JP2003045467A - 燃料電池の異常検出方法 - Google Patents

燃料電池の異常検出方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料電池の異常を早期に高精度に検出する。 【解決手段】 アノードに水素ガスを供給しカソードに
空気を供給して発電するセルを備えた燃料電池１の異常
を検出する方法において、燃料電池１を停止（反応ガス
の供給停止）した後のセル電圧の低下速度に基づいて燃
料電池１の異常を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、燃料電池の異常
検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池自動車等に搭載される燃料電池
には、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体
高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み
込み、さらにその外側を一対のセパレータで挟持して形
成されたセルを複数積層して構成されたスタックからな
り、各セルに、燃料ガスとして水素ガスが供給される水
素ガス通路と、酸化剤ガスとして酸素を含む空気が供給
される空気通路と、冷却液が供給される冷却液通路とを
備えたものがある。以下、燃料ガスと酸化剤ガスを総称
して反応ガスという。この燃料電池においては、アノー
ドで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子
電解質膜を通過してカソードまで移動し、カソードで酸
素と電気化学反応を起こして発電する。そして、発電の
際に発生する熱を冷却液通路の冷却液で奪い、燃料電池
を冷却している。
【０００３】この燃料電池において前記固体高分子電解
質膜は、電解質として水素イオンを透過させる機能と、
水素ガス通路の水素ガスと空気通路の酸化剤ガス（空
気）とを分離する隔壁としての機能を有しており、ま
た、セパレータは水素ガス通路の水素ガスと空気通路の
酸化剤ガス（空気）と冷却液通路の冷却液をそれぞれ分
離する隔壁としての機能を有している。したがって、こ
れら固体高分子電解質膜やセパレータに孔などが開いて
いると、水素ガス通路の水素ガスが空気通路に漏洩して
しまう。このように水素ガスが空気通路に漏洩すると、
水素ガスは可燃性ガスであるため空気通路内の空気中の
酸素と反応して発熱し、燃料電池に悪影響を及ぼす虞が
ある。
【０００４】そのため、燃料電池では、膜破損等による
水素漏れが生じているときには早期にこれを発見する必
要がある。そこで、従来は、例えば特開平６−２２３８
５０号公報に開示されているように、燃料電池から排出
される空気の排出路に水素検知器を設置し、この水素検
知器が水素を検出したならば、燃料電池への水素ガスの
供給を停止するなどの方法を採っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の方法の場合、水素検知器の検出感度や検出精度
の関係から、水素漏れが相当に進行した状態にならない
と水素漏れであると判定されないため、燃料電池に悪影
響を及ぼす前に水素漏れを検出することが困難であっ
た。すなわち、燃料電池の故障を早期に検出することが
できなかった。また、従来の方法では、燃料電池が故障
であることは検出できたとしても、燃料電池のどの辺り
のセルあるいはどのセルが異常（故障）であるか特定す
ることはできなかった。そこで、この発明は、反応ガス
の漏洩がセル電圧に与える影響に着目して、燃料電池の
故障を早期に検出することができる異常検出方法を提供
するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明は、アノード（例えば、後
述する実施の形態におけるアノード５２）およびカソー
ド（例えば、後述する実施の形態におけるカソード５
３）に反応ガス（例えば、後述する実施の形態における
水素ガスおよび空気）を供給して発電するセル（例え
ば、後述する実施の形態におけるセル５５）を備えた燃
料電池（例えば、後述する実施の形態における燃料電池
１）の異常検出方法において、燃料電池を停止してから
所定時間後のセル電圧に基づいて燃料電池の異常を検出
することを特徴とする。
【０００７】燃料電池の発電を停止すると反応ガスの供
給が停止されるが、燃料電池の内部（ガス流路）には反
応ガスが残存しているため、燃料電池の停止後もしばら
くの間はセル電圧が保持される。セルに異常がなければ
停止後のセル電圧は所定の挙動（電圧低下）を示すはず
であり、セルに異常がある場合には、停止後のセル電圧
の挙動が正常時とは異なってくる。したがって、停止し
てから所定時間後のセル電圧に基づいて燃料電池が異常
か否かを判定することが可能となり、異常があるセルを
特定することが可能となる。また、反応ガスの供給が停
止されている状態でのセル電圧に基づいて異常を検出し
ているので、判定精度が高く、且つ、異常か否かを短時
間で判定することが可能となる。
【０００８】請求項２に記載した発明は、アノード（例
えば、後述する実施の形態におけるアノード５２）およ
びカソード（例えば、後述する実施の形態におけるカソ
ード５３）に反応ガス（例えば、後述する実施の形態に
おける水素ガスおよび空気）を供給して発電するセル
（例えば、後述する実施の形態におけるセル５５）を備
えた燃料電池（例えば、後述する実施の形態における燃
料電池１）の異常検出方法において、燃料電池の停止後
の各セル電圧の低下速度に基づいて燃料電池の異常を検
出することを特徴とする。
【０００９】燃料電池の発電を停止すると反応ガスの供
給が停止されるが、燃料電池の内部（ガス流路）には反
応ガスが残存しているため、燃料電池の停止後もしばら
くの間はセル電圧が保持される。異常なセルがなければ
停止後の各セル電圧の低下速度はほぼ同じになるはずで
あり、異常なセルがある場合には、異常なセルの電圧低
下速度は正常なセルの電圧低下速度よりも早くなる。し
たがって、燃料電池の停止後の各セル電圧の低下速度に
基づいて燃料電池の異常を検出することが可能となり、
異常があるセルを特定することが可能となる。また、反
応ガスの供給が停止されている状態でのセル電圧の低下
速度に基づいて異常を検出しているので、判定精度が高
く、且つ、異常か否かを短時間で判定することが可能と
なる。
【００１０】請求項３に記載した発明は、請求項１また
は請求項２に記載の発明において、異常か否かの判定閾
値を燃料電池の運転状態に応じて設定することを特徴と
する。異常検出処理を実行する前の燃料電池の運転状態
は、燃料電池の停止後のセル電圧の挙動に影響がある。
例えば、停止前のアノードとカソード間の圧力差が大き
いほど停止後の反応ガスの漏洩が早いためセル電圧の低
下速度が早く、停止前の反応ガスの加湿度合いが大きい
