CN113675438B - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本说明书提供能区分催化剂层的劣化与排水的不良进行检测的燃料电池系统。燃料电池系统的控制器通过如下的检查处理来检测催化剂层的劣化和/或排水的不良。控制器执行从燃料电池单元除去水的排水处理。控制器取得燃料电池单元的输出电流密度为第1基准电流密度A1时的燃料电池单元的电压(第1电压)和该输出电流密度为第2基准电流密度A2(＞A1)时的电压(第2电压)。在第1电压低于第1阈值电压且第2电压高于第2阈值电压的情况下，控制器输出表示为催化剂层劣化、排水不存在不良的第1判定信号。在第1电压高于第1阈值电压且第2电压低于第2阈值电压的情况下，控制器输出表示为催化剂层不存在劣化、排水产生了不良的第2判定信号。

Description

燃料电池系统
技术领域
本说明书所公开的技术涉及燃料电池系统。特别涉及能够区别催化剂层的劣化与燃料电池单元的排水的不良来进行检测的燃料电池系统。
背景技术
公知在燃料电池系统中若催化剂层劣化则输出电流密度降低。在日本特开2012－119165号公报中公开了一种在燃料电池单元的输出电流密度低于所期待的电流密度的情况下判断为催化剂层劣化的燃料电池系统。
燃料电池单元的输出比所期待的输出降低的原因并不局限于催化剂层的劣化。例如，在无法从燃料电池单元适当地排水而导致水滞留在燃料电池单元的情况下输出也降低。此外，水滞留在燃料电池单元的现象有时被称为水淹(flooding)。本说明书提供一种能够区分催化剂层的劣化与排水的不良来进行检测的燃料电池系统。
发明内容
本说明书所公开的燃料电池系统具备燃料电池单元、电流调整器、电压传感器以及控制器。燃料电池单元具备电解质膜、催化剂层以及扩散层，电解质膜被夹在催化剂层与扩散层之间。电流调整器与燃料电池单元连接，并调整燃料电池单元的输出电流密度。电压传感器测量燃料电池单元的电压。控制器存储有与第1基准电流密度对应的第1阈值电压和与大于第1基准电流密度的第2基准电流密度对应的第2阈值电压，使用第1阈值电压与第2阈值电压来区分检测催化剂层的劣化与排水的不良。
控制器通过如下的检查处理来检测催化剂层的劣化以及/或者排水的不良。控制器执行从燃料电池单元除去水的排水处理。然后，控制器利用电流调整器将燃料电池单元的输出电流密度调整为第1基准电流密度，接着调整为第2基准电流密度。控制器取得输出电流密度为第1基准电流密度时的燃料电池单元的电压(第1电压)和输出电流密度为第2基准电流密度时的燃料电池单元的电压(第2电压)。在第1电压低于第1阈值电压且第2电压高于第2阈值电压的情况下，控制器输出表示为催化剂层劣化、不存在排水不良的第1判定信号。在第1电压高于第1阈值电压且第2电压低于第2阈值电压的情况下，控制器输出表示为催化剂层不存在劣化、排水产生了不良的第2判定信号。在第1电压低于第1阈值电压且第2电压低于第2阈值电压的情况下，控制器输出表示为催化剂层劣化、排水产生了不良的第3判定信号。
第1基准电流密度小于燃料电池单元的最大输出电流密度的10％，第2基准电流密度大于最大输出电流密度的40％。无论输出电流密度如何，因催化剂层的劣化引起的燃料电池单元的电压降低都大致恒定。另一方面，输出电流密度越大，则因排水的不良引起的燃料电池单元的电压降低越显著。由于在输出电流密度小的情况下所需的燃料气体的量少，所以滞留在燃料电池单元的水不阻碍燃料气体的流动。若输出电流密度大、即若燃料气体的量多，则燃料气体的流动因滞留在燃料电池单元的水而劣化，引起电压降低。
