CN105591136A - 燃料电池系统和发电监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料电池系统和发电监控方法。在基于多个单电池中的每个单电池的电压来判定发电状态的方法中，提高判定精度。在空气的流量为规定值以上的情况下(步骤S210为“否”)，选择通常用的判定阈值(步骤S220)，在空气的流量小于规定值的情况下(步骤S210为“是”)，选择空气缺乏时用的判定阈值(步骤S225)。在判定值小于判定阈值的情况下(步骤S250为“是”)，检测负电压的产生(步骤S270)。空气缺乏时用的判定阈值是相比通常用的判定阈值难以作出异常判定的值。

Description

燃料电池系统和发电监控方法
本申请主张基于在2014年11月12日提出申请的申请编号2014-229452号的日本专利申请的优先权，并将其公开的全部通过参照而援引于本申请。
技术领域
本发明涉及燃料电池的发电的监控。
背景技术
已知有对构成燃料电池组的多个单电池中的每一个的电压进行测定从而监控发电状态的技术方案(JP2013-69489)。
发明内容
【发明要解决的课题】
在上述在先技术的情况下，由于测定多个单电池中的每一个的电压，因此难以准确地掌握一个个单电池的电压。由此，存在根据该测定值无法判明各单电池的发电状态是正常还是异常的情况。作为异常的发电状态，可列举例如负电压的产生。负电压的产生会导致单电池的劣化，因此优选通过输出限制等措施进行回避。因此，在根据上述测定值无法判明是否为异常的发电状态的情况下，判定为负电压产生，由此能够避免负电压的看漏。
然而，上述的判定方法存在即使在实际上未产生负电压的情况下也会出现负电压产生这样的误判定的可能性，甚至存在引起不必要的输出限制的可能性。本申请发明立足于上述在先技术，其解决课题是在基于多个单电池中的每一个的电压来判定发电状态的方法中提高判定精度。
【用于解决课题的方案】
本发明用于解决上述课题，可以作为以下的方式实现。
(1)根据本发明的一方式，提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统具备：取得部，取得由燃料电池中包含的两个以上的单电池产生的单电池电压的合计值；及判定部，在所述合计值为第一电压值的情况下，判定为是所述两个以上的单电池的至少一部分进行的发电为异常的异常发电，在所述合计值为比所述第一电压值大的第二电压值的情况下，判定为是所述两个以上的单电池进行的发电为正常的正常发电，在所述合计值为比所述第一电压值大且比所述第二电压值小的第三电压值的情况下，在阴极气体缺乏时判定为是所述正常发电，在阴极气体不缺乏时判定为是所述异常发电。根据该方式，除了上述的合计值之外，还将阴极气体是否缺乏加入考虑，由此能够提高发电状态的判定精度。
(2)在上述方式中，可以是，在阴极气体缺乏的情况下，所述判定部通过将基于所述合计值而算出的所述单电池电压的推定值作为判定值与缺乏时用阈值进行比较，来判定是所述正常发电还是所述异常发电。根据该方式，能够不受其他单电池的发电状态影响地进行判定。
(3)在上述方式中，可以是，在阴极气体不缺乏的情况下，所述判定部通过将所述合计值与表示所述燃料电池的发电状态的代表电压值的比较结果作为判定值与通常用阈值进行比较，来判定是所述正常发电还是所述异常发电。根据该方式，在阴极气体不缺乏的情况下，能够进行以代表电压值为基准的判定。
(4)在上述方式中，可以是，所述缺乏时用阈值及所述通常用阈值是相同的值。根据该方式，无论阴极气体是否缺乏，都可以不变更阈值。
(5)在上述方式中，可以是，在阴极气体缺乏的情况下，所述判定部通过将所述合计值与表示所述燃料电池的发电状态的代表电压值的比较结果作为判定值与缺乏时用阈值进行比较，来判定是所述正常发电还是所述异常发电。根据该方式，在阴极气体缺乏的情况下，能够进行以代表电压值为基准的判定。
(6)在上述方式中，可以是，在阴极气体不缺乏的情况下，所述判定部通过将所述判定值与通常用阈值进行比较，来判定是所述正常发电还是所述异常发电。根据该方式，无论阴极气体是否缺乏，都可以不变更判定值。
