JP2007220315A - Fuel cell system, and method for detecting abnormal cell in it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池システムに関し、詳しくは、燃料電池スタックを構成する単セルの異常状態を検出する燃料電池システム及び燃料電池システムの異常セル検出方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a fuel cell system that detects an abnormal state of a single cell that constitutes a fuel cell stack, and an abnormal cell detection method for the fuel cell system.
燃料電池は、複数の単セルを直列に複数積層することで構成された燃料電池スタックから構成されている。 A fuel cell is composed of a fuel cell stack configured by stacking a plurality of single cells in series.
したがって、1つの単セルに異常が発生した場合には、単セルが直列に接続している為、その影響が、燃料電池スタックの出力電圧全体に及んでしまうことになる。そこで、セル電圧が低下した場合、単セルの異常状態を判定する技術が開示されている。 Therefore, when an abnormality occurs in one single cell, the single cells are connected in series, so that the influence affects the entire output voltage of the fuel cell stack. Therefore, a technique for determining an abnormal state of a single cell when the cell voltage decreases is disclosed.
例えば、任意の個数のセルから成るセルブロックの電圧が、判定基準値以下となった際に、電圧低下を起こした異常セルが存在することを判定するといった手法が開示されている(特許文献1参照。)。
単セルの一般的な運転電圧は、0.6V〜1.0V程度であるため、各単セル、あるいは任意の個数の単セルからなるセルブロックの電圧を検出するためには、電圧検出装置の電圧検出レンジを上記運転電圧より広いレンジの0V〜1.5V程度とすることが望ましい。 Since the general operating voltage of a single cell is about 0.6 V to 1.0 V, in order to detect the voltage of each single cell or a cell block composed of an arbitrary number of single cells, It is desirable that the voltage detection range is about 0 V to 1.5 V, which is a wider range than the operation voltage.
しかしながら、異常となった単セルの電圧値は、上述した単セル当たりの電圧検出レンジよりもかなり低くなることが多い。 However, the voltage value of an abnormal single cell is often considerably lower than the voltage detection range per single cell described above.
したがって、上述したような単セル当たりの電圧検出レンジ内に、単セルの異常を判断する判定電圧を設定して単セルの異常の判断を行うと、本来、単セルが安定して運転できる範囲においても異常と判断してしまうといった問題がある。 Therefore, when the determination voltage for determining the abnormality of the single cell is set within the voltage detection range per unit cell as described above and the determination of the abnormality of the single cell is performed, the range in which the single cell can be stably operated originally. However, there is a problem that it is judged abnormal.
このような問題に対処すべく、電圧検出装置の電圧検出レンジの下限値を広げてしまうと、限られたビット数で広い電圧検出レンジで検出されたデジタル値を扱うことになるため、検出されたセル電圧の分解能が低くなってしまうといった新たな問題が発生してしまう。 In order to deal with such problems, if the lower limit value of the voltage detection range of the voltage detection device is expanded, digital values detected in a wide voltage detection range with a limited number of bits will be handled. This causes a new problem that the resolution of the cell voltage is lowered.
本発明の燃料電池システムは、電解質膜を介して対向配置された一対の電極からなる単セルを複数積層した燃料電池スタックから構成される第1セルブロックの電圧を検出する第1の電圧検出手段と、前記第1セルブロックを構成する単セルを任意の個数から成る複数の第2セルブロックに分割し、それぞれの第2セルブロックの電圧を検出する第2の電圧検出手段と、前記第1セルブロックの電圧から、前記第2セルブロック電圧の総和を減算する演算手段と、前記演算手段によって減算された減算値が、異常判定基準値以下の場合、前記第1セルブロックに異常状態となった単セルが存在すると判断する判定手段とを備える。 The fuel cell system of the present invention is a first voltage detecting means for detecting a voltage of a first cell block composed of a fuel cell stack in which a plurality of unit cells each made up of a pair of electrodes arranged opposite to each other with an electrolyte membrane interposed therebetween. And a second voltage detecting means for dividing a single cell constituting the first cell block into a plurality of second cell blocks having an arbitrary number and detecting a voltage of each second cell block; When the calculation means for subtracting the sum of the second cell block voltages from the voltage of the cell block and the subtraction value subtracted by the calculation means is equal to or less than the abnormality determination reference value, the first cell block is in an abnormal state. And determining means for determining that there is a single cell.
