JP2008103201A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP2008103201A
JP2008103201A JP2006284838A JP2006284838A JP2008103201A JP 2008103201 A JP2008103201 A JP 2008103201A JP 2006284838 A JP2006284838 A JP 2006284838A JP 2006284838 A JP2006284838 A JP 2006284838A JP 2008103201 A JP2008103201 A JP 2008103201A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell
voltage
fuel cell
power generation
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006284838A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5109330B2 (en
Inventor
Mitsuhiro Kokubo
光浩 小久保
Tetsuya Uehara
哲也 上原
Hitoshi Igarashi
仁 五十嵐
Kenichi Goto
健一 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2006284838A priority Critical patent/JP5109330B2/en
Publication of JP2008103201A publication Critical patent/JP2008103201A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5109330B2 publication Critical patent/JP5109330B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system which can surely detect an abnormality of a cell voltage even in a low-load operation. <P>SOLUTION: The fuel cell system judges whether power generation is possible or not in a low-load operation in which a state quantity of hydrogen gas supply or the like concerning power generation of a fuel cell stack 1 is controlled, and if power generation in a low-load operation in which a state quantity is controlled is judged as possible, power generation in a low-load operation is performed, and a cell voltage of the fuel cell stack 1 where power generation is performed in a low-load operation in which a state quantity is controlled is detected by a voltage sensor 15, and based on the detected cell voltage, it is judged if the cell voltage is abnormal or not. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、セル電圧の異常検出を改善した燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system having improved cell voltage abnormality detection.

従来、酸素を主成分とする酸化剤ガスと水素を主成分とする燃料ガスとを、多数のセルにて電気化学反応させて電気エネルギを発生させる燃料電池を備える燃料電池システムにおいて、セル電圧に基づいてシステムの出力変動の要因を推定する技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている(特許文献1参照)。   Conventionally, in a fuel cell system including a fuel cell that generates an electric energy by electrochemically reacting an oxidant gas mainly containing oxygen and a fuel gas mainly containing hydrogen in a large number of cells, the cell voltage For example, a technique described in the following literature is known as a technique for estimating the factor of the output fluctuation of the system (see Patent Document 1).

この文献に記載された技術では、燃料電池システムの多数のセルを複数のセルグループに分けて、セルグループ毎の出力電圧を計測し、出力電圧の平均電圧ならびに出力電圧のばらつきを演算し、出力電圧、出力電圧の平均電圧ならびに出力電圧のばらつきに基づいて、燃料電池内のガス流路の水分が過剰であるか否か、ならびに電解質膜の湿潤状態を推定している。
特開2004−127915
In the technique described in this document, a large number of cells of the fuel cell system are divided into a plurality of cell groups, the output voltage for each cell group is measured, the average voltage of the output voltage and the variation of the output voltage are calculated, and the output Based on the voltage, the average voltage of the output voltage, and variations in the output voltage, it is estimated whether or not the moisture in the gas flow path in the fuel cell is excessive and the wet state of the electrolyte membrane.
JP2004-127915

従来の燃料電池においては、低負荷運転(低負荷発電)ほど発電効率が高くまたセル電圧も高いため、低負荷運転では多少のセル電圧異常が発生しても、セル電圧異常が発生したセルのセル電圧は正常なセルのセル電圧に対して明確な違いとなって現れることがない場合があった。このため、低負荷運転において、セル(またはセル群)の出力電圧に基いてセル電圧異常を判定する場合に、判定条件を厳しくすれば誤判定を招くおそれがある一方、判定条件を緩くすれば異常を確実に検出することが困難となる。   In conventional fuel cells, power generation efficiency and cell voltage are higher at lower load operation (low load power generation). Therefore, even if some cell voltage abnormality occurs during low load operation, The cell voltage may not appear as a clear difference from the cell voltage of a normal cell. For this reason, when determining abnormal cell voltage based on the output voltage of a cell (or cell group) in low-load operation, there is a risk of erroneous determination if the determination condition is tightened, while if the determination condition is relaxed It becomes difficult to reliably detect the abnormality.

ここで、セル電圧が異常となる原因としては、燃料電池のガス流路に水分が滞留して水分過剰状態となりフラッディング(水詰まり)によるもの、一方水分が不足してドライアウト(電解質膜の乾燥)によるもの、燃料ガス不足あるいは酸化剤ガス不足によるストイキ不足によるもの等が挙げられる。   Here, the cause of the abnormal cell voltage is that moisture stays in the gas flow path of the fuel cell, resulting in excessive moisture and flooding (water clogging), while the moisture is insufficient and dryout (drying of the electrolyte membrane) ), Or due to insufficient stoichiometry due to insufficient fuel gas or oxidant gas.

さらに、システムが低負荷運転から過渡的に高負荷運転に切り替わった場合に、低負荷運転では検出できない程度のセル電圧異常でも、高負荷運転ではセル電圧異常の影響を受け易くなる。すなわち、セル電圧異常が発生していたセルのセル電圧が急激に低下して、システムの信頼性を低下させるという問題があった。   Furthermore, when the system switches from a low load operation to a high load operation transiently, even if the cell voltage abnormality cannot be detected in the low load operation, the high load operation is easily affected by the cell voltage abnormality. That is, there has been a problem that the cell voltage of the cell in which the cell voltage abnormality has occurred suddenly decreases and the reliability of the system decreases.

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低負荷運転においてもセル電圧の異常を確実に検出できる燃料電池システムを提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of reliably detecting an abnormality in a cell voltage even in a low load operation.

