JP2006032098A - Failure diagnostic apparatus for fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a failure diagnostic apparatus for fuel cells capable of balancing a failure detection capability and the avoidance of an erroneous diagnosis. <P>SOLUTION: The failure diagnostic apparatus for fuel cells comprises a voltage detection means 15 that detects a battery voltage with respect to each unit cell 1 or each battery pack connected in series with a plurality of unit cells 1, a fuel gas flow rate adjusting means 12 that adjusts a flow rate of a reactant gas which is energized to a fuel cell 10, and an oxidant gas flow rate adjusting means 14. A judging value setting means (S8) sets a detection threshold of a voltage variation caused when changing a flow rate of a reactant gas from a predetermined value Q<SB>1</SB>to Q<SB>2</SB>in response to a temperature detection means 16 as a judging value Cj<SB>a</SB>. Further a diagnosis means (S9) performs a failure diagnosis by comparing a detection value ΔV<SB>a</SB>of a voltage variation caused when changing a flow rate of a reactant gas with the judging values Cj<SB>a</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池の故障診断装置に関する。特に、固体高分子電解質膜を備え、複数の単位セルを積層することにより構成した燃料電池において、反応ガスの漏洩が生じているか否かを診断する故障診断装置に関する。   The present invention relates to a fuel cell failure diagnosis apparatus. In particular, the present invention relates to a failure diagnosis apparatus for diagnosing whether or not a reactant gas leaks in a fuel cell including a solid polymer electrolyte membrane and configured by stacking a plurality of unit cells.

燃料電池が発電を行うためには、燃料極と酸化剤極にそれぞれ反応ガスが十分に供給されている必要がある。しかしながら、電解質膜等に欠損が発生し、燃料ガスが酸化剤極へ漏洩したり、逆に酸化剤ガスが燃料極に漏洩した場合、燃料ガスと酸化剤ガスが直接反応して消費され、発電のための反応ガスが不足するとともに、反応部分では反応熱が生じて電極触媒層や電解質膜の温度が上昇する。このことは、燃料電池の信頼性へ多大な影響を及ぼすため懸念されている。このような反応ガスの漏洩が生じた場合には、その故障を速やかに検知し、システムとして必要な対処をとることが重要となる。   In order for the fuel cell to generate electric power, it is necessary that the reaction gas is sufficiently supplied to the fuel electrode and the oxidant electrode. However, when a defect occurs in the electrolyte membrane and the fuel gas leaks to the oxidant electrode, or conversely, the oxidant gas leaks to the fuel electrode, the fuel gas and the oxidant gas are directly reacted and consumed. As a result, the reaction gas is insufficient, and heat of reaction is generated in the reaction portion, which raises the temperature of the electrode catalyst layer and the electrolyte membrane. This is a concern because it greatly affects the reliability of the fuel cell. When such a reaction gas leakage occurs, it is important to quickly detect the failure and take necessary measures as a system.

このような欠損を検知する方法としては、燃料極に燃料ガスを供給するとともに、酸化剤極に酸素含有ガスを供給し、酸化剤含有ガスの供給量変化に伴う電池電圧の変化が急激な場合に電解質の欠損が発生したと判断するものが知られている(例えば、特許文献1、参照。)。   As a method for detecting such a defect, the fuel gas is supplied to the fuel electrode, the oxygen-containing gas is supplied to the oxidant electrode, and the battery voltage changes rapidly due to the change in the supply amount of the oxidant-containing gas. It is known that an electrolyte deficiency has occurred (see, for example, Patent Document 1).

または、酸素含有ガスの流量を通常運転での設定値より少ない良否判別用基準以下にした状態で、燃料ガスの流動状態を変化させ、開回路電圧の変化を判別情報として電解質の欠損を検知するものが知られている(例えば、特許文献2、参照。)。
特開平9−27336号公報 特開平11−67255号公報
Alternatively, in the state where the flow rate of the oxygen-containing gas is less than the reference value for quality determination that is less than the set value in normal operation, the flow state of the fuel gas is changed, and the electrolyte loss is detected using the change in the open circuit voltage as the determination information Those are known (for example, see Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 9-27336 JP-A-11-67255

上記従来の技術においては、反応ガス流量等を変化させ、比較的簡易に測定できる電池電圧の変化を判別情報として反応ガスの漏洩を検知している。電圧変化は、燃料極と酸化剤極間のガスの移動現象に起因するものである。極間のガス移動は、例えば電解質膜に欠損が生じた場合に極間差圧が駆動力となる対流移動に加えて、欠損が生じていない場合にもガス濃度差が駆動力となる溶解拡散移動がある。この溶解拡散移動量は各電解質膜の温度や含水率などによって大きく変化し、例えば溶解拡散移動量が無視できない程度に大きくなる場合もある。   In the above-described conventional technology, the reaction gas flow rate or the like is changed, and the leakage of the reaction gas is detected using the change in the battery voltage that can be measured relatively easily as the discrimination information. The voltage change is caused by the phenomenon of gas movement between the fuel electrode and the oxidant electrode. The gas transfer between the electrodes is, for example, in addition to the convection transfer in which the pressure difference between the electrodes becomes the driving force when a defect occurs in the electrolyte membrane, and the dissolution and diffusion in which the gas concentration difference becomes the driving force even when no defect occurs. There is a move. This amount of dissolution / diffusion transfer varies greatly depending on the temperature and water content of each electrolyte membrane. For example, the amount of dissolution / diffusion transfer may be so large that it cannot be ignored.

このように、上記背景技術においては、溶解拡散移動を考慮することなしに故障検知を行っている。そのため、様々な温度や加湿状態で運転される自動車用燃料電池などにおいては、微小な欠損でも精度よく検知できるように故障検知能力を確保することと、誤診断を回避することの両立が困難であるといった問題が発生する。   Thus, in the above background art, failure detection is performed without considering dissolution / diffusion movement. Therefore, in fuel cells for automobiles that are operated at various temperatures and humidified conditions, it is difficult to ensure both fault detection capability so that even minute defects can be detected accurately and avoid misdiagnosis. A problem occurs.

そこで本発明は、上記問題を鑑みて、故障検知能力および誤診断回避を両立させた燃料電池の故障診断装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a fuel cell failure diagnosis device that achieves both failure detection capability and avoidance of erroneous diagnosis.

本発明は、アノードとカソードで電解質膜を狭持してなる単位電池を、少なくとも一つ以上積層してなる燃料電池と、前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段、もしくは、前記電解質膜の含水率を検出または推定するための含水率検出手段、の少なくとも一方と、を備える。また、前記温度検出手段、もしくは、前記含水率検出手段の出力に応じて前記燃料電池の故障診断を行うための閾値である判断値を設定する判断値設定手段と、前記判断値を用いて前記燃料電池の故障診断を行う診断手段と、を備える。   The present invention provides a fuel cell formed by laminating at least one unit cell having an electrolyte membrane sandwiched between an anode and a cathode, temperature detecting means for detecting the temperature of the fuel cell, or At least one of moisture content detecting means for detecting or estimating the moisture content. Further, a judgment value setting means for setting a judgment value that is a threshold value for performing a failure diagnosis of the fuel cell according to an output of the temperature detection means or the moisture content detection means, and the judgment value is used to set the judgment value. Diagnostic means for performing a failure diagnosis of the fuel cell.

このように、燃料電池温度もしくは電解質膜の含水率に応じて判断値を設定することで、燃料電池もしくは電解質膜の含水率に応じて変化する溶解拡散移動によるアノード、カソード間のガス移動量を考慮して故障を診断することができる。その結果、故障診断能力と誤診断の回避の両方を向上することができる。   In this way, by setting the judgment value according to the fuel cell temperature or the water content of the electrolyte membrane, the amount of gas transfer between the anode and the cathode due to the dissolution and diffusion transfer that changes according to the water content of the fuel cell or the electrolyte membrane can be set. The failure can be diagnosed in consideration. As a result, both failure diagnosis capability and avoidance of misdiagnosis can be improved.

第1の実施形態について説明する。燃料電池10の故障診断装置の概略構成を図1に示す。   A first embodiment will be described. A schematic configuration of a failure diagnosis apparatus for the fuel cell 10 is shown in FIG.

燃料電池10を、図1(a)に示すような電解質膜2をアノード10aとカソード10cで狭持してなる単位セル1を複数積層することにより構成する。アノード10a、カソード10cの周囲にはそれぞれガスケット3を設け、アノード10a、カソード10c間(以下、極間)の短絡を防止するとともに、それぞれに供給された反応ガスの漏洩を防止する。   The fuel cell 10 is configured by stacking a plurality of unit cells 1 each having an electrolyte membrane 2 as shown in FIG. 1A sandwiched between an anode 10a and a cathode 10c. Gaskets 3 are provided around the anode 10a and the cathode 10c, respectively, to prevent a short circuit between the anode 10a and the cathode 10c (hereinafter referred to as “between electrodes”) and to prevent leakage of a reaction gas supplied to each of them.

また、図1(b)に示すように、複数の単位セル1を積層することにより構成した燃料電池10のアノード10aに燃料ガスを、カソード10cに酸化剤ガスを供給する燃料ガス供給手段11、酸化剤ガス供給手段13を備える。さらに、アノード10aに導入される燃料ガス流量qを制御する燃料ガス流量制御手段12と、カソード10cに導入される酸化剤ガス流量Qを制御する酸化剤ガス流量制御手段14と、を備える。   Further, as shown in FIG. 1B, fuel gas supply means 11 for supplying fuel gas to the anode 10a of the fuel cell 10 constituted by stacking a plurality of unit cells 1 and supplying oxidant gas to the cathode 10c, An oxidant gas supply means 13 is provided. Furthermore, a fuel gas flow rate control means 12 for controlling the fuel gas flow rate q introduced into the anode 10a and an oxidant gas flow rate control means 14 for controlling the oxidant gas flow rate Q introduced into the cathode 10c are provided.

また、燃料電池10の電池電圧Vを検出する電圧検出手段15を備える。ここでは、電圧検出手段15を、燃料電池10の電池電圧Vを検出する手段としたが、この限りではない。例えば、単位セル1の電圧を検出する複数の電圧センサにより構成してもよいし、所定数の単位セル1を積層した組電池の電圧を検出する複数の電圧センサにより構成してもよい。また、燃料電池10の温度を検出する温度検出手段16を備える。ここでは、温度検出手段16を、電解質膜2の温度を検出可能に構成する。さらに、電圧検出手段15と温度検出手段16の出力より燃料電池10の故障診断を制御する故障診断制御手段21を備える。   In addition, voltage detecting means 15 for detecting the battery voltage V of the fuel cell 10 is provided. Here, the voltage detection means 15 is a means for detecting the battery voltage V of the fuel cell 10, but this is not restrictive. For example, it may be configured by a plurality of voltage sensors that detect the voltage of the unit cell 1 or may be configured by a plurality of voltage sensors that detect the voltage of the assembled battery in which a predetermined number of unit cells 1 are stacked. Further, a temperature detection means 16 for detecting the temperature of the fuel cell 10 is provided. Here, the temperature detection means 16 is configured to detect the temperature of the electrolyte membrane 2. Furthermore, a failure diagnosis control means 21 for controlling the failure diagnosis of the fuel cell 10 from the outputs of the voltage detection means 15 and the temperature detection means 16 is provided.

通常運転時には、燃料電池10のアノード10aに燃料ガスを供給し、カソード10cに酸化剤ガスを供給することにより発電反応を生じる。このとき、単位セル1内ではアノード10aとカソード10cが電解質膜2により隔離されているため、燃料ガスと酸化剤ガスが直接反応するのではなく、電解質膜2内をプロトンが移動して各電極1a、1cで発電反応を生じる。   During normal operation, a fuel gas is supplied to the anode 10a of the fuel cell 10 and an oxidant gas is supplied to the cathode 10c to generate a power generation reaction. At this time, since the anode 10a and the cathode 10c are separated from each other in the unit cell 1 by the electrolyte membrane 2, the fuel gas and the oxidant gas do not react directly, but protons move in the electrolyte membrane 2 and each electrode A power generation reaction occurs at 1a and 1c.

ここで、燃料ガスがカソード10cへ漏洩したり、逆に酸化剤ガスがアノード10aに漏洩した場合、燃料ガスと酸化剤ガスが直接反応して消費される。その結果、発電のための反応ガスが不足するとともに、反応部分では反応熱が生じて温度が過度に上昇してしまう。なお、アノード10a、カソード10c間の反応ガスの漏洩は、例えば、電解質膜2の欠損や、アノード10a、カソード10cの周囲に設けられたガスケット3の欠損等により生じる。   Here, when the fuel gas leaks to the cathode 10c, or conversely, the oxidant gas leaks to the anode 10a, the fuel gas and the oxidant gas are directly reacted and consumed. As a result, there is a shortage of reaction gas for power generation, and reaction heat is generated in the reaction portion, resulting in excessive temperature rise. The leakage of the reaction gas between the anode 10a and the cathode 10c is caused by, for example, a defect in the electrolyte membrane 2 or a defect in the gasket 3 provided around the anode 10a and the cathode 10c.

そこで、このような燃料電池10の欠損による反応ガスの漏洩が生じているか否かの判断を行うことにより燃料電池10の故障診断を行う。発電停止時に、反応ガス供給量を変化させた際の電圧変化量より、燃料電池10の故障診断を行う。   Therefore, the failure diagnosis of the fuel cell 10 is performed by determining whether or not the leakage of the reaction gas due to the defect of the fuel cell 10 occurs. When power generation is stopped, failure diagnosis of the fuel cell 10 is performed based on the amount of voltage change when the amount of reactant gas supplied is changed.