また、本発明の燃料電池システムの異常セル検出方法は、電解質膜を介して対向配置された一対の電極を有する単セルを複数積層した燃料電池スタックを備える燃料電池システムのセル異常検出方法であって、燃料電池スタックから構成される第1セルブロックの電圧を検出する第1の電圧検出工程と、前記第1セルブロックを構成する単セルを任意の個数の単セルから成る複数の第2セルブロックに分割し、それぞれの第2セルブロックの電圧を検出する第2の電圧検出工程と、前記第1セルブロック電圧から、前記の第2セルブロック電圧の総和を減算する演算工程と、前記演算工程によって減算された減算値が、異常判定基準値以下の場合、前記第1セルブロックに異常状態となった単セルが存在すると判断する判定工程とを備える。 The abnormal cell detection method for a fuel cell system according to the present invention is a cell abnormality detection method for a fuel cell system including a fuel cell stack in which a plurality of unit cells each having a pair of electrodes arranged opposite to each other with an electrolyte membrane interposed therebetween. A first voltage detecting step for detecting a voltage of a first cell block constituted by a fuel cell stack, and a plurality of second cells comprising an arbitrary number of single cells constituting the first cell block. A second voltage detection step of dividing the block into blocks and detecting a voltage of each second cell block; a calculation step of subtracting a sum of the second cell block voltages from the first cell block voltage; and the calculation A determination step of determining that there is a single cell in an abnormal state in the first cell block when the subtraction value subtracted by the step is equal to or less than the abnormality determination reference value.
本発明によれば、単セルまたはセルブロックの電圧を高分解能で検出できるように維持しながら、異常となった単セルを検出することができる。 According to the present invention, an abnormal single cell can be detected while maintaining the voltage of a single cell or cell block so that it can be detected with high resolution.
また、異常判定基準値を電圧検出レンジの範囲に設定する必要はなく、単セルが異常をきたす前に、異常状態であると判断されることがなくなるため、単セルの性能が許す最大の範囲で燃料電池を運転することを可能とする。 In addition, it is not necessary to set the abnormality determination reference value within the range of the voltage detection range, and it is not determined that the single cell is in an abnormal state before it is abnormal, so the maximum range that the single cell performance allows This makes it possible to operate the fuel cell.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、図1を用いて、本発明の実施の形態として示す燃料電池システムについて説明をする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a fuel cell system shown as an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1に示すように、本発明の実施の形態として示す燃料電池システムは、燃料電池10と、第1電圧検出装置20(第1電圧検出手段)と、第2電圧検出装置21(第2電圧検出手段)と、燃料電池10を冷却する冷却水循環系30と、燃料ガス供給系40と、燃料ガス排出系41と、酸化剤ガス供給系42と、酸化剤ガス排出系43と、インバータ26と、電気負荷27と、燃料電池システムを統括的に制御する制御部25とを備えている。
As shown in FIG. 1, the fuel cell system shown as an embodiment of the present invention includes a