在燃料电池单元的输出电流密度小于最大输出电流密度的10％时，因催化剂层的劣化引起的电压降低比因排水的不良引起的电压降低显著。在输出电流密度超过最大输出电流密度的40％时，因排水的不良引起的电压降低比因催化剂层的劣化引起的电压降低显著。
鉴于此，可以如以下那样设定第1阈值电压与第2阈值电压。第1阈值电压低于排水发生不良的燃料电池单元输出第1基准电流密度时的电压、高于催化剂层劣化的燃料电池单元输出第1基准电流密度时的电压。第2阈值电压低于催化剂层劣化的燃料电池单元输出第2基准电流密度时的电压、高于排水发生不良的燃料电池单元输出第2基准电流密度时的电压。通过这样设定，能够根据第1基准电流密度与第1阈值电压来检测催化剂层的劣化，能够通过第2基准电流密度与第2阈值电压来检测排水的不良。
消耗在检查催化剂层劣化/排水的不良的有无时所生成的电力是浪费的。鉴于此，可以将电流调整器的输出端与蓄电池连接。而且，控制器可以在将输出电流密度调整为第1基准电流密度与第2基准电流密度之前将蓄电池的剩余电量减少至小于50％。能够将检查时电流调整器所输出的电力储存至蓄电池。
代替电流调整器而使用电压调整器也同样能够区分催化剂层的劣化与排水的不良。该情况下，控制器在执行了从燃料电池单元除去水的排水处理之后，执行以下的检查处理。控制器使用电压调整器来调整燃料电池单元的电压。控制器取得燃料电池单元的电压为第1基准电压时的输出电流密度(第1输出电流密度)与燃料电池单元的电压为第2基准电压时的输出电流密度(第2输出电流密度)。在第1输出电流密度低于第1阈值电流密度且第2输出电流密度高于第2阈值电流密度的情况下，控制器输出表示为催化剂层劣化、不存在排水不良的第1判定信号。在第1输出电流密度高于第1阈值电流密度且第2输出电流密度低于第2阈值电流密度的情况下，控制器输出表示为催化剂层不存在劣化、排水产生了不良的第2判定信号。在第1输出电流密度低于第1阈值电流密度且第2输出电流密度低于第2阈值电流密度的情况下，控制器输出表示为催化剂层劣化、排水产生了不良的第3判定信号。
本说明书所公开的燃料电池系统适合被搭载于电动汽车。本说明书所公开的燃料电池系统能够在被搭载于电动汽车的状态下检测催化剂层的劣化与排水的不良。本说明书所公开的技术的详细内容和进一步的改进将在以下的“具体实施方式”中进行说明。
附图说明
图1是包括实施例的燃料电池系统的电动汽车的框图。
图2是表示因催化剂层的劣化引起的电压降低和因排水的不良引起的电压降低的IV曲线的图表。
图3是燃料电池单元的检查处理的流程图。
图4是燃料电池单元的检查处理的流程图(图3的继续)。
具体实施方式
参照附图对实施例的燃料电池系统2进行说明。燃料电池系统2被搭载于电动汽车100。图1表示了包括燃料电池系统2的电动汽车100的框图。电动汽车100从燃料电池系统2获得电力并通过电动马达103进行行驶。燃料电池系统2的输出电力在被升压转换器101升压之后被逆变器102变换为交流电力、供给至行驶用的电动马达103。在升压转换器101的输出端，与逆变器102并联连接有蓄电池104。由燃料电池系统2生成的电力中的未被电动马达103消耗的电力被充电至蓄电池104。
燃料电池系统2具备燃料电池单元10(燃料电池组3)和燃料箱20。将多个燃料电池单元层叠并电串联(或并列)连接的构造体是燃料电池组3。燃料电池系统2具备包括多个燃料电池单元的燃料电池组3。然而，在本实施例中，由于着眼于一个燃料电池单元10，所以在图1中仅描绘有一个燃料电池单元10。在升压转换器101实际上连接着燃料电池组3，但在图1中，为了便于说明，省略了燃料电池组3的图示。
燃料电池单元10具备阳极扩散层11、阳极催化剂层12、电解质膜13、阴极催化剂层14以及阴极扩散层15。阳极催化剂层12与阴极催化剂层14隔着电解质膜13对置。阳极扩散层11位于阳极催化剂层12的外侧(与电解质膜13相反侧)。阴极扩散层15位于阴极催化剂层14的外侧(与电解质膜13相反侧)。