ここで、電圧変化は、極間の反応ガスの移動現象に起因するものである。反応ガスの移動現象としては、電解質膜2等に欠損が生じた場合に極間差圧が駆動力となって生じる対流移動のみではなく、燃料電池10に欠損が生じていない場合にも、ガス濃度差が駆動力となる溶解拡散移動が生じる場合もある。   Here, the voltage change is caused by the movement phenomenon of the reaction gas between the electrodes. As a reaction phenomenon of the reaction gas, not only the convection movement caused by the pressure difference between the electrodes when the defect occurs in the electrolyte membrane 2 or the like, but also the case where the defect does not occur in the fuel cell 10. There may be a case where dissolution / diffusion movement in which the concentration difference becomes a driving force occurs.

ここで、溶解拡散によるガス移動量は、燃料電池温度Tに応じて変化する。例えば、アノード10aとカソード10c間の水素分圧差を一定とし、電解質膜2の含水率を一定とした場合、アノード10aからカソード10cへの燃料ガス移動量は図2に示すようになる。つまり、燃料電池10の温度が高くなるに従って、溶解拡散による燃料ガス移動量が増大する。   Here, the amount of gas movement due to dissolution and diffusion changes according to the fuel cell temperature T. For example, when the hydrogen partial pressure difference between the anode 10a and the cathode 10c is constant and the moisture content of the electrolyte membrane 2 is constant, the amount of fuel gas transferred from the anode 10a to the cathode 10c is as shown in FIG. That is, as the temperature of the fuel cell 10 increases, the amount of fuel gas movement due to dissolution and diffusion increases.

そこで、燃料電池10の故障診断時には、溶解拡散によるガス移動によって生じる電圧変化を考慮した判断値Cjaと検出された電圧変化量ΔVaにより診断を行う。ここでは、燃料電池温度Tに応じて判断値Cjaを設定し、この判断値Cjaと反応ガス供給量を変化させた場合の電圧変化量ΔVaを比較することにより、燃料電池10の故障を診断する。 Therefore, the failure diagnosis of the fuel cell 10, the diagnosis carried out by the solution-diffusion determined value Cj a and the detected voltage variation [Delta] V a in consideration of the voltage variation caused by the gas transfer due. Here, setting the determination value Cj a according to the fuel cell temperature T, by comparing the voltage change amount [Delta] V a in the case of changing the reaction gas supply amount and the determined value Cj a, failure of the fuel cell 10 Diagnose.

次に、燃料電池10の故障診断の流れについて、図3に示したフローチャートを用いて説明する。本フローは、燃料電池システム開始時から終了まで、所定時間毎に繰り返し行う。   Next, the flow of failure diagnosis of the fuel cell 10 will be described using the flowchart shown in FIG. This flow is repeated every predetermined time from the start to the end of the fuel cell system.

ここでは、故障診断を燃料電池システムの発電停止時に行う。但しこの限りではなく、例えば、燃料電池10が所定の低電流発電を行っている場合に実行してもよい。   Here, failure diagnosis is performed when power generation of the fuel cell system is stopped. However, the present invention is not limited to this, and may be executed when, for example, the fuel cell 10 is performing predetermined low-current power generation.

ステップS1において、発電停止時であるか否かを判断する。発電停止時でない場合には故障診断を行わず、本フローを終了する。発電停止時であれば、ステップS2に進み、燃料ガス流量制御手段12を調整することにより、燃料ガス流量qを予め設定した所定値q0に制御する。ステップS3において、酸化剤ガス流量制御手段14を調整して、酸化剤ガス供給量Qを所定値Q1に設定する。次に、ステップS4において、電圧検出手段15を用いて電池電圧V1aを検出する。ステップS5において、酸化剤ガス流量制御手段14を調整して、酸化剤ガス供給量Qを所定値Q2に設定する。ここで、所定値Q1とQ2は異なる値とし、例えばQ1>Q2とする。さらに所定値Q1は、アノード10aとカソード10c間の圧力差が0、または微小となるように、所定値q0に対して設定してもよい。ステップS6において、電圧検出手段15を用いて電池電圧V2aを検出する。 In step S1, it is determined whether or not power generation is stopped. If the power generation is not stopped, failure diagnosis is not performed and this flow is terminated. If power generation is stopped, the process proceeds to step S2, by adjusting the fuel gas flow control means 12 to control the predetermined value q 0 which is set in advance the fuel gas flow rate q. In step S3, by adjusting the oxidant gas flow control means 14, it sets the oxidant gas supply amount Q to the predetermined value Q 1. Next, in step S4, the battery voltage V 1a is detected using the voltage detection means 15. In step S5, by adjusting the oxidant gas flow control means 14, it sets the oxidant gas supply amount Q to the predetermined value Q 2. Here, the predetermined values Q 1 and Q 2 are different values, for example, Q 1 > Q 2 . Further, the predetermined value Q 1 may be set with respect to the predetermined value q 0 so that the pressure difference between the anode 10a and the cathode 10c is 0 or very small. In step S6, the battery voltage V 2a is detected using the voltage detection means 15.

このとき、図4に示すように、正常時には、酸化剤ガス流量Qを低減することにより、電池電圧Vも低減する。電解質膜2等に欠損が生じている場合には、酸化剤ガス流量Qを低減することにより、アノード10aからカソード10cへ燃料ガスが漏洩する。それにより、欠損が生じている場合には、正常時の電池電圧低減に加えて、漏洩した反応ガスが直接反応することによる電池電圧の低減も生じるため、正常時に比較して電池電圧Vの変化量ΔVa(=V1a−V2a)は大きくなる。なお、この電圧変化量ΔVaには、前述した溶解拡散移動による圧力変化量も含まれる。 At this time, as shown in FIG. 4, the battery voltage V is also reduced by reducing the oxidant gas flow rate Q in the normal state. When defects are generated in the electrolyte membrane 2 and the like, the fuel gas leaks from the anode 10a to the cathode 10c by reducing the oxidant gas flow rate Q. As a result, when there is a defect, in addition to the normal battery voltage reduction, the battery voltage also decreases due to the direct reaction of the leaked reaction gas. The quantity ΔV a (= V 1a −V 2a ) increases. The voltage change amount ΔV a includes the pressure change amount due to the above-described dissolution diffusion movement.

そこで、ステップS7において、温度検出手段16の出力を読み込むことにより、燃料電池温度Tを読み込む。ステップS8において、燃料電池温度Tに応じて、酸化剤ガス流量をQ1からQ2に変化させた際の電圧変化量ΔVaの判断値Cjaを設定する。図2に示した燃料電池温度Tに対するガス移動量の変化に応じて、燃料電池温度Tに対する判断値Cjaを予め求めておき、これを図5に示すようなマップとして記憶しておく。または、予め実験等により、正常時に酸化剤ガス量Qを変化させた場合の変化量ΔVaを、複数の燃料電池温度Tに対して求めておき、これから判断値Cjaを設定して図5に示すようなマップとして記憶しておく。燃料電池温度Tが高いほど、診断時の判断値Cjaを大きく設定する。 Therefore, in step S7, the fuel cell temperature T is read by reading the output of the temperature detection means 16. In step S8, depending on the fuel cell temperature T, it sets a decision value Cj a voltage change amount [Delta] V a when the oxidant gas flow rate was varied from Q 1 to Q 2. In accordance with a change in the gas transfer amount to the fuel cell temperature T as shown in FIG. 2, the decision value Cj a for the fuel cell temperature T is obtained in advance and stored it as a map shown in FIG. Or, 5 in advance by experiment or the like, the amount of change [Delta] V a in the case of changing the oxidant gas amount Q in the normal, advance determined for a plurality of fuel cell temperature T, and sets a future decision value Cj a Is stored as a map as shown in FIG. The higher the fuel cell temperature T, setting a large determination value Cj a at diagnosis.

ステップS9において、圧力変化量ΔVaと判断値Cjaとを比較することにより、故障診断を行う。変化量ΔVaが判断値Cjaより大きい場合には、故障していると診断してステップS10に進み、故障処理を行う。例えば、欠損を示すライトを点滅する等により運転者に警告するように制御する。一方、ステップS9において、ΔVaが判断値Cja以下の場合には、故障なしと診断して本フローを終了する。 In step S9, by comparing the decision value Cj a pressure change amount [Delta] V a, the failure diagnosis. If the amount of change [Delta] V a is greater than the determination value Cj a is diagnosed as faulty process proceeds to step S10, the failure process. For example, control is performed so as to warn the driver by blinking a light indicating a defect. On the other hand, in step S9, if the [Delta] V a is less than determination value Cj a is diagnosed as no fault and the flow ends.

なお、ここでは、所定値Q1 >Q2 として、酸化剤ガス流量を減少させることにより診断を行ったが、Q1 <Q2 としてもよい。この場合には、電池圧力VはV1a <V2a となる。さらには、酸化剤ガス流量Qの替わりに、燃料ガス流量qを変化させてもよい。 Here, the diagnosis is performed by reducing the oxidant gas flow rate with the predetermined value Q 1 > Q 2 , but it may be Q 1 <Q 2 . In this case, the battery pressure V is V 1a <V 2a . Further, instead of the oxidant gas flow rate Q, the fuel gas flow rate q may be changed.

このように、酸化剤ガス流量をQ1からQ2に変化させた場合の電圧変化量ΔVaと燃料電池温度Tに応じて設定した判断値Cjaを比較することにより故障診断を行う。これにより、温度依存性を有する溶解拡散移動による電池電圧Vの変化を判断値Cjaに反映することができる。その結果、故障診断能力の向上と誤診断回避の両立が可能となる。 Thus, a failure diagnosis by comparing the decision value Cj a set according to the voltage variation [Delta] V a and the fuel cell temperature T in the case of the oxidant gas flow rate was varied from Q 1 to Q 2. This makes it possible to reflect the change in the battery voltage V by the solution-diffusion move with temperature dependency determination value Cj a. As a result, it is possible to improve both fault diagnosis capability and avoid misdiagnosis.

次に、本実施形態の効果について説明する。   Next, the effect of this embodiment will be described.

アノード10aとカソード10cで電解質膜2を狭持してなる単位セル1を、少なくとも一つ以上積層してなる燃料電池10と、燃料電池10の温度Tを検出する温度検出手段16と、を備える。また、温度検出手段16の出力に応じて燃料電池10の故障診断を行うための閾値である判断値Cjaを設定する判断値設定手段(S8)と、判断値Cjaを用いて燃料電池10の故障診断を行う診断手段(S9)と、を備える。このように、燃料電池温度Tに応じて判断値Cjaを設定することで、温度に応じて変化する溶解拡散移動による電圧変化の影響を考慮して診断を行うことができる。その結果、故障診断能力と誤診断の回避の両方を向上することができる。 A fuel cell 10 in which at least one unit cell 1 having an electrolyte membrane 2 sandwiched between an anode 10a and a cathode 10c is stacked, and a temperature detecting means 16 for detecting the temperature T of the fuel cell 10 are provided. . Further, the determination value setting means for setting a judgment value Cj a is a threshold for performing failure diagnosis of the fuel cell 10 according to an output of the temperature detecting means 16 (S8), the fuel cell 10 by using the determination value Cj a Diagnostic means (S9) for performing a failure diagnosis of In this way, by setting the determination value Cj a according to the fuel cell temperature T, it is possible to make a diagnosis by considering the influence of the voltage change due to solution-diffusion transfer varies depending on the temperature. As a result, both failure diagnosis capability and avoidance of misdiagnosis can be improved.

ここでは、単位セル1毎、または、複数の単位セル1を直列に接続した組電池毎、の電池電圧を検出する電圧検出手段15を備え、判断値設定手段(S8)は、温度検出手段16の出力に応じて、燃料電池10の電圧状態の判断値Cjaを設定し、診断手段(S9)は、電圧検出手段15より求めた燃料電池10の電圧状態と、判断値Cjaとを比較することにより故障診断を行う。このように、燃料電池10の電圧状態と、燃料電池温度Tに応じて設定した判断値Cjaとを比較することにより、溶解拡散移動による電圧変化の影響を考慮した故障診断を行うことができる。 Here, a voltage detection means 15 for detecting the battery voltage for each unit cell 1 or for each assembled battery in which a plurality of unit cells 1 are connected in series is provided, and the judgment value setting means (S8) is a temperature detection means 16. depending on the output compare, sets a decision value Cj a voltage state of the fuel cell 10, the diagnostic means (S9) includes a voltage state of the fuel cell 10 obtained from the voltage detecting means 15, and a decision value Cj a Execute fault diagnosis. Thus, the voltage state of the fuel cell 10, by comparing the decision value Cj a set according to the fuel cell temperature T, it is possible to perform failure diagnosis in consideration of the influence of the voltage change due to solution-diffusion movement .

さらに、単位セル1毎、または、複数の単位セル1を直列に接続した組電池毎の電池電圧を検出する電圧検出手段15と、燃料電池10に供給する反応ガス流量を調整する反応ガス流量調整手段と、を備える。ここでは反応ガス流量調整手段として、燃料ガス流量調整手段12と、酸化剤ガス流量調整手段14と、を備える。判断値設定手段(S8)は、反応ガスの流量を所定値Q1から所定値Q2に変化させた際の電圧変化量の判断値Cjaを設定する。診断手段(S9)は、反応ガス流量を変化させた際の電圧変化量の検出値ΔVaと、判断値Cjaを比較することにより故障診断を行う。このように、反応ガス流量を所定量変化させた場合の電圧変化の判断値Cjaを燃料電池温度Tに応じて設定し、故障診断を行うことで、溶解拡散移動による電圧変化の影響を考慮した診断を行うことができる。 Furthermore, the voltage detector 15 for detecting the battery voltage for each unit cell 1 or for each assembled battery in which a plurality of unit cells 1 are connected in series, and the reactive gas flow rate adjustment for adjusting the reactive gas flow rate supplied to the fuel cell 10 Means. Here, as the reactive gas flow rate adjusting means, a fuel gas flow rate adjusting means 12 and an oxidant gas flow rate adjusting means 14 are provided. Determination value setting means (S8) sets the voltage variation determination value Cj a when the flow rate of the reaction gas was varied from the predetermined value Q 1 to a predetermined value Q 2. Diagnostic means (S9) is carried out and the detected value [Delta] V a voltage change amount when changing the reaction gas flow rate, a failure diagnosis by comparing the decision value Cj a. Thus, the determination value Cj a voltage change when the reaction gas flow rate by a predetermined amount changed set according to the fuel cell temperature T, by performing the failure diagnosis, taking into account the influence of the voltage change due to solution-diffusion movement Diagnosis can be made.