(7)在上述方式中，可以是，在阴极气体不缺乏的情况下，所述判定部在所述判定值比所述通常用阈值小的情况持续了规定时间的情况下判定为是所述异常发电。根据该方式，能够抑制干扰造成的误判定。
(8)在上述方式中，可以是，在阴极气体缺乏的情况下，所述判定部在所述判定值比所述缺乏时用阈值小的情况持续了比所述规定时间长的时间的情况下判定为是所述异常发电。根据该方式，在阴极气体缺乏的情况下，与阴极气体不缺乏的情况下相比，难以作出异常发电这样的判定结果。进而，能够降低阴极气体缺乏的情况下的误判定的可能性。
(9)在上述方式中，可以是，所述比较结果是从所述合计值减去所述代表电压值而得到的差。根据该方式，能够简单地算出判定值。
(10)在上述方式中，可以是，所述代表电压值是对所述燃料电池中包含的全部单电池各自产生的单电池电压进行了平均所得到的值。根据该方式，能够进行以燃料电池整体的发电状态为基准的判定。
(11)在上述方式中，可以是，所述判定部基于阴极气体的流量来判定阴极气体是否缺乏。根据该方式，能够容易地判定阴极气体是否缺乏。
(12)所述判定部可以基于发电电流来判定阴极气体是否缺乏。根据该方式，能够容易地判定阴极气体是否缺乏。
本发明能够以上述以外的各种方式实现。例如，能够以发电监控装置、发电监控方法、用于实现该方法的计算机程序、存储有该计算机程序的非暂时性的存储介质等方式实现。
附图说明
图1是燃料电池系统的概略结构图。
图2是表示取得部与单电池连接的情况的图。
图3是表示测定电压与单电池电压的关系的柱状图。
图4是表示发电监控处理的流程图(实施方式1)。
图5是表示氢缺乏及空气缺乏发展的情况下的单电池电压的变化的坐标图。
图6是表示发电监控处理的流程图(实施方式2)。
【标号说明】
20…燃料电池系统
50…阳极系统
51…氢罐
52…罐阀
53…调节器
54…配管
56…排出控制阀
57…排出配管
58…循环泵
60…阴极系统
61…配管
62…空气压缩器
63…排出配管
65…压力计
80…控制部
82…判定部
85…取得部
87…电压计
89…电流计
90…冷却系统
91…水泵
92…配管
93…配管
94…散热器
100…燃料电池
110…端板
120…绝缘板
130…集电板
140…单电池
具体实施方式
图1示出搭载于机动车的燃料电池系统20的概略结构。燃料电池系统20具备阳极系统50、阴极系统60、控制部80、取得部85、冷却系统90、燃料电池100。燃料电池100具有将端板110、绝缘板120、集电板130、多片(例如400片)单电池140、集电板130、绝缘板120、端板110依次层叠的堆叠结构。
阳极系统50具备氢罐51、罐阀52、调节器53、配管54、排出控制阀56、排出配管57、循环泵58。贮存于氢罐51的氢经由罐阀52、调节器53及配管54向燃料电池100的阳极供给。
阳极废气(包含生成水)在排出控制阀56打开的情况下从排出配管57排出。循环泵58使阳极废气向配管54再次流入。
阴极系统60具备配管61、空气压缩器62、排出配管63、压力计65。空气压缩器62对从大气吸引的空气进行压缩，经由配管61向燃料电池100的阴极供给。阴极废气(包含生成水)经由排出配管57向大气排出。压力计65计测阴极的入口附近的压力。
冷却系统90具备水泵91、配管92、配管93、散热器94。水等冷却介质通过水泵91，在配管92、燃料电池100、配管93、散热器94中循环。燃料电池100的废热在散热器94中向大气放出，由此将燃料电池100冷却。
控制部80具备判定部82。控制部80对前述的各种动作进行统一控制，或者取得统一控制所需的信息，由此控制燃料电池100的发电。本实施方式的控制部80由多个ECU构成。控制部80的上述控制通过这多个ECU相互通信并协作来实现。取得部85取得单电池140的发电状态，向控制部80输入。判定部82取得向控制部80输入的发电状态。
图2示出取得部85与单电池140连接的情况。取得部85测定关于各单电池群的单电池电压的合计值。判定部82取得通过取得部85取得的合计值。本实施方式的单电池群由相邻的2个单电池140构成。基于这样的结构的取得部85与按照各单电池140测定电压的结构相比，能够廉价地制造。以下，将上述的合计值称为测定电压。