通过阳极气体入口16a对阳极扩散层11供给燃料气体。通过阴极气体入口17a对阴极扩散层15供给空气。燃料气体(氢气)与空气中的氧发生化学反应，获得电流。因化学反应而生成水。由于燃料电池单元10中的化学反应广为人知，所以省略详细的说明。
在化学反应中未被使用的燃料气体与在化学反应中生成的杂质(包括水)被从阳极气体出口16b排出。从阳极气体出口16b排出的气体有时被称为废气。所生成的水以及多余的空气(氧)被从阴极气体出口17b排出。水的一部分还被从阳极气体出口16b排出。
对燃料电池系统2中的燃料气体侧的设备进行说明。燃料电池系统2具备燃料供给管21、喷射器22、废气排出管23、气液分离器24、返回管25、泵26以及排气排水阀27作为用于向燃料电池单元10的阳极侧输送燃料气体的设备。
燃料供给管21将燃料箱20与燃料电池单元10连接。在燃料供给管21连接有2个阀41a、41b、喷射器22。阀41a为主止阀，在燃料电池系统2停止的期间，使燃料气体从燃料箱20的放出停止。阀41b为调压阀，对向喷射器22供给的燃料气体的压力进行调整。喷射器22提高燃料气体的压力并供给至燃料电池单元10。
燃料供给管21的一端与燃料电池单元10的阳极气体入口16a连接，将燃料气体供给至燃料电池单元10的阳极扩散层11。在阳极气体出口16b连接着废气排出管23的一端，废气排出管23的另一端与气液分离器24的气体入口24a连接。
气液分离器24将从阳极气体出口16b排出的废气分离为氢气(剩余燃料气体)与杂质。由气液分离器24从废气分离出的杂质典型为氮气、水等。氮气是向阴极侧供给的空气所包括的氮气通过电解质膜13而到达阳极侧的气体。剩余燃料气体被从气体出口24b放出，杂质被从杂质排出口24c排出。
返回管25的一端与气液分离器24的气体出口24b连接，返回管25的另一端与燃料供给管21连接。在返回管25安装有泵26。泵26将由气液分离器24从废气分离过的剩余燃料气体向燃料供给管21压入。在气液分离器24的杂质排出口24c连接有排气排水阀27。在排气排水阀27的出口连接有排气管32。若排气排水阀27打开，则由气液分离器24从废气分离出的杂质被排出至排气管32。
若燃料电池单元10持续发电，则杂质逐渐滞留在气液分离器24。杂质的多半为水和氮气。控制器40在燃料电池单元10的发电中将排气排水阀27打开，通过排气管32将杂质向外部空气放出。若在从燃料电池单元10至排气管32的出口为止的排水路径发生堵塞等不良情况而在燃料电池单元10滞留很多的水，则气体的流动被阻碍，燃料电池单元10的性能下降。水滞留在燃料电池单元10而发电性能下降的情况被称为水淹(flooding)。在本说明书中，以相同的含义使用“水淹”与“排水的不良”。
对燃料电池系统2的空气供给侧的设备进行说明。燃料电池系统2具备空气供给管31、空气压缩机34、阀41c、41d作为用于向燃料电池单元10的阴极侧输送空气(氧)的设备。
空气供给管31的一端与燃料电池单元10的阴极气体入口17a连接，另一端向外部空气开放。在空气供给管31安装有空气压缩机34、阀41c。空气压缩机34压缩外部空气，并通过空气供给管31将空气向燃料电池单元10(阴极扩散层15)供给。在燃料电池单元10的阴极气体出口17b连接有排气管32。在排气管32安装有阀41d。阀41c与阀41d为调压阀，通过这些调压阀来调整供给至燃料电池单元10(阴极扩散层15)的空气的压力。