ほどセルからの放電が促進されるため停止後のセル電圧
の低下速度が速くなる。したがって、異常か否かの判定
閾値を燃料電池の運転状態に応じて設定することによ
り、判定精度を高めることが可能になる。
【００１１】請求項４に記載した発明は、アノード（例
えば、後述する実施の形態におけるアノード５２）およ
びカソード（例えば、後述する実施の形態におけるカソ
ード５３）に反応ガス（例えば、後述する実施の形態に
おける水素ガスおよび空気）を供給して発電するセル
（例えば、後述する実施の形態におけるセル５５）を備
えた燃料電池（例えば、後述する実施の形態における燃
料電池１）の異常検出方法において、燃料電池の停止後
の各セル電圧の分布に基づいて燃料電池の異常を検出す
ることを特徴とする。
【００１２】燃料電池の発電を停止すると反応ガスの供
給が停止されるが、燃料電池の内部（ガス流路）には反
応ガスが残存しているため、燃料電池の停止後もしばら
くの間はセル電圧が保持される。異常なセルがなければ
停止後の各セル電圧の低下速度はほぼ同じになるはずで
あるが、あるセルに異常が生じると、異常の生じたセル
から隣接するセルへ影響を与え、セル電圧が所定の分布
を示す。したがって、燃料電池の停止後の各セル電圧の
分布に基づいて燃料電池の異常を検出することが可能と
なり、異常があるセルを特定することが可能となる。ま
た、反応ガスの供給が停止されている状態での各セル電
圧の分布に基づいて異常を検出しているので、判定精度
が高く、且つ、異常か否かを短時間で判定することが可
能となる。
【００１３】請求項５に記載した発明は、請求項１また
は請求項２または請求項４に記載の発明において、燃料
電池を停止する前に、燃料電池を安定して運転していた
場合に異常検出を実行することを特徴とする。このよう
に構成することにより、誤判定を防止することが可能に
なる。
【００１４】請求項６に記載した発明は、請求項１また
は請求項２に記載の発明において、燃料電池の異常を検
出した場合は、次回以降の発電時における反応ガスの作
動圧を異常検出前よりも低く制限することを特徴とす
る。このように構成することにより、次回以降の発電時
における反応ガスの漏洩量を低減することが可能にな
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、この発明に係る燃料電池の
異常検出方法の実施の形態を図１から図９の図面を参照
して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、燃
料電池自動車に搭載される燃料電池に適用した態様であ
る。
【００１６】〔第１の実施の形態〕初めに、この発明の
第１の実施の形態を図１から図７の図面を参照して説明
する。図１は燃料電池システムの概略構成図であり、図
２は燃料電池１の一部を断面にして示した図である。初
めに、図２を参照して燃料電池１について説明する。燃
料電池１は固体高分子電解質膜型の燃料電池であり、例
えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電
解質膜５１をアノード５２とカソード５３とで両側から
挟み込み、さらにその外側を一対のセパレータ５４，５
４で挟持して形成されたセル５５を複数積層して構成さ
れたスタックからなる。各セル５５は、燃料ガスとして
水素ガス（反応ガス）が供給される水素ガス通路５６
と、酸化剤ガスとして酸素を含む空気（反応ガス）が供
給される空気通路５７と、冷却液が供給される冷却液通
路５８とを備えている。そして、アノード５２で触媒反
応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜５
１を透過してカソード５３まで移動し、カソード５３で
酸素と電気化学反応を起こして発電する。この発電に伴
う発熱により燃料電池１が所定温度を越えないように、
前記冷却液通路５８を流れる冷却液で熱を奪い冷却する
ようになっている。
【００１７】また、この燃料電池１においては、各セル
５５の出力電圧を検出するための電圧センサ（Ｖ）２１
が各セル５５のセパレータ５４，５４に接続されてお
り、電圧センサ２１の出力信号はＥＣＵ２０に入力され
るようになっている。なお、図１では、図示の都合上、
一つの電圧センサ２１を図示するに留めている。
【００１８】次に、図１を参照して、燃料電池システム
について説明する。外気はエアコンプレッサ２によって
加圧され、カソード加湿器３で加湿されて燃料電池１の
空気通路５７に供給され、この空気中の酸素が酸化剤と
して発電に供された後、燃料電池１から空気オフガスと
して排出され、圧力制御弁４を介して大気に放出され
る。エアコンプレッサ２は、燃料電池１に要求されてい
る出力に応じた質量の空気が燃料電池１に供給されるよ
うにＥＣＵ２０によって回転数制御され、また、圧力制
御弁４は、燃料電池１への空気の供給圧が燃料電池１の
運転状態に応じた圧力値となるようにＥＣＵ２０によっ
て開度制御される。なお、燃料電池１へ供給される空気
は、燃料電池１の要求発電電流が大きいほど、燃料電池
１への空気供給量が多くなるように制御されるととも
に、空気供給圧が大きくなるように制御される。
【００１９】一方、図示しない高圧水素タンクから放出
された水素ガスは燃料供給制御弁５により減圧された
後、エゼクタ６を通り、アノード加湿器７で加湿されて
燃料電池１の水素ガス通路５６に供給される。この水素
ガスは発電に供された後、未反応の水素ガスは燃料電池
１から水素オフガスとして排出され、水素オフガス回収
路８を通ってエゼクタ６に吸引され、前記高圧水素タン
クから供給される水素ガスと合流し再び燃料電池１に供
給されるようになっている。
【００２０】なお、カソード加湿器３で加湿された空気
が燃料電池１のカソード５３に供給され、アノード加湿
器７で加湿された水素ガスが燃料電池１のアノード５２
に供給されることにより、燃料電池１の固体高分子電解
質膜５１のイオン導電性が所定の状態に確保される。
【００２１】燃料供給制御弁５は、例えば空気式の比例
圧力制御弁からなり、エアコンプレッサ２から供給され
る空気の圧力を信号圧（基準圧力）として空気信号導入
路９を介して入力され、燃料供給制御弁５出口の水素ガ
スの圧力が前記信号圧に応じた所定圧力範囲となるよう
に制御する。なお、燃料電池１への供給空気は、前述し
たように、燃料電池１の要求発電電流が大きいほど空気
供給圧が大きくなるように制御されるので、この空気供
給圧を基準圧力として制御される水素ガスも、燃料電池
１の要求発電電流が大きいほど水素供給圧が大きくなる
ように制御されることとなる。水素オフガス回収路８は
パージ弁１０を備えており、パージ弁１０はＥＣＵ２０
により所定条件が満たされたときに開弁制御されて、燃
料電池１の水素ガス通路５６に水が溜まらないように外
部へ排水する。
【００２２】また、燃料電池１を冷却するための冷却液
は、ウォーターポンプ（ＷＰ）１１によって昇圧されて