燃料电池系统20还具备电压计87和电流计89。电压计87测定发电电压，向控制部80发送。电流计89测定发电电流，向控制部80发送。控制部80将发电电压的值、发电电流的值使用于上述的统一控制。
图3是用于说明测定电压与单电池电压的关系的柱状图。图3的(A)例示测定电压VA较大地超过电池组平均单电池电压Vm的情况。电池组平均单电池电压Vm是指基于电压计87的测定值除以单电池140的个数所得到的值。电池组平均单电池电压Vm是本实施方式中的代表电压值。从测定电压VA减去电池组平均单电池电压Vm所得到的判定值VdA(关于判定值Vd与图4一起后述)是正值，是近似于电池组平均单电池电压Vm的值。在测定电压VA的情况下，单电池电压VA1、VA2这两方都如图3的(A)例示那样为电池组平均单电池电压Vm附近的值的可能性高。单电池电压VA1、VA2是指作为构成成为测定电压VA的测定对象的单电池群的各单电池140的单电池电压而推定的值。以下，将“VA”置换为“VB”等的情况下也是同样的含义。
另一方面，图3的(B)、(C)例示的测定电压VB、VC是负值，并且大幅低于电池组平均单电池电压Vm。其结果是，判定值VdB、VdC成为负值。在这样的情况下，在至少一部分的单电池140产生负电压的可能性高。图3的(B)例示单电池电压VB1、VB2这两方都为负电压的情况，(C)例示单电池电压VC1为正电压，单电池电压VC2为负电压的情况。
测定电压的取得以上述那样的产生负电压的单电池140的检测为目的之一。这是因为，产生负电压的单电池140的劣化发展的缘故。
图3的(D)、(E)例示的测定电压VD、VE虽然是正值，但是比电池组平均单电池电压Vm小。伴随于此，判定值VdD、VdE成为负值。这样的情况下，难以根据测定电压来直接推测负电压是否产生。即，如图3的(D)所示存在单电池电压VD1、VD2这两方都为正电压的可能性，另一方面，如图3的(E)所示，单电池电压VE1虽然为正电压，但是存在单电池电压V2为负电压的可能性。
考虑上述那样的测定电压与单电池电压的关系，作为用于控制发电的处理，接下来说明发电监控处理。
图4是表示发电监控处理的流程图。发电监控处理在基于燃料电池100的发电中，由控制部80反复执行。更详细而言，由控制部80中包含的某1个ECU执行。该1个ECU通过发电监控处理的执行，而作为实现发电监控方法的发电监控装置发挥功能。
首先，判定部82判定空气的流量是否小于规定值(例如1000NL(NormalLiter))(步骤S210)。空气的流量根据大气温度、基于压力计65的测定值、空气压缩器62的转速等算出。在空气的流量为规定值以上的情况下(步骤S210为“否”)，选择通常用的判定阈值(例如-0.2V)作为通常用阈值(步骤S220)，接着选择通常用的判定时间(例如2秒)(步骤S230)。需要说明的是，在此所谓的“通常”至少是指未发生空气缺乏(后述)的情况。
上述的判定阈值及判定时间是用于检测发电的异常的步骤(后述的步骤S250、S260)中所使用的参数。
另一方面，在空气的流量小于规定值的情况下(步骤S210为“是”)，选择空气缺乏时用的判定阈值(例如-1.0V)作为缺乏时用阈值(步骤S225)。空气缺乏时用的判定阈值是比通常用的判定阈值小的值。接下来选择空气缺乏时用的判定时间(例如5秒)(步骤S235)。空气缺乏时用的判定时间是比通常用的判定阈值长的时间。接下来，对上述的空气缺乏进行说明。
图5是对于氢缺乏发生的情况下和空气缺乏发生的情况下概略地表示单电池电压的变化的坐标图。氢缺乏是阳极气体的缺乏，是指与单电池140的正常的发电反应所需的量相比氢缺乏的状态。空气缺乏是阴极气体的缺乏，是指与单电池140的正常的发电反应所需的量相比氧缺乏的状态。当氢缺乏发展时，如图5所示，产生负电压。相对于此，即使空气缺乏发展，也仅仅是维持零V，不会产生负电压。
因此，即使在与图3一起说明的判定值Vd成为负值的情况下，如果其原因是空气缺乏，则如图3的(D)那样不会产生负电压的可能性也高。因此，在空气缺乏的可能性高的情况下和不是这样的情况下，对用于检测负电压的产生的步骤所使用的参数进行切换。前述的步骤S210是为了实现该切换而用于检测空气缺乏的发生的判定步骤。当空气的流量少时，阴极的水分排出不充分，即使化学计量比充分，对一部分的单电池也容易引起空气缺乏。