排气管32连接于排气排水阀27的出口和阴极气体出口17b连接。从燃料电池单元10的阴极气体出口17b排出的排出空气与从排气排水阀27的出口排出的杂质气体在排气管32中混合。在排气管32的下游侧连接有消声器35。排出气体(排出空气与杂质气体的混合气体)通过消声器35被向外部空气放出。滞留在燃料电池单元10的水也经由排气管32与消声器35向车外排出。
虽然省略了图示，但在燃料电池系统2的几个部位具备压力传感器、浓度传感器或流量传感器。另外，也可以在空气供给管31安装有加湿器。通过加湿器来对供给空气施加水分。通过对供给空气施加水分来防止燃料电池单元10的变干(Dry out)。
在燃料电池单元10的电极连接有升压转换器101。如先前叙述那样，燃料电池单元10(燃料电池系统2)生成的电力被升压转换器101升压，供给至逆变器102或蓄电池104。如先前叙述那样，实际上燃料电池系统2具备层叠了多个燃料电池单元而成的燃料电池组3，燃料电池组3与升压转换器101连接。
燃料电池系统2还具备对燃料电池单元10进行加热的加热器42。燃料电池单元10在低温下性能降低。在燃料电池单元10的温度低的情况下，控制器50使加热器42工作来加热燃料电池单元10。加热器42可以是利用电直接加热燃料电池单元10的类型，也可以是利用被加热过的热介质来加热燃料电池单元10的类型。
喷射器22、泵26、阀41a－41e、排气排水阀27、空气压缩机34、升压转换器101、逆变器102以及加热器42由控制器50控制。喷射器22等利用信号线与控制器50相连，但在图1中省略了信号线的图示。
若催化剂层(阳极催化剂层12、阴极催化剂层14)劣化，则燃料电池单元10的性能下降。燃料电池单元10的性能还会因排水的不良而下降。滞留在燃料电池单元10的水通常通过排气管32与消声器35被向车外排出。另外，若使燃料电池单元10的内部压力最大，则能够除去残留在燃料电池单元10之中的水。然而，因燃料电池单元10之中的气体流路的堵塞等而可能在燃料电池单元10发生排水的不良。燃料电池系统2能够区分催化剂层的劣化与排水的不良来进行检测。
将检查装置70与电动汽车100连接来进行检测催化剂层的劣化与排水的不良的检查处理。检查装置70由计算机71与备用蓄电池72构成。计算机71与控制器50连接，备用蓄电池72与蓄电池104并联连接。在服务站，在电动汽车100停止的状态下实施检查处理。关于检查处理将后述。
此外，燃料电池系统2具备在检查处理中使用的电压传感器18与电流传感器19。电压传感器18测量燃料电池单元10的电压(输出电压)。电流传感器19测量燃料电池单元10的输出电流。由于燃料电池单元10的输出线缆的剖面积已知，所以可根据电流传感器19的测量值获得燃料电池单元10的输出电流密度。在图1中，为了便于说明，在燃料电池单元10与升压转换器101之间绘制有电压传感器18与电流传感器19。然而，希望注意的是：电压传感器18与电流传感器19用于测量各个燃料电池单元10的电压与输出电流密度，而非测量供给至升压转换器101的电流与被施加的电压。
对区分催化剂层的劣化与排水的不良来进行检测的技术进行说明。若催化剂层劣化，则电压在燃料电池单元的输出电流密度的全部范围降低。另一方面，若排水发生不良，则即便在很多的水滞留在燃料电池单元的情况下，当输出电流密度小时电压也不怎么降低。这是因为由于在输出电流密度小时被供给的燃料气体少，所以即便水滞留在燃料电池单元，燃料气体也流动。另一方面，在输出电流密度大的情况下，若排水发生不良，则电压降低。这是因为燃料气体(以及氧)越多则气体的流动越被排水的不良阻碍。其中，“电压降低”是指比对正常的燃料电池单元期待的输出电压降低。