上記目的を達成するために、本発明の課題を解決する手段は、燃料ガス供給手段により供給される燃料ガスと、酸化剤ガス供給手段により供給される酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、前記燃料電池を構成する各セルのセル電圧、もしくは複数のセルからなるセル群のセル群電圧を検出する電圧検出手段と、前記燃料電池の発電に係わる状態量を制限した低負荷運転の発電が前記燃料電池システムで可能か否かを判定する制限発電判定手段と、状態量を制限した低負荷運転の発電が前記燃料電池システムで可能であると前記制限発電判定手段で判定された場合には、状態量を制限した低負荷運転で発電を行う制限発電制御手段と、前記制限発電制御手段で状態量が制限されて低負荷運転の発電を行っている前記燃料電池のセル電圧、もしくはセル群電圧が前記電圧検出手段で検出され、検出されたセル電圧もしくはセル群電圧に基づいて、セル電圧が異常であるか否かを判定するセル電圧異常判定手段とを有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a means for solving the problems of the present invention is to generate power by an electrochemical reaction between a fuel gas supplied by a fuel gas supply means and an oxidant gas supplied by an oxidant gas supply means. In a fuel cell system including a fuel cell to be performed, voltage detection means for detecting a cell voltage of each cell constituting the fuel cell or a cell group voltage of a cell group including a plurality of cells, and power generation of the fuel cell The limited power generation determination means for determining whether or not the fuel cell system is capable of generating power in a low load operation with a limited amount of state, and the fuel cell system is capable of generating power in a low load operation with a limited amount of state. If it is determined by the limited power generation determination means, the limited power generation control means for generating power at a low load operation with a limited state quantity, and the state power is limited by the limited power generation control means. The cell voltage or cell group voltage of the fuel cell that is generating power is detected by the voltage detection means, and it is determined whether the cell voltage is abnormal based on the detected cell voltage or cell group voltage And a cell voltage abnormality determining means.

本発明によれば、状態量を制限して意図的に不安定な発電状態を生み出し、セル(もしくはセル群)電圧のばらつきを増幅させることで、低負荷運転状態であってもセル電圧の異常を精度よく検出することが可能となる。   According to the present invention, a state voltage is limited to intentionally generate an unstable power generation state, and a cell (or cell group) voltage variation is amplified, so that an abnormal cell voltage can be obtained even in a low-load operation state. Can be detected with high accuracy.

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best embodiment for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明の実施例1に係る燃料電池システムの構成を示す図である。図1に示す実施例1のシステムは、燃料電池スタック1と、燃料電池スタック1に対して燃料ガスの水素ガスを供給、排出する水素系(アノード系)の構成として、水素タンク2、水素タンク元弁3、減圧弁4、水素供給弁5、水素循環ポンプ6、パージ弁7、希釈装置8、圧力センサ9、温度センサ10を備えている。また、燃料電池スタック1に対して酸化剤ガスの空気を供給、排出する空気系(カソード系)の構成として、コンプレッサ11、空気調圧弁12、圧力センサ13、温度センサ14を備えている。さらに、このシステムは、電圧センサ15、パワーマネージャー16、2次バッテリ17、バッテリコントローラ18、大気圧センサ19ならびにコントローラ20を備えている。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. The system of Embodiment 1 shown in FIG. 1 includes a fuel cell stack 1 and a hydrogen system (anode system) configured to supply and discharge hydrogen gas as a fuel gas to the fuel cell stack 1. A main valve 3, a pressure reducing valve 4, a hydrogen supply valve 5, a hydrogen circulation pump 6, a purge valve 7, a dilution device 8, a pressure sensor 9, and a temperature sensor 10 are provided. Further, a compressor 11, an air pressure regulating valve 12, a pressure sensor 13, and a temperature sensor 14 are provided as an air system (cathode system) configuration for supplying and discharging oxidant gas air to and from the fuel cell stack 1. The system further includes a voltage sensor 15, a power manager 16, a secondary battery 17, a battery controller 18, an atmospheric pressure sensor 19, and a controller 20.

燃料電池スタック1は、アノードに燃料ガスとして水素ガスが供給され、カソードに酸化剤ガスとして空気(酸素)が供給され、以下に示す電極反応が進行し、電力が発電される。
アノード(水素)極反応:H→2H+2e
カソード(酸素)極反応:2H+2e+(1/2)O→H
In the fuel cell stack 1, hydrogen gas is supplied as fuel gas to the anode, and air (oxygen) is supplied as oxidant gas to the cathode, and the electrode reaction shown below proceeds to generate electric power.
Anode (hydrogen) electrode reaction: H 2 → 2H + + 2e
Cathode (oxygen) electrode reaction: 2H + + 2e + (1/2) O 2 → H 2 O

燃料電池スタック1のアノードへの水素供給は、水素タンク2から水素タンク元弁3、減圧弁4、水素供給弁5を介してなされる。水素タンク2から供給される高圧水素は、減圧弁4で機械的に所定の圧力まで減圧され、水素供給弁5で燃料電池入口での水素圧力が、所望の水素供給量を満たすような所望の水素圧となるように、燃料電池入口側に設けられた圧力センサ9で計測された圧力に基づいて制御される。   Hydrogen is supplied from the hydrogen tank 2 to the anode of the fuel cell stack 1 through the hydrogen tank main valve 3, the pressure reducing valve 4, and the hydrogen supply valve 5. The high-pressure hydrogen supplied from the hydrogen tank 2 is mechanically reduced to a predetermined pressure by the pressure reducing valve 4, and the hydrogen pressure at the fuel cell inlet at the hydrogen supply valve 5 satisfies a desired hydrogen supply amount. Control is performed based on the pressure measured by the pressure sensor 9 provided on the fuel cell inlet side so that the hydrogen pressure is obtained.

水素供給弁5は、例えば駆動コイルに生じる電磁力を用いてバルブ開度が調整され、温度によって駆動コイルに流れる電流が変化したり、機械系の摩擦が変化したりすることによって、指令開度に対する実際の開度が変化する特性を有している。このため、温度センサ10で水素供給弁5の代表温度を計測し、計測した温度に基づいて実際の開度に対応して指令開度を設定している。   The hydrogen supply valve 5 is configured such that the valve opening is adjusted using, for example, electromagnetic force generated in the drive coil, and the current flowing through the drive coil is changed according to the temperature, or the friction of the mechanical system is changed. It has the characteristic that the actual opening degree with respect to changes. For this reason, the representative temperature of the hydrogen supply valve 5 is measured by the temperature sensor 10, and the command opening is set corresponding to the actual opening based on the measured temperature.