在如上所述选择了判定阈值和判定时间之后，算出判定值Vd(步骤S240)。判定值Vd如与图3一起说明那样是测定电压与电池组平均单电池电压Vm的比较结果，具体而言通过(测定电压-电池组平均单电池电压Vm)算出。
接下来，进行将判定值Vd与判定阈值进行比较的判定，具体而言判定部82判定判定值Vd是否小于判定阈值(步骤S250)。该判定阈值如前所述是在步骤S220和步骤S225中的任一步骤中选择的值。例如在电池组平均单电池电压为0.7V的情况下，判定阈值为通常用的-0.2V时，若测定电压小于0.5V，则判定为判定值Vd小于判定阈值。
另一方面，例如在电池组平均单电池电压为0.7V的情况下，在判定阈值为空气缺乏时用的-1.0V时，若测定电压小于-0.3V，则判定为判定值Vd小于判定阈值。由此，在测定电压小于-0.3V或为0.5V以上的情况下，判定结果不取决于是空气缺乏时还是通常时。相对于此，在测定电压为-0.3V以上且小于0.5V的情况下，判定结果取决于是空气缺乏时还是通常时。
在判定值Vd小于判定阈值的情况下(步骤S250为“是”)，判定是否经过了判定时间(步骤S260)。“经过判定时间”是指以执行初次的步骤S250的时刻为基准，而经过了在步骤S230或步骤S235中选择的判定时间。
在未经过判定时间的情况下(步骤S260为“否”)，返回步骤S210，再次执行直至步骤S250为止的处理。当判定值Vd小于判定阈值的状态持续时，在反复进行步骤S210～S250的期间，经过判定时间(步骤S260为“是”)。这种情况下，判定部82判定为是异常发电(步骤S270)，实施输出限制(步骤S280)，结束发电监控处理。上述的异常发电是指负电压的发生。
上述的输出限制是以基于燃料电池100的发电电力不超过上限值的方式进行限制。该上限值是比通常时设定的上限值低的值。通过上述的措施，能抑制负电压引起的单电池140的劣化。
另一方面，在经过判定时间之前，在判定值Vd达到判定阈值以上的情况下(步骤S250为“否”)，判定部82判定为是正常发电(步骤S275)，结束发电监控处理。即，判定为不需要输出限制。这样判定是因为，若判定值Vd为判定阈值以上，则推定为氢缺乏未发生，因此与抑制单电池的劣化相比优先确保输出的缘故。
根据上述的实施方式1，至少能够得到以下的效果。
空气缺乏发生的情况下的判定精度提高。这是因为，在检测到空气缺乏的情况下，与通常的情况相比，缓和了判定为是异常发电的基准(判定阈值及判定时间)的缘故。
无论是否为空气缺乏都不变更判定值Vd，因此能减轻处理负荷。
作为判定值Vd，采用从测定电压减去电池组平均单电池电压Vm所得到的值，因此容易检测在一部分的单电池发生的异常发电。
通过使用了判定时间的判定方法，能抑制干扰引起的误判定。
对实施方式2进行说明。实施方式2与实施方式1相比，硬件结构相同，但发电监控处理的内容不同。图6是表示实施方式2的发电监控处理的流程图。
当开始发电监控处理时，判定部82判定从电流计89取得的发电电流的值是否小于规定值(例如50A)(步骤S310)。步骤S310与实施方式1的步骤S210同样，是用于检测空气缺乏的发生的判定步骤。当发电电流的值小时，用于确保适当的化学计量比的空气的流量也变小。其结果是，如实施方式1说明那样容易引起空气缺乏。
在发电电流的值为规定值以上的情况下(步骤S310为“否”)，算出通常用的判定值Vd(步骤S340)。通常用的判定值Vd是指与实施方式1中的判定值Vd同样地算出的值。即，通常用的判定值Vd通过(测定电压-电池组平均单电池电压Vm)算出。通常用的判定值Vd是比较结果。电池组平均单电池电压Vm是本实施方式中的代表电压值。
另一方面，在发电电流的值小于规定值的情况下(步骤S310为“是”)，算出空气缺乏时用的判定值Vk(步骤S345)。空气缺乏时用的判定值Vk通过(测定电压/构成单电池群的单电池数)算出。即，空气缺乏时用的判定值Vk是关于构成单电池群的单电池140的平均单电池电压，是基于测定电压算出的推定值。以下，将该值也称为群平均单电池电压。实施方式2中的群平均单电池电压通过(测定电压/2)算出。
