化气体；以及氧化气体导出流路，其在燃料电池堆的侧面上连接至氧化气体排出歧管并且将从氧化气体排出歧管排出的氧化气体导出到阴极侧流路的外部，抑制单元可以包括：阴极侧导出抑制阀，其设置在氧化气体导出流路中并且抑制向燃料电池的外部导出氧化气体；以及密封部，其在各个燃料电池单元中抑制氧化气体从阴极泄漏到燃料电池单元的外部，电压检测工序可以包括测量燃料电池堆中的燃料电池单元组的电压的工序，燃料电池单元组中的每一个由一个以上燃料电池单元构成，并且异常检测工序可以包括如下工序：基于在电压检测工序中检测到的燃料电池单元组的电压或检测到的电压的变化来检测阴极侧导出抑制阀的异常或密封部的异常。通过这样做，可以精确地检测到阴极侧导出抑制阀的异常。
注意的是，本发明的方案不限于上述燃料电池系统；本发明的方案可以在诸如异常检测装置的另一装置发明的实施例中来实施。另外，本发明的方案不限于上述用于燃料电池系统的异常检测方法；本发明的方案可以在诸如异常检测方法的另一方法发明的实施例中来实施。另外，本发明的方案可以在各种实施例中来实施，例如，作为用于构建这些方法和装置的计算机程序的实施例、作为记录有计算机程序的记录介质的实施例，以及包括计算机程序且以载波实施的数据信号。
另外，当本发明的方案被实施为计算机程序、记录有计算机程序的记录介质等时，其可以实施为控制装置的操作的整个程序或者可以仅实施为实现本发明的功能的程序的一部分。
附图说明
通过下面参考附图对示例性实施例的说明，本发明的前述的和进一步的目的、特征和优点将变得明显，其中，相同的标记用于表示相同的元件，并且其中：
图1为示出根据本发明的第一实施例的燃料电池系统的构造的框图；
图2为示出图1中所示的燃料电池单元的示意性构造的示意性剖视图；
图3A至图3C为图示根据第一实施例的在抑制状态被设定之后燃料电池的电压的演进示例的曲线图；
图4为示出根据第一实施例的由燃料电池系统所执行的异常检测工序的流程图；
图5为示出根据第一实施例的由燃料电池系统所执行的异常检测工序的流程图；
图6为示出根据本发明的第二实施例的由燃料电池系统所执行的异常检测工序的流程图；
图7为示出根据本发明的第三实施例的由燃料电池系统所执行的异常检测工序的流程图；
图8A和图8B为图示根据第三实施例的在抑制状态被设定之后燃料电池的电压的演进示例的曲线图；
图9为示出根据本发明的第四实施例的由燃料电池系统所执行的异常检测工序的流程图；
图10A和图10B为图示根据第四实施例的在抑制状态被设定之后燃料电池的电压的演进示例的曲线图；
图11为示出根据本发明的第五实施例的燃料电池系统的构造的示意图；以及
图12为示出根据第五实施例的由燃料电池系统所执行的异常检测工序的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图来说明本发明的实施例。首先，将说明第一实施例。图1为示出根据本发明的第一实施例的燃料电池系统1000的构造的框图。根据本实施例的燃料电池系统1000包括抑制单元Q并且设定抑制状态。后面将对抑制单元Q和抑制状态进行说明。根据本实施例的燃料电池系统1000主要包括氢气罐20、压缩机30、氢气截断阀40、可变压力调节阀50、负荷连接单元60、阴极密封阀70、循环泵80、净化阀85、电压传感器90、显示装置99、燃料电池100和控制电路400。
氢气罐20为储存作为燃料气体的高压氢气的储存装置。氢气罐20经由氢气供给流路22连接至燃料电池100(氢气供给歧管，后面将说明)。氢气截断阀40和可变压力调节阀50从邻近氢气罐20的那个起按以上陈述的顺序设置在氢气供给流路22中。可变压力调节阀50为能够调整从氢气罐20供给到燃料电池100的氢气压力(氢气的量)的压力调节阀。
燃料电池100(氢气排出歧管，后面将说明)连接至氢气排出流路24。净化阀85设置在氢气排出流路24中。氢气排出流路24连接至净化阀85和燃料电池100之间的氢气循环流路25。氢气循环流路25的与连接至氢气排出流路24的端部相反的端部连接至可变压力调节阀50和燃料电池100之间的氢气供给流路22。循环泵80布置在氢气循环流路25中。
经由氢气供给流路22从氢气罐20供给的氢气在燃料电池100中进行电化学反应并且被排出到氢气排出流路24。通过循环泵80的操作，被排出到氢气排出流路24的氢气经由氢气循环流路25和氢气供给流路22再次被导入到燃料电池100中。以此方式，从燃料电池100排出的氢气在由氢气排出流路24的一部分、氢气循环流路25、氢气供给流路22的一部分和燃料电池100形成的流路(阳极流路26，后面将说明)中循环。注意的是，后面将说明的控制电路400在发电期间打开净化阀85；然而，随着循环的氢气中包含的杂质(氮气等)增加，控制电路400适当地打开净化阀85，从而经由氢气排出流路24将杂质排出到燃料电池系统1000的外部。
压缩机30向燃料电池100供给用作氧化气体的空气。压缩机30经由空气供给流路32连接至燃料电池100(空气供给歧管，后面将说明)。当压缩机30被停止时，压缩机30提供大的压力损失。因此，当压缩机30被停止时，经由压缩机30向空气供给流路32的空气流动受抑制。
另外，燃料电池100(空气排出歧管，后面将说明)连接至空气排出流路34。经由空气供给流路32从压缩机30供给的空气在燃料电池100中进行电化学反应并且经由空气排出流路34被排出到燃料电池100的外部。
阴极密封阀70布置在空气排出流路34中。在燃料电池100的正常发电终止之后，阴极密封阀70抑制空气经由空气排出流路34流入燃料电池100中。后面将说明“正常发电”的细节。
燃料电池100为固体聚合物燃料电池，并且包括多个燃料电池单元10、端板300、绝缘器330和端子340。燃料电池单元10经由绝缘器330和端子340被两个端板300夹紧。也就是说，燃料电池100具有使多个燃料电池单元10被堆叠的堆叠结构。另外，燃料电池100具有如下结构：张紧板(未示出)通过螺栓(未示出)连接至各个端板300，以在燃料电池单元10被堆叠的堆叠方向上以预定力紧固燃料电池单元10。
图2为示出各个燃料电池单元10的示意性构造的示意性剖视图。燃料电池单元10中的每一个包括膜电极组件(MEA)5。MEA 5包括电解质膜11、阴极12、阳极13、气体扩散层14和气体扩散层15。阴极12和阳极13分别布置在电解质膜11的两侧。气体扩散层14布置在阴极12的外表面上。气体扩散层15布置在阳极13的外表面上。电解质膜11为固体聚合物材料，例如由氟树脂制成的质子传导性离子交换膜。电解质膜11在潮湿的状态下显现期望的质子传导性。阴极12和阳极13各自由载有作为催化金属的铂(Pt)的碳(下文中称为载铂碳)和电解质形成。气体扩散层14和15中的每一个为导电的碳多孔部件并且例如由碳布或碳纸形成。
隔离板6和7可以由不透气导电部件或压制金属板形成，不透气导电部件例如为通过对碳压缩使其具有透气性而形成的密致碳。隔离板6在其一侧处具有不均匀形状。在该不均匀形状中，凸部18a和凹部18b交替地形成。于是，在隔离板6中，凸部18a挤压气体扩散层14(阴极12或电解质膜11)，并且凹部18b在凹部18b和气体扩散层14之间形成单元内空气流路18，用于向气体扩散层14(阴极12)供给氧化气体以及从气体扩散层14(阴极12)排出氧化气体。另外，隔离板7在一侧处具有不均匀形状。在该不均匀形状中，凸部19a和凹部19b交替地形成。在隔离板7中，凸部19a挤压气体扩散层15(阳极13或电解质膜11)，并且凹部19b在凹部19b和气体扩散层15之间形成单元内氢气流路19，用于向气体扩散层15(阳极13)供给燃料气体以及从气体扩散层15(阳极13)排出燃料气体。
隔离板6和7在它们的外周附近彼此相应的部分处各自具有孔103至106。当隔离板6和7与MEA 5以及气体扩散层14和15一起被堆叠以组装燃料电池100时，设置在堆叠的隔离板6和7的相应部分处的孔彼此重叠，以形成在堆叠方向上贯通燃料电池100的内部的流路。具体地，孔103形成氧化气体供给歧管，孔104形成氧化气体排出歧管，孔105形成燃料气体供给歧管，并且孔106形成燃料气体排出歧管。氧化气体供给歧管为用于将氧化气体导入到单元内空气流路18中的流路。氧化气体排出歧管为用于将氧化气体从单元内空气流路18排出的流路。燃料气体供给歧管为用于将燃料气体导入到单元内氢气流路19中的流路。燃料气体排出歧管为用于将燃料气体从单元内氢气流路19排出的流路。
为燃料电池单元10设置单元内空气流路18、单元内氢气流路19和用于确保上述歧管的气密性能的密封部件700。
在燃料电池100中，氢气在发电期间流经的流路，即，各个燃料电池单元10的气体扩散层15、单元内氢气流路19、氢气供给歧管和氢气排出歧管也总称为阳极流路26。另外，在燃料电池100中，空气在发电期间流经的流路，即，各个燃料电池单元10的气体扩散层14、单元内空气流路18、空气供给歧管和空气排出歧管也总称为阴极流路36。此外，在氢气供给流路22、阳极流路26和氢气排出流路24中，净化阀85和燃料电池100之间的流路以及氢气循环流路25也总称为阳极侧流路AR。在空气供给流路32、阴极流路36和空气排出流路34中，阴极密封阀70和燃料电池100之间的流路也总称为阴极侧流路CR。