図2に示すように、燃料電池10は、単セルを複数積層した一つの燃料電池スタック32(第1セルブロック)から構成される。なお、図2に示した燃料電池スタック32については、後で詳細に説明をする。
As shown in FIG. 2, the
再び図1に戻り、燃料電池システムの構成について説明をする。燃料電池10は、燃料極に供給される燃料ガス(水素)と、酸化剤極に供給される酸化剤ガス(空気)中の酸素との化学反応により発電をする。燃料電池10で発電された電力は、インバータ26でAC電力に変換され、例えばモータといった電気負荷27を駆動するのに用いられる。
Returning to FIG. 1 again, the configuration of the fuel cell system will be described. The
冷却水循環系30は、冷却水循環配管31と、冷却水循環ポンプ28と、ラジエータ29とを備えている。冷却水循環配管31は、一端が燃料電池10の冷却水出口に接続され、他端が、燃料電池10の冷却水入口に接続されている。冷却水循環ポンプ28は、冷却水循環配管31上に配置され、冷却水循環配管31に流れる冷却水を循環させる動力源である。ラジエータ29は、冷却水循環配管31上に配置され、冷却水の温度が燃料電池10の温度を冷却するのに適した温度になるまで冷却水を冷却する。
The cooling
図2は、燃料電池10をAA断面で切断した様子を示している。図2に示すように、単セル16は、固体高分子電解質膜13の両側に図示しない触媒層をそれぞれ設け、これらを水素ガスが供給される燃料極であるアノード11と、空気が供給される酸化剤極であるカソード12とで挟持して形成されるMEA(Membrane Electrode Assembly)をさらにアノードセパレータ14とカソードセパレータ15とで挟持した構成となっている。
FIG. 2 shows a state in which the
アノードセパレータ14は、アノードに供給される水素の経路となる燃料ガス流路17と、冷却水循環系から供給される冷却水の流路である冷却水流路19とを備える。また、カソードセパレータ15は、カソードに供給される空気の流路である酸化剤ガス流路18を備える。
The
再び図1に戻り、燃料電池システムの構成について説明をする。燃料ガス供給系40は、一端が図示しない水素貯蔵タンクに接続され、他端が燃料電池10の燃料ガス入口に接続され、燃料電池10のアノード極側に供給される燃料ガスである水素の供給経路となる。また、燃料ガス排出系41は、燃料電池10の燃料ガス出口と外部を接続するものであり、燃料電池10から排出されるオフガスの排出経路となる。
Returning to FIG. 1 again, the configuration of the fuel cell system will be described. The fuel
酸化剤ガス供給系42は、一端が図示しないコンプレッサ等に接続され、他端が燃料電池10の酸化剤ガス入口に接続され、燃料電池10のカソード極側に供給される酸化剤ガスである空気の供給経路となる。酸化剤ガス排出系43は、燃料電池10の酸化剤ガス出口と外部を接続するものであり、燃料電池10から排出されるガスの経路となる。
The oxidant
第1電圧検出装置20は、図3に示すように、第1セルブロックCB1である燃料電池スタック32の両端に電気的に接続され、燃料電池スタック32の総電圧を検出する。
As shown in FIG. 3, the first
第2電圧検出装置21(1)〜21(n)は、第1セルブロックCB1を構成する単セル16を任意の個数からなる複数の第2セルブロックCB2(1)〜CB2(n)に分割した、それぞれの第2セルブロックCB2の電圧を検出する。
The second voltage detection devices 21 (1) to 21 (n) divide the
第1電圧検出装置20で検出される第1セルブロックCB1のブロック電圧、第2電圧検出装置21(1)〜21(n)で検出される第2セルブロックCB2のブロック電圧V(1)〜V(n)は、それぞれ制御部25へと出力され、後述する異常セル検出方法に基づきセル異常が判定される。
The block voltage of the first cell block CB1 detected by the
次に、本発明の実施の形態として示す燃料電池システムによる異常セル検出方法について具体的に説明をする。 Next, the abnormal cell detection method by the fuel cell system shown as an embodiment of the present invention will be specifically described.
図4は、図3で示した燃料電池スタック32及び第1電圧検出装置20の等価回路である。ここでは、説明のため、第2セルブロックCB2が、2個の単セル16で構成され、第1セルブロックCB1が、20個の単セル16で構成されるものとする(n=10)。また、第2セルブロックCB2のブロック電圧を検出する第2電圧検出装置21の電圧検出レンジを0V〜3.0Vとする。さらに、制御部25で保持される単セル16のセル異常の判定を行う判定値である異常判定基準値Vmを−3Vとする。
4 is an equivalent circuit of the
まず、始めに、燃料電池システムが正常に運転されている場合ついて説明をする。 First, the case where the fuel cell system is operating normally will be described.