次に、第2の実施形態について説明する。燃料電池10の故障診断装置の構成を、第1の実施形態と同様に図1で示す。以下、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。   Next, a second embodiment will be described. The configuration of the failure diagnosis apparatus for the fuel cell 10 is shown in FIG. 1 as in the first embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.

酸化剤ガス流量Qが所定量Q1、Q2に調整された場合でも、単位セル1内のガス組成分布が定常状態となり安定するまでにはある程度の時間が必要となる。そこで、酸化剤ガス供給量Qを所定値Q1、Q2に調整した後、それぞれ所定時間T1a0、T2a0経過してから電池電圧V1a、V2aの検出を行う。これにより、安定した電池電圧Vを検知して電圧変化量ΔVaを算出し、故障診断に用いることにより、更なる故障診断能力の向上と誤診断回避との両立が可能になる。 Even when the oxidant gas flow rate Q is adjusted to the predetermined amounts Q 1 and Q 2 , a certain amount of time is required until the gas composition distribution in the unit cell 1 becomes steady and stable. Therefore, after adjusting the oxidant gas supply amount Q to the predetermined values Q 1 and Q 2 , the battery voltages V 1a and V 2a are detected after the predetermined times T 1a0 and T 2a0 have elapsed. Thus, by detecting a stable battery voltage V and calculating the voltage change amount [Delta] V a, by using the failure diagnosis, it is possible to achieve both the diagnosis avoiding erroneous further improve the fault diagnostic capability.

燃料電池10の故障診断制御を、図6に示すフローチャートを用いて説明する。   The failure diagnosis control of the fuel cell 10 will be described using the flowchart shown in FIG.

ステップS21〜S23においては、ステップS1〜S3と同様とする。ステップS24において、酸化剤ガス流量Qを所定値Q1に調整してからの経過時間T1aをカウントする。つまり、T1a→T1a+t1a。次に、ステップS25において、経過時間T1aが所定時間T1a0以上であるか否かを判断する。経過時間T1aが所定時間T1a0に達していない場合には、ステップS24に戻る。なお、t1aはステップS24、S25の制御に要する時間とする。 Steps S21 to S23 are the same as steps S1 to S3. In step S24, an elapsed time T 1a after the oxidant gas flow rate Q is adjusted to a predetermined value Q 1 is counted. That is, T 1a → T 1a + t 1a . Next, in step S25, it is determined whether or not the elapsed time T 1a is equal to or longer than a predetermined time T 1a0 . If the elapsed time T 1a has not reached the predetermined time T 1a0 , the process returns to step S24. Note that t 1a is the time required for the control in steps S24 and S25.

ステップS25において経過時間T1aが所定時間T1a0に達したと判断されたら、ステップS26に進み、電池電圧V1aを検出する。次に、ステップS27において、酸化剤ガス流量Qを所定値Q2に調整する。ステップS28において、所定値Q2に調整してからの経過時間T2aをカウントする。つまり、T2a→T2a+t2a。次に、ステップS29において、経過時間T2aが所定時間T2a0以上であるか否かを判断する。経過時間T2aが所定時間T2a0に達していない場合には、ステップS28に戻る。なお、t2aはステップS28、S29の制御に要する時間とする。 When the elapsed time T 1a is determined to have reached the predetermined time T 1a0 In step S25, the process proceeds to step S26, detects a battery voltage V 1a. Next, in step S27, adjusting the oxidant gas flow rate Q to a predetermined value Q 2. In step S28, the elapsed time T 2a after the adjustment to the predetermined value Q 2 is counted. That is, T 2a → T 2a + t 2a . Next, in step S29, it is determined whether or not the elapsed time T 2a is equal to or longer than the predetermined time T 2a0 . If the elapsed time T 2a has not reached the predetermined time T 2a0 , the process returns to step S28. Note that t 2a is the time required for the control in steps S28 and S29.

ステップS29において経過時間T2aが所定時間T2a0に達したと判断されたら、ステップS30に進み、電池電圧V2aを検出する。その後、ステップS31〜S34を、ステップS7〜S10と同様とし、燃料電池温度Tに応じた判断値Cjaを設定して故障診断を行う。さらに、ステップS35において、経過時間T1a、T2aを0にリセットし、本フローを終了する。 When the elapsed time T 2a is judged to have reached the predetermined time T 2a0 in step S29, the process proceeds to step S30, detects a battery voltage V 2a. Thereafter, Steps S31 to S34 are the same as Steps S7 to S10, and a failure diagnosis is performed by setting a judgment value Cja corresponding to the fuel cell temperature T. Further, in step S35, the elapsed times T 1a and T 2a are reset to 0, and this flow ends.

このように、酸化剤ガス流量Qを所定量Q1、Q2に調整した後、所定時間T1a0、T2a0が経過してから、電池電圧V1a、V2aを検出する。 As described above, after the oxidant gas flow rate Q is adjusted to the predetermined amounts Q 1 and Q 2 , the battery voltages V 1a and V 2a are detected after the predetermined times T 1a0 and T 2a0 have elapsed.

次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第1の実施形態とは異なる効果のみを説明する。   Next, the effect of this embodiment will be described. Only the effects different from those of the first embodiment will be described below.

酸化剤ガス流量Qを変化させてから、所定時間T1a0、T2a0経過後に、電圧検出手段15により電圧を検出する。これにより、燃料電池10内の反応ガスのガス組成分布が定常状態となり、安定してから電圧V1a、V2aを検出しているので、より正確に故障診断を行うことができる。 After the oxidant gas flow rate Q is changed, the voltage detection means 15 detects the voltage after a predetermined time T 1a0 and T 2a0 have elapsed. As a result, the gas composition distribution of the reaction gas in the fuel cell 10 becomes a steady state, and the voltages V 1a and V 2a are detected after being stabilized, so that a more accurate failure diagnosis can be performed.

次に、第3の実施形態について説明する。燃料電池10の故障診断装置の構成を図7に示す。以下、第1の実施形態とは異なる部分を中心に説明する。   Next, a third embodiment will be described. FIG. 7 shows the configuration of the failure diagnosis apparatus for the fuel cell 10. Hereinafter, a description will be given centering on portions different from the first embodiment.

燃料電池10のアノード10a、カソード10cの下流側に、アノード10a、カソード10c内のそれぞれの圧力を調整する燃料ガス圧力制御手段17、酸化剤ガス圧力制御手段18を備える。ここでは、燃料ガス圧力制御手段17、酸化剤ガス圧力制御手段18をそれぞれ圧力調整弁により構成する。   A fuel gas pressure control means 17 and an oxidant gas pressure control means 18 for adjusting respective pressures in the anode 10a and the cathode 10c are provided on the downstream side of the anode 10a and the cathode 10c of the fuel cell 10. Here, the fuel gas pressure control means 17 and the oxidant gas pressure control means 18 are each constituted by a pressure regulating valve.

次に、燃料電池10の故障診断制御を、図8のフローチャートを用いて説明する。   Next, failure diagnosis control of the fuel cell 10 will be described using the flowchart of FIG.

燃料電池温度Tに応じて、アノード10aとカソード10c間の極間ガス差圧Pを変化させた場合の電圧変化量の判断値Cjbを設定し、これと検出値ΔVbとを比較することにより故障診断を行う。 Depending on the fuel cell temperature T, it sets the determination value Cj b of the voltage change amount when changing the interelectrode gas pressure difference P between the anode 10a and the cathode 10c, compared therewith the detected value [Delta] V b that Perform fault diagnosis with

ステップS41において、発電停止時であるか否かを判断し、停止時ではない場合には本フローを終了し、停止時の場合にはステップS42に進む。ステップS42において、燃料ガス圧力調整手段17、酸化剤ガス圧力調整手段18を調整することにより、極間ガス差圧Pを所定値P1に調整する。ステップS43において、電池電圧V1bを検出する。次に、ステップS44において、極間ガス差圧Pを所定値P2に調整する。ステップS45において、極間ガス差圧PをP2に調整した際の電池電圧V2bを検出する。 In step S41, it is determined whether or not power generation is stopped. If the power generation is not stopped, this flow is terminated. If the power generation is stopped, the process proceeds to step S42. In step S42, the inter-electrode gas differential pressure P is adjusted to a predetermined value P 1 by adjusting the fuel gas pressure adjusting means 17 and the oxidant gas pressure adjusting means 18. In step S43, the battery voltage V 1b is detected. Next, in step S44, adjusting the interelectrode gas differential pressure P to a predetermined value P 2. In step S45, the battery voltage V 2b when the inter-electrode gas differential pressure P is adjusted to P 2 is detected.

ここで、所定値P1とP2は異なる値とし、例えばP1<P2とする。これに対して電池電圧Vは、図9に示すようにV1b>V2bとなる。極間ガス差圧Pを変化させた場合、電池電圧Vの変化量ΔVb(=V1b−V2b)は正常値に比較して故障時に大きくなる。 Here, the predetermined values P 1 and P 2 are different values, for example, P 1 <P 2 . On the other hand, the battery voltage V satisfies V 1b > V 2b as shown in FIG. When the inter-electrode gas differential pressure P is changed, the change amount ΔV b (= V 1b −V 2b ) of the battery voltage V becomes larger at the time of failure than the normal value.

ステップS46〜S49にかけては、ステップS7〜S10と同様に、燃料電池温度Tに応じて判断値Cjbを設定し、故障診断を行う。なお、判断値Cjbは、図2に示した燃料電池温度Tに対するガス移動量の変化に応じて、燃料電池温度Tに対する判断値Cjbを予め求めておき、これを図10に示すようなマップとして記憶しておく。または、予め実験等により、極間ガス差圧PをP1からP2に変化させた際の電圧変化量ΔVbを、複数の燃料電池温度Tに対して求めておき、これにより判断値Cjbを設定して図10に示すようなマップとして記憶しておく。燃料電池温度Tが高いほど、診断時の判断値Cjbを大きく設定する。 Toward the step S46~S49, similarly to step S7 to S10, and sets the determined values Cj b in accordance with the fuel cell temperature T, the failure diagnosis. The determination value Cj b is in response to changes in the gas transfer amount to the fuel cell temperature T as shown in FIG. 2, is previously obtained judgment values Cj b for the fuel cell temperature T, as shown in figure 10 Remember it as a map. Alternatively, an amount of voltage change ΔV b when the inter-electrode gas differential pressure P is changed from P 1 to P 2 is obtained for a plurality of fuel cell temperatures T by an experiment or the like in advance, and thereby the judgment value Cj b is set and stored as a map as shown in FIG. The higher the fuel cell temperature T, setting a large determination value Cj b at diagnosis.

なお、ステップS41、S43において、極間ガス差圧Pを所定値P1、P2に設定する際には、図示しない圧力検出手段を用いてアノード10a、カソード10cの圧力を測定してもよいが、例えば、予め実験等により、燃料ガス圧力調整手段17、酸化剤ガス圧力調整手段18として用いる圧力調整弁の開度を設定しておいても良い。 In steps S41 and S43, when the interelectrode gas differential pressure P is set to the predetermined values P 1 and P 2 , the pressures of the anode 10a and the cathode 10c may be measured using pressure detection means (not shown). However, for example, the opening degree of the pressure adjusting valve used as the fuel gas pressure adjusting means 17 and the oxidant gas pressure adjusting means 18 may be set in advance through experiments or the like.

これにより、温度依存性を有する溶解拡散移動の電池電圧変化への影響が判断値Cjbに反映されるため、故障診断能力の向上と誤診断回避との両立が可能となる。 Accordingly, since the influence of the battery voltage changes in the solution-diffusion move with the temperature dependence is reflected in decision value Cj b, it is possible to achieve both the diagnosis avoiding erroneous increase failure diagnostic capabilities.

次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第1の実施形態と異なる効果のみを説明する。   Next, the effect of this embodiment will be described. Only the effects different from those of the first embodiment will be described below.

単位セル1毎、または、複数の単位セル1を直列に接続した組電池毎の電池電圧を検出する電圧検出手段と、アノード10aとカソード10cの極間ガス差圧Pを調整する燃料ガス圧力制御手段17、酸化剤ガス圧力制御手段18と、を備える。判断値設定手段(S47)は、極間ガス差圧Pを所定値P1からP2に変化させた際の電圧変化量の判断値Cjbを設定する。診断手段(S48)は、極間ガス差圧Pを変化させた際の電圧変化量の検出値ΔVbと、判断値Cjbを比較することにより故障診断を行う。このように、燃料電池温度Tに応じて極間ガス差圧Pを所定量変化させた場合の電圧変化の判断値Cjbを設定し故障診断に用いることで、溶解拡散移動による電圧変化の影響を考慮した故障診断を行うことができる。 Voltage detection means for detecting the battery voltage for each unit cell 1 or for each assembled battery in which a plurality of unit cells 1 are connected in series, and fuel gas pressure control for adjusting the gas pressure difference P between the anode 10a and the cathode 10c Means 17 and oxidant gas pressure control means 18. Determination value setting means (S47) sets the determination value Cj b of the voltage change amount when changing the interelectrode gas differential pressure P from the predetermined value P 1 to P 2. Diagnostic means (S48) performs the detection value [Delta] V b of the voltage change amount when changing the interelectrode gas differential pressure P, and the failure diagnosis by comparing the decision value Cj b. Thus, by using the set fault diagnosis judgment value Cj b of the voltage change when the inter-electrode gas differential pressure P by a predetermined amount varies depending on the fuel cell temperature T, the influence of the voltage change due to solution-diffusion movement It is possible to perform failure diagnosis in consideration of

次に、第4の実施形態について説明する。燃料電池10の故障診断装置の構成を、第3の実施形態と同様に図7に示す。以下、第3の実施形態と異なる部分を中心に説明する。   Next, a fourth embodiment will be described. The configuration of the failure diagnosis apparatus for the fuel cell 10 is shown in FIG. 7 as in the third embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the third embodiment.