上述的现象如图2所示。图2是在燃料电池的技术领域中被称为IV曲线的图表。横轴表示燃料电池单元的输出电流密度，纵轴表示燃料电池单元的电压。实线的图表G1表示正常的燃料电池单元的IV曲线。虚线的图表G2表示催化剂层劣化了的燃料电池单元(不存在排水不良)的IV曲线。单点划线的图表G3表示排水产生了不良的燃料电池单元(无催化剂层的劣化)的IV曲线。
若对正常的燃料电池单元(图表G1)与催化剂层劣化的燃料电池单元(图表G2)进行比较，则电压降低在全部的输出电流密度下大致恒定。另一方面，若对正常的燃料电池单元(图表G1)与排水存在不良的燃料电池单元(图表G3)进行比较，则随着输出的电流密度变高而电压降低变大。其中，催化剂层劣化且排水发生了不良的燃料电池单元的电压比图表G3进一步下降。
在燃料电池单元的输出为电流密度A1时，产生了催化剂层劣化的燃料电池单元的电压Vc1(图表G2)低于排水发生了不良的燃料电池单元的电压Vd1(图表G3)。另一方面，在燃料电池单元的输出为电流密度A2(＞A1)时，排水发生了不良的燃料电池单元的电压Vd2(图表G3)低于产生了催化剂层劣化的燃料电池单元的电压Vc2(图表G2)。鉴于此，在电压Vd1与电压Vc1之间设定第1阈值电压Vth1，在电压Vd2与电压Vc2之间设定第2阈值电压Vth2。在将燃料电池单元的输出调整为第1基准电流密度A1时，若燃料电池单元的电压大于第1阈值电压Vth1，则能够判定为不存在催化剂层的劣化。在将燃料电池单元的输出调整为第1基准电流密度A1时，若燃料电池单元的电压小于第1阈值电压Vth1，则能够判定为催化剂层劣化。
在将燃料电池单元的输出调整为第2基准电流密度A2(＞A1)时，若燃料电池单元的电压大于第2阈值电压Vth2，则能够判定为不存在排水的不良。在将燃料电池单元的输出调整为第2基准电流密度A2时，若燃料电池单元的电压小于第2阈值电压Vth2，则能够判定为排水产生了不良。
此外，在燃料电池单元的输出电流密度小于最大输出电流密度的大致10％的范围内，产生了催化剂层劣化的燃料电池单元的电压(图表G2)确实低于排水发生了不良的燃料电池单元的电压(图表G3)。在燃料电池单元的输出电流密度超过最大电流密度的大致40％的范围内，排水发生了不良的燃料电池单元的电压(图表G3)确实低于产生了催化剂层劣化的燃料电池单元的电压(图表G2)。因此，在小于燃料电池单元的最大电流密度的10％的范围选定第1基准电流密度A1，在超过最大电流密度的40％的范围选定第2基准电流密度A2。
第1基准电流密度A1、第2基准电流密度A2、第1阈值电压Vth1、第2阈值电压Vth2取决于各个燃料电池单元的性能。另外，催化剂层的劣化逐渐发展，电压降低也逐渐发展。在将燃料电池单元的输出调整为第1基准电流密度A1时的燃料电池单元的电压小于第1阈值电压Vth1的情况下，意味着催化剂层的劣化发展至需要燃料电池单元的更换的水平。同样，在将燃料电池单元的输出调整为第2基准电流密度A2时的燃料电池单元的电压小于第2阈值电压Vth2的情况下，意味着排水不良发展至需要燃料电池单元的更换的水平。
基于上述的理论的检查处理(用于检测燃料电池单元的催化剂层劣化与排水不良的检查处理)被安装于控制器50。参照图3、图4的流程图对检查处理进行说明。
其中，在电动汽车100停车的状态下执行检查处理。在检查处理的期间，逆变器102与电动马达103停止。另外，如先前叙述那样，将检查装置70与电动汽车100连接来进行检查处理。在控制器50连接检查装置70的计算机71，在蓄电池104连接备用蓄电池72。若连接了备用蓄电池72，则蓄电池104的电力流动至备用蓄电池72，蓄电池104的剩余电量(State OfCharge：SOC)减少至小于50％。