図5に示すように、各単セル16が0.6Vで発電しているとすると、各第2電圧検出装置21(1)〜(10)で検出される第2セルブロックCB2(1)〜(10)のブロック電圧V(1)〜V(10)は、2個の単セル16の直列接続であるので、それぞれ1.2Vとなる。制御部25は、この各第2電圧検出装置21で検出される第2セルブロックCB2のブロック電圧V(1)〜V(10)を取得し、その総和V2を算出する。図5に示す例では、第2電圧検出装置21で検出される第2セルブロックCB2のブロック電圧の総和V2は、12V(=1.2V×10)となる。
As shown in FIG. 5, assuming that each
そして、制御部25は、第1電圧検出装置20で検出される第1セルブロックCB1のブロック電圧V1を取得し、取得した第1セルブロックCB1のブロック電圧から、第2セルブロックCB2のブロック電圧の総和V2を減算する。ここでは、燃料電池システムが正常運転されていることから、第1セルブロックCB1のブロック電圧V1は、当然12Vとなり、第2セルブロックCB2のブロック電圧の総和V2と一致することになる。
Then, the
制御部25は、このようにして減算して求められた減算値と、当該制御部25が保持する異常判定基準値Vmとを比較して、減算値が、異常判定基準値Vm以下であった場合には、燃料電池スタック32の単セル16のいずれかにおいてセル異常が発生したと判断することになる。
The
次に、燃料電池システムに何らかの異常が発生した場合について説明をする。 Next, a case where some abnormality occurs in the fuel cell system will be described.
図6に示すように、単セル16a以外の単セル16は、0.6Vで発電しているが、単セル16aは、何らかの異常により−3.6Vとなったとする。このとき、単セル16aを含む第2セルブロックCB2(2)のブロック電圧を検出する第2電圧検出装置21(2)の値は、電圧検出レンジが0V〜3.0Vであることから、−3.6V+0.6V=−3.0Vとはならずに、電圧検出レンジの下限値である0Vとなる。
As shown in FIG. 6, it is assumed that the
したがって、制御部25が算出する、各第2電圧検出装置21で検出される第2セルブロックCB2のブロック電圧の総和V2は、10.8V(=1.2V×9+0V)となる。これに対し、第1電圧検出装置20で検出される第1セルブロックCB1のブロック電圧V1は、7.8V(=1.2V×9−3.0V)となる。
Therefore, the sum V2 of the block voltages of the second cell block CB2 detected by each second
これにより、制御部25によって、第1セルブロックCB1のブロック電圧V1から第2セルブロックCB2のブロック電圧の総和V2を減算した減算値は、V1−V2=7.8V−10.8V=−3.0Vとなり、−3.0Vとした異常判定基準値Vm以下となる。したがって、制御部25は、燃料電池スタック32の単セル16に異常が発生したと判定する。
Accordingly, the subtracted value obtained by subtracting the sum V2 of the block voltages of the second cell block CB2 from the block voltage V1 of the first cell block CB1 by the
このように制御部25が、燃料電池スタック32の単セル16のセル異常を検出することで、第2セルブロックCB2の電圧検出レンジを高い精度のまま維持しながら、第2セルブロックCB2の電圧検出レンジの下限値以下として示される単セル16の異常状態を検出することができる。
Thus, the
したがって、燃料電池スタック32の単セル16が異常をきたす前に、異常状態であると判断されることがなくなるため、単セル16の性能が許す最大の範囲で燃料電池スタック32、すなわち燃料電池10を運転することができる。
Accordingly, it is not determined that the
また、本実施形態では、第2セルブロックCB2を2個の単セル16で構成したが、第2セルブロックCB2を1個の単セル16で構成するようにしてもよい。これにより、異常を起した単セルを特定することができる。
In the present embodiment, the second cell block CB2 is composed of two
ここで、制御部25が、燃料電池スタック32の単セル16の異常状態を判定する際に用いる異常判定基準値Vmは、燃料電池10全体に悪影響を及ぼす状態を回避するように設定される。
Here, the abnormality determination reference value Vm used when the
例えば、燃料電池10全体に悪影響を及ぼす状態とは、燃料電池スタック32内の局所における発熱量が、現在の冷却水循環系の熱量処理能力(冷却能力)を超えてしまっている状態である。燃料電池スタック32での発熱量が、現在の冷却水循環系による冷却能力を超えてしまうと、燃料電池10全体にその影響が及び、燃料電池スタック32の単セル16を異常状態へと推移させてしまう可能性がある。
For example, the state in which the
ところで、一般に、燃料電池の発熱量は、燃料電池システムの負荷に印加する負荷電流とセル電圧(単セル電圧)とを用いて、以下に示す(1)式のように表すことができる。 By the way, generally, the calorific value of the fuel cell can be expressed by the following equation (1) using a load current applied to the load of the fuel cell system and a cell voltage (single cell voltage).