燃料電池10の故障診断制御を図11のフローチャートを用いて説明する。ここでは、燃料電池10の故障診断を、酸化剤ガスの供給を停止した状態で行う。   The failure diagnosis control of the fuel cell 10 will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, the failure diagnosis of the fuel cell 10 is performed in a state where the supply of the oxidant gas is stopped.

ステップS51において、発電停止時か否かを判断し、発電停止時ではない場合には本フローを終了し、発電停止時にはステップS52に進む。ステップS52において、酸化剤ガスの供給を停止する。以下、ステップS53〜S60については、ステップS42〜S49と同様とする。   In step S51, it is determined whether or not power generation is stopped. If the power generation is not stopped, this flow is terminated, and the process proceeds to step S52 when power generation is stopped. In step S52, the supply of the oxidant gas is stopped. Hereinafter, steps S53 to S60 are the same as steps S42 to S49.

次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第3の実施形態と異なる部分を中心に説明する。   Next, the effect of this embodiment will be described. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the third embodiment.

故障診断時に、カソード10cに導入する酸化剤ガスの供給を停止した状態で、極間ガス差圧Pを変化させる。 このように、燃料電池10の故障診断時に酸化剤ガスの供給を停止すると、カソード10cでの酸素消費に対して新たな酸化剤ガスが供給されない。そのため、アノード10aからカソード10cへの水素移動速度が同じ場合でも、カソード10c内に存在する酸素量の減少速度が大きくなる。その結果、電池電圧Vの変化量が大きくなり、故障診断能力を向上することができる。   At the time of failure diagnosis, the inter-electrode gas differential pressure P is changed while the supply of the oxidant gas introduced into the cathode 10c is stopped. Thus, if supply of oxidant gas is stopped at the time of failure diagnosis of the fuel cell 10, new oxidant gas is not supplied for oxygen consumption at the cathode 10c. Therefore, even when the hydrogen transfer rate from the anode 10a to the cathode 10c is the same, the rate of decrease in the amount of oxygen present in the cathode 10c increases. As a result, the amount of change in the battery voltage V increases, and the fault diagnosis capability can be improved.

次に、第5の実施形態について説明する。燃料電池10の故障診断装置の構成を、第3の実施形態と同様に図7に示す。以下、第3の実施形態と異なる部分を中心に説明する。   Next, a fifth embodiment will be described. The configuration of the failure diagnosis apparatus for the fuel cell 10 is shown in FIG. 7 as in the third embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the third embodiment.

極間ガス差圧Pを所定値P1、P2に調整した場合でも、単位セル1内のガス組成分布が定常状態となり安定するまでにはある程度の時間が必要となる。そこで、極間ガス差圧Pを所定値P1、P2に制御した後、それぞれ所定時間T1b0、T2b0経過してから電池電圧V1b、V2bの検出を行う。 Even when the inter-electrode gas differential pressure P is adjusted to the predetermined values P 1 and P 2 , a certain amount of time is required until the gas composition distribution in the unit cell 1 becomes steady and stable. Therefore, after the inter-electrode gas differential pressure P is controlled to the predetermined values P 1 and P 2 , the battery voltages V 1b and V 2b are detected after the predetermined times T 1b0 and T 2b0 have elapsed.

燃料電池10の故障診断制御を図12のフローチャートに示す。   The failure diagnosis control of the fuel cell 10 is shown in the flowchart of FIG.

ステップS62、S66それぞれにおいて、極間ガス差圧Pを所定値P1、P2に調整したら、ステップS63、S67において、所定値P1、P2に調整してからの経過時間T1b、T2bをカウントする。次に、ステップS64、S68において、経過時間T1b、T2bがそれぞれ所定時間T1b0、T2b0に達したか否かを判断する。経過時間T1b、T2bが所定時間T1b0、T2b0に達していない場合にはステップS63、S67に戻る。経過時間T1b、T2bが所定時間T1b0、T2b0に達したら、ステップS65、S69に進み、電池電圧V1b、V2bを検出する。 When the inter-electrode gas differential pressure P is adjusted to the predetermined values P 1 and P 2 in each of steps S62 and S66, the elapsed time T 1b and T 2 after the adjustment to the predetermined values P 1 and P 2 in steps S63 and S67. Count 2b . Next, in steps S64 and S68, it is determined whether or not the elapsed times T 1b and T 2b have reached predetermined times T 1b0 and T 2b0 , respectively. If the elapsed times T 1b and T 2b have not reached the predetermined times T 1b0 and T 2b0 , the process returns to steps S63 and S67. When the elapsed times T 1b and T 2b reach the predetermined times T 1b0 and T 2b0 , the process proceeds to steps S65 and S69, and the battery voltages V 1b and V 2b are detected.

次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第3の実施形態とは異なる効果のみを説明する。   Next, the effect of this embodiment will be described. Hereinafter, only effects different from those of the third embodiment will be described.

極間ガス差圧Pを変化させてから、所定時間T1b0、T2b0後に、電圧検出手段15により電圧を検出する。これにより、燃料電池10内の反応ガスのガス組成成分分布が安定してから電圧値V1b、V2bを検出することができる。その結果、安定した電池電圧Vを検知して電圧変化量ΔVbを算出し、故障診断に用いるので、更なる故障診断能力の向上と誤診断回避との両立が可能になる。 The voltage is detected by the voltage detection means 15 after a predetermined time T 1b0 and T 2b0 after changing the inter-electrode gas differential pressure P. Thereby, the voltage values V 1b and V 2b can be detected after the gas composition component distribution of the reaction gas in the fuel cell 10 is stabilized. As a result, since the stable battery voltage V is detected and the voltage change amount ΔV b is calculated and used for failure diagnosis, it is possible to further improve the failure diagnosis capability and avoid misdiagnosis.

次に、第6の実施形態について説明する。燃料電池10の故障診断装置の構成を、第3の実施形態と同様に図7に示す。以下、第3の実施形態と異なる部分を中心に説明する。   Next, a sixth embodiment will be described. The configuration of the failure diagnosis apparatus for the fuel cell 10 is shown in FIG. 7 as in the third embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the third embodiment.

燃料電池温度Tに応じて、所定量の燃料ガスを供給し、酸化剤ガスの供給を停止した状態から所定時間Tc0が経過した時の電池電圧の判断値Cjcを設定し、これと検出値Vcを比較することにより、燃料電池10の故障診断を行う。 According to the fuel cell temperature T, a predetermined amount of fuel gas is supplied, and a determination value Cj c of the battery voltage when a predetermined time T c0 has elapsed since the supply of the oxidant gas is stopped is set and detected. by comparing the values V c, the failure diagnosis of the fuel cell 10.

燃料電池10の故障診断制御を、図13のフローチャートに示す。   The failure diagnosis control of the fuel cell 10 is shown in the flowchart of FIG.

ステップS80において、発電が停止しているか否かを判断する。停止していない場合には、本フローを終了し、停止している場合には、ステップS81に進む。ステップS81において、燃料ガスを所定圧力Pcに調整する。ここでは所定圧力Pcをカソード10c内より高い圧力に設定する。ステップS82において、酸化剤ガスの供給を停止する。ステップS83において、酸化剤ガスの供給を停止してからの経過時間Tcをカウントする。つまり、Tc→Tc+tc。次に、ステップS84において、経過時間Tcが所定時間Tc0に達したか否かを判断する。達していなかったらステップS83に戻り、達していたらステップS85に進む。ステップS85において、電池電圧Vcを計測する。 In step S80, it is determined whether power generation is stopped. If not stopped, the present flow is terminated. If stopped, the process proceeds to step S81. In step S81, the fuel gas is adjusted to a predetermined pressure Pc . Here, the predetermined pressure Pc is set to a pressure higher than that in the cathode 10c. In step S82, the supply of the oxidant gas is stopped. In step S83, an elapsed time Tc after the supply of the oxidant gas is stopped is counted. That is, T c → T c + t c . Next, in step S84, it is determined whether or not the elapsed time Tc has reached a predetermined time Tc0 . If not, the process returns to step S83, and if reached, the process proceeds to step S85. In step S85, the battery voltage V c is measured.

次に、ステップS86において燃料電池温度Tを検出し、ステップS87において、診断値Cjcを設定する。ここでは、予め実験等により、燃料電池10の正常時における、燃料ガスを所定圧力Pcに設定し、酸化剤ガス供給を停止してから所定時間Tc0経過後の電圧低下量を、複数の燃料電池温度T毎に求めておき、これより判断値Cjcを設定して図14に示すようなマップとして記憶しておく。図2に示すように、燃料電池温度Tが大きくなるに従って、溶解拡散によるガス移動量は増大するので、所定時間Tc0後に検出される電池電圧Vcは小さくなる。そこで、図14に示すように、判断値Cjcを燃料電池温度Tが高いほど小さく設定する。 Next, in step S86, the fuel cell temperature T is detected, and in step S87, a diagnostic value Cj c is set. Here, through experiments or the like, the amount of voltage decrease after the elapse of a predetermined time T c0 after the fuel gas 10 is set to the predetermined pressure P c and the oxidant gas supply is stopped when the fuel cell 10 is normal is set to a plurality of values. A determination value Cj c is set for each fuel cell temperature T and stored as a map as shown in FIG. As shown in FIG. 2, as the fuel cell temperature T increases, the amount of gas movement due to dissolution and diffusion increases, so that the battery voltage V c detected after a predetermined time T c0 decreases. Therefore, as shown in FIG. 14, the determination value Cj c is set to be smaller as the fuel cell temperature T is higher.

ステップS88において、検出された電池電圧Vcと判断値Cjcとを比較する。電池電圧Vcが判断値Cjc以上の場合には故障は生じていないと判断し、未満の場合には、故障が生じていると診断して、ステップS89において故障時の処理を行う。次に、ステップS90において、経過時間Tcを0にリセットして本フローを終了する。 In step S88, the detected battery voltage V c is compared with the determination value Cj c . When the battery voltage V c is equal to or higher than the judgment value Cj c , it is determined that no failure has occurred. Next, in step S90, the elapsed time Tc is reset to 0, and this flow ends.

このように、燃料ガスを所定圧力に調整し、酸化剤ガスの供給を停止した場合には、正常時には、極間の反応ガスの移動は溶解拡散によるものとなる。一方、故障時には、溶解拡散移動に加えて対流移動も生じるため、電極間を移動するガスの総量が大きくなる。その結果、故障時には、酸化剤ガスの供給を停止した後の電圧降下量が正常時に比較して大きくなる。そこで、電池電圧Vcが判断値Cjcより小さい場合には、反応ガスの漏洩による電圧降下が生じていると判断する。このとき、燃料電池温度Tに対して正常時の溶解拡散によるガス移動量が変化するため、判断値Cjcを燃料電池温度Tに応じて変化させる。これにより、故障診断能力の向上と、誤診断の回避の両立が可能となる。 As described above, when the fuel gas is adjusted to a predetermined pressure and the supply of the oxidant gas is stopped, the movement of the reaction gas between the electrodes is caused by dissolution and diffusion at the normal time. On the other hand, in the event of a failure, convection movement occurs in addition to dissolution diffusion movement, so the total amount of gas that moves between the electrodes increases. As a result, at the time of failure, the amount of voltage drop after the supply of the oxidant gas is stopped becomes larger than that at the normal time. Therefore, when the battery voltage V c is smaller than the determination value Cj c, it is determined that a voltage drop has occurred due to leakage of the reaction gas. At this time, since the amount of gas movement due to normal dissolution and diffusion changes with respect to the fuel cell temperature T, the judgment value Cj c is changed according to the fuel cell temperature T. As a result, it is possible to improve both failure diagnosis capability and avoid misdiagnosis.

次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第3の実施形態とは異なる効果のみを説明する。   Next, the effect of this embodiment will be described. Hereinafter, only effects different from those of the third embodiment will be described.

単位セル1毎、または、複数の単位セル1を直列に接続した組電池毎の電池電圧を検出する電圧検出手段15と、アノード10aの圧力を調整する燃料ガス圧力調整手段17と、を備える。判断値設定手段(S87)は、アノード10aの圧力を所定圧力Pcに設定し、カソード10cへの反応ガスの供給を停止してから、所定時間Tc0後の電池電圧の判断値Cjcを設定する。ここでは、アノード10aがカソード10cより高い圧力値となるように所定圧力値Pcを設定する。診断手段(S88)は、アノード10aを所定圧力Pc0に設定し、カソード10cへの反応ガスの供給を停止してから、所定時間Tc0後の電圧検出手段15の検出値Vcと、判断値Cjcとを比較することにより故障診断を行う。これにより、故障診断能力の向上と、誤診断の回避の両立が可能となる。 Voltage detecting means 15 for detecting a battery voltage for each unit cell 1 or for each assembled battery in which a plurality of unit cells 1 are connected in series, and a fuel gas pressure adjusting means 17 for adjusting the pressure of the anode 10a are provided. Determination value setting means (S87) sets the pressure of the anode 10a to a predetermined pressure P c, stop the supply of the reaction gas to the cathode 10c, the determination value Cj c battery voltage after a predetermined time T c0 Set. Here, the predetermined pressure value Pc is set so that the anode 10a has a higher pressure value than the cathode 10c. The diagnosis means (S88) determines the detected value V c of the voltage detection means 15 after a predetermined time T c0 after setting the anode 10a to the predetermined pressure P c0 and stopping the supply of the reaction gas to the cathode 10c. the failure diagnosis by comparing the values Cj c. As a result, it is possible to improve both failure diagnosis capability and avoid misdiagnosis.