ラジエータ１２に供給され、ラジエータ１１において外
部に放熱することにより冷却液は冷却され、その後、燃
料電池１に供給され、燃料電池１内の冷却液通路５８を
通る際に燃料電池１から熱を奪って燃料電池１を冷却
し、これにより熱せられた冷却液はウォーターポンプ１
１を介して再びラジエータ１２に戻り冷却されるように
なっている。
【００２３】このように構成された燃料電池システムで
は、燃料電池１の発電を停止させるには、エアコンプレ
ッサ２を停止して空気の供給を停止するとともに、燃料
供給制御弁５を閉じて水素ガスの供給を停止する。この
ように反応ガスの供給を停止しても、停止直後は燃料電
池１内に反応ガスが残存しているので、燃料電池の停止
後もしばらくの間はセル電圧が保持される。しかしなが
ら、水素ガス通路５６内に残留した水素ガスは、セパレ
ータ５４間のシール部から漏れたり、ガス供給口、ガス
排出口から徐々に排出され、セルの保持電圧は低下す
る。したがって、停止直後から各セル５５のセル電圧を
測定すると、停止直後に検出された各セル５５のセル電
圧値から徐々に低下していき、最後には全てのセル５５
のセル電圧はゼロになる。
【００２４】ここで、セル５５が経時劣化などにより、
例えば固体高分子電解質膜５１に孔が開いていたり、あ
るいは、セパレータ５４に孔が開いていたりした異常が
ある場合には、該セル５５の水素ガス通路５６と空気通
路５７が前記孔を介して連通するため、前記孔を通って
水素ガス通路５６内の水素ガスが空気通路５７内に徐々
に漏洩し、水素ガス通路５６と空気通路５７の水素濃度
差が正常なセル５５よりも早く減少していく。
【００２５】その結果、異常があるセル５５のセル電圧
は正常なセル５５のセル電圧よりも電圧低下の速度が速
くなる。図３は、異常があるセル５５と正常なセル５５
におけるセル電圧低下速度の比較例であり、この図にお
いて実線は正常なセル５５を示し、一点鎖線は異常があ
るセル５５を示している。ここで、燃料電池１の停止中
は反応ガスの供給が停止されているので、セル電圧の低
下速度の相違は顕著に現れる。したがって、燃料電池１
を停止してから所定時間経過後のセル電圧は、異常があ
るセル５５のセル電圧の方が正常なセル５５のセル電圧
よりも低くなる。
【００２６】また、図４は、ｎ個のセル５５からなる燃
料電池１について停止してから所定時間経過後の各セル
５５のセル電圧を測定した測定結果の一例である。この
ように、異常があるｎｘ番目のセル５５のセル電圧が一
番低くなり、これを中心にして略Ｖ字形のセル電圧分布
部（以下、略Ｖ字形分布部という）Ｙが生じる。
【００２７】このように正常なセル５５と異常があるセ
ル５５では、燃料電池１の運転を停止した後のセル電圧
の挙動が異なることから、これを利用して燃料電池１の
異常を検出することができる。これが本発明の燃料電池
の異常検出原理である。
【００２８】次に、図５のフローチャートを参照して、
第１の実施の形態における燃料電池の異常検出処理を説
明する。この実施の形態では、イグニッション（ＩＧ）
スイッチのＯＦＦ信号をトリガーとして異常検出処理が
開始される（ステップＳ１０１）。そして、ステップＳ
１０２において、イグニッションスイッチがＯＦＦにな
る前に所定時間以上、燃料電池１が安定して発電されて
いたか否か（換言すれば、反応ガスが安定して供給され
ていたか否か）判定する。
【００２９】ステップＳ１０２における判定結果が「Ｎ
Ｏ」（ＯＦＦ前の発電が安定していなかった）である場
合には、本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、
この場合には、異常検出は実行されない。これは、異常
検出のために燃料電池１を停止する前に反応ガスが安定
供給されていないと、停止後のセル電圧の挙動が不安定
になるため正しい異常判定ができないからである。な
お、ステップＳ１０２で「ＮＯ」と判定される場合とし
ては、例えば、イグニッションスイッチを一旦ＯＮにし
たが、直ぐにＯＦＦにしたときなどがある。なお、この
実施の形態では、異常検出処理の開始条件を運転者によ
るイグニッションスイッチＯＦＦ操作としたが、燃料電
池１が安定発電されていれば、アイドル停止あるいは異
常検出のための強制停止を異常検出処理の開始条件とし
てもよい。
【００３０】ステップＳ１０２における判定結果が「Ｙ
ＥＳ」（ＯＦＦ前に安定発電されていた）である場合
は、ステップＳ１０３に進み、イグニッションスイッチ
のＯＦＦ後、所定時間（例えば、１０秒）経過したか否
か判定する。ステップＳ１０３における判定結果が「Ｎ
Ｏ」（所定時間経過前）である場合は、再びステップＳ
１０３に戻る。これは、イグニッションスイッチＯＦＦ
後、所定時間が経過していないと異常なセル５５と正常
なセル５５の間でセル電圧の差が小さく、判定精度が悪
くなるからである。
【００３１】ステップＳ１０３における判定結果が「Ｙ
ＥＳ」（所定時間経過後）である場合は、ステップＳ１
０４に進み、各セル５５のセル電圧を読み込み、セル電
圧の平均値（以下、平均セル電圧という）を計算し、平
均セル電圧から全てのセル電圧の中で一番低いセル電圧
（以下、最低セル電圧という）を減算した差がワーニン
グ閾値Ｖ１以上か否か判定する。
【００３２】ステップＳ１０４における判定結果が「Ｙ
ＥＳ」（平均セル電圧−最低セル電圧≧Ｖ１）である場
合は、ステップＳ１０５に進んで、平均セル電圧から最
低セル電圧を減算した差がフェール閾値Ｖ２以上か否か
判定する。ここで、フェール閾値Ｖ２はワーニング閾値
Ｖ１よりも大きく設定しておく（Ｖ２＞Ｖ１）。ステッ
プＳ１０５における判定結果が「ＹＥＳ」（平均セル電
圧−最低セル電圧≧Ｖ２）である場合は、異常（劣化や
破損）の程度が大であるので、フェールランプを点灯
し、次回の発電を禁止する（ステップＳ１０６）。さら
に、最低セル電圧を検出したセル番号のセル５５に異常
（劣化や破損）があると判定して（ステップＳ１０
７）、後で燃料電池１を修理（セル交換）する際の参考
にするために該セル番号をＥＣＵ２０のバックアップメ
モリーに書き込み（ステップＳ１０８）、異常検出処理
を終了する。
【００３３】一方、ステップＳ１０５における判定結果
が「ＮＯ」（平均セル電圧−最低セル電圧＜Ｖ２）であ
る場合は、最低セル電圧を検出したセル番号のセル５５
に異常が見られるものの異常（劣化や破損）の程度が小
さいので、ワーニングランプを点灯して、次回発電時は
出力制限モードとする（ステップＳ１０９）。前述した
ように、燃料電池１は要求発電電流（出力）が大きいほ
ど水素供給圧を大きくするように制御しているため、燃
料電池１の出力を大きくすると水素ガス通路５６から空
気通路５７へ漏洩する水素ガス量が多くなる。したがっ
て、程度が小さいとは言え異常があるセル５５が見つか
った時には、次回発電時は出力制限モードで燃料電池１
の出力を通常運転モードの時よりも制限して燃料電池１
を運転し、水素の漏洩を低減させるのである。つまり、
燃料電池１に異常を検出した場合には、次回以降の発電