负荷连接单元60连接至燃料电池100的各个端子340。另外，负荷连接单元60能够切换燃料电池100(端子340)和燃料电池系统1000的外部的电气负荷500之间的连接。负荷连接单元60使燃料电池100在正常发电期间连接至电气负荷500。注意的是，电气负荷500为例如二次电池、电力消耗装置(电动机等)等。
电压传感器90检测燃料电池100的燃料电池电压Vf。当在后面将说明的异常检测工序中燃料电池系统1000被判定为异常时，显示装置99通过显示来通知异常。
另外，根据本实施例的燃料电池系统1000包括由散热器(未示出)等形成的冷却装置(未示出)。制冷剂从冷却装置流至设置在燃料电池100中的相邻燃料电池单元10之间的制冷剂流路(未示出)，以调节燃料电池100的内部温度。
控制电路400由主要包括微型计算机的逻辑电路构成。更具体地，控制电路400包括CPU(未示出)、ROM(未示出)、RAM(未示出)、输入/输出端口(未示出)等。CPU根据预定的控制程序来执行预定处理等。ROM预先存储执行CPU中的各种处理所需的控制程序、控制数据等。类似地，CPU中的各种处理所需的各种数据被从RAM中临时读出或被写入RAM中。输入/输出端口输入或输出各种信号。控制电路400经由通信线路连接至压缩机30、氢气截断阀40、可变压力调节阀50、负荷连接单元60、阴极密封阀70、循环泵80、净化阀85和显示装置99，以便对这些组件执行各种控制。控制电路400的RAM存储在后面将说明的异常检测工序中使用的异常检测标记。另外，控制电路400具有计时器功能，通过所述计时器功能可以测量预定时间段的持续时间。
当接收到来自燃料电池系统1000的外部的电力要求时，控制电路400在燃料电池系统1000中使燃料电池100运转以正常发电。具体地，在控制电路400接收到来自燃料电池系统1000的外部的电力要求时，控制电路400控制负荷连接单元60以使燃料电池100连接至电气负荷500。然后，控制电路400打开氢气截断阀40，根据电力要求量来调节可变压力调节阀50，然后驱动压缩机30并打开阴极密封阀70。注意的是，当正常发电运转开始时，控制电路400在预定时间段内使燃料电池100暖机运转。
另一方面，在控制电路400接收到燃料电池系统1000中的运转停止要求(对于燃料电池100的正常发电的停止要求)时，控制电路400执行用于终止正常发电运转的正常发电终止工序。具体地，在控制电路400接收到运转停止要求时，控制电路400打开氢气截断阀40并且停止循环泵80和压缩机30，以便停止向燃料电池100供给氢气(燃料气体)和空气(氧化气体)。另外，在上述正常发电终止工序期间，控制电路400控制负荷连接单元60以中断燃料电池100和电气负荷500之间的连接。
之后，控制电路400关闭阴极密封阀70。据此，在燃料电池系统1000中，向阳极侧流路AR导入氢气以及从阳极侧流路AR导出氢气受抑制，并且向阴极侧流路CR导入空气以及从阴极侧流路CR导出空气受抑制(下文中，也称为抑制状态)。在这种情况下，燃料电池单元10的至少氢气截断阀40、阴极密封阀70、压缩机30、净化阀85和密封部件700起到设定抑制状态的抑制单元Q的作用。仅必要的是，抑制单元Q至少包括燃料电池单元10的氢气截断阀40、阴极密封阀70、压缩机30、净化阀85和密封部件700中的任一个。抑制状态持续，直至燃料电池100开始下一次正常发电运转。
图3A至图3C为图示在抑制状态被设定之后燃料电池100的电压的演进示例的曲线图。具体地，图3A示出了当燃料电池100(燃料电池单元10)正常时在抑制状态被设定之后电压的演进示例。图3B示出了在阳极侧流路AR中的氢气的量相对大的状态下当燃料电池100(燃料电池单元10)异常时在抑制状态被设定之后电压的演进示例。图3C示出了在阳极侧流路AR中的氢气的量相对小的状态下当燃料电池100(燃料电池单元10)异常时在抑制状态被设定之后电压的演进示例。
在根据本实施例的燃料电池系统1000中，当抑制状态被设定时，氢气残留在阳极侧，并且氧气残留在阴极侧，因此燃料电池100(燃料电池单元10)的电压在一定程度上较高。然后，在燃料电池系统1000中，在抑制状态被设定之后，在各个燃料电池单元10中，阳极侧的氢气经由电解质膜11泄漏到阴极侧，并且在阴极12中与阴极侧的空气(氧气)发生催化反应而被消耗。另外，阴极侧的氧气经由电解质膜11泄漏并且扩散到阳极侧。据此，阴极侧的氧气减少，并且如图3A和图3B所示，在抑制状态被设定之后，燃料电池100(燃料电池单元10)的电压开始逐渐降低。
当阳极侧流路AR中的氢气的量相对大时，由于氢气的泄漏，在阴极12中活跃地发生氧气和氧气之间的催化反应。因此，阴极侧流路CR中的氧气的量减少，并且在抑制状态被设定之后燃料电池100(燃料电池单元10)的电压逐渐降低，然后进入低电压状态(例如，接近于0V)。
当阳极侧流路AR中的氢气的量相对大时，并且当抑制单元Q正常地运作以使抑制状态被保持时，氧气向各个燃料电池单元10的阴极12的流动受抑制，并且燃料电池100(燃料电池单元10)的电压的升高受抑制。因此，在这种情况下，在燃料电池100的电压进入低电压状态之后，电压的变化(升高)小，并且电压保持在低电压状态下。这抑制了阴极12中局部氧化反应(碳氧化反应)的发生。结果，燃料电池100被保持在正常状态下。换句话说，如图3A所示，当阳极侧流路AR中的氢气的量相对大时，并且当在燃料电池100的电压进入低电压状态之后电压的变化相对小时，可以推定：燃料电池100正常；另外抑制单元Q正常地运作。
当阳极侧流路AR中的氢气的量相对大时，并且当在抑制单元Q中发生异常、结果是抑制状态不能被保持时，因为氧气的量在初期由于阴极12中的催化反应而减少，燃料电池100的电压进入低电压状态，因此低电压状态被暂时保持。然而，因为氧气流入各个燃料电池单元10的阴极12中，燃料电池100的电压可以再次迅速升高而进入高电压状态。据此，存在有在高电压状态期间在阴极12中发生局部氧化反应(碳氧化反应)的可能性，即，存在燃料电池100进入异常状态的可能性。换句话说，如图3B所示，当阳极侧流路AR中的氢气的量相对大并且在电压进入低电压状态之后燃料电池100的电压迅速升高时，可以推定：燃料电池100异常；另外在抑制单元Q中已经发生异常。注意的是，当在电压进入低电压状态之后燃料电池100的电压迅速升高时，电压由于各种因素再次降低。可以考虑到，引起电压再次降低的因素为例如，流入阴极12中的氧气扩散到阳极13而减少了阴极12中的氧气的量。
另外，当阳极侧流路AR中的氢气的量相对小时，并且当抑制单元Q正常地运作、结果是抑制状态被保持时，氧气向各个燃料电池单元10的阴极12的流动受抑制。因此，氧气的量由于阴极12中的催化反应而减少，在抑制状态被设定之后燃料电池100(燃料电池单元10)的电压平滑地降低然后在相对短的时间段内进入低电压状态。因而，高电压状态仅在相对短的时间段内保持，因此阴极12中的局部氧化反应(碳氧化反应)的发生受抑制。结果，燃料电池100被保持在正常状态下。换句话说，当阳极侧流路AR中的氢气的量相对低时，并且当如图3A所示从抑制状态被设定时到燃料电池100的电压进入低电压状态时的持续时间相对短时，可以推定：燃料电池100正常；另外抑制单元Q正常地运作。
另一方面，当阳极侧流路AR中的氢气的量相对小时，并且当在抑制单元Q中发生异常因此抑制状态不能被保持时，燃料电池100的电压可能会显现出如下行为。也就是说，在抑制状态被设定之后，阴极12中氢气和氧气之间的催化反应减弱，并且氧气逐渐地流入各个燃料电池单元10的阴极12中。因此，存在如下可能性：在进入低电压状态之前电压的降低变慢，或者在进入低电压状态之前发生了电压的微小升高，因此，高电压状态在相对长的时间段内持续。结果，在高电压状态期间在阴极12中可能发生局部氧化反应(碳氧化反应)，并且燃料电池100可能进入异常状态。换句话说，如图3C所示，当阳极侧流路AR中的氢气的量相对小时，并且当在燃料电池100的电压进入低电压状态之前的持续时间长时，可以推定：燃料电池100异常；另外在抑制单元Q中已经发生异常。
考虑到上述构想，在根据本实施例的燃料电池系统1000中，控制电路400基于燃料电池100的电压的变化来执行异常检测工序，所述异常检测工序用于检测燃料电池系统1000(具体地，抑制单元Q或燃料电池100)的异常。在正常发电终止之后，在由抑制单元Q设定抑制状态时执行异常检测工序。
图4和图5为示出根据本实施例的由燃料电池系统1000所执行的异常检测工序的流程图。连续地执行异常检测工序，直至再次接收到来自燃料电池系统1000的外部的电力要求，即，直至燃料电池100的下一次正常发电运转开始。在异常检测工序之前，存储在RAM中的异常检测标记处于关闭(off)状态。
在异常检测工序中，控制电路400首先检测残留在阳极侧流路AR中的氢气的量Hf(图4中的步骤S10)。具体地，在正常发电终止之前，控制电路400基于通过控制可变压力调节阀50而供给到燃料电池100的氢气的量和由燃料电池100产生的电量来检测残留在阳极侧流路AR中的氢气的量Hf。
控制电路400判定氢气的量Hf是否大于阈值Ht1(步骤S14)。