若检查装置70的计算机71向控制器50发出检查处理执行的指令，则开始图3、图4的处理。首先，控制器50执行排水处理(步骤S12)。在排水处理中，控制器50利用加热器42将燃料电池单元10升温至高于规定温度(例如70度)的温度。也可以通过被称为迅速暖机运转的控制方法代替使用加热器42来将燃料电池单元10升温。可以不存在加热器42。
通过进行升温，燃料电池单元10之中的水变为水蒸气，可被顺畅地排水。将燃料电池单元10升温这一做法在有效地对燃料电池单元10排水上有效。接下来，控制器50使空气压缩机34与喷射器22以最大输出动作。通过以最大输出驱动空气压缩机34，使得燃料电池单元10的阴极侧的内压上升至最大压力。另外，通过以最大输出驱动喷射器22，使得燃料电池单元10的阳极侧的内压也上升至最大压力。通过将燃料电池单元10的内压提高至最大压力，来将残留在燃料电池单元10的水向外挤出。
若燃料电池单元10正常，则通过步骤S12的排水处理可适当地排出燃料电池单元10之中的水。若从燃料电池单元10适当地除去水，则不产生图2所示的电压降低(图表G3)。另一方面，若在燃料电池单元10的排水路径(或排气管32等排水路径)产生了堵塞，则无法从燃料电池单元10完全除去水。若排水产生了不良，则会产生图2所示的电压降低(图表G3)。能够在步骤S13以后的处理中检测排水的不良。
在本实施例的检查处理中，当即便将燃料电池单元10升温并使燃料电池单元10的内压最大也产生图表G3的电压降低的情况下，判定为排水产生了不良。通过将燃料电池单元10升温为规定温度以上来将燃料电池单元10之中的水进行水蒸气化，能够可靠地检测比较严重的排水不良。
在排水处理之后，控制器50控制升压转换器101，将燃料电池单元10的输出调整为第1基准电流密度A1(步骤S13)。通过使升压转换器101的输出电压稍高于蓄电池104的电压，可将燃料电池单元10的输出调整为第1基准电流密度A1。此外，实际上在升压转换器101连接着燃料电池组3，大量的燃料电池单元的输出的总和流动至升压转换器101。如先前叙述那样，电流传感器19被装备于燃料电池单元10，可根据电流传感器19的测量值获得燃料电池单元10的输出电流密度。控制器50通过一边监视电流传感器19的测量值一边反馈控制升压转换器101来将燃料电池单元10的输出调整为第1基准电流密度A1。
控制器50取得燃料电池单元10的输出为第1基准电流密度A1时的燃料电池单元10的电压(第1电压V1)(步骤S14)。燃料电池单元10的电压由电压传感器18测量。
接着，控制器50提高升压转换器101的输出电压，将燃料电池单元10的输出调整为第2基准电流密度A2(步骤S15)。然后，控制器50取得燃料电池单元10的输出为第2基准电流密度A2时的燃料电池单元10的电压(第2电压V2)(步骤S16)。
控制器50将所取得的第1电压V1与第1阈值电压Vth1进行比较，将第2电压V2与第2阈值电压Vth2进行比较(图4，步骤S17、S18、S19)。
在第1电压V1低于第1阈值电压Vth1且第2电压V2高于第2阈值电压Vth2的情况下，控制器50输出表示为催化剂层劣化、排水不存在不良的第1判定信号(步骤S17：是，步骤S19：否，步骤S21)。
在第1电压V1高于第1阈值电压Vth1且第2电压V2低于第2阈值电压Vth2的情况下，控制器50输出表示为催化剂层不存在劣化、排水产生了不良的第2判定信号(步骤S17：否，步骤S18：是，步骤S22)。
在第1电压V1低于第1阈值电压Vth1且第2电压V2低于第2阈值电压Vth2的情况下，控制器50输出表示为催化剂层劣化、产生了排水的不良的第3判定信号(步骤S17：是，步骤S19：是，步骤S23)。