次に、第7の実施形態について説明する。燃料電池10の故障診断装置の構成を第3の実施形態と同様に図7に示す。以下、第3の実施形態と異なる部分を中心に説明する。   Next, a seventh embodiment will be described. The configuration of the failure diagnosis apparatus for the fuel cell 10 is shown in FIG. 7 as in the third embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the third embodiment.

燃料ガスを所定圧力Pdに設定し、酸化剤ガスの供給を停止した状態で、電池電圧Vdが所定値Vd0まで低下するまでの時間の判断値Cjdを設定し、これと検出値Tdを比較することにより、燃料電池10の故障診断を行う。燃料電池10の故障診断制御を、図15のフローチャートを用いて説明する。 With the fuel gas set to a predetermined pressure P d and the supply of the oxidant gas stopped, a judgment value Cj d for the time until the battery voltage V d drops to the predetermined value V d0 is set. by comparing the T d, the failure diagnosis of the fuel cell 10. The failure diagnosis control of the fuel cell 10 will be described using the flowchart of FIG.

ステップS91において、発電が行われているか否かを判断し、行われている場合には本フローを終了する。発電が行われていない場合には、ステップS92に進み、燃料ガスを所定圧力Pdに設定し、ステップS93で酸化剤ガスの供給を停止する。ここでは、アノード10aがカソード10cより高い圧力値となるように所定圧力値Pdを設定する。 In step S91, it is determined whether power generation is being performed. If it is being performed, this flow is terminated. When the power generation is not performed, the process proceeds to step S92, the fuel gas is set to a predetermined pressure P d, to stop the supply of the oxidizing gas in Step S93. Here, the predetermined pressure value Pd is set so that the anode 10a has a higher pressure value than the cathode 10c.

ステップS94において、酸化剤ガスが停止されてからの経過時間Tdをカウントする。次に、ステップS95において、電池電圧Vdを検出する。ステップS96において、電池電圧Vdが所定値Vd0より小さいか否かを判断する。電池電圧Vdが所定値Vd0以上の場合にはステップS94に戻る。電池電圧Vdが所定値Vd0未満まで低下したら、ステップS97に進む。 In step S94, an elapsed time Td after the oxidant gas is stopped is counted. Next, in step S95, detects the battery voltage V d. In step S96, the battery voltage V d to determine whether the difference is less than a predetermined value V d0. If the battery voltage V d is greater than or equal to the predetermined value V d0 , the process returns to step S94. When the battery voltage V d drops below the predetermined value V d0 , the process proceeds to step S97.

ステップS97では、燃料電池温度Tを検出して、ステップS98において、所定値Vdまで低下するまでの時間Tdと比較することにより故障を判断する判断値Cjdを設定する。ここで、燃料電池温度Tが高い場合には、燃料電池10に欠損がない場合にも、溶解拡散によるガス移動量が多く、電池電圧Vdが比較的早い速度で低下する。そこで、燃料電池温度Tが高い場合には、図16に示すように判断値Cjdを小さい値に設定し、これより短時間で電池電圧Vdが所定値Vd0より小さくなった場合に故障と判断する。 In step S97, it detects the fuel cell temperature T, in step S98, sets a decision value Cjd for determining fault by comparing the time T d to drop to a predetermined value V d. Here, when the fuel cell temperature T is high, even when the fuel cell 10 is not defective, the amount of gas movement due to dissolution and diffusion is large, and the cell voltage V d decreases at a relatively high rate. Therefore, when the fuel cell temperature T is high, the judgment value Cj d is set to a small value as shown in FIG. 16, and a failure occurs when the battery voltage V d becomes lower than the predetermined value V d0 in a shorter time. Judge.

なお、実験等により、正常時に燃料ガスを所定圧力Pdに設定し、酸化剤ガスの供給を停止した状態で、電池電圧Vdが所定値Vd0まで低下するのに要する時間Tdを、複数の燃料電池温度T毎に求め、これより診断値Cjdを設定して図16に示すようなマップとして記憶しておく。 It should be noted that the time T d required for the battery voltage V d to decrease to the predetermined value V d0 in a state where the fuel gas is set to the predetermined pressure P d at normal time and the supply of the oxidant gas is stopped by an experiment or the like calculated for each of the plurality of fuel cell temperature T, it is stored as a map shown in FIG. 16 by setting the diagnostic value Cj d than this.

次に、ステップS99において、電池電圧Vdが所定値Vd0まで低下するまでに要した時間Tdと判断値Cjdとを比較する。時間Tdが判断値Cjd以上の場合には正常と判断する。時間Tdが判断値Cjd未満の場合には故障が生じていると判断して、ステップS100において故障処理を行う。このような診断をおこなったら、ステップS101において、時間Tdを0にリセットして本フローを終了する。 Next, in step S99, the time T d required until the battery voltage V d drops to the predetermined value V d0 is compared with the judgment value Cj d . Time T d is determined to be normal in the case of more than judgment value Cj d. If time T d is less than the decision value Cj d determines that the failure has occurred, the failure process in step S100. If such a diagnosis is performed, in step S101, the time Td is reset to 0, and this flow ends.

このように、所定量の燃料ガスを供給し、酸化剤ガスの供給を停止した場合には、正常時には、極間の反応ガスの移動は溶解拡散によるものとなる。一方、故障時には、溶解拡散移動に加えて対流移動が生じるため、電極間を移動するガスの総量が大きくなる。その結果、故障時には、酸化剤ガスの供給を停止した後の電圧降下速度が正常時に比較して大きくなる。そこで、判断値Cjdより短い時間で、電池電圧Vdが所定値Vd0より小さくなった場合には、反応ガスの漏洩が生じていると判断する。このとき、燃料電池温度Tに対して正常時の溶解拡散によるガス移動量が変化するため、判断値Cjcを燃料電池温度Tに応じて変化させる。 In this way, when a predetermined amount of fuel gas is supplied and the supply of the oxidant gas is stopped, the movement of the reaction gas between the electrodes is caused by dissolution and diffusion at the normal time. On the other hand, at the time of failure, convection movement occurs in addition to dissolution / diffusion movement, so the total amount of gas moving between the electrodes increases. As a result, at the time of failure, the voltage drop rate after the supply of the oxidant gas is stopped becomes larger than that at the normal time. Therefore, when the battery voltage V d becomes lower than the predetermined value V d0 in a time shorter than the determination value Cj d , it is determined that the reaction gas has leaked. At this time, since the amount of gas movement due to normal dissolution and diffusion changes with respect to the fuel cell temperature T, the judgment value Cj c is changed according to the fuel cell temperature T.

次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第3の実施形態とは異なる効果のみを説明する。   Next, the effect of this embodiment will be described. Hereinafter, only effects different from those of the third embodiment will be described.

単位セル1毎、または、複数の単位セル1を直列に接続した組電池毎の電池電圧を検出する電圧検出手段15と、アノード10aの圧力を調整する燃料ガス圧力調整手段17と、を備える。判断値設定手段(S98)は、アノード10aの圧力を所定圧力値Pdに設定し、カソード10cへの反応ガスの供給を停止してから、所定電圧Vd0に低下するまでに要する時間の閾値を判断値Cjdとして設定する。ここでは、アノード10aがカソード10cより高い圧力値となるように所定圧力値Pdを設定する。判断手段(S99)は、アノード10a圧力を所定圧力値Pdに設定し、カソード10cへの反応ガスの供給を停止してから、電圧検出手段15の検出値が所定電圧Vd0に低下するまでの時間Tdと、前記判断値Cjdとを比較することにより故障診断を行う。これにより、故障診断能力の向上と、誤診断の回避の両立が可能となる。 Voltage detecting means 15 for detecting a battery voltage for each unit cell 1 or for each assembled battery in which a plurality of unit cells 1 are connected in series, and a fuel gas pressure adjusting means 17 for adjusting the pressure of the anode 10a are provided. Determination value setting means (S98) sets the pressure of the anode 10a to a predetermined pressure value P d, stop the supply of the reaction gas to the cathode 10c, the time required to drop to a predetermined voltage V d0 threshold Is set as the judgment value Cj d . Here, the predetermined pressure value Pd is set so that the anode 10a has a higher pressure value than the cathode 10c. Determination means (S99) sets the anode 10a pressure to a predetermined pressure value P d, stop the supply of the reaction gas to the cathode 10c, until the detection value of the voltage detecting means 15 is lowered to a predetermined voltage V d0 and time T d of the failure diagnosis by comparing the decision value Cj d. As a result, it is possible to improve both failure diagnosis capability and avoid misdiagnosis.

次に、第8の実施形態について説明する。燃料電池10の故障診断装置の構成を、第3の実施形態と同様に図7に示す。以下、第6の実施形態と異なる部分を中心に説明する。   Next, an eighth embodiment will be described. The configuration of the failure diagnosis apparatus for the fuel cell 10 is shown in FIG. 7 as in the third embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the sixth embodiment.

燃料電池10の故障診断制御を図17のフローチャートに示す。   The failure diagnosis control of the fuel cell 10 is shown in the flowchart of FIG.

ステップS112において、酸化剤ガスを所定圧力Peに設定し、ステップS113において燃料ガスの供給を停止する。ここでは、カソード10cがアノード10aより高い圧力値となるように所定圧力値Peを設定する。また、ステップS114、S115において、燃料ガスの供給を停止してからの経過時間Teを計測し、これが所定時間Te0に達したか否かを判断する。その他の部分は、図13のフローチャートと同様とする。 In step S112, it sets the oxidant gas at a predetermined pressure P e, to stop the supply of fuel gas at step S113. Here, the cathode 10c sets a predetermined pressure value P e as a higher pressure value than the anode 10a. Further, in step S114, S115, the supply of fuel gas to measure the elapsed time T e from the stop, which determines whether or not reached a predetermined time T e0. Other parts are the same as those in the flowchart of FIG.

このように、酸化剤ガスを所定圧力Peに設定し、燃料ガスの供給を停止した場合にも、第6の実施形態と同様に、故障診断能力の向上と、誤診断の回避の両立が可能な燃料電池10の故障診断を行うことができる。 As described above, even when the oxidant gas is set to the predetermined pressure Pe and the supply of the fuel gas is stopped, both the improvement of the fault diagnosis capability and the avoidance of misdiagnosis can be achieved as in the sixth embodiment. A possible failure diagnosis of the fuel cell 10 can be performed.

次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第6の実施形態と異なる効果のみを説明する。   Next, the effect of this embodiment will be described. Only the effects different from those of the sixth embodiment will be described below.

単位セル1毎、または、複数の単位セル1を直列に接続した組電池毎の電池電圧を検出する電圧検出手段15と、カソード10cの圧力を調整する酸化剤ガス圧力調整手段18と、を備える。判断値設定手段(S118)は、温度検出手段の出力に応じて、カソード10cの圧力を所定力値Peに設定し、アノード10aへの反応ガスの供給を停止してから、所定時間Te0後の電圧検出手段15の判断値Cjeを設定する。ここでは、カソード10cがアノード10aより高い圧力値となるように所定圧力値Peを設定する。診断手段(S119)は、カソード10cの圧力を所定圧力値Peに設定し、アノード10aへの反応ガスの供給を停止してから、所定時間Te0後の電圧検出手段16の検出値Veと、判断値Cjeとを比較することにより故障診断を行う。これにより、故障診断能力の向上と、誤診断の回避の両立が可能となる。 Voltage detecting means 15 for detecting a battery voltage for each unit cell 1 or each assembled battery in which a plurality of unit cells 1 are connected in series, and an oxidant gas pressure adjusting means 18 for adjusting the pressure of the cathode 10c are provided. . Determination value setting means (S118) in response to the output of the temperature detection means, set the pressure of the cathode 10c to a predetermined force value P e, after stopping the supply of the reaction gas to the anode 10a, the predetermined time T e0 setting a decision value Cj e of the voltage detecting means 15 after. Here, the predetermined pressure value Pe is set so that the cathode 10c has a higher pressure value than the anode 10a. Diagnostic means (S119) sets the pressure of the cathode 10c to a predetermined pressure value P e, after stopping the supply of the reaction gas to the anode 10a, the detection value V e of the voltage detecting means 16 after a predetermined time T e0 And a judgment value Cj e is compared to perform a failure diagnosis. As a result, it is possible to improve both failure diagnosis capability and avoid misdiagnosis.

次に、第9の実施形態について説明する。燃料電池10の故障診断装置の構成を図7に示す。以下、第7の実施形態と異なる部分を中心に説明する。   Next, a ninth embodiment will be described. FIG. 7 shows the configuration of the failure diagnosis apparatus for the fuel cell 10. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the seventh embodiment.

燃料電池10の故障診断制御を図18のフローチャートに示す。   The failure diagnosis control of the fuel cell 10 is shown in the flowchart of FIG.

ステップS131において発電停止と判断されたら、ステップS132において、酸化剤ガスを所定圧力Pfに設定し、ステップS133において燃料ガスの供給を停止する。ここでは、カソード10cがアノード10aより高い圧力値となるように所定圧力値Pfを設定する。また、ステップS134〜S136において、燃料ガスの供給を停止してから所定電圧Vfまで低下するまでの時間Tfをカウントし、ステップS139において、診断値Cjfと時間Tfとを比較することにより故障診断を行う。その他の部分は、図15のフローチャートと同様とする。 If it is determined the power generation stops and in step S131, the in step S132, sets the oxidant gas at a predetermined pressure P f, to stop the supply of fuel gas in step S133. Here, the predetermined pressure value P f is set so that the cathode 10c has a higher pressure value than the anode 10a. Further, in step S134~S136, the supply of fuel gas to count the time T f to decrease from the stop to a predetermined voltage V f, in step S139, by comparing the diagnostic value Cj f and time T f Perform fault diagnosis with Other parts are the same as those in the flowchart of FIG.