当氢气的量Hf大于阈值Ht1(即，氢气的量Hf相对大)(步骤S14中为是)时，控制电路400随后检测来自电压传感器90的燃料电池电压Vf(步骤S20)。在这种情况下，每当燃料电池电压Vf被检测到时，控制电路400存储检测到的燃料电池电压Vf。
控制电路400检测(计算)表示每单位时间的燃料电池电压的变化量的电压变化量ΔXf(步骤S30)。具体地，控制电路400计算微小间隔电压变化ΔVf，所述微小间隔电压变化ΔVf通过从当前检测到的燃料电池电压Vf中减去前次检测到的燃料电池电压Vf而获得。然后，控制电路400将微小间隔电压变化ΔVf除以从燃料电池电压Vf前次被检测到时至燃料电池电压Vf当前被检测到时所经过的时间段ΔT，从而计算电压变化量ΔXf。
控制电路400判定电压变化量ΔXf是否大于阈值Xt1(见图3A和图3B)(步骤S40)。当电压变化量ΔXf大于阈值Xt1(步骤S40中为是)时，可以推测出，燃料电池100的电压已经进入低电压状态然后电压已急剧升高，因此控制电路400判定出(检测为)：在燃料电池系统1000中燃料电池100异常，并且作为异常的一个因素，在抑制单元Q中已经发生异常(步骤S50)。
当控制电路400判定出(检测为)燃料电池1100异常并且在抑制单元Q中已经发生异常时，控制电路400导通(turn on)存储在RAM中的异常检测标记(步骤S60)。
然后，控制电路400在显示装置99上指示(通知)：燃料电池100异常，并且在抑制单元Q中已经发生异常(步骤S70)。
当电压变化量ΔXf小于或等于阈值ΔXf(步骤S40中为否)时，控制电路400判定出(检测为)：燃料电池100被保持在低电压状态下，燃料电池100正常，并且抑制单元Q正常地运作(步骤S80)。在控制电路400判定出(检测为)抑制单元Q正常地运作之后，工序返回到步骤S20。
基于根据本实施例的燃料电池系统1000的具体设计等来适当地确定从在步骤S20中控制电路400检测到燃料电池电压Vf时至在步骤S80的处理之后工序再次返回到步骤S20然后控制电路400检测到燃料电池电压Vf时所经过的时间段ΔT、阈值Ht1和阈值Xt1。
另一方面，当氢气的量Hf小于或等于阈值Ht1(即，氢气的量Hf相对小)(图4的步骤S14中为否)时，控制电路400首先检测来自电压传感器90的燃料电池电压Vf(图5中的步骤S200)。
控制电路400判定检测到的燃料电池电压Vf是否小于阈值Vt1(步骤S210)。
当检测到的燃料电池电压Vf大于或等于阈值Vt1(步骤S210中为否)时，控制电路400判定出燃料电池100的电压尚未进入低电压状态，然后工序返回到步骤S200。
当检测到的燃料电池电压Vf小于阈值Vt1(步骤S210中为是)时，控制电路400判定出燃料电池100的电压已经进入低电压状态，然后检测从异常检测工序开始时即从抑制单元Q设定抑制状态时至燃料电池电压Vf变得小于阈值Vt1时所经过的时间段Tf1(步骤S220)。
控制电路400判定时间段Tf1是否大于阈值Tt1(步骤S230)。
当时间段Tf1大于阈值Tt1(步骤S230中为是)时，控制电路400判定出：自从抑制状态被设定起，高电压状态已持续了相对长的时间段；并且判定出(检测为)：在燃料电池系统1000中，燃料电池100异常，并且作为异常的一个因素，在抑制单元Q中已经发生异常(步骤S240)。
当控制电路400判定出(检测为)燃料电池100异常并且在抑制单元Q中已经发生异常时，控制电路400导通存储在RAM中的异常检测标记(步骤S250)。
然后，控制电路400在显示装置99上指示(通知)：燃料电池100异常，并且在抑制单元Q中已经发生异常(步骤S260)。
当时间段Tf1小于或等于阈值Tt1(步骤S230中为否)时，可以推测出：自从抑制状态被设定起，高电压状态已持续了相对短的时间段，因此控制电路400判定出(检测为)：燃料电池100正常，并且抑制单元Q正常地运作(步骤S270)。
阈值Vt1和阈值Tt1大于或等于零并且基于根据本实施例的燃料电池系统1000的具体设计等来适当地确定。
如上所述，在异常检测工序中，根据本实施例的燃料电池系统1000在抑制单元Q设定抑制状态之后检测燃料电池电压Vf，然后基于燃料电池电压Vf的变化来检测燃料电池系统1000中的燃料电池100或抑制单元Q是正常还是异常(见图4的步骤S40中的工序)。通过这样做，当燃料电池100异常并且在抑制单元Q中已经发生异常时，可以防止异常留置，并且可以抑制燃料电池100的阴极12中局部氧化反应的发生。结果，可以抑制燃料电池100的劣化。
在异常检测工序中，当氢气的量Hf大于阈值Ht1时(即，当氢气的量Hf相对大时)并且当电压变化量ΔXf大于阈值Xt1时，根据本实施例的燃料电池系统1000判定出(检测为)：燃料电池100异常并且在抑制单元Q中已经发生异常。通过这样做，可以精确地检测到在燃料电池100的电压进入低电压状态之后伴随着电压变化量ΔXf的增加而发生的电压的急剧升高。因此，可以精确地检测到燃料电池100的异常或抑制单元Q的异常。据此，可以防止燃料电池100异常并且在抑制单元Q中已经发生异常的情形留置，并且可以抑制燃料电池100的阴极12中局部氧化反应的发生。结果，可以抑制燃料电池100的劣化。
另外，在根据本实施例的燃料电池系统1000中，在异常检测工序中，当判定出燃料电池100异常并且在抑制单元Q中已经发生异常时，即，当异常检测标记导通时，显示装置99指示：燃料电池100异常，并且在抑制单元Q中已经发生异常。通过这样做，燃料电池系统1000的管理者能够快速地识别燃料电池系统1000的异常并且能够迅速地解决燃料电池系统1000的异常。
在根据本实施例的燃料电池系统1000中，在异常检测工序中，当氢气的量Hf大于阈值Ht1时(即，当氢气的量Hf相对大时)，控制电路400基于电压变化量ΔXf来执行燃料电池100或抑制单元Q的异常检测。通过这样做，当燃料电池100或抑制单元Q异常时，可以抑制错误检测。
在异常检测工序中，当氢气的量Hf小于或等于阈值Ht1并且从抑制单元Q形成抑制状态时至燃料电池电压Vf变得小于阈值Vt1时所经过的时间段Tf1大于阈值Tt1时，根据本实施例的燃料电池系统1000判定出(检测为)：燃料电池100异常，并且在抑制单元Q中已经发生异常。通过这样做，当氢气的量Hf相对小时，可以精确地检测到高电压状态从抑制状态被形成时起持续的状况。因此，可以精确地检测到燃料电池100或抑制单元Q的异常。据此，可以防止燃料电池100异常并且在抑制单元Q中已经发生异常的情形留置，并且可以抑制燃料电池100的阴极12中局部氧化反应的发生。结果，可以抑制燃料电池100的劣化。
在根据本实施例的燃料电池系统1000的异常检测工序中，当控制电路400判定出在抑制单元Q中已经发生异常时(步骤S50或步骤S240)，控制电路400可以特别地判定出在抑制单元Q内阴极密封阀70异常。通过这样做，可以无需使用泄漏检测传感器等而检测到阴极密封阀70的异常。
在本实施例中，氢气截断阀40、净化阀85、阴极密封阀70、压缩机30和密封部件700为根据本发明的方案的包括在抑制单元Q中的示例。另外，阴极密封阀70为根据本发明的方案的阴极侧导出抑制阀的示例。另外，氢气截断阀40为根据本发明的方案的燃料气体截断阀的示例。另外，压缩机30为根据本发明的方案的氧化气体供给泵的示例。另外，净化阀85为根据本发明的方案的阳极侧导出抑制阀的示例。另外，控制电路400为根据本发明的方案的电压检测单元、电压变化量检测单元或异常检测单元的示例。此外，阈值Ht1为根据本发明的方案的第一量判定值或第二量判定值的示例。另外，阈值Xt1为根据本发明的方案的第一电压变化量判定值的示例。另外，阈值Vt1为根据本发明的方案的第四电压判定值的示例。另外，阈值Tt1为根据本发明的方案的第五时间判定值的示例。另外，显示装置99为根据本发明的方案的通知单元的示例。
接下来，将说明第二实施例。根据第二实施例的燃料电池系统具有与根据第一实施例的燃料电池系统1000的构造相似的构造，因此相同的附图标记表示相似的部件，并且省略对这些部件的说明。根据本实施例的燃料电池系统执行异常检测工序，所述异常检测工序的一部分与燃料电池系统1000的异常检测工序稍有不同。如同在根据第一实施例的异常检测工序的情况下一样，在正常发电终止之后，在由抑制单元Q设定抑制状态时，在燃料电池系统中执行根据本实施例的异常检测工序。
图6为示出根据本实施例的由燃料电池系统所执行的异常检测工序的流程图。连续地执行异常检测工序，直至再次接收到来自燃料电池系统的外部的电力要求，即，直至燃料电池100的下一次正常发电运转开始。在异常检测工序之前，存储在RAM中的异常检测标记处于关闭状态。在根据本实施例的异常检测工序中，相同的步骤标号表示与根据第一实施例的异常检测工序的处理相似的处理，并且省略对相似处理的说明。注意的是，在这种情况下，在图中没有示出继氢气的量Hf小于或等于阈值Ht1(步骤S14中为是)的情况之后的处理；然而，执行与根据第一实施例的异常检测工序中的步骤S200至步骤S270中的处理(见图5)相似的处理。
控制电路400在步骤S20中检测燃料电池电压Vf，在步骤S30中检测(计算)表示每单位时间的燃料电池电压的变化量的电压变化量ΔXf，随后判定检测到的电压变化量ΔXf是否大于阈值Xt2(见图3A和图3B)(步骤S42A)。