時における反応ガスの作動圧を異常検出前よりも低く制
限する。この後、最低セル電圧を検出したセル番号のセ
ル５５に異常があると判定して（ステップＳ１０７）、
該セル番号をＥＣＵ２０のバックアップメモリーに書き
込み（ステップＳ１０８）、異常検出処理を終了する。
【００３４】また、ステップＳ１０４における判定結果
が「ＮＯ」（平均セル電圧−最低セル電圧＜Ｖ１）であ
る場合は、全てのセル５５が正常であると判定して、次
回の発電は通常運転モードとし（ステップＳ１１０）、
異常検出処理を終了する。このように、第１の実施の形
態では、燃料電池１を停止してから所定時間後のセル電
圧に基づいて燃料電池の異常を検出しているので、迅速
且つ正確（高精度）に燃料電池１の異常を検出すること
ができる。しかも、異常があるセルを特定することがで
きる。
【００３５】なお、前述した第１の実施の形態では、平
均セル電圧と最低セル電圧の電圧差を算出し、この電圧
差とフェール閾値Ｖ２あるいはワーニング閾値Ｖ１とを
比較するようにしているが、これに代えて、全セル５５
のセル電圧の標準偏差を算出し、この標準偏差と前記フ
ェール閾値Ｖ２あるいはワーニング閾値Ｖ１とを比較し
て異常判定を行うようにしてもよい。
【００３６】また、異常検出処理を実行する前の燃料電
池１の運転状態は、燃料電池１の停止後のセル電圧の挙
動に影響がある。例えば、停止前のアノードとカソード
間の圧力差が大きいほど停止後の反応ガス（水素ガス）
のクロスリークが早い（多い）ためセル電圧の低下速度
が早く、停止前の反応ガスの湿度が高いほどアノードと
カソード間のクロスリーク量が大きくなるため停止後の
セル電圧の低下速度が速くなる。したがって、判定閾値
であるワーニング閾値Ｖ１およびフェール閾値Ｖ２を燃
料電池の運転状態に応じて設定変更すると、判定精度を
より高めることができる。
【００３７】そこで、アノードとカソード間の圧力差が
大きいほど判定閾値を大きくし圧力差が小さいほど判定
閾値を小さくするように、また、反応ガスの加湿度合い
が大きいほど判定閾値を大きくし加湿度合が小さいほど
判定閾値を小さくするように、アノードとカソードの圧
力差に基づく判定閾値補正係数Ｋｐｄと、加湿度合に基
づく判定閾値補正係数Ｋｈをそれぞれ予め実験的に求め
て、例えば図６および図７に示すような判定閾値補正係
数マップとしてＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶しておき、異
常検出処理において燃料電池１を停止する前の運転状態
に応じて判定閾値補正係数Ｋｐｄ，Ｋｈを算出し、フェ
ール閾値Ｖ１およびワーニング閾値Ｖ２を次式に基づき
補正して、これら補正されたフェール閾値Ｖ１'および
ワーニング閾値Ｖ２'をステップＳ１０４あるいはステ
ップＳ１０５において用いるようにしてもよい。 Ｖ１'＝Ｖ１・Ｋｐｄ・Ｋｈ ・・・式（１） Ｖ２'＝Ｖ２・Ｋｐｄ・Ｋｈ ・・・式（２）
【００３８】〔第２の実施の形態〕次に、この発明に係
る燃料電池の異常検出方法の第２の実施の形態を図８の
フローチャートを参照して説明する。前述した第１の実
施の形態では、燃料電池１を停止してから所定時間経過
後に平均セル電圧と最低セル電圧との電圧差あるいは標
準偏差を算出し、これらを判定閾値と比較して異常判定
を行ったが、この第２の実施の形態では、各セル５５の
セル電圧の低下の傾き（すなわち、低下速度）を算出し
て、この低下の傾きを判定閾値と比較して異常判定を行
うようにしている。なお、燃料電池システムの構成につ
いては第１の実施の形態のものと同じであるのでその説
明は省略し、異常検出処理についてだけ説明するものと
する。
【００３９】まず、イグニッション（ＩＧ）スイッチの
ＯＦＦ信号をトリガーとして異常検出処理が開始される
（ステップＳ２０１）。そして、ステップＳ２０２にお
いて、イグニッションスイッチがＯＦＦになる前に所定
時間以上、燃料電池１が安定して発電されていたか否か
（換言すれば、反応ガスが安定して供給されていたか否
か）判定する。
【００４０】ステップＳ２０２における判定結果が「Ｎ
Ｏ」（ＯＦＦ前の発電が安定していなかった）である場
合には、本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、
この場合には、異常検出は実行されない。これは、異常
検出のために燃料電池１を停止する前に反応ガスが安定
供給されていないと、停止後のセル電圧の挙動が不安定
になるため正しい異常判定ができないからである。な
お、この実施の形態では、異常検出処理の開始条件を運
転者によるイグニッションスイッチＯＦＦ操作とした
が、燃料電池１が安定発電されていれば、アイドル停止
あるいは異常検出のための強制停止を異常検出処理の開
始条件としてもよい。
【００４１】ステップＳ２０２における判定結果が「Ｙ
ＥＳ」（ＯＦＦ前に安定発電されていた）である場合
は、ステップＳ２０３に進み、反応ガスの湿度、燃料電
池１の温度、反応ガスの供給圧がそれぞれ所定条件範囲
内にあるか否か判定する。ステップＳ２０３における判
定結果が「ＮＯ」（諸条件を満足していない）である場
合は、本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、こ
の場合には、異常検出は実行されない。これは、反応ガ
スが安定供給されていないと停止後のセル電圧の挙動が
不安定になり、正しい異常判定ができないからである。
【００４２】ステップＳ２０３における判定結果が「Ｙ
ＥＳ」（諸条件を満足している）である場合は、異常検
出処理の実行条件を満足しているのでステップＳ２０４
に進み、各セル５５のセル電圧の低下の傾きを算出し、
各セル５５のセル電圧の低下の傾きがワーニング閾値Ｖ
Ｓ１以上か否か判定する。
【００４３】ステップＳ２０４における判定結果が「Ｙ
ＥＳ」（セル電圧の低下の傾き≧ＶＳ１）である場合
は、ステップＳ２０５に進んで、ワーニング閾値ＶＳ１
以上であったセル５５のセル電圧の低下の傾きがフェー
ル閾値ＶＳ２以上か否か判定する。ここで、フェール閾
値ＶＳ２はワーニング閾値ＶＳ１よりも大きく設定して
おく（ＶＳ２＞ＶＳ１）。ステップＳ２０５における判
定結果が「ＹＥＳ」（セル電圧の傾斜の傾き≧ＶＳ２）
である場合は、異常（劣化や破損）の程度が大であるの
で、フェールランプを点灯し、次回の発電を禁止する
（ステップＳ２０６）。さらに、セル電圧の低下の傾き
がフェール閾値ＶＳ２以上（すなわち、ワーニング閾値
ＶＳ１以上）であったセル番号のセル５５に異常（劣化
や破損）があると判定して（ステップＳ２０７）、後で
燃料電池１を修理（セル交換）する際の参考にするため
に該セル番号をＥＣＵ２０のバックアップメモリーに書
き込み（ステップＳ２０８）、異常検出処理を終了す
る。
【００４４】ステップＳ２０５における判定結果が「Ｎ
Ｏ」（セル電圧の低下の傾き＜ＶＳ２）である場合は、
セル電圧の低下の傾きがフェール閾値ＶＳ１以上であっ