すなわち、温度に対する指令開度と実開度との関係を予め実験や机上検討のシミュレーション等で求め、求めた関係をマップとして記憶装置等に記憶させて用意し、このマップを参照して水素供給弁5の開度を調整制御する。なお、温度と開度との基本特性は、温度が上昇するにしたがって指令開度に対する実開度の誤差が小さくなる傾向がある。   In other words, the relationship between the commanded opening and the actual opening with respect to the temperature is obtained in advance through simulations of experiments and desk studies, etc., and the obtained relationship is stored in a storage device or the like as a map, and hydrogen is supplied with reference to this map. The opening degree of the valve 5 is adjusted and controlled. The basic characteristics of temperature and opening tend to reduce the error of the actual opening with respect to the command opening as the temperature rises.

水素循環ポンプ6は、アノードで消費されなかった水素を再循環させるために設置される。カソード側には空気を供給するため、空気に含まれて化学反応しない窒素が、燃料電池スタック1の電解質膜を透過して水素経路内に蓄積する。蓄積した窒素量が多くなりすぎると、水素循環ポンプ6によって水素を循環させることができなくなるため、循環経路内の窒素量を管理する必要がある。したがって、循環経路内の窒素をパージ弁7を介して外部に排出し、水素経路内に存在する窒素量を循環性能が維持できる程度に管理する。   The hydrogen circulation pump 6 is installed to recycle hydrogen that has not been consumed at the anode. Since air is supplied to the cathode side, nitrogen that is contained in the air and does not chemically react passes through the electrolyte membrane of the fuel cell stack 1 and accumulates in the hydrogen path. If the accumulated amount of nitrogen becomes too large, hydrogen cannot be circulated by the hydrogen circulation pump 6, so it is necessary to manage the amount of nitrogen in the circulation path. Therefore, the nitrogen in the circulation path is discharged to the outside through the purge valve 7, and the amount of nitrogen existing in the hydrogen path is managed to such an extent that the circulation performance can be maintained.

希釈装置8は、パージ弁7を介して窒素を排出する際に同時に排出される水素をシステム外へ放出する前に、燃料電池スタック1から排出された未使用の空気を導入し、導入した空気と水素とを撹拌して希釈し、システム外に排気する。   The diluting device 8 introduces unused air discharged from the fuel cell stack 1 before releasing the hydrogen discharged simultaneously with the purge valve 7 when nitrogen is discharged to the outside of the system. And hydrogen are stirred to dilute and exhausted out of the system.

燃料電池スタック1のカソードには、コンプレッサ11により加圧された空気が供給され、空気調圧弁12はカソードに供給される空気の圧力を調整し、空気の圧力はコンプレッサ11に設けられた圧力センサ13で計測された圧力に基づいて調整される。例えば、燃料電池スタック1から取り出す電力を大きくしたい場合には、燃料電池スタック1に供給される空気を加圧することによって、取り出し可能なエネルギー密度へ燃料電池スタック1内の反応効率を上げる。   Air pressurized by the compressor 11 is supplied to the cathode of the fuel cell stack 1, the air pressure regulating valve 12 adjusts the pressure of the air supplied to the cathode, and the pressure of the air is a pressure sensor provided in the compressor 11. The pressure is adjusted based on the pressure measured at 13. For example, when it is desired to increase the electric power extracted from the fuel cell stack 1, the reaction efficiency in the fuel cell stack 1 is increased to an energy density that can be extracted by pressurizing the air supplied to the fuel cell stack 1.

コンプレッサ11は、温度が上昇することによって体積効率が悪化し、回転数に対する流量特性が悪化するといった特性を有している。このため、燃料電池スタック1のカソード入口に設けられた温度センサ14でコンプレッサ11から排出される空気の温度を計測し、計測した空気の温度をコンプレッサ11の代表温度とし、この代表温度に基づいてコンプレッサ11の回転駆動を制御する。すなわち、温度に対する回転数と排出流量との関係を予め実験や机上検討のシミュレーション等で求め、求めた関係をマップとして記憶装置等に記憶させて用意し、このマップを参照してコンプレッサ11の回転駆動を制御する。   The compressor 11 has such characteristics that volumetric efficiency deteriorates due to temperature rise, and flow rate characteristics with respect to the rotational speed deteriorate. For this reason, the temperature of the air discharged from the compressor 11 is measured by the temperature sensor 14 provided at the cathode inlet of the fuel cell stack 1, and the measured temperature of the air is set as the representative temperature of the compressor 11, and based on this representative temperature. The rotational drive of the compressor 11 is controlled. That is, the relationship between the rotational speed with respect to the temperature and the discharge flow rate is obtained in advance through simulations of experiments and desktop examinations, etc., and the obtained relationship is prepared as a map stored in a storage device or the like. Control the drive.

また、コンプレッサ11は、大気圧が低下することによって吸入する空気密度が低下し、回転数に対する流量特性が悪化するといった特性を有している。このため、大気圧センサ19で大気圧を計測し、計測した大気圧に基づいてコンプレッサ11の回転駆動を制御する。すなわち、大気圧に対する回転数と排出流量との関係を予め実験や机上検討のシミュレーション等で求め、求めた関係をマップとして記憶装置等に記憶させて用意し、このマップを参照してコンプレッサ11の回転駆動を制御する。   Further, the compressor 11 has such characteristics that the air density to be sucked in is reduced due to the drop in the atmospheric pressure, and the flow rate characteristic with respect to the rotational speed is deteriorated. For this reason, the atmospheric pressure is measured by the atmospheric pressure sensor 19, and the rotational drive of the compressor 11 is controlled based on the measured atmospheric pressure. That is, the relationship between the rotational speed with respect to the atmospheric pressure and the discharge flow rate is obtained in advance through simulations of experiments and desk studies, and the obtained relationship is stored as a map in a storage device or the like. Controls rotational drive.

電圧センサ15は、燃料電池スタック1に設けられ、燃料電池スタック1を構成する多数のセル毎、または所定のセル枚数のセル群毎のセル電圧を測定する。   The voltage sensor 15 is provided in the fuel cell stack 1 and measures a cell voltage for each of a large number of cells constituting the fuel cell stack 1 or a predetermined number of cells.