在判定值Vk的计算后，判定部82判定判定值Vk是否小于判定阈值(步骤S350)。在实施方式2中，判定阈值是固定值(例如-0.2V)。例如，在空气缺乏时的情况下，判定阈值为-0.2V时，若测定电压小于-0.4V，则判定为判定值Vk小于判定阈值。另一方面，在通常时的情况下，例如判定阈值为-0.2V，在电池组平均单电池电压为0.7V时，若测定电压小于0.5V，则判定为判定值Vd小于判定阈值。由此，在测定电压小于-0.4V或为0.5V以上的情况下，判定结果不取决于是空气缺乏时还是通常时。相对于此，在测定电压为-0.4V以上且小于0.5V的情况下，判定结果取决于是空气缺乏时还是通常时。
在判定值Vk小于判定阈值的情况下(步骤S350为“是”)，判定是否经过了判定时间(步骤S360)。在实施方式2中，判定时间是固定值(例如2秒)。
在未经过判定时间的情况下(步骤S360为“否”)，反复进行步骤S310～S350。在经过了判定时间的情况下(步骤S360为“是”)，与实施方式1同样地，判定部82判定为是异常发电(步骤S370)，实施输出限制(步骤S380)，结束发电监控处理。
另一方面，在经过判定时间之前，在判定值Vk达到阈值以上的情况下(步骤S350为“否”)，判定部82判定为是正常发电(步骤S375)，结束发电监控处理。
根据上述的实施方式2，至少能够得到以下的效果。
空气缺乏发生的情况下的判定精度提高。这是因为，在检测到空气缺乏的情况下，采用将群平均单电池电压与判定阈值进行比较的判定方法的缘故。在空气缺乏发生的情况下，负电压发生的可能性低。由此，在空气缺乏发生的情况下，采用群平均单电池电压自身是否为表示负电压的产生的值(小于-0.2V)这样的判定方法，由此与考虑了电池组平均单电池电压的判定方法相比，能够兼顾判定基准的缓和和判定精度的提高这两者。
无论是否为空气缺乏都不变更判定阈值和判定时间，因此能减轻处理负荷。
本发明并不局限于本说明书的实施方式或实施例、变形例，在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构实现。例如，发明内容一栏记载的各方式中的技术特征所对应的实施方式、实施例、变形例中的技术特征为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现上述的效果的一部分或全部，可以适当进行更换、组合。而且，该技术特征在本说明书中只要不是作为必须的特征进行说明，就可以适当删除。例如，可列举以下的变形例。
是否发生空气缺乏的判定方法除了作为实施方式1、2而公开的2个方法(步骤S210、S310)之外，还可以考虑各种方法。例如在以下的(a)、(b)、(c)的情况下，可以判定为发生了空气缺乏。(a)、(b)、(c)的判定方法可以仅使用任1个，也可以将多个条件组合。在将多个条件组合的情况下，可以与实施方式1、2的方法中的至少任一个组合。组合方法可以是AND条件或OR条件等任意的方法。
(a)阳极系统的循环泵的转速为规定值(例如500rpm)以上的情况下，(b)搭载有燃料电池系统的机动车的姿势(倾斜)阻碍从阴极的排水的情况下，(c)搭载有燃料电池系统的机动车的加速度阻碍从阴极的排水的情况下。
关于上述(a)，阳极系统的循环泵的转速为规定值以上表示未发生氢缺乏的可能性高。因此，上述(a)可以作为表示空气缺乏的发生的可能性的判定基准使用。
关于上述(b)、(c)，例如在实施方式1、2的情况下，以使排水的朝向成为机动车的前后方向的后方的方式搭载燃料电池。这样的情况下，机动车的后部比前部高时，排水受到阻碍。或者机动车的前后方向的后方的加速度成为规定值(例如0.5G以上)时，排水受到阻碍。
在空气缺乏发生的情况下变更的内容可以是判定值、判定阈值、判定时间中的任1个，也可以组合2个以上。例如实施方式2那样，基于空气缺乏是否发生来变更判定值的情况下，也可以变更判定阈值。
在空气缺乏发生的情况下，也可以停止异常发电的检测。