当电压变化量ΔXf大于阈值Xt2(步骤S42A中为是)时，控制电路400随后判定燃料电池电压Vf是否大于阈值Vt2(见图3A和图3B)(步骤S42B)。
当燃料电池电压Vf大于阈值Vt2(步骤S42B中为是)时，可以推测出，燃料电池100的电压已经进入低电压状态随后电压已急剧升高，因此控制电路400判定出(检测为)：在燃料电池系统中，燃料电池100异常，并且作为异常的一个因素，在抑制单元Q中已经发生异常(步骤S52)。
当控制电路400判定出(检测为)燃料电池100异常并且在抑制单元Q中已经发生异常时，控制电路400导通存储在RAM中的异常检测标记(步骤S62)。
然后，控制电路400在显示装置99上指示(通知)：燃料电池100异常，并且在抑制单元Q中已经发生异常(步骤S72)。
另一方面，当电压变化量ΔXf小于或等于阈值Xt2(步骤S42A中为否)时或者当燃料电池电压Vf低于或等于阈值Vt2(步骤S42B中为否)时，可以推测出，燃料电池100被保持在低电压状态下，因此控制电路400判定出(检测为)：燃料电池100正常，并且抑制单元Q正常地运作(步骤S82)。在控制电路400判定出(检测为)抑制单元Q正常地运作之后，工序返回到步骤S20。
阈值Xt2和阈值Vt2大于或等于零并且基于根据本实施例的燃料电池系统的具体设计等来适当地确定。
在异常检测工序中，当氢气的量Hf大于阈值Ht1时(即，当氢气的量Hf相对大时)并且当电压变化量ΔXf大于阈值Xt2以及燃料电池电压Vf高于阈值Vt2时，根据本实施例的燃料电池系统1000判定出(检测为)：燃料电池100异常，并且在抑制单元Q中已经发生异常。通过这样做，可以精确地检测到在燃料电池100的电压进入低电压状态之后伴随着电压变化量ΔXf的增加以及燃料电池电压Vf的升高而发生的电压的急剧升高。因此，可以精确地检测到燃料电池100的异常或抑制单元Q的异常。据此，可以防止燃料电池100异常并且在抑制单元Q中已经发生异常的情形留置，并且可以抑制燃料电池100的阴极12中局部氧化反应的发生。结果，可以抑制燃料电池100的劣化。
在根据本实施例的燃料电池系统1000的异常检测工序中，当控制电路400判定出在抑制单元Q中已经发生异常(步骤S52或步骤S240)时，控制电路400可以特别地判定出在抑制单元Q内阴极密封阀70异常。通过这样做，可以无需使用泄漏检测传感器等而检测到阴极密封阀70的异常。
在本实施例中，氢气截断阀40、净化阀85、阴极密封阀70、压缩机30和密封部件700为根据本发明的方案的包括在抑制单元Q中的示例。另外，阴极密封阀70为根据本发明的方案的阴极侧导出抑制阀的示例。另外，氢气截断阀40为根据本发明的方案的燃料气体截断阀的示例。另外，压缩机30为根据本发明的方案的氧化气体供给泵的示例。另外，净化阀85为根据本发明的方案的阳极侧导出抑制阀的示例。另外，控制电路400为根据本发明的方案的电压检测单元、电压变化量检测单元或异常检测单元的示例。另外，阈值Xt2为根据本发明的方案的第二电压变化量判定值的示例。另外，阈值Vt2为根据本发明的方案的第一电压判定值的示例。另外，显示装置99为根据本发明的方案的通知单元的示例。
接下来，将说明第三实施例。根据第三实施例的燃料电池系统具有与根据第一实施例的燃料电池系统1000的构造相似的构造，因此相同的附图标记表示相似的部件，并且省略对这些部件的说明。根据本实施例的燃料电池系统执行异常检测工序，所述异常检测工序的一部分与燃料电池系统1000的异常检测工序稍有不同。如同在根据第一实施例的异常检测工序的情况下一样，在正常发电终止之后，在由抑制单元Q设定抑制状态时，在燃料电池系统中执行根据本实施例的异常检测工序。
图7为示出根据本实施例的由燃料电池系统所执行的异常检测工序的流程图。在异常检测工序之前，存储在RAM中的异常检测标记处于关闭状态。在根据本实施例的异常检测工序中，相同的步骤标号表示与根据第一实施例的异常检测工序的处理相似的处理，并且省略对相似处理的说明。注意的是，在这种情况下，在图中没有示出继氢气的量Hf小于或等于阈值Ht1(步骤S14中为是)的情况之后的处理；然而，执行与根据第一实施例的异常检测工序中的步骤S200至步骤S270中的处理(见图5)相似的处理。
控制电路400在步骤S20中检测燃料电池电压Vf，在步骤S30中检测(计算)表示每单位时间的燃料电池电压的变化量的电压变化量ΔXf，然后判定检测到的电压变化量ΔXf是否大于阈值Xt3(步骤S44A)。
当检测到的电压变化量ΔXf小于或等于阈值Xt3(步骤S44A中为否)时，控制电路400返回到步骤S20。
当检测到的电压变化量ΔXf大于阈值Xt3(步骤S44A中为是)时，控制电路400检测从由抑制单元Q形成抑制状态时至电压变化量ΔXf变得大于阈值Xt3时所经过的时间段Tf2(步骤S44B)。
控制电路400判定时间段Tf2是否小于阈值Tt2(步骤S44C)。
当时间段Tf2小于阈值Tf2(步骤S44C中为是)时，可以推测出，在进入低电压状态之后，在相对短的时间段内已经发生了电压的升高，即，可以推测出，大于或等于容许量的空气经由抑制单元Q流入阴极12中，因此控制电路400判定出(检测为)：在燃料电池系统中，在抑制单元Q中已经发生异常，因此燃料电池100异常(步骤S54)。
当控制电路400判定出(检测为)燃料电池100异常并且在抑制单元Q中已经发生异常时，控制电路400导通存储在RAM中的异常检测标记(步骤S64)。
然后，控制电路400在显示装置99上指示(通知)：燃料电池100异常，并且在抑制单元Q中已经发生异常(步骤S74)。
另一方面，当时间段Tf2大于或等于阈值Tt2(步骤S44C中为否)时，可以推测出：在进入低电压状态之后，在相对长的时间段内已经发生了电压的升高，也就是说，可以推测出：即使当空气经由抑制单元Q流入阴极12中时，空气的量也落入容许量内，因此控制电路400判定出(检测为)：抑制单元Q正常地运作，因此燃料电池100正常(步骤S84)。
阈值Xt3和阈值Tt2大于或等于零，并且基于根据本实施例的燃料电池系统的具体设计等来适当地确定。
图8A和图8B为图示在抑制状态被设定之后燃料电池100的电压的演进示例的曲线图。图8A示出了当燃料电池100(燃料电池单元10)正常时在抑制状态被设定之后电压的演进示例。图8B示出了当燃料电池100(燃料电池单元10)异常时在抑制状态被设定之后电压的演进示例。在异常检测工序中，当氢气的量Hf大于阈值Ht1并且从由抑制单元Q形成抑制状态时至电压变化量ΔXf变得大于阈值Xt3时所经过的时间段Tf2小于阈值Tt2时，根据本实施例的燃料电池系统判定出(检测为)：燃料电池100异常，并且在抑制单元Q中已经发生异常。通过这样做，如图8A和图8B所示，大于或等于容许量的空气流入阴极12中的状况可以基于电压变化量ΔXf的变化被精确地检测到。因此，可以精确地检测到燃料电池100或抑制单元Q的异常。据此，可以防止燃料电池100异常并且在抑制单元Q中已经发生异常的情形留置，并且可以抑制燃料电池100的阴极12中局部氧化反应的发生。结果，可以抑制燃料电池100的劣化。
在根据本实施例的燃料电池系统1000的异常检测工序中，当控制电路400判定出在抑制单元Q中已经发生异常时(步骤S54或步骤S240)，控制电路400可以特别地判定出在抑制单元Q内阴极密封阀70异常。通过这样做，可以无需使用泄漏检测传感器等而检测到阴极密封阀70的异常。
在本实施例中，氢气截断阀40、净化阀85、阴极密封阀70、压缩机30和密封部件700为根据本发明的方案的包括在抑制单元Q中的示例。另外，阴极密封阀70为根据本发明的方案的阴极侧导出抑制阀的示例。另外，氢气截断阀40为根据本发明的方案的燃料气体截断阀的示例。另外，压缩机30为根据本发明的方案的氧化气体供给泵的示例。另外，净化阀85为根据本发明的方案的阳极侧导出抑制阀的示例。另外，控制电路400为根据本发明的方案的电压检测单元、电压变化量检测单元或异常检测单元的示例。另外，阈值Xt3为根据本发明的方案的第三电压变化量判定值的示例。另外，阈值Tt2为根据本发明的方案的第一时间判定值的示例。另外，显示装置99为根据本发明的方案的通知单元的示例。
接下来，将说明第四实施例。根据第四实施例的燃料电池系统具有与根据第一实施例的燃料电池系统1000的构造相似的构造，因此相同的附图标记表示相似的部件，并且将省略对这些部件的说明。根据本实施例的燃料电池系统执行异常检测工序，所述异常检测工序的一部分与燃料电池系统1000的异常检测工序稍有不同。如同在根据第一实施例的异常检测工序的情况下一样，在正常发电终止之后，在由抑制单元Q设定抑制状态时，在燃料电池系统中执行根据本实施例的异常检测工序。
图9为示出根据本实施例的由燃料电池系统执行的异常检测工序的流程图。连续地执行异常检测工序，直至再次接收到来自燃料电池系统的外部的电力要求，即，直至燃料电池100的下一次正常发电运转开始。在异常检测工序之前，存储在RAM中的异常检测标记处于关闭状态。在根据本实施例的异常检测工序中，相同的步骤标号表示与根据第一实施例的异常检测工序的处理相似的处理，并且省略对相似处理的说明。注意的是，在这种情况下，在图中没有示出继氢气的量Hf小于或等于阈值Ht1(步骤S14中为是)的情况之后的处理；然而，执行与根据第一实施例的异常检测工序中的步骤S200至步骤S270中的处理(见图5)相似的处理。