パワーマネージャー16は、燃料電池スタック1から電力を取り出して、取り出した電力を主に消費する消費体、例えば燃料電池車両等の移動体を駆動させる駆動モータ(図示せず)へ供給する。パワーマネージャー16は、電力取り出し制御のために、燃料電池スタック1から取り出す電流を計測する機能を有している。   The power manager 16 takes out electric power from the fuel cell stack 1 and supplies it to a drive motor (not shown) that drives a moving body such as a fuel cell vehicle that mainly consumes the taken out electric power. The power manager 16 has a function of measuring a current taken out from the fuel cell stack 1 for power take-out control.

2次バッテリ17は、燃料電池システムで発電を行うために必要な補機類を駆動させるために必要な電力を供給し、燃料電池システムに要求される電力に対して燃料電池スタック1の発電電力が不足する場合に、不足分の電力を供給する。2次バッテリ17は、逆に燃料電池スタック1の発電電力が余剰になったときには余剰電力を蓄電する。また、2次バッテリ17は、燃料電池スタック1で得られた電力を主に消費する消費体が駆動モータである場合には、この駆動モータの回生電力を充電する。   The secondary battery 17 supplies power necessary for driving auxiliary machinery necessary for generating power in the fuel cell system, and the generated power of the fuel cell stack 1 with respect to the power required for the fuel cell system. When there is a shortage of power, supply the power for the shortage. Conversely, the secondary battery 17 stores surplus power when the generated power of the fuel cell stack 1 becomes surplus. Further, when the consumer that mainly consumes the electric power obtained by the fuel cell stack 1 is a drive motor, the secondary battery 17 charges the regenerative power of the drive motor.

バッテリコントローラ18は、上記2次バッテリ17の充電量を計測し、2次バッテリの充放電を制御する。   The battery controller 18 measures the charge amount of the secondary battery 17 and controls charging / discharging of the secondary battery.

コントローラ20は、本システムの運転を制御する制御中枢として機能し、プログラムに基づいて各種動作処理を制御するコンピュータに必要な、CPU、記憶装置、入出力装置等の資源を備えた例えばマイクロコンピュータ等により実現される。コントローラ20は、上記各センサならびにこれらのセンサで得られない他の圧力、温度、濃度、電圧、電流等本システムの運転に必要な情報を収集するセンサ(図示せず)からの信号を読み込み、読み込んだ各種信号ならびに予め内部に保有する制御ロジック(プログラム)に基づいて、上記各弁のアクチュエータを含む本システムの制御を要する構成要素に指令を送り、以下に説明するセル電圧異常の判定動作を含む本システムの運転/停止に必要なすべての動作を統括管理して制御する。   The controller 20 functions as a control center for controlling the operation of the system, and includes, for example, a microcomputer having resources such as a CPU, a storage device, and an input / output device necessary for a computer that controls various operation processes based on a program. It is realized by. The controller 20 reads signals from the sensors (not shown) that collect information necessary for operation of the system, such as the above-mentioned sensors and other pressures, temperatures, concentrations, voltages, and currents that cannot be obtained by these sensors. Based on the read various signals and the control logic (program) stored in advance in the interior, a command is sent to the components requiring control of the system including the actuators of the valves, and the cell voltage abnormality determination operation described below is performed. All the operations necessary for operation / stop of this system are managed and controlled.

コントローラ20は、セル電圧異常を判定する手段として、図2に示すように、燃料電池車両の運転者が要求する駆動力値を検出し、検出値と2次バッテリ17の供給可能電力とに基づいて、燃料電池スタック1の目標発電電力を決定する発電電力決定手段201と、この発電電力決定手段201で決定された目標発電電力に基づいて、何らの制限も加えられない通常の発電運転の通常発電モードからシステムの状態量を制限した発電運転となる制限発電モードへの切り替え、ならびにその逆の切り替えを決定する発電モード切替判定手段202を備えている。   As shown in FIG. 2, the controller 20 detects a driving force value requested by the driver of the fuel cell vehicle, and based on the detected value and the suppliable power of the secondary battery 17 as means for determining cell voltage abnormality. The generated power determining means 201 for determining the target generated power of the fuel cell stack 1 and the normal power generation operation in which no restriction is added based on the target generated power determined by the generated power determining means 201 A power generation mode switching determination unit 202 is provided that determines switching from the power generation mode to the limited power generation mode that is a power generation operation in which the state quantity of the system is limited, and vice versa.

ここで、制限発電モード時に制限されるシステムの状態量とは、発電電力量、水素供給量等のアノード系の状態量、空気供給量等のカソード系の状態量であり、詳しくは後述する。   Here, the state quantity of the system restricted in the limited power generation mode is the state quantity of the anode system, such as the amount of generated power, the amount of hydrogen supply, and the like, and the state quantity of the cathode system, such as the amount of air supply.

また、コントローラ20は、目標発電電力ならびに燃料電池システムの状態に基づいて、通常発電モード時に燃料電池システムの補機類を制御する通常発電モード制御手段203と、燃料電池システムの状態に基づいて、制限発電モード時に燃料電池システムの補機類を制御する制限発電モード制御手段204とを備えている。   Further, the controller 20 is based on the target power generation and the state of the fuel cell system, based on the normal power generation mode control means 203 for controlling the auxiliary devices of the fuel cell system in the normal power generation mode, and on the state of the fuel cell system, And a limited power generation mode control means 204 for controlling the auxiliary devices of the fuel cell system in the limited power generation mode.

さらに、コントローラ20は、通常発電モード時にセル(群)電圧を読み込み電圧ばらつき指標とするパラメータを演算し、得られたパラメータに基いて通常発電モード時のセル電圧異常を判定し、かつ制限発電モード時にセル(群)電圧を読み込み電圧ばらつき指標とするパラメータを演算し、このパラメータに基いて制限発電モード時のセル電圧異常を判定する電圧ばらつき判定手段205とを備えている。   Further, the controller 20 reads a cell (group) voltage in the normal power generation mode, calculates a parameter using the voltage variation index, determines a cell voltage abnormality in the normal power generation mode based on the obtained parameter, and the limited power generation mode. A voltage variation determination unit 205 that reads a cell (group) voltage from time to time and calculates a parameter that uses a voltage variation index as a parameter and determines a cell voltage abnormality in the limited power generation mode based on the parameter is provided.