在第1电压V1高于第1阈值电压Vth1且第2电压V2高于第2阈值电压Vth2的情况下，控制器50输出表示为不存在催化剂层的劣化、也未产生排水的不良的第4判定信号(步骤S17：否，步骤S18：否，步骤S24)。
第1判定信号、第2判定信号、第3判定信号或第4判定信号被向检查装置70的计算机71输送。计算机71显示与接收到的判定信号对应的消息。操作检查装置70的工作人员能够通过计算机71的显示知晓燃料电池单元10的状态。
通过图3、4的检查处理，燃料电池系统2能够区分催化剂层的劣化与来自燃料电池单元10的排水的不良来进行检测。
对与在实施例中说明的技术相关的注意点进行叙述。优选燃料电池系统具备多个燃料电池单元并且具备测量各燃料电池单元的输出电流密度与电压的传感器。能够检测各个燃料电池单元的催化剂层劣化与排水不良。
燃料电池系统可以具备对电连接的多个燃料电池单元的合计的输出电流密度与电压进行测量的传感器。能够对在电连接的多个燃料电池单元之中的任意一个产生了催化剂层劣化以及/或者排水不良的情况进行检测。
在实施例的燃料电池系统2中，通过升压转换器101调整输出电压，调整了燃料电池单元10的输出电流密度。升压转换器101相当于电流调整器的一个例子。调整燃料电池单元10的输出电流密度的设备并不局限于升压转换器。
将检查装置70与电动汽车100的燃料电池系统2连接来实施实施例中的检查处理。可以在燃料电池系统单体实施检查处理，而不需要其他附加的设备。该情况下，控制器50将判定信号向车载的诊断存储器或仪表板输出。接受到判定信号的仪表板显示与接收到的判定信号对应的消息。或者，接受到判定信号的诊断存储器存储与接收到的判定信号对应的消息。
在实施例的燃料电池系统2中，控制器50存储有与第1基准电流密度对应的第1阈值电压和与大于第1基准电流密度的第2基准电流密度对应的第2阈值电压。控制器50取得燃料电池单元10的输出电流密度为第1基准电流密度时的燃料电池单元的上述电压(第1电压)和输出电流密度为第2基准电流密度时的燃料电池单元的电压(第2电压)。控制器50将第1电压与第1阈值电压进行比较来判断催化剂层的劣化的有无，将第2电压与第2阈值电压进行比较来判断排水的不良的有无。
也能够代替将输出电流密度作为基准而将电压作为基准来进行同样的检查。该情况下，控制器50存储与第1基准电压对应的第1阈值电流密度和与大于第1基准电压的第2基准电压对应的第2阈值电流密度。控制器50执行从燃料电池单元10除去水的排水处理，并取得燃料电池单元10的电压为第1基准电压时的燃料电池单元10的输出电流密度(第1输出电流密度)和燃料电池单元10的电压为第2基准电压时的输出电流密度(第2输出电流密度)。控制器50通过将第1输出电流密度与第1阈值电流密度进行比较来判断催化剂层的劣化的有无。控制器50通过对第2输出电流密度与第2阈值电流密度进行比较来判断排水的不良的有无。
在燃料电池系统被搭载于电动汽车的情况下，可以通过如下的处理来检测燃料电池单元的劣化。在燃料电池系统的控制器中存储有相对于电动汽车的行驶距离的燃料电池单元的电压(正常的燃料电池单元的老化变化后的期待电压)的映射。在燃料电池组所包括的多个燃料电池单元的平均电压低于映射的期待电压的情况下，控制器判定为燃料电池组整体劣化。控制器测量各个燃料电池单元的电压，对特定的燃料电池单元的电压与平均电压进行比较。若特定的燃料电池单元的电压与平均电压的差大于规定的允许电压差，则控制器判定为特定的燃料电池单元劣化。
以上，对本发明的具体例详细地进行了说明，但这些只不过是例示，并不限定技术方案的范围。技术方案的范围中记载的技术包括对以上例示的具体例进行各种变形、变更所得的技术。本说明书或者附图中说明过的技术要素单独或通过各种组合来发挥技术的有用性，并不限定于申请时技术方案记载的组合。另外，本说明书或者附图中例示的技术能够同时实现多个目的，在实现其中的一个目的本身中具有技术的有用性。