控制电路400在步骤S20中检测燃料电池电压Vf，在步骤S30中检测(计算)表示每单位时间的燃料电池电压的变化量的电压变化量ΔXf，然后判定检测到电压变化量ΔXf是否大于阈值Xt4(步骤S42A)。
当电压变化量ΔXf大于阈值Xt4(步骤S42中为是)时，控制电路400随后判定燃料电池电压Vf是否高于阈值Vt3(步骤S46B)。
当燃料电池电压Vf高于阈值Vt3(步骤S46B中为是)时，控制电路400再次检测来自电压传感器90的燃料电池电压Vf(步骤S46C)，然后判定检测到的燃料电池电压Vf是否低于阈值Vt4(步骤S46D)。当检测到的燃料电池电压Vf高于或等于阈值Vt4(步骤S46D中为否)时，控制电路400返回到步骤S46C。
当在步骤S46C中检测到的燃料电池电压Vf低于阈值Vt4(步骤S46D中为是)时，控制电路400检测在步骤S46B中燃料电池电压Vf变得高于阈值Vt3并且在步骤S46D中燃料电池电压Vf变得低于阈值Vt4之前所经过的时间段Tf3(步骤S46E)。
控制电路400判定时间段Tf3是否小于阈值Tt3(步骤S46F)。
当时间段Tf3小于阈值Tt3(步骤S46F中为是)时，可以推测出：在进入低电压状态之后，电压在相对短的时间段内已急剧波动，也就是说，可以推测出：大于或等于容许量的空气已经经由抑制单元Q流入阴极12中，因此控制电路400判定出(检测为)：在燃料电池系统中，在抑制单元Q中已经发生异常，因此燃料电池100异常(步骤S56)。
当控制电路400判定出(检测为)燃料电池1100异常并且在抑制单元Q中已经发生异常时，控制电路400导通存储在RAM中的异常检测标记(步骤S66)。
然后，控制电路400在显示装置99上指示(通知)：燃料电池100异常，并且在抑制单元Q中已经发生异常(步骤S76)。
另一方面，当电压变化量ΔXf小于或等于阈值Xt4(步骤S46A中为否)时或者当燃料电池电压Vf低于或等于阈值Vt3(步骤S46B中为否)时，燃料电池100被保持在低电压状态下，因此控制电路400判定出(检测为)：燃料电池100正常，并且抑制单元Q正常地运作(步骤S86)。
另外，当时间段Tf3大于或等于阈值Tt3(步骤S46F中为否)时，可以推测出电压平缓地波动，也就是说，可以推测出：即使当空气经由抑制单元Q流入阴极12中时，空气的量也落入容许量内，因此控制电路400判定出(检测为)：抑制单元Q正常地运作，因此燃料电池100正常(步骤S86)。在控制电路400判定出(检测为)抑制单元Q正常地运作之后，工序返回到步骤S20。
阈值Xt4、阈值Vt3、阈值Vt4和阈值Tt3大于或等于零，并且基于根据本实施例的燃料电池系统的具体设计等来适当地确定。
图10A和图10B为示出在抑制状态被设定之后燃料电池100的电压的演进示例的曲线图。图10A示出了当燃料电池100(燃料电池单元10)正常时在抑制状态被设定之后电压的演进示例。图10B示出了当燃料电池100(燃料电池单元10)异常时在抑制状态被设定之后电压的演进示例。在异常检测工序中，当氢气的量Hf大于阈值Ht1时并且当从燃料电池电压Vf变得高于阈值Vt3时至燃料电池电压Vf变得低于阈值Vt4时所经过的时间段Tf3小于阈值Tt3时，根据本实施例的燃料电池系统1000判定出(检测为)：燃料电池100异常，并且在抑制单元Q中已经发生异常。通过这样做，如图10A和图10B所示，大于或等于容许量的空气流入阴极12中的状况可以基于电压变化量ΔXf的变化被精确地检测到。因此，可以精确地检测到燃料电池100或抑制单元Q的异常。据此，可以防止燃料电池100异常并且在抑制单元Q中已经发生异常的情形留置，并且可以抑制燃料电池100的阴极12中局部氧化反应的发生。结果，可以抑制燃料电池100的劣化。
在根据本实施例的燃料电池系统1000的异常检测工序中，当控制电路400判定出(检测为)在抑制单元Q中已经发生异常(步骤S56或步骤S240)时，控制电路400可以特别地判定出在抑制单元Q内阴极密封阀70异常。通过这样做，可以无需使用泄漏检测传感器等而检测到阴极密封阀70的异常。
在本实施例中，氢气截断阀40、净化阀85、阴极密封阀70、压缩机30和密封部件700为根据本发明的方案的包括在抑制单元Q中的示例。另外，阴极密封阀70为根据本发明的方案的阴极侧导出抑制阀的示例。另外，氢气截断阀40为根据本发明的方案的燃料气体截断阀的示例。另外，压缩机30为根据本发明的方案的氧化气体供给泵的示例。另外，净化阀85为根据本发明的方案的阳极侧导出抑制阀的示例。另外，控制电路400为根据本发明的方案的电压检测单元、电压变化量检测单元或异常检测单元的示例。另外，阈值Xt4为根据本发明的方案的第四电压变化量判定值的示例。另外，阈值Vt3为根据本发明的方案的第二电压判定值的示例。另外，阈值Vt4为根据本发明的方案的第三电压判定值的示例。另外，阈值Tt3为根据本发明的方案的第二时间判定值的示例。另外，显示装置99为根据本发明的方案的通知单元的示例。
接下来，将说明第五实施例。图11为示出根据本发明的第五实施例的燃料电池系统1000A的构造的示意图。根据第五实施例的燃料电池系统基本上具有与根据第一实施例的燃料电池系统1000的构造相似的构造；然而，根据第五实施例的燃料电池系统在下列几点上与根据第一实施例的燃料电池系统1000不同。也就是说，根据本实施例的燃料电池系统1000A被形成为使得燃料电池100被划分成多个燃料电池单元组(在下文中，各个燃料电池单元组也称为单元组)。每个单元组包括三个燃料电池单元10。如图11所示，在单元组中，位置与阴极流路36(氧化气体排出歧管)连接至空气排出流路34的部分最靠近的单元组也称为单元组10a，并且其它单元组也称为单元组10b。另外，如图11所示，燃料电池系统1000A包括电压传感器90A，所述电压传感器90A检测单元组10a和单元组10b的电压(下文中，也称为单元组电压)。在下文中，由电压传感器90A检测到的单元组10a的电压和单元组10b的电压也分别称为单元组电压Vs1和单元组电压Vs2。在根据本实施例的燃料电池系统1000A中，相同的附图标记表示与根据第一实施例的燃料电池系统1000的部件相似的部件，并且省略对这些部件的说明。
根据本实施例的燃料电池系统1000A执行与燃料电池系统1000的异常检测工序不同的异常检测工序。如同在根据第一实施例的异常检测工序的情况下一样，在正常发电终止之后，在由抑制单元Q设定抑制状态时，在燃料电池系统中执行根据本实施例的异常检测工序。
图12为示出根据本实施例的由燃料电池系统1000A执行的异常检测工序的流程图。连续地执行异常检测工序，直至再次接收到来自燃料电池系统1000A的外部的电力要求，也就是说，直至燃料电池100的下一次正常发电运转开始。在异常检测工序之前，存储在RAM中的异常检测标记处于关闭状态。
控制电路400检测来自电压传感器90A的单元组电压Vs1和单元组电压Vs2(步骤S300)。
控制电路400判定单元组电压Vs1是否高于每一个单元组电压Vs2，即，单元组电压Vs1在单元组电压中是否最高(步骤S310)。
当单元组电压Vs1高于每一个单元组电压Vs2(步骤S310中为是)时，控制电路400随后判定单元组电压Vs1是否高于阈值Vt5(步骤S320)。
当单元组电压Vs1高于阈值Vt5(步骤S320中为是)时，可以推测出：在单元组中，靠近阴极密封阀70的单元组10a的电压高于单元组10b中的每一个的电压，并且单元组电压Vs1处于高电压状态，也就是说，可以推测出大于或等于容许量的空气经由阴极密封阀70流入单元组10a的阴极12中，因此控制电路400判定出(检测为)阴极密封阀70异常(步骤S330)。
当控制电路400判定出(检测为)阴极密封阀70异常时，控制电路400导通存储在RAM中的异常检测标记(步骤S340)。
然后，控制电路400在显示装置99上指示(通知)：阴极密封阀70异常(步骤S350)。
另一方面，当存在具有高于或等于单元组电压Vs1的单元组电压Vs2的任一单元组10b(下文中，也称为单元组10bx)(步骤S310中为否)时，控制电路400判定该单元组10bx的单元组电压vs2是否高于阈值Vt6(步骤S360)。
当单元组10bx的单元组电压Vs2高于阈值Vt6(步骤S360中为是)时，可以推测出大于或等于容许量的空气流入单元组10bx中的预定燃料电池单元10中，因此控制电路400判定出(检测为)单元组10bx中的预定燃料电池单元10的密封部件700异常(步骤S370)。
当控制电路400判定出(检测为)单元组10bx中的预定燃料电池单元10的密封部件700异常时，控制电路导通存储在RAM中的异常检测标记(步骤S380)。
然后，控制电路400在显示装置99上指示(通知)：单元组10bx中的预定燃料电池单元10的密封部件700异常(步骤S390)。
另外，当单元组10a的单元组电压Vs1低于或等于阈值Vt5(步骤S320中为否)时或者当单元组10bx的单元组电压Vs2低于或等于阈值Vt6(步骤S360中为否)时，可以推测出各个单元组电压被保持在低电压状态下，因此控制电路400判定出(检测为)：各个单元组中的各个燃料电池单元10的阴极密封阀70和密封部件700正常地运作(步骤S400)。在控制电路400判定出(检测为)阴极密封阀70和密封部件700正常地运作之后，工序返回到步骤S300。