発電電力決定手段201は、移動体の移動速度、運転者の要求駆動力値(車両ならばアクセルの操作量)、2次バッテリ17の残量や供給可能電力に基づいて燃料電池スタック1での目標発電電力を決定する。   The generated power determination means 201 is based on the moving speed of the moving body, the driver's required driving force value (the amount of accelerator operation in the case of a vehicle), the remaining amount of the secondary battery 17 and the suppliable power in the fuel cell stack 1. Determine the target generated power.

発電モード切替判定手段202は、発電電力決定手段201で決定された燃料電池スタック1での目標発電電力、移動体の移動速度、運転者の操作状況(車両ならばアクセルやブレーキの操作量)、2次バッテリ17の残量や供給可能電力に基づいて、移動体の駆動性能を確保する観点で状態量を制限した発電運転が可能か否かを判定し、発電モードを切り替えるか否かを判定する。発電モード切替判定手段202は、通常発電モード時に電圧ばらつき判定手段205のセル電圧異常判定結果に基いて状態量を制限した発電運転が必要か否かを判定し、発電モードを切り替えるか否かを判定する。   The power generation mode switching determination means 202 is a target generated power in the fuel cell stack 1 determined by the generated power determination means 201, a moving speed of the moving body, an operation state of the driver (in the case of a vehicle, an operation amount of an accelerator or a brake), Based on the remaining amount of the secondary battery 17 and the suppliable power, it is determined whether or not the power generation operation with the limited amount of state is possible from the viewpoint of securing the driving performance of the moving body, and whether or not to switch the power generation mode. To do. The power generation mode switching determination unit 202 determines whether or not a power generation operation with a limited amount of state is necessary based on the cell voltage abnormality determination result of the voltage variation determination unit 205 in the normal power generation mode, and determines whether or not to switch the power generation mode. judge.

通常発電モード制御手段203は、発電電力決定手段201で決定された燃料電池スタック1での目標発電電力や燃料電池システムの状態量に基づいて、通常発電モード時の燃料電池システムの発電にかかわる補機類の水素供給弁5、水素循環ポンプ6、パージ弁7、希釈装置8、コンプレッサ11、空気調圧弁12等を如何様に制御するのかを決定する。   The normal power generation mode control unit 203 compensates for the power generation of the fuel cell system in the normal power generation mode based on the target generated power in the fuel cell stack 1 determined by the generated power determination unit 201 and the state quantity of the fuel cell system. It determines how to control the hydrogen supply valve 5, hydrogen circulation pump 6, purge valve 7, dilution device 8, compressor 11, air pressure regulating valve 12, etc.

制限発電モード制御手段204は、燃料電池システムの状態量に基づいて、制限発電モード時の燃料電池システムの発電にかかわる補機類の水素供給弁5、水素循環ポンプ6、パージ弁7、希釈装置8、コンプレッサ11、空気調圧弁12等を如何様に制御するのかを決定する。   The limited power generation mode control means 204 is based on the state quantity of the fuel cell system, the hydrogen supply valve 5, the hydrogen circulation pump 6, the purge valve 7, and the diluting device of auxiliary equipment related to power generation of the fuel cell system in the limited power generation mode. 8. Decide how to control the compressor 11, the air pressure regulating valve 12, and the like.

電圧ばらつき判定手段205は、周期的に(例えば10msec毎に)セル(群)電圧を読み込んで、読み込んだセル電圧の平均値とそれぞれのセル電圧との差に基いて、ばらつき指標となるパラメータ、例えば最低セル電圧、標準偏差値、分散値等を演算し、これらのパラメータの1つ、またはセル電圧の平均値、最高セル電圧をパラメータに加えて2つ以上のパラメータの組み合わせと判定しきい値とを比較し、その比較結果に基づいてセル電圧が異常であるか否かを判定する。   The voltage variation determination unit 205 reads the cell (group) voltage periodically (for example, every 10 msec), and based on the difference between the read average value of the cell voltages and each cell voltage, a parameter serving as a variation index, For example, the lowest cell voltage, standard deviation value, variance value, etc. are calculated, and one of these parameters, or the average value of the cell voltage, the highest cell voltage is added to the parameter, and a combination of two or more parameters and the judgment threshold And whether or not the cell voltage is abnormal is determined based on the comparison result.

このような構成において、図3のフローチャートに示す手順にしたがってセル電圧が異常か否かの判定処理を実行する。   In such a configuration, a process for determining whether or not the cell voltage is abnormal is executed according to the procedure shown in the flowchart of FIG.

図3において、先ず発電電力決定手段201で移動体の運転者の要求駆動力を検出し、さらに上記補機類の消費電力を測定もしくは予め実験等で得られたデータに基づいて推定する。要求駆動力と発電状態を維持するために必要となる補機類の消費電力との和から、2次バッテリ17の供給可能電力を減算して目標発電電力を決定する(ステップS301)。   In FIG. 3, first, the required driving force of the driver of the moving body is detected by the generated power determining means 201, and the power consumption of the auxiliary devices is estimated based on data obtained by measurement or experiments in advance. The target generated power is determined by subtracting the power that can be supplied from the secondary battery 17 from the sum of the required driving force and the power consumption of the auxiliary devices required to maintain the power generation state (step S301).

続いて、発電モード切替判定手段202で目標発電電力が予め設定された判定しきい値(Pa)以下であるか否かを判定し、かつ通常発電モードから制限発電モード時に移行することを許可判定する許可判定フラグを確認する(ステップS302)。   Subsequently, the power generation mode switching determination means 202 determines whether or not the target generated power is equal to or less than a predetermined determination threshold value (Pa), and permits the transition from the normal power generation mode to the limited power generation mode. The permission determination flag to be checked is confirmed (step S302).