实施方式2中说明的空气缺乏时用的判定值也可以不除以单电池群中包含的单电池数，可以是例如测定电压其本身。在使用测定电压其本身作为判定值的情况下，可以变更判定阈值。例如，若是实施方式2的情况下，则可以使判定阈值为2倍而设为-0.4V。即便如此，作为空气缺乏时的判定方法，实质上也未改变。
实施方式2中说明的与空气缺乏时用的判定值比较的判定阈值可以是零V，也可以是正值。
实施方式1中的判定值、实施方式2中的通常用的判定值可以不是从测定值减去了电池组平均单电池电压的值。例如，可以取代电池组平均单电池电压而使用一部分单电池(例如整体的一半的单电池)的平均单电池电压。或者，可以是测定值与电池组平均单电池电压之比。
构成单电池群的单电池的个数只要是多个即可，可以任意。
也可以包含不构成单电池群的单电池。即，可以在每1个单电池包含测定电压的结构。
构成单电池群的单电池的个数可以不统一。
可以包含不测定电压的单电池。
发电监控处理的执行主体可以不是1个ECU而是多个ECU(控制装置)。即，可以是多个ECU相互通信、协作来执行发电监控处理。
燃料电池的用途可以不是机动车用。例如，可以搭载于其他的运输用设备(二轮车、电车等)，也可以是定置的发电用。
在上述实施方式中，通过软件实现的功能及处理的至少一部分也可以通过硬件实现。而且，通过硬件实现的功能及处理的至少一部分也可以通过软件实现。作为硬件，可以使用例如集成电路、分立电路、或者将这些电路组合的电路模块等各种电路(circuitry)。

Claims (20)

1.一种燃料电池系统，具备：
取得部，取得由燃料电池中包含的两个以上的单电池产生的单电池电压的合计值；及
判定部，在所述合计值为第一电压值的情况下，判定为是所述两个以上的单电池的至少一部分进行的发电为异常的异常发电，在所述合计值为比所述第一电压值大的第二电压值的情况下，判定为是所述两个以上的单电池进行的发电为正常的正常发电，在所述合计值为比所述第一电压值大且比所述第二电压值小的第三电压值的情况下，在阴极气体缺乏时判定为是所述正常发电，在阴极气体不缺乏时判定为是所述异常发电。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
在阴极气体缺乏的情况下，所述判定部通过将基于所述合计值而算出的所述单电池电压的推定值作为判定值与缺乏时用阈值进行比较，来判定是所述正常发电还是所述异常发电。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，
在阴极气体不缺乏的情况下，所述判定部通过将所述合计值与表示所述燃料电池的发电状态的代表电压值的比较结果作为判定值与通常用阈值进行比较，来判定是所述正常发电还是所述异常发电。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中，
所述缺乏时用阈值及所述通常用阈值是相同的值。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
在阴极气体缺乏的情况下，所述判定部通过将所述合计值与表示所述燃料电池的发电状态的代表电压值的比较结果作为判定值与缺乏时用阈值进行比较，来判定是所述正常发电还是所述异常发电。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其中，
在阴极气体不缺乏的情况下，所述判定部通过将所述判定值与通常用阈值进行比较，来判定是所述正常发电还是所述异常发电。
7.根据权利要求3、权利要求4或权利要求6所述的燃料电池系统，其中，
在阴极气体不缺乏的情况下，所述判定部在所述判定值比所述通常用阈值小的情况持续了规定时间的情况下判定为是所述异常发电。
8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其中，
在阴极气体缺乏的情况下，所述判定部在所述判定值比所述缺乏时用阈值小的情况持续了比所述规定时间长的时间的情况下判定为是所述异常发电。
9.根据权利要求3～权利要求8中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述比较结果是从所述合计值减去所述代表电压值而得到的差。