阈值Vt5和阈值Vt6大于或等于零，并且基于根据本实施例的燃料电池系统的具体设计等来适当地确定。
在异常检测工序中，当单元组电压Vs1高于每一个单元组电压Vs2时并且当单元组电压Vs1高于阈值Vt5时，根据本实施例的燃料电池系统1000A判定出(检测为)阴极密封阀70异常。通过这样做，空气经由阴极密封阀70的流入可以基于单元组电压Vs1和单元组电压Vs2被精确地检测到。因此，可以精确地检测到阴极密封阀70的异常。据此，可以防止阴极密封阀70异常的情形留置，并且可以抑制燃料电池100的阴极12中局部氧化反应的发生。结果，可以抑制燃料电池100的劣化。
另外，在异常检测工序中，当单元组电压Vs1低于或等于每一个单元组电压Vs2时并且当存在单元组电压Vs2高于阈值Vt6的单元组10bx时，根据本实施例的燃料电池系统1000A判定出(检测为)单元组10bx中的预定燃料电池单元10的密封部件700异常。通过这样做，空气通过单元组10bx中的燃料电池单元10的密封部件700的流入可以基于单元组10a中的单元组电压Vs1和单元组10bx中的单元组电压Vs2被精确地检测到。因此，可以精确地检测到密封部件700的异常。据此，可以防止密封部件700异常的情形留置，并且可以抑制燃料电池100的阴极12中局部氧化反应的发生。结果，可以抑制燃料电池100的劣化。
在本实施例中，氢气截断阀40、净化阀85、阴极密封阀70、压缩机30和密封部件700为根据本发明的方案的包括在抑制单元Q中的示例。另外，阴极密封阀70为根据本发明的方案的阴极侧导出抑制阀的示例。另外，氢气截断阀40为根据本发明的方案的燃料气体截断阀的示例。另外，压缩机30为根据本发明的方案的氧化气体供给泵的示例。另外，净化阀85为根据本发明的方案的阳极侧导出抑制阀的示例。另外，控制电路400为根据本发明的方案的电压检测单元、电压变化量检测单元或异常检测单元的示例。此外，阈值Vt5为根据本发明的方案的第五电压判定值的示例。另外，阈值Vt6为根据本发明的方案的第六电压判定值的示例。另外，单元组10a为根据本发明的方案的与燃料电池堆的侧面邻近的燃料电池单元组的示例。单元组10bx为根据本发明的方案的高电压燃料电池单元组的示例。另外，显示装置99为根据本发明的方案的通知单元的示例。
上面说明了实施例；下面将对上述实施例的可选实施例进行说明。本发明的方案不限于上述实施例；上述实施例可以在不偏离本发明的范围的情况下被修改成多种形式。例如，下面的可选实施例也是可应用的。
将说明第一可选实施例。在根据第四实施例的燃料电池系统中，如图9、图10A和图10B所示，在异常检测工序(图9)中，当从燃料电池电压Vf变得高于阈值Vt3时至燃料电池电压Vf变得低于阈值Vt4时所经过的时间段Tf3小于阈值Tt3(图9中的步骤S46F)时，控制电路400判定出(检测为)在抑制单元Q中已经发生异常。然而，本发明的方案不限于这一构造。
例如，当电压变化量ΔXf变得大于阈值Xt5、以及电压变化量ΔXf变得接近于零(燃料电池电压Vf变成局部最大值)然后电压变化量ΔXf变成负值以降低燃料电池电压Vf之后燃料电池电压Vf变得低于阈值Vt5时，并且当从电压变化量ΔXf变得大于阈值Xt5时至燃料电池电压Vf变得低于阈值Vt5时所经过的时间段Tf4小于阈值Tt4时，控制电路400可判定出(检测为)在抑制单元Q中已经发生异常。通过这样做，大于或等于容许量的空气流入阴极12中的状况可以基于电压变化量ΔXf的变化被精确地检测到。因此，可以精确地检测到燃料电池100或抑制单元Q的异常。据此，可以防止燃料电池100异常并且在抑制单元Q中已经发生异常的情形留置，并且可以抑制燃料电池100的阴极12中局部氧化反应的发生。结果，可以抑制燃料电池100的劣化。
注意的是，阈值Xt5、阈值Vt5和阈值Tt4大于或等于零，并且基于根据本实施例的燃料电池系统的具体设计等来适当地确定。另外，阈值Xt5为根据本发明的方案的第五电压变化量判定值的示例。另外，阈值Vt5为根据本发明的方案的第四电压判定值的示例。另外，阈值Tt4为根据本发明的方案的第三时间判定值的示例。
另外，当电压变化量ΔXf大于阈值Xt6然后电压变化量ΔXf变得接近于零时，并且当从电压变化量ΔXf变得大于阈值Xt6时至电压变化量ΔXf变得接近于零时所经过的时间段Tf5小于阈值Tt5时，控制电路400可以判定出(检测为)：燃料电池100异常，并且在抑制单元Q中已经发生异常。通过这样做，大于或等于容许量的空气流入阴极12中的状况可以基于电压变化量ΔXf的变化被精确地检测到。因此，可以精确地检测到燃料电池100或抑制单元Q的异常。据此，可以防止燃料电池100异常并且在抑制单元Q中已经发生异常的情形留置，并且可以抑制燃料电池100的阴极12中局部氧化反应的发生。结果，可以抑制燃料电池100的劣化。
阈值Xt6和阈值Tt5大于或等于零，并且基于根据本实施例的燃料电池系统的具体设计等来适当地确定。另外，阈值Xt6为根据本发明的方案的第六电压变化量判定值的示例。另外，阈值Tt5为根据本发明的方案的第四时间判定值的示例。
接下来，将说明第二可选实施例。在根据第二实施例的燃料电池系统中，在异常检测工序(图6)中，当电压变化量ΔXf大于阈值Xt2并且燃料电池电压Vf高于阈值Vt2时，控制电路400判定出(检测为)：燃料电池100异常，并且在抑制单元Q中已经发生异常。然而，本发明的方案不限于这一构造。例如，当自从由抑制单元Q设定抑制状态起已经过预定时间段之后燃料电池电压Vf变得高于阈值Vt2时，控制电路400可以判定出(检测为)：燃料电池100异常，并且在抑制单元Q中已经发生异常。同样通过这样做，可以获得与上述实施例的有益效果相似的有益效果。
接下来，将说明第三可选实施例。在根据第一实施例至第四实施例的燃料电池系统中，在异常检测工序(图4、图5、图6、图7和图9)中，控制电路400在步骤S14中判定氢气的量Hf是否大于阈值Ht1，然后当氢气的量Hf大于阈值Ht1时执行步骤S20及其随后步骤中的处理或者当氢气的量Hf小于或等于阈值Ht1时执行步骤S200及其随后步骤中的处理。然而，本发明的方案不限于这一构造。例如，控制电路400可以不考虑氢气的量Hf而在异常检测工序(图4、图6、图7和图9)中执行步骤S20及其随后步骤中的处理。同样通过这样做，可以获得与上述实施例的有益效果相似的有益效果。另外，控制电路400可以不考虑氢气的量Hf而在异常检测工序(见图5)中执行步骤S200及其随后步骤中的处理。同样通过这样做，可以获得与上述实施例的有益效果相似的有益效果。
接下来，将说明第四可选实施例。在根据第一实施例至第四实施例的燃料电池系统中，控制电路400基于作为燃料电池单元10的总电压的燃料电池电压Vf来检测燃料电池系统1000(燃料电池100或抑制单元Q)的异常。然而，本发明的方案不限于这一构造。例如，控制电路400可以检测由一个以上燃料电池100构成的单元组的单元组电压，然后可以基于单元组电压来检测燃料电池系统1000(一个以上燃料电池100或抑制单元Q)的异常。同样通过这样做，可以获得与上述实施例的有益效果相似的有益效果。
接下来，将说明第五可选实施例。在根据上述实施例的燃料电池系统中，控制电路400控制负荷连接单元60，以便在正常发电终止时中断燃料电池100与电气负荷500之间的连接。然而，本发明的方案不限于这一构造。例如，控制电路400可以控制负荷连接单元60，以便在正常发电终止之后在抑制状态被设定时中断燃料电池100与电气负荷500之间的连接。在这种情况下，控制电路400可以特别地使燃料电池100与电气负荷500之间的连接持续直至紧接抑制状态被设定之前，然后可以在抑制状态被设定时中断燃料电池100与电气负荷500之间的连接。通过这样做，在燃料电池100中，由于阴极12处的发电，氧气被迅速消耗，因此可以在抑制状态被设定之后使燃料电池100的电压迅速地进入低电压状态。
接下来，将说明第六可选实施例。在根据上述实施例的燃料电池系统中，控制电路400在抑制状态被设定时执行异常检测工序。然而，本发明的方案不限于这一构造。例如，控制电路400可以在自从抑制状态被设定起已经过预定时间段之后执行异常检测工序。通过这样做，当燃料电池100的电压由于各种因素而紧接在抑制状态被设定之后暂时升高时，可以抑制燃料电池系统(燃料电池100、抑制单元Q)的异常的错误检测。注意的是，“燃料电池100的电压紧接在抑制状态被设定之后暂时升高”的状况可以被推测为例如在抑制状态被设定时燃料电池100与电气负荷500之间的连接被中断的情况(见上述第五可选实施例)。
接下来，将说明第七可选实施例。在根据上述实施例的燃料电池系统中，控制电路400可以根据第一实施例至第五实施例以及第一可选实施例至第四可选实施例彼此并行地执行任意两个以上异常检测工序(见图4、图5、图6、图7、图9和图12)。另外，控制电路400可以彼此并行地执行第一实施例至第五实施例的异常检测工序以及第一可选实施例至第三可选实施例的异常检测工序。通过这样做，可以精确地检测到燃料电池100或抑制单元Q的异常。