このように、酸化剤ガスを所定圧力Pfに設定し、燃料ガスの供給を停止した場合にも、第7の実施形態と同様に、故障診断能力の向上と、誤診断の回避の両立が可能な燃料電池10の故障診断を行うことができる。 Thus, even when the oxidant gas is set to the predetermined pressure P f and the supply of the fuel gas is stopped, both the improvement of the failure diagnosis capability and the avoidance of misdiagnosis can be achieved as in the seventh embodiment. A possible failure diagnosis of the fuel cell 10 can be performed.

次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第7の実施形態と異なる効果のみを説明する。   Next, the effect of this embodiment will be described. Only the effects different from those of the seventh embodiment will be described below.

単位セル1毎、または、複数の単位セル1を直列に接続した組電池毎の電池電圧を検出する電圧検出手段15と、カソード10cの圧力を調整する酸化剤ガス圧力調整手段18と、を備える。判断値設定手段(S138)は、カソード10cの圧力を所定圧力値Pfに設定し、アノード10aへの反応ガスの供給を停止してから、所定電圧Vf0に低下するまでに要する時間の判断値Cjfを設定する。ここでは、カソード10cがアノード10aより高い圧力値となるように所定圧力値Pfを設定する。診断手段(S139)は、カソード10cの圧力を所定圧力値Pfに設定し、アノード10aへの反応ガスの供給を停止してから、電圧検出手段16の検出値が所定電圧Vf0に低下するまでの時間Tfと、判断値Cjfとを比較することにより故障診断を行う。これにより、故障診断能力の向上と、誤診断の回避の両立が可能となる。 Voltage detecting means 15 for detecting a battery voltage for each unit cell 1 or each assembled battery in which a plurality of unit cells 1 are connected in series, and an oxidant gas pressure adjusting means 18 for adjusting the pressure of the cathode 10c are provided. . Determination value setting means (S138) sets the pressure of the cathode 10c to a predetermined pressure value P f, after stopping the supply of the reaction gas to the anode 10a, the time required to drop to a predetermined voltage V f0 determined Set the value Cj f . Here, the predetermined pressure value P f is set so that the cathode 10c has a higher pressure value than the anode 10a. Diagnostic means (S139) sets the pressure of the cathode 10c to a predetermined pressure value P f, after stopping the supply of the reaction gas to the anode 10a, the detection value of the voltage detecting means 16 is lowered to a predetermined voltage V f0 and time T f until, the failure diagnosis by comparing the decision value Cj f. As a result, it is possible to improve both failure diagnosis capability and avoid misdiagnosis.

次に、第10の実施形態について説明する。燃料電池10の故障診断装置の構成を図19に示す。以下、第3の実施形態と異なる部分を中心に説明する。   Next, a tenth embodiment will be described. FIG. 19 shows the configuration of the failure diagnosis apparatus for the fuel cell 10. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the third embodiment.

アノード10a、カソード10cの下流側に設けた燃料ガス圧力制御手段17、酸化剤ガス圧力制御手段18に加えて、アノード10a内を選択的に閉塞する燃料極閉塞手段19を備える。ここでは、アノード10aの入口および出口を選択的に閉塞する二つの開閉バルブにより燃料極閉塞手段19を構成する。さらに、電圧検出手段15の替わりに、アノード10a内の燃料ガス圧力を検出する燃料ガス圧力検出手段20を備える。   In addition to the fuel gas pressure control means 17 and the oxidant gas pressure control means 18 provided on the downstream side of the anode 10a and the cathode 10c, a fuel electrode closing means 19 for selectively closing the anode 10a is provided. Here, the fuel electrode closing means 19 is constituted by two on-off valves that selectively close the inlet and the outlet of the anode 10a. Further, in place of the voltage detection means 15, a fuel gas pressure detection means 20 for detecting the fuel gas pressure in the anode 10a is provided.

ここでは、燃料電池10の故障診断時に、酸化剤ガスの供給を停止するとともに、アノード10a内を所定圧力Pg0まで加圧した状態で閉塞する。ここでは、アノード10aがカソード10cより高い圧力値となるように所定圧力値Pg0を設定する。このような状態で所定時間Tgが経過した後のアノード10a内の圧力が判断値Cjgより小さい場合に、故障が生じていると判断する。 Here, at the time of failure diagnosis of the fuel cell 10, the supply of the oxidant gas is stopped and the anode 10a is closed while being pressurized to a predetermined pressure Pg0 . Here, the predetermined pressure value Pg0 is set so that the anode 10a has a higher pressure value than the cathode 10c. If the pressure in the anode 10a after a predetermined time T g has elapsed determined value Cj g smaller in this state, it is determined that a failure has occurred.

燃料電池10の故障診断制御を、図20のフローチャートを用いて説明する。   The failure diagnosis control of the fuel cell 10 will be described using the flowchart of FIG.

ステップS151において、発電停止か否かを判断し、停止している場合にステップS152に進み、酸化剤ガスの供給を停止する。次に、ステップS153において、燃料ガス圧力制御手段17を調整することによりアノード10a内を所定値Pg0まで加圧する。次に、ステップS154において、燃料極閉塞手段19により、アノード10a内を閉塞する。 In step S151, it is determined whether or not the power generation is stopped. If the power generation is stopped, the process proceeds to step S152, and the supply of the oxidant gas is stopped. Next, in step S153, the inside of the anode 10a is pressurized to a predetermined value Pg0 by adjusting the fuel gas pressure control means 17. Next, in step S154, the anode 10a is closed by the fuel electrode closing means 19.

ステップS155、S156において、アノード10a内を閉塞してから所定時間Tg0経過したと判断されたら、ステップS157において、アノード10a内の圧力Pgを検出する。ステップS158において、燃料電池温度Tを計測し、ステップS159において判断値Cjgを設定する。 In step S155, S156, if it is determined from the closed to the anode 10a and the predetermined time T g0 elapsed, in step S157, detects the pressure P g in the anode 10a. In step S158, the fuel cell temperature T is measured, and in step S159, a judgment value Cj g is set.

ここで、燃料電池温度Tが高い場合には、極間の反応ガスの移動が多いため(図2)、正常時にもアノード10a内の圧力低下量が大きくなる。そこで、燃料電池温度Tが大きい場合には、図21に示すように判断値Cjgを小さい値に設定することで、溶解拡散により圧力が低下した場合に故障が生じていると誤診断するのを防ぐことができる。ここでは、予め実験等により、所定値Pg0まで加圧したアノード10aを閉塞した後、所定時間Tg0が経過したときの、正常時におけるアノード10a内の圧力Pgを複数の燃料電池温度T毎に求める。これに応じて、判断値Cjgを設定し、図21に示すようなマップとして記憶しておく。 Here, when the fuel cell temperature T is high, there is much movement of the reaction gas between the electrodes (FIG. 2), so that the amount of pressure drop in the anode 10a increases even during normal operation. Therefore, when the fuel cell temperature T is large, by setting a small value judgment value Cj g as shown in FIG. 21, the solution-diffusion of the pressure erroneous diagnosis fault occurs when reduced by Can be prevented. Here, by experiment or the like, after closing the anode 10a pressurized to a predetermined value P g0, when a predetermined time T g0 has elapsed, the pressure P g a plurality of fuel cell temperature T in the anode 10a in the normal Ask every time. In response to this, a judgment value Cj g is set and stored as a map as shown in FIG.

次に、ステップS160において、検出されたアノード10aの圧力Pgと判断値Cjgとを比較する。圧力Pgが判断値Cjg以上の場合には正常と判断し、未満の場合には故障と判断してステップS161において故障処理を行う。ステップS162において、アノード10aを閉塞してからの経過時間Tgを0にリセットして、本フローを終了する。 Next, at step S160, compares the pressure P g of the detected anode 10a and determines values Cj g. If, on the other hand the pressure P g is not less than determination value Cj g, in the case of less than the failure process in step S161 it is determined that failure. In step S162, the elapsed time T g of the after closing the anode 10a is reset to 0, the flow ends.

このように、加圧後、閉塞されたアノード10a内の圧力変化に応じて、燃料電池10の故障診断を行う。このとき、燃料電池温度Tが高い場合には、溶解拡散により正常時にもアノード10aの圧力Pgが低下し易くなる。そこで、判断値Cjgを燃料電池温度Tに応じて設定する。 Thus, after pressurization, failure diagnosis of the fuel cell 10 is performed according to the pressure change in the closed anode 10a. At this time, when the fuel cell temperature T is high, the pressure P g of the anode 10a to the normal by the solution-diffusion tends to decrease. Therefore, the judgment value Cj g is set according to the fuel cell temperature T.

次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第3の実施形態と異なる効果のみを説明する。   Next, the effect of this embodiment will be described. Hereinafter, only effects different from those of the third embodiment will be described.

燃料電池10内の燃料ガス圧力を検出する燃料ガス圧力検出手段20を備え、判断値設定手段(S159)は、温度検出手段16の出力に応じて、燃料電池10の電圧状態または燃料ガス圧力状態の閾値を判断値Cjgとして設定する。診断手段(S160)は、燃料ガス圧力検出手段20より求めた燃料電池10の燃料ガス圧力の状態と、判断値Cjgを比較することにより故障診断を行う。 The fuel gas pressure detecting means 20 for detecting the fuel gas pressure in the fuel cell 10 is provided, and the judgment value setting means (S159) is in a voltage state or a fuel gas pressure state of the fuel cell 10 according to the output of the temperature detecting means 16. Is set as the judgment value Cj g . The diagnosis unit (S160) performs failure diagnosis by comparing the determination value Cjg with the state of the fuel gas pressure of the fuel cell 10 obtained from the fuel gas pressure detection unit 20.

ここでは、燃料電池10内の燃料ガス圧力を検出する燃料ガス圧力検出手段20と、アノード10aの圧力を調整する燃料ガス圧力調整手段17と、アノード10aを閉塞する燃料極閉塞手段19と、を備える。判断値設定手段(S159)は、温度検出手段16の出力に応じて所定圧力Pg0まで加圧したアノード10aを閉塞してから所定時間Tg0経過後の、アノード10aのガス圧力値の判断値Cjgを設定する。ここでは、アノード10aの圧力がカソード1の圧力よりも高くなるように所定圧力Pg0を設定する。診断手段(160)は、所定圧力Pg0まで加圧したアノード10aを閉塞してから所定時間Tg0経過後の、アノード10aのガス圧力の検出値Pgと判断値Cjgとを比較することにより故障診断を行う。これにより、故障診断能力の向上と、誤診断の回避の両立が可能となる。 Here, the fuel gas pressure detecting means 20 for detecting the fuel gas pressure in the fuel cell 10, the fuel gas pressure adjusting means 17 for adjusting the pressure of the anode 10a, and the fuel electrode closing means 19 for closing the anode 10a are provided. Prepare. Determination value setting means (S159) from closes the anode 10a pressurized to a predetermined pressure P g0 in accordance with the output of the temperature detecting means 16 after a predetermined time T g0 elapsed, determination value of the gas pressure value of the anode 10a Set Cj g . Here, the predetermined pressure P g0 is set so that the pressure of the anode 10 a is higher than the pressure of the cathode 1. Diagnostic means (160), comparing the predetermined pressure P g0 to pressurized the anode 10a from the closed after a predetermined time T g0 elapsed, the detection value P g and determined values Cj g of the gas pressure of the anode 10a Perform fault diagnosis with As a result, it is possible to improve both failure diagnosis capability and avoid misdiagnosis.

次に、第11の実施形態について説明する。燃料電池10の故障診断装置を図19に示す。以下、第10の実施形態と異なる部分を中心に説明する。   Next, an eleventh embodiment will be described. A failure diagnosis apparatus for the fuel cell 10 is shown in FIG. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the tenth embodiment.

燃料電池温度Tに応じて、アノード10aを加圧してから閉塞し、アノード10a内の圧力Phが所定値Ph0まで低下するのに要する時間の診断値を設定し、これと検出値Thとを比較することにより故障診断を行う。ここでは、アノード10aがカソード1よりも高い圧力となるように所定値Ph0を設定する。燃料電池10の故障診断制御を図22に示すフローチャートを用いて説明する。 Depending on the fuel cell temperature T, the anode 10a closes the pressurized, the pressure P h in the anode 10a sets the diagnostic value of the time required to decrease to a predetermined value P h0, which the detection value T h A failure diagnosis is performed by comparing Here, the predetermined value P h0 is set so that the anode 10 a has a higher pressure than the cathode 1. The failure diagnosis control of the fuel cell 10 will be described using the flowchart shown in FIG.

ステップS171〜S174では、ステップS151〜S154と同様とする。ステップS175において、アノード10aを閉塞してからの経過時間Thをカウントする。ステップS176でアノード10a内の圧力Phを検出し、ステップS177で圧力Phが所定値Ph1まで低下したか否かを判断する。圧力Phが所定値Ph1まで低下したと判断されるまでステップS175〜S177を繰り返し、低下したと判断されたら、ステップS178に進む。 Steps S171 to S174 are the same as steps S151 to S154. In step S175, to count the elapsed time T h from closes the anode 10a. Detecting a pressure P h in the anode 10a in step S176, the pressure P h determines whether decreased to a predetermined value P h1 at step S177. When the pressure P h can repeat steps S175~S177 until judged reduced to a predetermined value P h1, it is determined to be decreased, the process proceeds to step S178.

ステップS178で燃料電池温度Tを計測して、ステップS179において、燃料電池温度Tに応じて判断値Cjhを設定する。ここで、燃料電池温度Tが高い場合には、溶解拡散により極間を移動する燃料ガス量も大きくなり、アノード10a内の圧力Phが所定値Ph1まで低下する時間Thが小さくなる。そこで、燃料電池温度Tが高い場合には、図23に示すように判断値Cjhを小さく設定する。 In step S178, the fuel cell temperature T is measured. In step S179, the determination value Cj h is set according to the fuel cell temperature T. Here, when the fuel cell temperature T is high, the amount of fuel gas to move the machining gap by the solution-diffusion becomes large, the time T h the pressure P h in the anode 10a is reduced to a predetermined value P h1 is small. Therefore, when the fuel cell temperature T is high, the judgment value Cj h is set small as shown in FIG.