10.根据权利要求3～权利要求9中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述代表电压值是对所述燃料电池中包含的全部单电池各自产生的单电池电压进行了平均所得到的值。
11.根据权利要求1～权利要求10中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述判定部基于阴极气体的流量来判定阴极气体是否缺乏。
12.根据权利要求1～权利要求11中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述判定部基于发电电流来判定阴极气体是否缺乏。
13.一种发电监控方法，其中，
取得由燃料电池中包含的两个以上的单电池产生的单电池电压的合计值，
在所述合计值为第一电压值的情况下，判定为是所述两个以上的单电池的至少一部分进行的发电为异常的异常发电，在所述合计值为比所述第一电压值大的第二电压值的情况下，判定为是所述两个以上的单电池进行的发电为正常的正常发电，在所述合计值为比所述第一电压值大且比所述第二电压值小的第三电压值的情况下，在阴极气体缺乏时判定为是所述正常发电，在阴极气体不缺乏时判定为是所述异常发电。
14.根据权利要求13所述的发电监控方法，其中，
在阴极气体缺乏的情况下，通过将基于所述合计值而算出的所述单电池电压的推定值作为判定值与缺乏时用阈值进行比较，来判定是所述正常发电还是所述异常发电。
15.根据权利要求14所述的发电监控方法，其中，
在阴极气体不缺乏的情况下，通过将所述合计值与表示所述燃料电池的发电状态的代表电压值的比较结果作为判定值与通常用阈值进行比较，来判定是所述正常发电还是所述异常发电。
16.根据权利要求15所述的发电监控方法，其中，
所述缺乏时用阈值及所述通常用阈值是相同的值。
17.根据权利要求13所述的发电监控方法，其中，
在阴极气体缺乏的情况下，通过将所述合计值与表示所述燃料电池的发电状态的代表电压值的比较结果作为判定值与缺乏时用阈值进行比较，来判定是所述正常发电还是所述异常发电。
18.根据权利要求17所述的发电监控方法，其中，
在阴极气体不缺乏的情况下，通过将所述判定值与通常用阈值进行比较，来判定是所述正常发电还是所述异常发电。
19.根据权利要求15、权利要求16或权利要求18所述的发电监控方法，其中，
在阴极气体不缺乏的情况下，在所述判定值比所述通常用阈值小的情况持续了规定时间的情况下判定为是所述异常发电。
20.根据权利要求19所述的发电监控方法，其中，
在阴极气体缺乏的情况下，在所述判定值比所述缺乏时用阈值小的情况持续了比所述规定时间长的时间的情况下判定为是所述异常发电。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107658482A (zh) * 2016-07-26 2018-02-02 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
CN108172870A (zh) * 2017-12-28 2018-06-15 上海神力科技有限公司 一种用于燃料电池的缺气检测装置及缺气检测方法
CN112103538A (zh) * 2019-06-18 2020-12-18 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
CN114755481A (zh) * 2021-01-08 2022-07-15 广州汽车集团股份有限公司 燃料电池电压巡检装置和燃料电池电压巡检方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6992568B2 (ja) * 2018-02-14 2022-02-04 トヨタ自動車株式会社 燃料電池のエージング装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101842926A (zh) * 2007-10-30 2010-09-22 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及燃料电池系统的起动控制方法