接下来，将说明第八可选实施例。在根据第五实施例的燃料电池系统1000A中，在异常检测工序中，控制电路400可以检测与阳极流路26连接至氢气排出流路24的部分最靠近的单元组10b的单元组电压(下文中，也称为单元组电压Vs3)，然后当单元组电压Vs3高于除了单元组电压Vs3之外的单元组电压Vs2时并且当单元组电压Vs3高于阈值Vt7时可以判定出(检测为)净化阀85异常。通过这样做，空气经由净化阀85流入阳极12中可以基于单元组电压Vs1和与阳极流路26连接至氢气排出流路24的所述部分最靠近的单元组10b的单元组电压Vs3被精确地检测到。因此，可以精确地检测到净化阀85的异常，可以防止在净化阀85中已经发生异常的情形留置，并且可以抑制燃料电池100的阴极12中局部氧化反应的发生。结果，可以抑制燃料电池100的劣化。
注意到，还可应用的是，基于燃料电池100中的各个单元组的单元组电压来检测压缩机31或设置在燃料电池100连接至各个流路(空气排出流路34、空气供给流路32、氢气排出流路24和氢气供给流路22)的部分处的密封部件的异常。
接下来，将说明第九可选实施例。在根据上述实施例的燃料电池系统中，控制电路400在正常发电终止工序中关闭氢气截断阀40，并且停止循环泵80和压缩机30以停止向燃料电池100供给氢气(燃料气体)和空气(氧化气体)。然而，本发明的方案不限于这一构造。例如，控制电路400在正常发电终止工序中可以不完全关闭氢气截断阀40且不完全停止压缩机30，而是以微量继续供给氢气和空气。
接下来，将说明第十可选实施例。在根据第五实施例的燃料电池系统中，单元组中的每一个包括三个燃料电池单元10；然而，本发明的方案不限于这一构造。单元组中的每一个可以包括一个、两个、四个或更多个燃料电池单元10。同样通过这样做，可以获得与上述实施例的有益效果相似的有益效果。
接下来，将说明第十一实施例。在根据上述实施例的燃料电池系统中，空气回流截断阀可以布置在空气供给流路32中。在这种情况下，在正常发电终止工序之后，控制电路400关闭空气回流截断阀，同时关闭阴极密封阀70。据此，在燃料电池系统1000中，向阳极侧流路AR导入氢气以及从阳极侧流路AR导出氢气受抑制，并且向阴极侧流路CR导入空气以及从阴极侧流路CR导出空气受抑制(下文中，也称为抑制状态)。因此，空气回流截断阀被包括在抑制单元Q中。通过这样做，可以抑制空气经由压缩机30流至阴极侧流路CR。
接下来，将说明第十二可选实施例。在根据上述实施例的燃料电池系统中，固体聚合物燃料电池被用作燃料电池100；然而，本发明的方案不限于这一构造。而是，可以使用各种类型的燃料电池，诸如固体氧化物燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池。
接下来，将说明第十三可选实施例。氢气被用作燃料气体，并且空气被用作氧化气体；然而，本发明的方案不限于这一构造。例如，重整气可以被用作燃料气体。另外，仅需将含有空气的气体用作氧化气体。例如，可以使用空气和氧气的混合气体。
接下来，将说明第十四可选实施例。根据上述实施例的燃料电池100包括多个燃料电池单元10；然而，本发明的方案不限于这一构造。燃料电池100可以由单个燃料电池单元10构成。

Claims (28)

1.一种燃料电池系统，包括：
燃料电池，其包括具有阳极、阴极和电解质膜的至少一个燃料电池单元；
阳极侧流路，其向所述至少一个燃料电池单元的所述阳极供给燃料气体并且从所述至少一个燃料电池单元的所述阳极排出所述燃料气体；
阴极侧流路，其向所述至少一个燃料电池单元的所述阴极供给氧化气体并且从所述至少一个燃料电池单元的所述阴极排出所述氧化气体；
电压检测单元，其检测所述燃料电池的电压；
抑制单元，其设定如下抑制状态：在所述燃料电池的正常发电终止之后，与所述正常发电时相比，向所述阳极侧流路导入所述燃料气体以及向所述阴极侧流路导入所述氧化气体受抑制，并且与所述正常发电时相比，从所述阳极侧流路向所述阳极侧流路的外部导出所述燃料气体以及从所述阴极侧流路向所述阴极侧流路的外部导出所述氧化气体受抑制；以及
异常检测单元，在由所述抑制单元设定所述抑制状态之后，所述异常检测单元基于由所述电压检测单元检测到的所述电压或者检测到的所述电压的变化来检测所述燃料电池系统的异常。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于进一步包括：
电压变化量检测单元，其基于由所述电压检测单元检测到的所述电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，其中
当在所述抑制状态被设定之后由所述电压变化量检测单元检测到的所述电压变化量变得大于第一电压变化量判定值时，所述异常检测单元检测为所述燃料电池系统异常，其中所述第一电压变化量判定值大于或等于零。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于进一步包括：
电压变化量检测单元，其基于由所述电压检测单元检测到的所述电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，其中
当在所述抑制状态被设定之后由所述电压变化量检测单元检测到的所述电压变化量变得大于第二电压变化量判定值并且由所述电压检测单元检测到的所述电压变得高于第一电压判定值时，所述异常检测单元检测为所述燃料电池系统异常，其中，所述第二电压变化量判定值大于或等于零，并且所述第一电压判定值高于或等于零。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于进一步包括：
电压变化量检测单元，其基于由所述电压检测单元检测到的所述电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，其中
当从所述抑制状态被设定时到由所述电压变化量检测单元检测到的所述电压变化量变成第三电压变化量判定值时所经过的时间段小于第一时间判定值时，所述异常检测单元检测为所述燃料电池系统异常，其中所述第三电压变化量判定值大于或等于零。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于进一步包括：
电压变化量检测单元，其检测预定时间间隔内的电压变化量，其中
当在所述抑制状态被设定之后由所述电压变化量检测单元检测到的所述电压变化量变得大于第四电压变化量判定值、由所述电压检测单元检测到的所述电压变得高于第二电压判定值然后所述电压下降到变得低于第三电压判定值时，并且当从所述电压变得高于所述第二电压判定值时到所述电压变得低于所述第三电压判定值时所经过的时间段小于第二时间判定值时，所述异常检测单元检测为所述燃料电池系统异常，其中，所述第四电压变化量判定值大于或等于零，并且所述第二电压判定值高于或等于零。
6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于进一步包括：
电压变化量检测单元，其基于由所述电压检测单元检测到的所述电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，其中
当在所述抑制状态被设定之后由所述电压变化量检测单元检测到的所述电压变化量变得大于第五电压变化量判定值、以及所述电压变化量变得接近于零然后由所述电压检测单元检测到的所述电压变得低于第四电压判定值时，并且当从所述电压变化量变得大于所述第五电压变化量判定值时到所述电压变得小于所述第四电压判定值时所经过的时间段小于第三时间判定值时，所述异常检测单元检测为所述燃料电池系统异常，其中，所述第五电压变化量判定值大于或等于零，所述第四电压判定值高于或等于零，并且所述第三时间判定值大于或等于零。
7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于进一步包括：
电压变化量检测单元，其基于由所述电压检测单元检测到的所述电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，其中
当在所述抑制状态被设定之后由所述电压变化量检测单元检测到的所述电压变化量变得大于第六电压变化量判定值然后所述电压变化量变得接近于零时，并且当从所述电压变化量变得大于所述第六电压变化量判定值时到所述电压变化量变得接近于零时所经过的时间段小于第四时间判定值时，所述异常检测单元检测为所述燃料电池系统异常，其中所述第六电压变化量判定值大于或等于零。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于
当所述阳极侧流路中的所述燃料气体的量大于第一量判定值时，所述异常检测单元基于所述电压的所述变化来执行所述燃料电池系统的异常检测。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于
当所述阳极侧流路中的所述燃料气体的量小于第二量判定值时，当从所述抑制状态被设定时到由所述电压检测单元检测到的所述电压变得低于第四电压判定值时所经过的时间段大于第五时间判定值时，所述异常检测单元检测为所述燃料电池系统异常，其中所述第四电压判定值高于或等于零。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于