たセル５５に異常が見られるものの異常（劣化や破損）
の程度が小さいので、ワーニングランプを点灯して、次
回発電時は出力制限モードとする（ステップＳ２０
９）。次回発電時を出力制限モードとする理由について
は第１の実施の形態の場合と同じであり、次回発電時に
おける水素漏れを抑制するためである。この後、セル電
圧の低下の傾きが閾値（ＶＳ１）以上であったセル番号
のセル５５に異常があると判定して（ステップＳ２０
７）、該セル番号をＥＣＵ２０のバックアップメモリー
に書き込み（ステップＳ２０８）、異常検出処理を終了
する。
【００４５】ステップＳ２０４における判定結果が「Ｎ
Ｏ」（セル電圧の低下の傾き＜ＶＳ１）である場合は、
全てのセル５５が正常であると判定して、次回の発電は
通常運転モードとし（ステップＳ２１０）、異常検出処
理を終了する。このように、第２の実施の形態では、反
応ガスの供給が停止されている状態でのセル電圧の低下
速度に基づいて異常を検出しているので、迅速且つ正確
（高精度）に燃料電池１の異常を検出することができ
る。しかも、異常があるセルを特定することができる。
【００４６】この第２の実施の形態における燃料電池の
異常検出方法においても、停止前の燃料電池１の運転状
態（すなわち、アノードとカソード間の圧力差や、反応
ガスの加湿度合）に応じてフェール閾値ＶＳ２およびワ
ーニング閾値ＶＳ１を設定変更することが可能であり、
そのようにすると判定精度がさらに高まるので好まし
い。
【００４７】〔第３の実施の形態〕次に、この発明に係
る燃料電池の異常検出方法の第３の実施の形態を説明す
る。前述したように、燃料電池１に異常セルが存在する
ときには、燃料電池１を停止してから所定時間経過後の
セル電圧の分布は、図４に示すように、異常があるｎｘ
番目のセル５５のセル電圧が一番低くなり、これを中心
にして略Ｖ字形分布部Ｙが生じる。
【００４８】ここで、略Ｖ字形分布部Ｙが生じる理由に
ついて推察する。前述したように燃料電池１は多数のセ
ル５５を積層して構成されている。燃料電池１は、全セ
ル５５を貫通して形成された水素供給用貫通孔と水素排
出用貫通孔と空気供給用貫通孔と空気排出用貫通孔とを
備えていて、水素ガスは前記水素供給用貫通孔から各セ
ル５５の水素ガス通路５６に並列的に分配供給され、各
セル５５の水素ガス通路５６から未反応の水素が前記水
素排出用貫通孔に集合して排出されるようになってお
り、空気は前記空気供給用貫通孔から各セル５５の空気
通路５７に並列的に分配供給され、各セル５５の空気通
路５７から未反応の空気が前記空気排出用貫通孔に集合
して排出されるようになっている。つまり、各セル５５
の水素ガス通路５６は水素供給用貫通孔および水素排出
用貫通孔によってつながっており、各セル５５の空気通
路５７は空気供給用貫通孔および空気排出用貫通孔によ
ってつながっている。そのため、燃料電池１が停止し反
応ガスの流れが止まっている時には、異常があるｎｘ番
目のセル５５の水素ガス通路５６から空気通路５７に水
素ガスが漏洩すると、この水素ガスが前記空気排出用貫
通孔を通って隣接する正常なセル５５の空気通路５７に
も流れ込み、隣接する正常なセル５５のセル電圧の低下
速度を早めるものと推察される。しかも、異常なセルの
近くに位置するセル５５ほどその影響を大きく受けるた
め、略Ｖ字形分布部Ｙが生じるものと推察される。
【００４９】したがって、前述した第１の実施の形態ま
たは第２の実施の形態の異常検出処理を実行した場合、
ｎｘ番目のセル５５が異常であると判定されるだけでな
く、この異常セル５５の近傍に位置してその影響を受け
た正常なセル５５も異常であると誤判定される虞があ
る。第３の実施の形態における異常判定処理は、このよ
うな誤判定が行われないようにしたものであり、全セル
のセル電圧の分布に略Ｖ字形分布部Ｙが存在するときに
は、その略Ｖ字形分布部Ｙの中で山の頂点をなすセル、
すなわち最低セル電圧を示しているセル５５だけを異常
であると判定するようにした。このようにすると、異常
なセルの影響によりセル電圧に異常を来した正常なセル
を異常ありと誤判定するのを防止することができる。
【００５０】次に、第３の実施の形態における燃料電池
の異常検出処理を図９のフローチャートを参照して説明
する。まず、イグニッション（ＩＧ）スイッチのＯＦＦ
信号をトリガーとして異常検出処理が開始される（ステ
ップＳ３０１）。そして、ステップＳ３０２において、
イグニッションスイッチがＯＦＦになる前に所定時間以
上、燃料電池１が安定して発電されていたか否か（換言
すれば、反応ガスが安定して供給されていたか否か）判
定する。
【００５１】ステップＳ３０２における判定結果が「Ｎ
Ｏ」（ＯＦＦ前の発電が安定していなかった）である場
合には、本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、
この場合には、異常検出は実行されない。これは、異常
検出のために燃料電池１を停止する前に反応ガスが安定
供給されていないと、停止後のセル電圧の挙動が不安定
になるため正しい異常判定ができないからである。な
お、この実施の形態では、異常検出処理の開始条件を運
転者によるイグニッションスイッチＯＦＦ操作とした
が、燃料電池１が安定発電されていれば、アイドル停止
あるいは異常検出のための強制停止を異常検出処理の開
始条件としてもよい。
【００５２】ステップＳ３０２における判定結果が「Ｙ
ＥＳ」（ＯＦＦ前に安定発電されていた）である場合
は、ステップＳ３０３に進み、イグニッションスイッチ
のＯＦＦ後、所定時間（例えば、１０秒）経過したか否
か判定する。ステップＳ３０３における判定結果が「Ｎ
Ｏ」（所定時間経過前）である場合は、再びステップＳ
３０３に戻る。これは、イグニッションスイッチＯＦＦ
後、所定時間が経過していないと異常なセル５５と正常
なセル５５の間でセル電圧の差が小さく、判定精度が悪
くなるからである。
【００５３】ステップＳ３０３における判定結果が「Ｙ
ＥＳ」（所定時間経過後）である場合は、ステップＳ３
０４に進み、各セル５５のセル電圧を読み込み、セル電
圧の平均値（以下、平均セル電圧という）を計算し、全
てのセル５５について平均セル電圧から各セル電圧を減
算して差（電圧差）を求める。
【００５４】そして、ステップＳ３０５に進み、各セル
５５の電圧差をセル５５の配置順に並べた電圧差分布を
作成し、この電圧差分布に略Ｖ字形分布部Ｙが存在する
か否か判定する。ステップＳ３０５における判定結果が
「ＹＥＳ」（略Ｖ字形分布部Ｙが存在する）である場合
は、異常セルが存在するので、フェールランプを点灯
し、次回の発電を禁止する（ステップＳ３０６）。
【００５５】さらに、略Ｖ字形分布部Ｙにおける最低セ
ル電圧を検出したセル番号のセル５５に異常（劣化や破
損）があると判定して（ステップＳ３０７）、後で燃料
電池１を修理（セル交換）する際の参考にするために該
セル番号をＥＣＵ２０のバックアップメモリーに書き込