JP2011010513A (ja) * 2009-06-29 2011-01-13 Noritz Corp 発電システム
US20110129750A1 (en) * 2009-11-30 2011-06-02 Tomohiro Hirayama Direct methanol fuel cell and electronic device
JP2013069489A (ja) * 2011-09-21 2013-04-18 Toyota Motor Corp 燃料電池システム

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5023374B2 (ja) * 2007-02-05 2012-09-12 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US9118049B2 (en) * 2007-05-29 2015-08-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system
JP5326423B2 (ja) * 2008-08-20 2013-10-30 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム、および、燃料電池の状態検知方法
JP2011009148A (ja) * 2009-06-29 2011-01-13 Noritz Corp 発電システム
JP2011103233A (ja) 2009-11-11 2011-05-26 Toyota Motor Corp 電圧監視システム、電圧監視システムの異常判定方法
JP5051273B2 (ja) * 2010-05-25 2012-10-17 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101842926A (zh) * 2007-10-30 2010-09-22 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及燃料电池系统的起动控制方法
JP2011010513A (ja) * 2009-06-29 2011-01-13 Noritz Corp 発電システム
US20110129750A1 (en) * 2009-11-30 2011-06-02 Tomohiro Hirayama Direct methanol fuel cell and electronic device
JP2013069489A (ja) * 2011-09-21 2013-04-18 Toyota Motor Corp 燃料電池システム

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107658482A (zh) * 2016-07-26 2018-02-02 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
CN107658482B (zh) * 2016-07-26 2020-07-10 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
CN108172870A (zh) * 2017-12-28 2018-06-15 上海神力科技有限公司 一种用于燃料电池的缺气检测装置及缺气检测方法
CN112103538A (zh) * 2019-06-18 2020-12-18 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
CN114755481A (zh) * 2021-01-08 2022-07-15 广州汽车集团股份有限公司 燃料电池电压巡检装置和燃料电池电压巡检方法

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