燃料電池発熱量[W]=負荷電流[A]
×(ΔH/2F−単セル電圧)[V]・・・(1)
(ただし、ΔH:標準生成熱、F:ファラデー定数とする。)
Fuel cell heat generation [W] = load current [A]
× (ΔH / 2F−single cell voltage) [V] (1)
(However, ΔH: Standard heat of formation, F: Faraday constant.)
また、一般に冷却系の冷却能力は、以下に示す(2)式のように表すことができる。 In general, the cooling capacity of the cooling system can be expressed by the following equation (2).
冷却能力[Wc]=冷却水流量[lpm]×1000×冷却水比重[g/cc]
×冷却水比熱[J/g・K]×ΔT[K]/60・・・(2)
(ただし、ΔT:冷却水の許容温度差とする。)
Cooling capacity [Wc] = cooling water flow rate [lpm] × 1000 × cooling water specific gravity [g / cc]
X Specific heat of cooling water [J / g · K] x ΔT [K] / 60 (2)
(However, ΔT: Allowable temperature difference of cooling water.)
(1)式に示すように、燃料電池10の発熱量は、負荷電流に比例していることが分かる。また、燃料電池10の発熱量が、既知である冷却水循環系の冷却能力を超えて、燃料電池10全体に悪影響を及ぼす状態とは、W>Wcとなる場合である。したがって、異常判定基準値Vmは、(1)式と(2)式とを用いて、以下に示す(3)式で表すことができる。
As shown in the equation (1), it can be seen that the calorific value of the
Vm=ΔH/2F−冷却水流量×1000×冷却水比重×冷却水比熱
×ΔT/(60×負荷電流)・・・(3)
Vm = ΔH / 2F−cooling water flow rate × 1000 × cooling water specific gravity × cooling water specific heat × ΔT / (60 × load current) (3)
すなわち燃料電池スタック32の単セル16が異常となる異常判定基準値Vmも負荷電流に依存していることが分かる。そこで、(3)式より、異常判定基準値Vmを負荷電流に応じて設定することで、単セル16の性能が許す最大の範囲で燃料電池スタック32、すなわち燃料電池10を運転することができる。したがって、本来安定して運転できるセル電圧において、セル異常判定がなされることが回避され、運転可能領域を確実に広げることができる。
That is, it can be seen that the abnormality determination reference value Vm at which the
また、燃料電池10全体に悪影響を及ぼす状態は、燃料電池の発熱量が冷却水循環系30の冷却能力を超えない限り発生しないと考えることもできる。つまり、燃料電池10全体に悪影響を及ぼす状態、すなわち燃料電池スタック32の単セル16が異常となる状態は、冷却水循環系の冷却能力に依存しているともいえる。
Further, it can be considered that a state that adversely affects the
冷却水循環系の冷却能力は、循環させる冷却水の冷却水流量を変えることで変化させることができる。また、(3)式より、異常判定基準値Vmは冷却水流量に依存している事も分かる。したがって、冷却水循環系の冷却能力を決める冷却水流量に応じて、異常判定基準値Vmを設定することで、単セル16の性能が許す最大の範囲で燃料電池スタック32、すなわち燃料電池10を運転することができる。したがって、本来安定して運転できるセル電圧において、セル異常判定がなされることが回避され、運転可能領域を確実に広げることができる。
The cooling capacity of the cooling water circulation system can be changed by changing the cooling water flow rate of the circulating cooling water. It can also be seen from the equation (3) that the abnormality determination reference value Vm depends on the coolant flow rate. Accordingly, by setting the abnormality determination reference value Vm according to the cooling water flow rate that determines the cooling capacity of the cooling water circulation system, the
続いて、図7に示すフローチャートを用いて、燃料電池システムの異常セル検出方法動作について説明をする。 Next, the operation of the abnormal cell detection method of the fuel cell system will be described using the flowchart shown in FIG.