次に、ステップS180において、経過時間Thと判断値Cjhを比較して、時間Thが判断値Cjh以上の場合には正常と判断し、時間Thが判断値Cjh未満の場合には故障が生じていると判断してステップS181において故障処理を行う。次に、ステップS182において、経過時間Thを0にリセットし、本フローを終了する。 Next, in step S180, by comparing the decision value Cj h and the elapsed time T h, is determined to be normal when the time T h is more than determination value Cj h, when time T h is less than the decision value Cj h Is determined to have failed, and failure processing is performed in step S181. Next, in step S182, the elapsed time T h is reset to 0, the flow ends.

このように、加圧し閉塞されたアノード10a内の圧力が所定値Ph1まで低下するのに要する時間Thに応じて燃料電池10の故障診断を行う。このとき、燃料電池温度Tが高い場合には、溶解拡散により正常時にもアノード10a内の圧力が所定値Ph1まで低下する時間が短くなる。そこで、判断値Cjhを燃料電池温度Tに応じて設定する。 Thus, a failure diagnosis of the fuel cell 10 in accordance with the time T h the pressure of the pressurized occluded in the anode 10a is required to decrease to a predetermined value P h1. At this time, when the fuel cell temperature T is high, the time during which the pressure in the anode 10a drops to the predetermined value Ph1 is shortened even during normal operation due to dissolution and diffusion. Therefore, the judgment value Cj h is set according to the fuel cell temperature T.

次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第10の実施形態と異なる効果のみを説明する。   Next, the effect of this embodiment will be described. Hereinafter, only effects different from those of the tenth embodiment will be described.

燃料電池10内の燃料ガス圧力を検出する燃料ガス圧力検出手段20と、アノード10aの圧力を調整する燃料ガス圧力調整手段17と、アノード10aを閉塞する燃料極閉塞手段19と、を備える。判断値設定手段(S179)は、温度検出手段16の出力に応じて、所定圧力Ph0まで加圧したアノード10aを閉塞してから所定電圧に低下するまでの時間の判断値Cjhを設定する。ここでは、アノード10aがカソード10cよりも高い圧力となるように所定値Ph0を設定する。診断手段(S180)は、所定圧力Ph0まで加圧したアノード10aを閉塞してから、燃料ガス圧力検出手段20の出力が所定値Ph1まで低下するのに要した時間Thと、判断値Cjhとを比較することにより故障診断を行う。これにより、故障診断能力の向上と、誤診断の回避の両立が可能となる。 A fuel gas pressure detecting means 20 for detecting the fuel gas pressure in the fuel cell 10, a fuel gas pressure adjusting means 17 for adjusting the pressure of the anode 10a, and a fuel electrode closing means 19 for closing the anode 10a are provided. The judgment value setting means (S179) sets the judgment value Cj h of the time from when the anode 10a pressurized to the predetermined pressure P h0 is closed until the voltage drops to the predetermined voltage, according to the output of the temperature detection means 16. . Here, the predetermined value P h0 is set so that the anode 10a has a higher pressure than the cathode 10c. Diagnostic means (S180) from closes the pressurized anode 10a to a predetermined pressure P h0, and time T h required for the output of the fuel gas pressure detection means 20 is lowered to a predetermined value P h1, determination value Failure diagnosis is performed by comparing Cj h . As a result, it is possible to improve both failure diagnosis capability and avoid misdiagnosis.

次に、第12の実施形態について説明する。燃料電池10の故障診断装置の構成を図24に示す。以下、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。   Next, a twelfth embodiment will be described. The configuration of the failure diagnosis apparatus for the fuel cell 10 is shown in FIG. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.

温度検出手段16に加えて、電解質膜2の含水率を推定する電解質膜含水率推定手段22を備える。燃料電池温度Tおよび電解質膜2の含水率εに応じて、判断値Cjiを変化させる。 In addition to the temperature detection means 16, an electrolyte membrane moisture content estimation means 22 for estimating the moisture content of the electrolyte membrane 2 is provided. Depending on the fuel cell temperature T and the moisture content of the electrolyte membrane 2 epsilon, changing the decision value Cj i.

ここで、溶解拡散によるガス移動量は、電解質膜2の含水率εに応じて変化する。例えば、アノード10aとカソード10c間の水素分圧差を一定とし、燃料電池温度Tを一定とした場合、アノード10aからカソード10cへ燃料ガスの溶解拡散移動量は図25に示すようになる。つまり、電解質膜2の含水率εが増大するに従って、燃料ガスの溶解拡散移動量が増大する。   Here, the amount of gas movement due to dissolution and diffusion changes according to the moisture content ε of the electrolyte membrane 2. For example, when the hydrogen partial pressure difference between the anode 10a and the cathode 10c is made constant and the fuel cell temperature T is made constant, the amount of fuel gas dissolved and diffused from the anode 10a to the cathode 10c is as shown in FIG. That is, as the moisture content ε of the electrolyte membrane 2 increases, the amount of fuel gas dissolved and transferred increases.

そこで、燃料電池温度Tに加えて電解質膜2の含水率εに応じて判断値Cjiを設定する。この判断値Cjiと反応ガス供給量Qを変化させた場合の電圧変化量ΔViを比較することにより、燃料電池10の故障を診断する。 Therefore, in addition to the fuel cell temperature T to set the determination value Cj i in accordance with the water content of the electrolyte membrane 2 epsilon. A failure of the fuel cell 10 is diagnosed by comparing the judgment value Cj i with the voltage change amount ΔV i when the reaction gas supply amount Q is changed.

燃料電池10の故障診断制御を図26のフローチャートを用いて説明する。   The failure diagnosis control of the fuel cell 10 will be described using the flowchart of FIG.

ステップS7−2において、燃料電池温度Tの検出に加えて、電解質膜2の含水率εの推定を行う。ステップS8−2において、判断値Cjiを、燃料電池温度Tおよび含水率εに応じて設定する。その他、第1の実施形態と同様とする。 In step S7-2, in addition to the detection of the fuel cell temperature T, the moisture content ε of the electrolyte membrane 2 is estimated. In step S8-2, a judgment value Cj i, is set according to the fuel cell temperature T and the moisture content epsilon. Others are the same as those in the first embodiment.

このように、含水率εに応じて判断値Cjiを変化させることにより、さらに正確に溶解拡散移動を考慮することができるので、故障診断能力の向上と誤診断回避をさらに向上させることができる。 Thus, by changing the determination value Cj i in accordance with the water content epsilon, further it is possible to consider the exact solution-diffusion movement, it is possible to further improve the diagnostic avoid erroneous increase failure diagnostic capabilities .

なお、ここでは、燃料電池温度Tおよび含水率εに応じて判断値Cjiを変化させているが、この限りではない。例えば、燃料電池温度Tが一定に維持される場合などには、含水率εのみに応じて判断値Cjiを変化させてもよい。さらには、本実施形態においては、第1の実施形態において、含水率εに応じて判断値Cjiを変化させているが、第2〜11の実施形態においても同様に、含水率εに応じて判断値Cjを変化させることができる。 In this case, although by changing the decision values Cj i in accordance with the fuel cell temperature T and the moisture content epsilon, not limited. For example, in a case where the fuel cell temperature T is maintained constant, may change the determination value Cj i in accordance with only the moisture content epsilon. Furthermore, in this embodiment, in the first embodiment, although by changing the decision values Cj i in accordance with the moisture content epsilon, also in the embodiment of the 2 to 11, depending on the water content epsilon The judgment value Cj can be changed.

次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第1の実施形態と異なる効果のみを説明する。   Next, the effect of this embodiment will be described. Only the effects different from those of the first embodiment will be described below.

アノード10aとカソード10cで電解質膜2を狭持してなる単位セル1を、少なくとも一つ以上積層してなる燃料電池10と、燃料電池10の温度を検出する温度検出手段16、もしくは、電解質膜2の含水率を検出または推定するための含水率推定手段22、の少なくとも一方を備える。また、温度検出手段16、もしくは、含水率推定手段22の出力に応じて判断値Cjiを設定する判断値設定手段(S8−2)と、診断値Cjiを用いて燃料電池10の故障診断を行う診断手段(S9)を備える。このように、溶解拡散移動は、燃料電池10の温度Tおよび電解質膜2の含水率εに応じて変化するので、判断値Cjiを燃料電池温度Tおよび含水率εに応じて変化させることで、さらに故障診断能力の向上と、誤診断の回避の両立が可能となる。 A fuel cell 10 in which at least one unit cell 1 having an electrolyte membrane 2 sandwiched between an anode 10a and a cathode 10c is laminated, and a temperature detecting means 16 for detecting the temperature of the fuel cell 10, or an electrolyte membrane At least one of moisture content estimation means 22 for detecting or estimating the moisture content of 2. The temperature detecting means 16, or a determination value setting means for setting a judgment value Cj i in accordance with the output of the water content estimating means 22 (S8-2), the failure diagnosis of the fuel cell 10 by using the diagnostic value Cj i The diagnostic means (S9) which performs is provided. Thus, solution-diffusion movement varies in accordance with the water content of the temperature T and the electrolyte membrane 2 epsilon of the fuel cell 10, by changing the determination value Cj i in accordance with the fuel cell temperature T and the moisture content epsilon Furthermore, it is possible to improve both the fault diagnosis capability and avoid misdiagnosis.

なお、本発明は、上記発明を実施するための最良の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で、様々な変更を為し得ることはいうまでもない。   The present invention is not limited to the best mode for carrying out the invention, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims. Absent.

本発明は、燃料電池の故障診断装置に適用することができる。特に、固体高分子膜等の欠損による反応ガスの漏洩が生じているか否かを診断する故障診断装置に適用することができる。   The present invention can be applied to a fuel cell failure diagnosis apparatus. In particular, the present invention can be applied to a failure diagnosis apparatus that diagnoses whether or not a reaction gas leaks due to a defect in a solid polymer film or the like.

第1の実施形態に用いる燃料電池の故障診断装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the failure diagnosis apparatus of the fuel cell used for 1st Embodiment. 燃料電池温度に対する溶解拡散移動によるガス移動量を示す図である。It is a figure which shows the gas transfer amount by melt | dissolution diffusion transfer with respect to fuel cell temperature. 第1の実施形態における故障診断の制御フローチャートである。It is a control flowchart of the failure diagnosis in 1st Embodiment. 酸化剤ガス流量に対する電池電圧を示す図である。It is a figure which shows the battery voltage with respect to oxidant gas flow volume. 第1の実施形態における燃料電池温度に対する判断値を示す図である。It is a figure which shows the judgment value with respect to the fuel cell temperature in 1st Embodiment. 第2の実施形態における故障診断の制御フローチャートである。It is a control flowchart of the failure diagnosis in 2nd Embodiment. 第3の実施形態に用いる燃料電池の故障診断装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the failure diagnosis apparatus of the fuel cell used for 3rd Embodiment. 第3の実施形態における故障診断の制御フローチャートである。It is a control flowchart of the failure diagnosis in 3rd Embodiment. 極間ガス差圧に対する電池電圧を示す図である。It is a figure which shows the battery voltage with respect to the gas pressure difference between electrodes. 第3の実施形態における燃料電池温度に対する判断値を示す図である。It is a figure which shows the judgment value with respect to the fuel cell temperature in 3rd Embodiment. 第4の実施形態における故障診断の制御フローチャートである。It is a control flowchart of the failure diagnosis in 4th Embodiment. 第5の実施形態における故障診断の制御フローチャートである。It is a control flowchart of the failure diagnosis in 5th Embodiment. 第6の実施形態における故障診断の制御フローチャートである。It is a control flowchart of the failure diagnosis in 6th Embodiment. 第6、8の実施形態における燃料電池温度に対する判断値を示す図である。It is a figure which shows the judgment value with respect to the fuel cell temperature in 6th, 8th embodiment. 第7の実施形態における故障診断の制御フローチャートである。It is a control flowchart of the failure diagnosis in 7th Embodiment. 第7、9の実施形態における燃料電池温度に対する判断値を示す図である。It is a figure which shows the judgment value with respect to the fuel cell temperature in 7th, 9th embodiment. 第8の実施形態における故障診断の制御フローチャートである。It is a control flowchart of the failure diagnosis in 8th Embodiment. 第9の実施形態における故障診断の制御フローチャートである。It is a control flowchart of the failure diagnosis in 9th Embodiment. 第10の実施形態に用いる燃料電池の故障診断装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the failure diagnosis apparatus of the fuel cell used for 10th Embodiment. 第10の実施形態における故障診断の制御フローチャートである。It is a control flowchart of the failure diagnosis in 10th Embodiment. 第10の実施形態における燃料電池温度に対する判断値を示す図である。It is a figure which shows the judgment value with respect to the fuel cell temperature in 10th Embodiment. 第11の実施形態における故障診断の制御フローチャートである。It is a control flowchart of the failure diagnosis in 11th Embodiment. 第11の実施形態における燃料電池温度に対する判断値を示す図である。It is a figure which shows the judgment value with respect to the fuel cell temperature in 11th Embodiment. 第12の実施形態に用いる燃料電池の故障診断装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the failure diagnosis apparatus of the fuel cell used for 12th Embodiment. 電解質膜含水率に対する溶解拡散移動によるガス移動量を示す図である。It is a figure which shows the gas transfer amount by melt | dissolution diffusion transfer with respect to electrolyte membrane water content. 第12の実施形態における故障診断の制御フローチャートである。It is a control flowchart of the failure diagnosis in 12th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 単位セル
2 電解質膜
10 燃料電池
10a アノード
10c カソード
12 燃料ガス流量制御手段
14 酸化剤ガス流量制御手段
15 電圧検出手段
16 温度検出手段
17 燃料ガス圧力制御手段
18 酸化剤ガス圧力制御手段
19 燃料極閉塞手段
20 燃料ガス圧力検出手段
21 故障診断制御手段
22 含水率推定手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Unit cell 2 Electrolyte membrane 10 Fuel cell 10a Anode 10c Cathode 12 Fuel gas flow rate control means 14 Oxidant gas flow rate control means 15 Voltage detection means 16 Temperature detection means 17 Fuel gas pressure control means 18 Oxidant gas pressure control means 19 Fuel electrode Blocking means 20 Fuel gas pressure detection means 21 Fault diagnosis control means 22 Moisture content estimation means