み（ステップＳ３０８）、異常検出処理を終了する。
【００５６】一方、ステップＳ３０５における判定結果
が「ＮＯ」（略Ｖ字形分布部Ｙが存在しない）である場
合は、全てのセル５５が正常であると判定して、次回の
発電は通常運転モードとし（ステップＳ３０９）、異常
検出処理を終了する。このように、第３の実施の形態で
は、反応ガスの供給が停止されている状態での各セル電
圧の分布に基づいて異常を検出しているので、迅速且つ
正確に燃料電池１の異常を検出することができる。しか
も、略Ｖ字形分布部Ｙにおける最低セル電圧を示してい
るセルに異常があると判定しているので、異常があるセ
ルを特定することができるだけでなく、正常なセルを異
常であると誤判定するのを防止することができる。
【００５７】なお、この第３の実施の形態の異常判定処
理は、前述した第１の実施の形態あるいは第２の実施の
形態の異常判定処理と同時に並行処理することも可能で
ある。このようにすると、判定精度をさらに向上させる
ことができる。
【００５８】〔他の実施の形態〕尚、この発明は前述し
た実施の形態に限られるものではない。例えば、本発明
の異常検出方法の適用対象となる燃料電池は固体高分子
電解質膜型の燃料電池に限られるものではなく、他の形
式の燃料電池にも適用可能である。
【００５９】
【発明の効果】以上説明するように、請求項１に記載し
た発明によれば、燃料電池を停止してから所定時間後の
セル電圧に基づいて燃料電池の異常を検出するので、判
定精度が高く、且つ、判定時間が短縮され、したがっ
て、燃料電池の異常を早期に検出することができるとい
う優れた効果が奏される。また、請求項１に記載した発
明によれば、異常があるセルを特定することができると
いう効果もある。
【００６０】請求項２に記載した発明によれば、燃料電
池の停止後の各セル電圧の低下速度に基づいて燃料電池
の異常を検出するので、判定精度が高く、且つ、判定時
間が短縮され、したがって、燃料電池の異常を早期に検
出することができるという優れた効果が奏される。ま
た、請求項２に記載した発明によれば、異常があるセル
を特定することができるという効果もある。
【００６１】請求項３に記載した発明によれば、異常か
否かの判定閾値を燃料電池の運転状態に応じて設定する
ので、判定精度を高めることができるという効果があ
る。請求項４に記載した発明によれば、燃料電池の停止
後の各セル電圧の分布に基づいて燃料電池の異常を検出
するので、判定精度が高く、且つ、判定時間が短縮さ
れ、したがって、燃料電池の異常を早期に検出すること
ができるという優れた効果が奏される。また、請求項４
に記載した発明によれば、異常があるセルを特定するこ
とができるという効果もある。
【００６２】請求項５に記載した発明によれば、燃料電
池を停止する前に燃料電池を安定して運転していた場合
に異常検出を実行するので、誤判定を防止することがで
きるという効果が奏される。請求項６に記載した発明に
よれば、次回以降の発電時における反応ガスの漏洩量を
低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る異常検出方法で異常検出され
る燃料電池を備えた燃料電池システムの構成図である。
【図２】 前記燃料電池の断面図である。
【図３】 正常なセルと異常なセルにおけるセル電圧の
低下速度を比較して示した図である。
【図４】 前記燃料電池における全セル電圧の分布の一
例を示す図である。
【図５】 この発明に係る第１の実施の形態における異
常検出処理のフローチャートである。
【図６】 アノードとカソードの圧力差に基づく判定閾
値補正係数マップの一例である。
【図７】 反応ガスの加湿度合に基づく判定閾値補正係
数マップの一例である。
【図８】 この発明に係る第２の実施の形態における異
常検出処理のフローチャートである。
【図９】 この発明に係る第３の実施の形態における異
常検出処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 燃料電池 ５２ アノード ５３ カソード ５５ セル Ｙ 略Ｖ字形分布部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 正規 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 吉田 弘道 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC03 5H027 AA06 BA13 BA19 CC06 KK54

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アノードおよびカソードに反応ガスを供
    給して発電するセルを備えた燃料電池の異常検出方法に
    おいて、 燃料電池を停止してから所定時間後のセル電圧に基づい
    て燃料電池の異常を検出することを特徴とする燃料電池
    の異常検出方法。
  2. 【請求項２】 アノードおよびカソードに反応ガスを供
    給して発電するセルを備えた燃料電池の異常検出方法に
    おいて、 燃料電池の停止後の各セル電圧の低下速度に基づいて燃
    料電池の異常を検出することを特徴とする燃料電池の異
    常検出方法。
  3. 【請求項３】 異常か否かの判定閾値を燃料電池の運転
    状態に応じて設定することを特徴とする請求項１または
    請求項２に記載の燃料電池の異常検出方法。
  4. 【請求項４】 アノードおよびカソードに反応ガスを供
    給して発電するセルを備えた燃料電池の異常検出方法に
    おいて、 燃料電池の停止後の各セル電圧の分布に基づいて燃料電
    池の異常を検出することを特徴とする燃料電池の異常検
    出方法。
  5. 【請求項５】 燃料電池を停止する前に、燃料電池を安
    定して運転していた場合に異常検出を実行することを特
    徴とする請求項１または請求項２または請求項４に記載
    の燃料電池の異常検出方法。
  6. 【請求項６】 燃料電池の異常を検出した場合は、次回
    以降の発電時における反応ガスの作動圧を異常検出前よ
    りも低く制限することを特徴とする請求項１または請求
    項２に記載の燃料電池の異常検出方法。
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Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005063724A (ja) * 2003-08-08 2005-03-10 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2006127860A (ja) * 2004-09-29 2006-05-18 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の起動方法