ここで、制限発電モードに移行する目標発電電力の判定しきい値(Pa)は、予め実験等により求められて設定される。許可判定フラグは、発電モード切替判定手段202の判定結果に基いて、制限発電の必要が認められ、かつ制限発電を許容できると判定された場合に許可(オン)するフラグである。制限発電を許容できると判定される(許可フラグがオンする)のは、例えば燃料電池車両のような移動体においては例えば以下に示すような場合である。
(1)車両の急激な再加速が認められない場合であり、例えば低負荷運転が継続されると判断された場合である。
(2)燃料電池スタック1の劣化を促進するおそれがない場合である。
(3)通常発電モードでセル電圧異常と判定されなかった場合である。これは、通常発電モードでセル電圧異常が発生している場合には、制限発電モードではさらに異常が促進するためである。
Here, the determination threshold value (Pa) of the target generated power that shifts to the limited power generation mode is obtained and set in advance by experiments or the like. The permission determination flag is a flag that is permitted (turned on) when it is determined that the limited power generation is necessary and the limited power generation is allowable based on the determination result of the power generation mode switching determination unit 202. For example, in the case of a mobile object such as a fuel cell vehicle, it is determined that the limited power generation can be permitted (the permission flag is turned on), for example.
(1) This is a case where rapid reacceleration of the vehicle is not recognized, for example, when it is determined that low load operation is continued.
(2) This is a case where there is no possibility of promoting deterioration of the fuel cell stack 1.
(3) This is a case where the cell voltage abnormality is not determined in the normal power generation mode. This is because when the cell voltage abnormality occurs in the normal power generation mode, the abnormality is further promoted in the limited power generation mode.

判定の結果、目標発電電力が判定しきい値(Pa)以上である場合には、通常発電モードであってもセル電圧異常を容易に検出することができるので、あえて制限発電を行う必要がないので、通常発電モードでシステムを発電運転する(ステップS304)。   As a result of the determination, if the target generated power is equal to or greater than the determination threshold value (Pa), it is possible to easily detect a cell voltage abnormality even in the normal power generation mode, so there is no need to perform limited power generation. Therefore, the system is operated for power generation in the normal power generation mode (step S304).

一方、目標発電電力が判定しきい値(Pa)以下である場合には、システムは低負荷運転状態であるものと判別する。このため、通常の発電で検出できないセル電圧異常が発生している可能性があるので、制限発電の許可判定(許可フラグの参照)を行い、許可された場合には制限発電モード制御手段204の制御の下に制限発電を行う(ステップS303)。なお、発電に係わる何れの状態量を如何様に制限して制限発電を行うのかといった具体的な手法については後述する。   On the other hand, when the target generated power is equal to or less than the determination threshold value (Pa), the system determines that the system is in a low load operation state. For this reason, there is a possibility that a cell voltage abnormality that cannot be detected by normal power generation may occur. Therefore, the limited power generation permission determination (refer to the permission flag) is performed. Limited power generation is performed under control (step S303). A specific method of how to limit power generation by limiting which state quantity related to power generation is described later.

一方、制限発電が許可されなかった場合には、通常発電モード制御手段203の制御の下に通常発電を行う(ステップS304)。   On the other hand, if the limited power generation is not permitted, normal power generation is performed under the control of the normal power generation mode control means 203 (step S304).

制限発電が許可された場合には、続いて電圧ばらつき判定手段205の制御の下に、電圧センサ15で計測された燃料電池スタック1のそれぞれのセル(またはセル群)毎のセル電圧をコントローラ20に読み込む(ステップS305)。   When the limited power generation is permitted, the cell voltage for each cell (or cell group) of the fuel cell stack 1 measured by the voltage sensor 15 is subsequently controlled by the controller 20 under the control of the voltage variation determination means 205. (Step S305).

その後、読み込んだセル電圧に基いて、先ずセル電圧異常判定の指標となる平均セル電圧、最高セル電圧、最低セル電圧を演算し、かつセル間の電圧ばらつきとして標準偏差σ、分散σを演算する。これらの指標に基づいてセル電圧異常を判定する。ここでは、理解を容易にするために、便宜上上記平均電圧と最低セル電圧とを組み合わせたもので説明する。なお、上記各判定指標の他の組み合わせであっても勿論かまわず、本発明の技術的思想が制約を受ける訳ではない。 After that, based on the read cell voltage, the average cell voltage, the highest cell voltage, and the lowest cell voltage are first calculated as an indicator of cell voltage abnormality determination, and the standard deviation σ and variance σ 2 are calculated as voltage variations between cells. To do. A cell voltage abnormality is determined based on these indices. Here, in order to facilitate understanding, the above average voltage and minimum cell voltage will be described for convenience. Of course, other combinations of the above-described determination indexes may be used, and the technical idea of the present invention is not limited.

平均電圧と最低セル電圧が得られると、平均セル電圧Vaveと予め実験等で設定した判定しきい値Vaとの差(Vave−Va)が正(>0)であるか否か、かつ最低セル電圧Vminが予め実験等で設定された判定しきい値Vbとの差(Vmin−Vb)が正(>0)であるか以下かを判定する(ステップS306)。   When the average voltage and the minimum cell voltage are obtained, whether or not the difference (Vave−Va) between the average cell voltage Vave and the determination threshold value Va set in advance by experiment or the like is positive (> 0), and the minimum cell It is determined whether the difference (Vmin−Vb) between the voltage Vmin and the determination threshold value Vb set in advance through experiments or the like is positive (> 0) or less (step S306).

判定の結果、(Vave−Va)>0、かつ(Vmin−Vb)>0である場合は、目標発電電力が先の判定しきい値Pa以上であるか否か、かつ先の許可フラグを参照して制限発電が行われているか否かを確認し、(Vave−Va)>0、かつ(Vmin−Vb)>0という判定結果が、低負荷または中、高負荷運転状態で得られた結果であるのか否か、また状態量に制限を加えて意図的に不安定な発電状態を生み出し、セル間の電圧ばらつきを増幅させた状態で得られた結果であるのか否かを検証する(ステップS307)。   If (Vave−Va)> 0 and (Vmin−Vb)> 0 as a result of the determination, whether the target generated power is equal to or higher than the previous determination threshold Pa and refer to the previous permission flag Whether or not the limited power generation is being performed, and the determination result that (Vave−Va)> 0 and (Vmin−Vb)> 0 is obtained in the low load, medium, or high load operation state And whether the result is obtained by amplifying the voltage variation between cells by intentionally creating an unstable power generation state by limiting the state quantity (step) S307).