まず、ステップS1において、制御部25は、当該燃料電池システムを起動し、燃料電池10の運転を開始する。
First, in step S <b> 1, the
ステップS2において、制御部25は、第1電圧検出装置20によって検出される第1セルブロックCB1のブロック電圧V1を、所定のサンプリング周期で取得する。
In step S2, the
ステップS3において、制御部25は、各第2電圧検出装置21(1)〜21(n)によって検出される第2セルブロックCB2のブロック電圧を、所定のサンプリング周期で取得し、その総和V2を算出する。
In step S3, the
ステップS4において、制御部25は、ステップS2で取得された第1セルブロックCB1のブロック電圧V1から、ステップS3で取得された第2セルブロックCB2のブロック電圧の総和V2を減算し、異常判定基準値Vmと比較をする。制御部25は、減算した結果が、異常判定基準値Vm以下となった場合には、ステップS5において燃料電池スタック32のいずれかの単セル16が異常となったと判断し、セル異常時に対応した処理を実行する。また、制御部25は、減算した結果が異常判定基準値Vmより大きい場合には、ステップS2へと戻る。
In step S4, the
例えば、セル異常時に対応した処理として、上述した(3)式で示した異常判定基準値Vmと負荷電流の関係に基づき、制御部25は、燃料電池10がインバータ26を介して電気負荷27に供給する負荷電流を減少させるよう制御して、燃料電池10の発熱量を低減させる。これにより、発熱による燃料電池10への影響を回避できるため、燃料電池10の運転を継続することが可能となる。また、燃料電池10を継続して運転できることから運転効率も向上させることができる。
For example, as a process corresponding to a cell abnormality, the
また、セル異常時に対応した処理として、上述した(3)式で示した異常判定基準値Vmと、冷却水量との関係に基づき、制御部25は、冷却水循環ポンプ28の回転数を上げて冷却水流量を増加させるよう制御して、冷却水循環系の許容熱量を増加させる。これにより、発熱による燃料電池10への影響を回避できるため、燃料電池10の運転を継続することが可能となる。また、燃料電池10を継続して運転できることから運転効率も向上させることができる。
Further, as a process corresponding to a cell abnormality, the
[燃料電池10の別な構成]
図4に示すように燃料電池システムで用いる燃料電池10は、単一の燃料電池スタック32で構成させているが、例えば、図8に示すように複数の燃料電池スタック32n(nは、自然数)で構成するようにしてもよい。
[Another configuration of the fuel cell 10]
As shown in FIG. 4, the
図8に示すように、燃料電池10を燃料電池スタックの数を増やし、複数の燃料電池スタック32nを備えるようにした場合、第1電圧検出装置20の測定対象となる第1セルブロックCB1を直列に接続された複数の燃料電池スタック32nとすることで、第1電圧検出装置20の機能を、例えば、燃料電池システムに通常備えられている燃料電池10で発電される電力を監視する電力監視装置50にて代用することができる。これにより、新たに第1電圧検出装置20を設置する必要がなく、燃料電池システムの小型化、低コスト化が可能となる。
As shown in FIG. 8, when the number of fuel cell stacks is increased in the
図8に示すように、燃料電池10を構成した場合でも、制御部25により、図7に示すフローチャートのようにして、燃料電池スタック32nの単セル16のセル異常を検出することで、第2セルブロックCB2の電圧検出レンジを高い精度のまま維持しながら、第2セルブロックCB2の電圧検出レンジの下限値以下のセル電圧として示される単セル16の異常状態を検出することができる。
As shown in FIG. 8, even when the
したがって、燃料電池スタック32nの単セル16が異常をきたす前に、異常状態であると判断されることがなくなるため、単セル16の性能が許す最大の範囲で燃料電池スタック32n、すなわち燃料電池10を運転することができる。
Therefore, before the
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。 The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made depending on the design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Of course, it is possible to change.