JP2006156059A (ja) * 2004-11-26 2006-06-15 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
WO2006070917A1 (ja) * 2004-12-27 2006-07-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 燃料電池の異常検知装置、運転装置及び運転方法
JP2006210055A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Toyota Motor Corp 異常検出装置
JP2006351396A (ja) * 2005-06-17 2006-12-28 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2009004369A (ja) * 2007-05-18 2009-01-08 Yamaha Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2009037962A (ja) * 2007-08-03 2009-02-19 Toyota Motor Corp 二次電池の異常検出装置および異常検出方法
JP2009158371A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2009301804A (ja) * 2008-06-11 2009-12-24 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムおよび燃料電池システムの異常診断方法
JP2010044932A (ja) * 2008-08-12 2010-02-25 Toyota Motor Corp 燃料電池システム、及び、その制御方法
JP2010080166A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Toyota Motor Corp 燃料電池システム、及び、その異常検知方法
JP2010521786A (ja) * 2007-04-04 2010-06-24 スタクセラ・ゲーエムベーハー 燃料電池スタックの不透過性を試験するための方法
DE112008002742T5 (de) 2007-10-17 2010-11-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi Brennstoffzellensystem
JP2011175946A (ja) * 2010-02-26 2011-09-08 Toto Ltd 燃料電池装置
US8067127B2 (en) 2003-12-25 2011-11-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and control method thereof for detecting a chemical short
JP2012089306A (ja) * 2010-10-18 2012-05-10 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム及びそのクロスリーク検出方法
JP2013120637A (ja) * 2011-12-06 2013-06-17 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2013176213A (ja) * 2012-02-24 2013-09-05 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
WO2013150651A1 (ja) * 2012-04-06 2013-10-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CN111769313A (zh) * 2020-06-30 2020-10-13 中国第一汽车股份有限公司 一种燃料电池系统的控制方法

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003109630A (ja) * 2001-09-27 2003-04-11 Equos Research Co Ltd 燃料電池システム
EP1487044A3 (en) * 2003-04-17 2006-07-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for detecting possible structural deficiencies of a polymer electrolyte fuel cell
US7350604B2 (en) * 2004-03-04 2008-04-01 Ford Global Technologies, Llc Gaseous fuel system for automotive vehicle
JP4687023B2 (ja) * 2004-07-06 2011-05-25 日産自動車株式会社 燃料電池システム
DE102007009220A1 (de) 2007-02-26 2008-08-28 Enerday Gmbh Verfahren zur Überprüfung der Gasdichtigkeit einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle
DE102007035996A1 (de) 2007-07-30 2009-02-05 Norbert Nicoloso Verfahren zur Erkennung von Vorschädigungen, Strukturänderungen und der Degradation von Membranen und elektrochemischen Zellen
JP5354941B2 (ja) * 2008-03-27 2013-11-27 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP5297183B2 (ja) * 2008-12-26 2013-09-25 ヤマハ発動機株式会社 燃料電池システムおよびそれを備える輸送機器
JP2010238531A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Toyota Motor Corp 燃料電池システムおよび燃料電池システムを搭載した電動車両
FR2952232B1 (fr) 2009-10-30 2011-12-16 Michelin Soc Tech Pile a combustible et procedure d'arret d'une pile a combustible.