検証の結果、目標発電電力が判定しきい値Pa以上で燃料電池システムが中、高負荷運転状態で判定結果が得られた場合には、判定結果が(Vave−Va)>0、かつ(Vmin−Vb)>0であるので、セル電圧は正常であるものと判定し、判定結果をコントローラ20に保存する(ステップS308)。また、制限発電が行われている状態で判定結果が得られた場合には、判定結果が(Vave−Va)>0、かつ(Vmin−Vb)>0であるので、セル電圧は正常であるものと判定し、判定結果をコントローラ20に保存する(ステップS308)。   As a result of the verification, if the target generated power is equal to or higher than the determination threshold Pa and the determination result is obtained in the middle and high load operation state of the fuel cell system, the determination result is (Vave−Va)> 0 and (Vmin Since −Vb)> 0, it is determined that the cell voltage is normal, and the determination result is stored in the controller 20 (step S308). Further, when the determination result is obtained in the state where the limited power generation is performed, the determination result is (Vave−Va)> 0 and (Vmin−Vb)> 0, and therefore the cell voltage is normal. It determines with a thing, and a determination result is preserve | saved at the controller 20 (step S308).

一方、低負荷運転でかつ通常発電が行われている状態で判定結果が得られた場合には、セル電圧異常を正確に判定する環境が整っていない状態で判定結果が得られたものと判断し、判定結果を無効とし、セル電圧が異常か否かは不明であると判断して、その結果をコントローラ20に保存する(ステップS309)。   On the other hand, if the determination result is obtained with low load operation and normal power generation, it is determined that the determination result was obtained in an environment where the cell voltage abnormality is not accurately determined. Then, the determination result is invalidated, it is determined that it is unknown whether or not the cell voltage is abnormal, and the result is stored in the controller 20 (step S309).

先のステップS306の判定結果において、(Vave−Va)>0かつ(Vmin−Vb)>0でない場合、すなわち(Vave−Va)≦0、(Vmin−Vb)≦0、もくは(Vave−Va)≦0かつ(Vmin−Vb)≦0である場合には、セル電圧異常であると判定し、その結果をコントローラ20に保存する(ステップS310)。さらに、以下に説明する異常の原因も合わせて保存することで、異常の原因に基いて異常状態からの回復制御の選択が可能となり、適切な異常回復操作を行うことが可能となる。   In the determination result of the previous step S306, when (Vave−Va)> 0 and (Vmin−Vb)> 0 are not satisfied, that is, (Vave−Va) ≦ 0, (Vmin−Vb) ≦ 0, or (Vave− If Va) ≦ 0 and (Vmin−Vb) ≦ 0, it is determined that the cell voltage is abnormal, and the result is stored in the controller 20 (step S310). Furthermore, by storing the cause of the abnormality described below together, it is possible to select recovery control from the abnormal state based on the cause of the abnormality, and it is possible to perform an appropriate abnormality recovery operation.

上記判定の結果、(Vave−Va)>0かつ(Vmin−Vb)≦0である場合には、ある特定のセルだけがセル電圧の低下が起こっていると推定される。この原因は、燃料電池スタック1のガス流路に水が溜まって(フラッディングして)ガス供給不足に陥ったと推定できる。また、(Vave−Va)≦0かつ(Vmin−Vb)>0である場合には、多くのセルで電圧がほぼ均等に低下しているものと推定される。この原因は、電解質膜の乾燥(ドライアウト)により抵抗が増大(IRドロップ)してセル電圧が低下したものと推定される。また、(Vave−Va)≦0かつ(Vmin−Vb)≦0である場合には、多くのセルで電圧が低下し、かつセル間の電圧ばらつきが大きくなっているものと推定される。この原因は、燃料ガスSR(ストイキ比)不足により電圧が低下したものと推定される。   As a result of the determination, when (Vave−Va)> 0 and (Vmin−Vb) ≦ 0, it is estimated that only a specific cell has a cell voltage drop. This can be presumed that water has accumulated (flooded) in the gas flow path of the fuel cell stack 1 and gas supply has become insufficient. In addition, when (Vave−Va) ≦ 0 and (Vmin−Vb)> 0, it is estimated that the voltage drops almost uniformly in many cells. This is presumably because the cell voltage was reduced due to an increase in resistance (IR drop) due to drying (dryout) of the electrolyte membrane. Further, when (Vave−Va) ≦ 0 and (Vmin−Vb) ≦ 0, it is presumed that the voltage decreases in many cells and the voltage variation between the cells increases. The cause of this is presumed that the voltage has decreased due to the shortage of the fuel gas SR (stoichiometric ratio).

なお、上記判定しきい値Va、Vbは、燃料ガス温度、酸化剤ガス温度、燃料電池スタック1を冷却する冷却水の温度、燃料電池スタック1のスタック温度等の温度をパラメータとする可変値として設定することも可能である。この場合には、上記判定しきい値と温度との関係を予め実験や机上検討のシミュレーション等で求め、求めた関係をマップとして記憶装置等に記憶させて用意し、このマップを参照して判定しきい値Va、Vbを設定した後判定処理を実行する。このようにすることで、より正確に判定処理を行うことができるようになる。   The determination thresholds Va and Vb are variable values using parameters such as fuel gas temperature, oxidant gas temperature, cooling water temperature for cooling the fuel cell stack 1, and stack temperature of the fuel cell stack 1 as parameters. It is also possible to set. In this case, the relationship between the determination threshold value and the temperature is obtained in advance by an experiment or a simulation of desk study, and the obtained relationship is stored in a storage device or the like as a map, and the determination is made with reference to this map. After the threshold values Va and Vb are set, determination processing is executed. By doing so, the determination process can be performed more accurately.

次に、図4を参照して、先に触れた制限発電を行う際に制限が加えられる状態量を制限する制御方法について説明する。   Next, referring to FIG. 4, a control method for limiting the state quantity to which a limit is applied when performing the limited power generation described above will be described.