Claims (6)

1.一种燃料电池系统，其中，具备：
燃料电池单元，在催化剂层与扩散层之间夹有电解质膜；
电流调整器，调整所述燃料电池单元的输出电流密度；
电压传感器，测量所述燃料电池单元的电压；以及
控制器，存储有与第1基准电流密度对应的第1阈值电压和与大于所述第1基准电流密度的第2基准电流密度对应的第2阈值电压，
所述控制器构成为：
执行从所述燃料电池单元除去水的排水处理，
取得所述输出电流密度为所述第1基准电流密度时的所述燃料电池单元的所述电压亦即第1电压和所述输出电流密度为所述第2基准电流密度时的所述燃料电池单元的所述电压亦即第2电压，
在所述第1电压低于所述第1阈值电压且所述第2电压高于所述第2阈值电压的情况下，输出表示为所述催化剂层劣化、所述燃料电池单元的排水不存在不良的第1判定信号，
在所述第1电压高于所述第1阈值电压且所述第2电压低于所述第2阈值电压的情况下，输出表示为所述催化剂层不存在劣化、排水产生了不良的第2判定信号，
在所述第1电压低于所述第1阈值电压且所述第2电压低于所述第2阈值电压的情况下，输出表示为所述催化剂层劣化、排水产生了不良的第3判定信号。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述控制器使向所述燃料电池单元输送空气的空气压缩机和向所述燃料电池单元输送燃料气体的喷射器以最大输出动作来作为所述排水处理。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述控制器使所述燃料电池单元的内部压力最大来作为所述排水处理。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述第1基准电流密度小于所述燃料电池单元的最大输出电流密度的10％，所述第2基准电流密度大于所述最大输出电流密度的40％。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述电流调整器的输出端与蓄电池连接，
在将所述输出电流密度调整为所述第1基准电流密度与所述第2基准电流密度之前，所述控制器将所述蓄电池的剩余电量减少为小于50％。
6.一种燃料电池系统，其中，具备：
燃料电池单元，在催化剂层与扩散层之间夹有电解质膜；
电压调整器，调整所述燃料电池单元的电压；
电流传感器，测量所述燃料电池单元的输出电流密度；以及
控制器，存储有与第1基准电压对应的第1阈值电流密度和与小于所述第1基准电压的第2基准电压对应的第2阈值电流密度，
所述控制器构成为：
执行从所述燃料电池单元除去水的排水处理，
取得所述燃料电池单元的所述电压为所述第1基准电压时的所述燃料电池单元的所述输出电流密度亦即第1输出电流密度和所述燃料电池单元的所述电压为所述第2基准电压时的所述输出电流密度亦即第2输出电流密度，
在所述第1输出电流密度低于所述第1阈值电流密度且所述第2输出电流密度高于所述第2阈值电流密度的情况下，输出表示为所述催化剂层劣化、不存在排水不良的第1判定信号，
在所述第1输出电流密度高于所述第1阈值电流密度且所述第2输出电流密度低于所述第2阈值电流密度的情况下，输出表示为所述催化剂层不存在劣化、排水产生了不良的第2判定信号，
在所述第1输出电流密度低于所述第1阈值电流密度且所述第2输出电流密度低于所述第2阈值电流密度的情况下，输出表示为所述催化剂层劣化、排水产生了不良的第3判定信号。
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