Claims (13)

アノードとカソードで電解質膜を狭持してなる単位電池を、少なくとも一つ以上積層してなる燃料電池と、
前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段、もしくは、前記電解質膜の含水率を検出または推定するための含水率検出手段、の少なくとも一方と、
前記温度検出手段、もしくは、前記含水率検出手段の出力に応じて前記燃料電池の故障診断を行うための閾値である判断値を設定する判断値設定手段と、
前記判断値を用いて前記燃料電池の故障診断を行う診断手段と、を備えることを特徴とする燃料電池の故障診断装置。
A fuel cell in which at least one unit cell in which an electrolyte membrane is sandwiched between an anode and a cathode is laminated; and
At least one of temperature detecting means for detecting the temperature of the fuel cell, or moisture content detecting means for detecting or estimating the moisture content of the electrolyte membrane;
A judgment value setting means for setting a judgment value which is a threshold value for performing failure diagnosis of the fuel cell according to an output of the temperature detection means or the moisture content detection means;
A fuel cell failure diagnosis apparatus, comprising: a diagnosis unit configured to perform a failure diagnosis of the fuel cell using the determination value.
前記単位電池毎、または、複数の前記単位電池を直列に接続した組電池毎、の電池電圧を検出する電圧検出手段、もしくは、前記燃料電池内の燃料ガス圧力を検出する圧力検出手段、の少なくとも一方を備え、
前記判断値設定手段は、前記燃料電池の電圧状態または燃料ガス圧力状態の判断値を設定し、
前記診断手段は、前記電圧検出手段もしくは前記圧力検出手段より求めた前記燃料電池の電圧状態または燃料ガス圧力状態と、前記判断値とを比較することにより故障診断を行う請求項1に記載の燃料電池の故障診断装置。
At least a voltage detection unit that detects a battery voltage of each unit cell or each assembled battery in which a plurality of unit cells are connected in series, or a pressure detection unit that detects a fuel gas pressure in the fuel cell. With one side,
The determination value setting means sets a determination value of the voltage state or fuel gas pressure state of the fuel cell,
2. The fuel according to claim 1, wherein the diagnosis unit performs failure diagnosis by comparing the determination value with a voltage state or a fuel gas pressure state of the fuel cell obtained from the voltage detection unit or the pressure detection unit. Battery fault diagnosis device.
前記単位電池毎、または、複数の前記単位電池を直列に接続した組電池毎の電池電圧を検出する電圧検出手段と、
前記燃料電池に供給する反応ガス流量を調整する反応ガス流量調整手段と、を備え、
前記判断値設定手段は、前記反応ガスの流量を所定の第一流量値から第二流量値に変化させた際の電圧変化量の判断値を設定し、
前記診断手段は、前記反応ガス流量を変化させた際の電圧変化量の検出値と、前記判断値を比較することにより故障診断を行う請求項1に記載の燃料電池の故障診断装置。
Voltage detection means for detecting a battery voltage for each unit battery or for each assembled battery in which a plurality of the unit batteries are connected in series;
Reactive gas flow rate adjusting means for adjusting the reactive gas flow rate supplied to the fuel cell,
The determination value setting means sets a determination value of a voltage change amount when the flow rate of the reaction gas is changed from a predetermined first flow rate value to a second flow rate value,
2. The fuel cell failure diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the diagnosis unit performs failure diagnosis by comparing a detected value of a voltage change amount when the reaction gas flow rate is changed with the determination value.
前記反応ガス流量を変化させてから、所定時間経過後に、前記電圧検出手段により電圧を検出する請求項3に記載の燃料電池の故障診断装置。   4. The fuel cell failure diagnosis device according to claim 3, wherein a voltage is detected by the voltage detection means after a predetermined time has elapsed since the reaction gas flow rate was changed. 前記単位電池毎、または、複数の前記単位電池を直列に接続した組電池毎の電池電圧を検出する電圧検出手段と、
前記アノードと前記カソードのガス差圧を調整するガス差圧調整手段と、を備え、
前記判断値設定手段は、前記ガス差圧を所定の第一差圧値から第二差圧値に変化させた際の電圧変化量の判断値を設定し、
前記診断手段は、前記ガス差圧を変化させた際の電圧変化量の検出値と、前記判断値を比較することにより故障診断を行う請求項1に記載の燃料電池の故障診断装置。
Voltage detection means for detecting a battery voltage for each unit battery or for each assembled battery in which a plurality of the unit batteries are connected in series;
Gas differential pressure adjusting means for adjusting the gas differential pressure of the anode and the cathode,
The determination value setting means sets a determination value of a voltage change amount when the gas differential pressure is changed from a predetermined first differential pressure value to a second differential pressure value,
2. The fuel cell failure diagnosis device according to claim 1, wherein the diagnosis unit performs failure diagnosis by comparing a detected value of a voltage change amount when the gas differential pressure is changed with the determination value.
故障診断時に、前記カソードに導入する酸化剤ガスの供給を停止した状態で、前記ガス差圧を変化させる請求項5に記載の燃料電池の故障診断装置。   The fuel cell failure diagnosis device according to claim 5, wherein the gas differential pressure is changed in a state where supply of the oxidant gas introduced to the cathode is stopped at the time of failure diagnosis. 前記ガス差圧を変化させてから、所定時間後に、前記電圧検出手段により電圧を検出する請求項5または6に記載の燃料電池の故障診断装置。   7. The fuel cell failure diagnosis device according to claim 5, wherein a voltage is detected by the voltage detection unit after a predetermined time has elapsed since the gas differential pressure was changed. 前記単位電池毎、または、複数の前記単位電池を直列に接続した組電池毎の電池電圧を検出する電圧検出手段と、
前記アノードの圧力を調整する圧力調整手段と、を備え、
前記判断値設定手段は、前記アノードを前記カソードよりも高い圧力値に設定し、前記カソードへの酸化剤ガスの供給を停止してから、所定時間後の前記電圧検出手段の判断値を設定し、
前記診断手段は、前記アノードを前記カソードよりも高い圧力値に設定し、前記カソードへの酸化剤ガスの供給を停止してから、所定時間後の前記電圧検出手段の検出値と、前記判断値とを比較することにより故障診断を行う請求項1に記載の燃料電池の故障診断装置。
Voltage detection means for detecting a battery voltage for each unit battery or for each assembled battery in which a plurality of the unit batteries are connected in series;
Pressure adjusting means for adjusting the pressure of the anode,
The judgment value setting means sets the anode to a pressure value higher than that of the cathode, sets the judgment value of the voltage detection means after a predetermined time after stopping the supply of the oxidant gas to the cathode. ,
The diagnostic means sets the anode to a pressure value higher than that of the cathode, stops the supply of the oxidant gas to the cathode, and detects the detected value of the voltage detecting means after a predetermined time and the judgment value. The fuel cell failure diagnosis device according to claim 1, wherein failure diagnosis is performed by comparing
前記単位電池毎、または、複数の前記単位電池を直列に接続した組電池毎の電池電圧を検出する電圧検出手段と、
前記アノードの圧力を調整する圧力調整手段と、を備え、
前記判断値設定手段は、前記アノードを前記カソードよりも高い圧力値に設定し、前記カソードへの酸化剤ガスの供給を停止してから、所定電圧に低下するまでに要する時間の判断値を設定し、
前記診断手段は、前記アノードを前記カソードよりも高い圧力値に設定し、前記カソードへの酸化剤ガスの供給を停止してから、前記電圧検出手段の検出値が前記所定電圧に低下するまでの時間と、前記判断値とを比較することにより故障診断を行う請求項1に記載の燃料電池の故障診断装置。
Voltage detection means for detecting a battery voltage for each unit battery or for each assembled battery in which a plurality of the unit batteries are connected in series;
Pressure adjusting means for adjusting the pressure of the anode,
The judgment value setting means sets a judgment value of a time required for the anode to be set to a pressure value higher than that of the cathode and to be reduced to a predetermined voltage after the supply of the oxidant gas to the cathode is stopped. And
The diagnostic means sets the anode to a pressure value higher than that of the cathode, stops supplying the oxidant gas to the cathode, and then the detection value of the voltage detection means decreases to the predetermined voltage. The fuel cell failure diagnosis apparatus according to claim 1, wherein failure diagnosis is performed by comparing time and the determination value.
前記単位電池毎、または、複数の前記単位電池を直列に接続した組電池毎の電池電圧を検出する電圧検出手段と、
前記カソードの圧力を調整する圧力調整手段と、を備え、
前記判断値設定手段は、前記カソードを前記アノードよりも高い圧力値に設定し、前記アノードへの燃料ガスの供給を停止してから、所定時間後の前記電圧検出手段の判断値を設定し、
前記診断手段は、前記カソードを前記アノードよりも高い圧力値に設定し、前記アノードへの燃料ガスの供給を停止してから、所定時間後の前記電圧検出手段の検出値と、前記判断値とを比較することにより故障診断を行う請求項1に記載の燃料電池の故障診断装置。
Voltage detection means for detecting a battery voltage for each unit battery or for each assembled battery in which a plurality of the unit batteries are connected in series;
Pressure adjusting means for adjusting the pressure of the cathode,
The judgment value setting means sets the cathode to a pressure value higher than the anode, sets the judgment value of the voltage detection means after a predetermined time after stopping the supply of fuel gas to the anode,
The diagnostic means sets the cathode to a pressure value higher than that of the anode, stops the supply of fuel gas to the anode, and detects the detected value of the voltage detecting means after a predetermined time, and the judgment value. The fuel cell failure diagnosis apparatus according to claim 1, wherein failure diagnosis is performed by comparing the two.
前記単位電池毎、または、複数の前記単位電池を直列に接続した組電池毎の電池電圧を検出する電圧検出手段と、
前記カソードの圧力を調整する圧力調整手段と、を備え、
前記判断値設定手段は、前記カソードを前記アノードよりも高い圧力に設定し、前記アノードへの燃料ガスの供給を停止してから、所定電圧に低下するまでに要する時間の判断値を設定し、
前記診断手段は、前記カソードを前記アノードよりも高い圧力値に設定し、前記アノードへの燃料ガスの供給を停止してから、前記電圧検出手段の検出値が前記所定電圧に低下するまでの時間と、前記判断値とを比較することにより故障診断を行う請求項1に記載の燃料電池の故障診断装置。
Voltage detection means for detecting a battery voltage for each unit battery or for each assembled battery in which a plurality of the unit batteries are connected in series;
Pressure adjusting means for adjusting the pressure of the cathode,
The judgment value setting means sets the cathode to a pressure higher than that of the anode, sets a judgment value of a time required to decrease to a predetermined voltage after stopping the supply of fuel gas to the anode,
The diagnostic means sets the cathode to a pressure value higher than that of the anode, stops supplying fuel gas to the anode, and waits until the detection value of the voltage detection means drops to the predetermined voltage. 2. The fuel cell failure diagnosis apparatus according to claim 1, wherein failure diagnosis is performed by comparing the determination value with the determination value.
前記燃料電池内の燃料ガス圧力を検出する圧力検出手段と、
前記アノードの圧力を調整する圧力調整手段と、
前記アノードを閉塞するアノード閉塞手段と、を備え、
前記判断値設定手段は、前記アノードを前記カソードよりも高い圧力値に設定した状態で閉塞し、所定時間経過後の前記アノードのガス圧力値の判断値を設定し、
前記診断手段は、前記アノードを前記カソードよりも高い圧力値に設定した状態で閉塞し、所定時間経過後の前記アノード圧力の検出値と、前記判断値とを比較することにより故障診断を行う請求項1に記載の燃料電池の故障診断装置。
Pressure detecting means for detecting fuel gas pressure in the fuel cell;
Pressure adjusting means for adjusting the pressure of the anode;
Anode closing means for closing the anode, and
The judgment value setting means closes the anode in a state of setting a pressure value higher than that of the cathode, and sets a judgment value of the gas pressure value of the anode after a predetermined time has passed.
The diagnostic means closes the anode with a pressure value higher than that of the cathode, and performs a fault diagnosis by comparing the detected value of the anode pressure after a predetermined time with the judgment value. Item 8. The fuel cell failure diagnosis device according to Item 1.
前記燃料電池内の燃料ガス圧力を検出する圧力検出手段と、
前記アノードの圧力を調整する圧力調整手段と、
前記アノードを閉塞するアノード閉塞手段と、を備え、
前記判断値設定手段は、前記アノードを前記カソードよりも高い圧力値に設定した状態で閉塞してから、前記アノード圧力値が所定の圧力値に低下するまでの時間の判断値を設定し、
さらに、前記アノードを前記カソードよりも高い圧力値に設定した状態で閉塞してから、前記アノード圧力値が所定の圧力値に低下するまでの時間と、前記判断値とを比較することにより故障診断を行う診断手段と、を備える請求項1に記載の燃料電池の故障診断装置。
Pressure detecting means for detecting fuel gas pressure in the fuel cell;
Pressure adjusting means for adjusting the pressure of the anode;
Anode closing means for closing the anode, and
The determination value setting means sets a determination value for a time from when the anode is closed in a state where the anode is set to a pressure value higher than that of the cathode until the anode pressure value decreases to a predetermined pressure value,
Further, a failure diagnosis is made by comparing the time until the anode pressure value decreases to a predetermined pressure value after the anode is closed in a state where the anode is set at a higher pressure value than the cathode, and the judgment value. The fuel cell failure diagnosis apparatus according to claim 1, further comprising:
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