当检测到所述燃料电池的所述异常时，所述异常检测单元不使用在所述抑制状态被设定之后的预定时间段期间由所述电压检测单元检测到的所述电压的所述变化。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于
在所述燃料电池中的所述正常发电终止之后并且在所述抑制单元设定所述抑制状态之前，使电气负荷在至少预定时间段内连接至所述燃料电池。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于
所述抑制单元包括阳极侧导出抑制阀，所述阳极侧导出抑制阀设置在所述阳极侧流路中并且将已进行电化学反应的燃料气体从所述至少一个燃料电池单元的所述阳极导出到所述燃料电池的外部，其中所述抑制状态包括所述阳极侧导出抑制阀被关闭的状态。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于
所述抑制单元包括氧化气体供给泵，所述氧化气体供给泵设置在所述阴极侧流路中并且向所述至少一个燃料电池单元的所述阴极供给氧化气体，其中所述抑制状态包括所述氧化气体供给泵被停止的状态。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于
所述抑制单元包括燃料气体截断阀，所述燃料气体截断阀设置在所述阳极侧流路中并且能够截断向所述至少一个燃料电池单元的所述阳极供给所述燃料气体，其中所述抑制状态包括所述燃料气体截断阀被关闭的状态。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于
所述异常检测单元基于由所述电压检测单元检测到的所述电压的所述变化来检测所述燃料电池系统中的所述燃料电池的异常。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于
所述抑制单元包括阴极侧导出抑制阀，所述阴极侧导出抑制阀设置在所述阴极侧流路中并且抑制已进行电化学反应的氧化气体从所述至少一个燃料电池单元的所述阴极导出到所述燃料电池的外部，其中所述抑制状态包括所述阴极侧导出抑制阀被关闭的状态。
17.根据权利要求1至15中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于
所述异常检测单元基于由所述电压检测单元检测到的所述电压的所述变化来检测所述抑制单元的异常。
18.根据权利要求17所述的燃料电池系统，其特征在于
所述燃料电池包括由多个所述燃料电池单元构成的燃料电池堆，
所述阴极侧流路包括：氧化气体排出歧管，其在所述燃料电池单元被堆叠的堆叠方向上贯通所述燃料电池堆，并且收集且排出在各个所述燃料电池单元的所述阴极中已进行电化学反应的氧化气体；以及氧化气体导出流路，其在所述燃料电池堆的侧面上连接至所述氧化气体排出歧管，用于将从所述氧化气体排出歧管排出的所述氧化气体导出到所述阴极侧流路的外部，
所述抑制单元包括：阴极侧导出抑制阀，其设置在所述氧化气体导出流路中并且抑制所述氧化气体导出到所述燃料电池的外部；以及密封部，其在各个燃料电池单元中抑制所述氧化气体从所述阴极泄漏到所述燃料电池单元的外部，
所述电压检测单元测量所述燃料电池堆中的燃料电池单元组的电压，所述燃料电池单元组中的每一个由一个以上所述燃料电池单元构成，并且
所述异常检测单元基于由所述电压检测单元检测到的所述燃料电池单元组的所述电压或者检测到的所述电压的变化来检测所述阴极侧导出抑制阀的异常或者所述密封部的异常。
19.根据权利要求18所述的燃料电池系统，其特征在于
当与所述燃料电池堆的所述侧面邻近的所述燃料电池单元组的所述电压变得高于其它燃料电池单元的所述电压并且变得高于第五电压判定值时，所述异常检测单元检测为所述阴极侧导出抑制阀异常。
20.根据权利要求18或19所述的燃料电池系统，其特征在于
当在除了与所述燃料电池堆的所述侧面邻近的所述燃料电池单元组之外的预定燃料电池单元组中出现所述电压变得高于与所述燃料电池堆的所述侧面邻近的所述燃料电池单元组的高电压燃料电池单元组并且所述高电压燃料电池单元组的所述电压变得高于第六电压判定值时，所述异常检测单元检测为所述高电压燃料电池单元组中的所述密封部异常。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于
所述异常检测单元包括通知单元，所述通知单元在异常被检测到时通知所述异常。
22.一种用于燃料电池系统的异常检测方法，所述燃料电池系统包括具有阳极、阴极和电解质膜的至少一个燃料电池单元，并且所述燃料电池系统包括能连接至电气负荷的燃料电池；向所述至少一个燃料电池单元的所述阳极供给燃料气体并且从所述至少一个燃料电池单元的所述阳极排出所述燃料气体的阳极侧流路；以及向所述至少一个燃料电池单元的所述阴极供给氧化气体并且从所述至少一个燃料电池单元的所述阴极排出所述氧化气体的阴极侧流路，所述异常检测方法的特征在于包括：
电压检测工序：检测所述燃料电池的电压；
抑制状态设定工序：在所述燃料电池系统中设定如下抑制状态：在所述燃料电池中的正常发电终止之后，所述电气负荷与所述燃料电池之间的连接被中断，与所述正常发电时相比，向所述阳极侧流路导入所述燃料气体以及向所述阴极侧流路导入所述氧化气体受抑制，并且与所述正常发电时相比，从所述阳极侧流路向所述阳极侧流路的外部导出所述燃料气体以及从所述阴极侧流路向所述阴极侧流路的外部导出所述氧化气体受抑制；以及
异常检测工序：在所述抑制状态设定工序中将所述燃料电池系统设定为所述抑制状态之后，基于在所述电压检测工序中检测到的所述电压或检测到的所述电压的变化来检测所述燃料电池系统的异常。
23.根据权利要求22所述的异常检测方法，其特征在于
所述电压检测工序包括如下电压变化量检测工序：基于所述电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，并且
所述异常检测工序包括如下工序：当在所述抑制状态被设定之后在所述电压变化量检测工序中检测到的所述电压变化量变得大于第一电压变化量判定值时，检测为所述燃料电池系统异常，其中所述第一电压变化量判定值大于或等于零。
24.根据权利要求22或23所述的异常检测方法，其特征在于
所述电压检测工序包括如下电压变化量检测工序：基于所述电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，并且
所述异常检测工序包括如下工序：当在所述抑制状态被设定之后在所述电压变化量检测工序中检测到的所述电压变化量变得大于第二电压变化量判定值并且在所述电压检测工序中检测到的所述电压变得高于第一电压判定值时，检测为所述燃料电池系统异常，其中，所述第二电压变化量判定值大于或等于零，并且第一电压判定值高于或等于零。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的异常检测方法，其特征在于
所述电压检测工序包括如下电压变化量检测工序：基于所述电压来检测预定时间间隔内的电压变化量，并且
所述异常检测工序包括如下工序：当在所述抑制状态被设定之后直至在所述电压变化量检测工序中检测到的所述电压变化量变成第三电压变化量判定值所经过的时间段小于第一时间判定值时，检测为所述燃料电池系统异常，其中所述第三电压变化量判定值大于或等于零。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的异常检测方法，其特征在于
所述异常检测工序包括如下工序：基于在所述电压检测工序中检测到的所述电压的所述变化来检测所述燃料电池系统中的所述燃料电池的异常。
27.根据权利要求22至25中任一项所述的异常检测方法，其特征在于
所述异常检测工序包括如下工序：基于在所述电压检测工序中检测到的所述电压的所述变化来检测所述抑制单元的异常。
28.根据权利要求27所述的异常检测方法，其特征在于
所述燃料电池包括由多个所述燃料电池单元构成的燃料电池堆，
所述阴极侧流路包括：氧化气体排出歧管，其在所述燃料电池单元被堆叠的堆叠方向上贯通所述燃料电池堆，并且收集且排出在各个所述燃料电池单元的所述阴极中已进行电化学反应的氧化气体；以及氧化气体导出流路，其在所述燃料电池堆的侧面上连接至所述氧化气体排出歧管并且将从所述氧化气体排出歧管排出的所述氧化气体导出到所述阴极侧流路的外部，
所述抑制单元包括：阴极侧导出抑制阀，其设置在所述氧化气体导出流路中并且抑制向所述燃料电池的外部导出所述氧化气体；以及密封部，其在各个燃料电池单元中抑制所述氧化气体从所述阴极泄漏到所述燃料电池单元的外部，
所述电压检测工序包括测量所述燃料电池堆中的燃料电池单元组的电压的工序，所述燃料电池单元组中的每一个由一个以上所述燃料电池单元构成，并且
所述异常检测工序包括如下工序：基于在所述电压检测工序中检测到的所述燃料电池单元组的所述电压或检测到的所述电压的变化来检测所述阴极侧导出抑制阀的异常或所述密封部的异常。
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