10 燃料電池
16 単セル
16a 単セル
20 第1電圧検出装置
21 第2電圧検出装置
25 制御部
29 ラジエータ
30 冷却水循環系
32 燃料電池スタック
32n 燃料電池スタック
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記複数の単セルのうち、複数の単セルからなる第1セルブロックの電圧を検出する第1電圧検出手段と、
前記第1セルブロックを分割した1つ以上の単セルからなる複数の第2セルブロックのそれぞれの電圧を検出する第2電圧検出手段と、
前記第1セルブロックの電圧から、前記第2セルブロックの電圧の総和を減算する演算手段と、
前記演算手段によって減算された減算値が異常判定基準値以下の場合、前記第1セルブロックに異常状態となった前記単セルが存在すると判断する判定手段とを備えること
を特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell in which a plurality of unit cells each composed of a pair of electrodes arranged opposite to each other with an electrolyte membrane interposed therebetween;
A first voltage detecting means for detecting a voltage of a first cell block composed of a plurality of single cells among the plurality of single cells;
A second voltage detecting means for detecting a voltage of each of a plurality of second cell blocks composed of one or more single cells obtained by dividing the first cell block;
Arithmetic means for subtracting the sum of the voltages of the second cell block from the voltage of the first cell block;
A fuel cell system comprising: a determination unit that determines that the single cell in an abnormal state exists in the first cell block when a subtraction value subtracted by the calculation unit is equal to or less than an abnormality determination reference value. .
を特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, wherein the abnormality determination reference value is changed according to a load current of the fuel cell system.
前記異常判定基準値を、前記冷却水の流量に応じて変化させること
を特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。 A cooling means for cooling the fuel cell with cooling water;
The fuel cell system according to claim 1, wherein the abnormality determination reference value is changed according to a flow rate of the cooling water.
を特徴とする請求項3記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 3, wherein the flow rate of the cooling water is increased when it is determined that the single cell in an abnormal state exists in the first cell block.
を特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 5. The load current of the fuel cell system is reduced when it is determined that the single cell in an abnormal state exists in the first cell block. 6. Fuel cell system.
を特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, wherein the first cell block includes one fuel cell stack.
を特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, wherein the first cell block includes two or more fuel cell stacks.
を特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 7, wherein the second cell block is a single cell.
を特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 7, wherein the second cell block includes two or more single cells.
前記燃料電池スタックから構成される第1セルブロックの電圧を検出する第1の電圧検出工程と、
前記第1セルブロックを構成する第2セルブロックの電圧を検出する第2の電圧検出工程と、
前記第1セルブロックの電圧から、前記第2セルブロックの電圧の総和を減算する演算工程と、
前記演算工程によって減算された減算値が異常判定基準値以下の場合、前記第1セルブロックに異常状態となった前記単セルが存在すると判断する判定工程とを備えること
を特徴とする燃料電池システムの異常セル検出方法。 A method for detecting an abnormal cell in a fuel cell system comprising a fuel cell stack in which a plurality of unit cells each having a pair of electrodes arranged opposite to each other with an electrolyte membrane interposed therebetween,
A first voltage detecting step of detecting a voltage of a first cell block constituted by the fuel cell stack;
A second voltage detecting step of detecting a voltage of a second cell block constituting the first cell block;
Subtracting the sum of the voltages of the second cell block from the voltage of the first cell block;
And a determination step of determining that the single cell in an abnormal state exists in the first cell block when a subtraction value subtracted by the calculation step is equal to or less than an abnormality determination reference value. Abnormal cell detection method.
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