EP2515369B1 (en) * 2009-12-16 2016-04-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control for a fuel cell
KR20120012610A (ko) * 2010-08-02 2012-02-10 현대자동차주식회사 연료전지 차량
JP5333575B2 (ja) * 2010-08-02 2013-11-06 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
FR2999810A1 (fr) * 2012-12-14 2014-06-20 Michelin & Cie Procedure de detection de l'etat de permeabilite de la membrane polymere echangeuse d'ions d'une pile a combustible
US9231263B2 (en) * 2013-01-21 2016-01-05 GM Global Technology Operations LLC Selectively reacting to the minimum cell voltage drop rate in a fuel cell system
JP6136022B2 (ja) 2014-11-12 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車の制御方法
DE102017208770B4 (de) * 2017-05-23 2019-03-28 Audi Ag Verfahren zur Prüfung eines Batteriezustands und Prüfvorrichtung zur Prüfung eines Batteriezustands
US11404710B2 (en) * 2018-12-17 2022-08-02 Cummins Enterprise Llc Assembled portion of a solid oxide fuel cell and methods for inspecting the same
KR20200133093A (ko) * 2019-05-16 2020-11-26 현대자동차주식회사 연료전지의 운전 제어시스템 및 제어방법
JP7207260B2 (ja) * 2019-10-17 2023-01-18 トヨタ自動車株式会社 データ記録装置
CN112164813B (zh) * 2020-09-25 2021-09-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于在线测量透水双极板漏气量的装置及方法
JP7157837B2 (ja) * 2021-02-25 2022-10-20 本田技研工業株式会社 燃料電池システムの動作方法
AT524946B1 (de) * 2021-08-17 2022-11-15 Avl List Gmbh Diagnoseverfahren für eine Schädigungsdiagnose bei einem Betrieb eines Brennstoffzellensystems

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2018639A1 (en) * 1990-06-08 1991-12-08 James D. Blair Method and apparatus for comparing fuel cell voltage
JPH06223850A (ja) * 1993-01-29 1994-08-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体高分子電解質燃料電池の運転保護システム
DE19523260C2 (de) * 1995-06-27 1998-01-15 Daimler Benz Ag Verfahren zur Überwachung von mehr als zwei gleichartigen Spannungsquelleneinheiten
US5763113A (en) * 1996-08-26 1998-06-09 General Motors Corporation PEM fuel cell monitoring system
JP3870455B2 (ja) * 1996-09-27 2007-01-17 トヨタ自動車株式会社 一酸化炭素濃度低減装置およびその方法並びに燃料電池発電装置
DE19649436C1 (de) 1996-11-28 1998-01-15 Siemens Ag Verfahren zum Erkennen eines Gaslecks
DE59703150D1 (de) * 1997-11-20 2001-04-19 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen einer ausgewählten Gruppe von Brennstoffzellen eines Hochtemperatur-Brennstoff-zellenstapels
JP2000285945A (ja) 1999-03-31 2000-10-13 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池の電圧検出方法
CA2309025A1 (en) * 1999-07-06 2001-01-06 General Motors Corporation Fuel cell stack monitoring and system control
CA2326209A1 (en) 2000-02-22 2001-08-22 General Motors Corporation Method and apparatus for preventing cell reversal in a fuel cell stack
JP2002151125A (ja) * 2000-11-14 2002-05-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池セル異常検出方法及び燃料電池セル異常検出装置
US6733909B2 (en) * 2001-05-03 2004-05-11 Ford Motor Company Fuel cell power plant with electrochemical enhanced carbon monoxide removal
US20040121204A1 (en) * 2001-06-07 2004-06-24 Adelman Marc D. Fluid electrical connected flow-through electrochemical cells, system and method

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005063724A (ja) * 2003-08-08 2005-03-10 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
US8067127B2 (en) 2003-12-25 2011-11-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and control method thereof for detecting a chemical short
JP2006127860A (ja) * 2004-09-29 2006-05-18 Honda Motor Co Ltd 燃料電池の起動方法
JP2006156059A (ja) * 2004-11-26 2006-06-15 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP4495578B2 (ja) * 2004-11-26 2010-07-07 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
WO2006070917A1 (ja) * 2004-12-27 2006-07-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 燃料電池の異常検知装置、運転装置及び運転方法
JP2006210055A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Toyota Motor Corp 異常検出装置
JP2006351396A (ja) * 2005-06-17 2006-12-28 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP4603427B2 (ja) * 2005-06-17 2010-12-22 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP2010521786A (ja) * 2007-04-04 2010-06-24 スタクセラ・ゲーエムベーハー 燃料電池スタックの不透過性を試験するための方法
JP2009004369A (ja) * 2007-05-18 2009-01-08 Yamaha Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2009037962A (ja) * 2007-08-03 2009-02-19 Toyota Motor Corp 二次電池の異常検出装置および異常検出方法
DE112008002742T5 (de) 2007-10-17 2010-11-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi Brennstoffzellensystem
US8309262B2 (en) 2007-10-17 2012-11-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system
US8470486B2 (en) 2007-12-27 2013-06-25 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell system
JP2009158371A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2009301804A (ja) * 2008-06-11 2009-12-24 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムおよび燃料電池システムの異常診断方法
JP2010044932A (ja) * 2008-08-12 2010-02-25 Toyota Motor Corp 燃料電池システム、及び、その制御方法
US8956776B2 (en) 2008-09-25 2015-02-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and method of detecting abnormality of fuel cell system
JP2010080166A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Toyota Motor Corp 燃料電池システム、及び、その異常検知方法
US8956775B2 (en) 2008-09-25 2015-02-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and method of detecting abnormality of fuel cell system
JP2011175946A (ja) * 2010-02-26 2011-09-08 Toto Ltd 燃料電池装置
JP2012089306A (ja) * 2010-10-18 2012-05-10 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム及びそのクロスリーク検出方法
JP2013120637A (ja) * 2011-12-06 2013-06-17 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2013176213A (ja) * 2012-02-24 2013-09-05 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
CN104205454A (zh) * 2012-04-06 2014-12-10 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
WO2013150651A1 (ja) * 2012-04-06 2013-10-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CN111769313A (zh) * 2020-06-30 2020-10-13 中国第一汽车股份有限公司 一种燃料电池系统的控制方法
CN111769313B (zh) * 2020-06-30 2021-10-08 中国第一汽车股份有限公司 一种燃料电池系统的控制方法

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DE10233426A1 (de) 2003-05-08
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CA2394963A1 (en) 2003-01-27
DE10233426B4 (de) 2006-09-14

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