制限する状態量としては、発電電力量、空気供給量、水素循環量、水素供給量、水素供給圧力ならびに空気供給圧力であり、これらの状態量のいずれか1つの項目、または2つ以上の項目を組み合わせて選択する。また、制限する量に関して、コントローラ20からそれぞれ対応した補機類へ与える通常の発電運転時の目標指令値に対して所定の割合で制限するのでもよいし、もしくは所定量だけ差し引いて制限するのでもよい。さらに、状態の制限は休止する操作も含まれるものとする。   The amount of state to be limited includes the amount of generated power, the amount of air supply, the amount of hydrogen circulation, the amount of hydrogen supply, the hydrogen supply pressure and the air supply pressure. Any one of these state amounts, or two or more items Select in combination. Further, the amount to be limited may be limited at a predetermined ratio with respect to the target command value at the time of normal power generation operation given from the controller 20 to each corresponding auxiliary device, or may be limited by subtracting the predetermined amount. But you can. Further, the state limitation includes an operation of pausing.

(発電電力量の制限)
発電電力量の制限は、コントローラ20からパワーマネージャー16へ指令を送って燃料電池スタック1から取り出す電力を制限する。発電電力量を制限する操作では、目標発電電力と2次バッテリ17の供給可能電力とを比較し、燃料電池スタック1の発電によって不足分の電力を供給するところまで、目標発電電力を制限することが含まれる。
(Restriction of power generation)
The limitation on the amount of generated power limits the power that is sent from the fuel cell stack 1 by sending a command from the controller 20 to the power manager 16. In the operation of limiting the amount of generated power, the target generated power is compared with the power that can be supplied from the secondary battery 17, and the target generated power is limited to the point where insufficient power is supplied by the power generation of the fuel cell stack 1. Is included.

(空気供給量の制限)
空気供給量の制限は、コントローラ20からコンプレッサ11へ指令を送ってコンプレッサの回転数を調整制御することで行われる。空気供給量を制限する操作では、パージ弁7を介して排出される水素量を希釈装置8で希釈するために必要とされる目標希釈空気流量まで、目標空気供給量を制限することが含まれる。また、制限する操作では、パージ弁7を閉弁した場合にはコンプレッサ11の回転駆動を停止することも含まれる。
(Air supply limit)
The air supply amount is limited by sending a command from the controller 20 to the compressor 11 and adjusting and controlling the rotation speed of the compressor. The operation of limiting the air supply amount includes limiting the target air supply amount to the target dilution air flow rate required for diluting the hydrogen amount discharged through the purge valve 7 by the diluting device 8. . Further, the limiting operation includes stopping the rotation of the compressor 11 when the purge valve 7 is closed.

(水素循環量の制限)
水素循環量の制限は、コントローラ20から水素循環ポンプ6へ指令を送って水素循環ポンプ6の回転数を調整制御することで行われる。水素循環量の制限では、目標発電電力に基づいて決まる目標取出電流に対応した水素消費量における所定の過剰量分を循環量によって燃料電池スタック1に再供給できる量まで水素循環量を制限することが含まれる。
(Restriction of hydrogen circulation rate)
Restriction of the hydrogen circulation amount is performed by sending a command from the controller 20 to the hydrogen circulation pump 6 and adjusting and controlling the rotation speed of the hydrogen circulation pump 6. In the limitation of the hydrogen circulation amount, the hydrogen circulation amount is limited to an amount that allows a predetermined excess amount of hydrogen consumption corresponding to the target extraction current determined based on the target generated power to be re-supplied to the fuel cell stack 1 by the circulation amount. Is included.

発電電流を0にできる場合は、水素循環ポンプ6の回転駆動を停止してもよい。燃料電池スタック1の電解質膜を介してアノードとカソードとの間の窒素のクロスリークによってアノード内に窒素が蓄積するので、アノード循環系において水素濃度の偏在化が起こる場合は、所定時間ごとに水素循環ポンプ6を回転させてアノードにおける水素濃度分布の平準化を行ってもよい。   When the generated current can be reduced to 0, the rotation driving of the hydrogen circulation pump 6 may be stopped. Nitrogen accumulates in the anode due to nitrogen cross-leakage between the anode and the cathode through the electrolyte membrane of the fuel cell stack 1. Therefore, when the hydrogen concentration is unevenly distributed in the anode circulation system, The circulation pump 6 may be rotated to level the hydrogen concentration distribution at the anode.

また、アノード循環系に窒素濃度推定手段(もしくは窒素濃度測定手段)を備え、これらの手段で得られた窒素濃度が所定濃度以上に達した場合には、水素循環量を制限した発電を終了させて通常の発電運転に戻すようにしてもよい。このように、アノード循環系の窒素濃度を調整制御することで、燃料電池車両の運転者のアクセル操作等により燃料電池システムが低負荷運転から高負荷運転に移行した際に、発電の応答性を低下させることは回避され、システムの信頼性低下を招くことはなくなる。   Further, the anode circulation system is provided with nitrogen concentration estimation means (or nitrogen concentration measurement means), and when the nitrogen concentration obtained by these means reaches a predetermined concentration or more, power generation with limited hydrogen circulation is terminated. Then, it may be returned to the normal power generation operation. In this way, by adjusting and controlling the nitrogen concentration in the anode circulation system, when the fuel cell system shifts from a low load operation to a high load operation due to the accelerator operation of the driver of the fuel cell vehicle, the power generation response is improved. Degradation is avoided, and the reliability of the system is not reduced.

(水素供給量の制限)
水素供給量の制限は、コントローラ20から水素供給弁5へ指令を送って弁開度を調整制御することで行われる。水素供給弁5は、目標発電電力とコントローラ20の記憶装置に記憶された燃料電池スタック1の基準I(電流)−V(電圧)特性とで決まる目標取出電流に対応した水素消費量分を燃料電池スタック1に供給するので、水素供給量は発電電力の制限と一緒に制限することができる。
(Limitation of hydrogen supply)
Restriction of the hydrogen supply amount is performed by sending a command from the controller 20 to the hydrogen supply valve 5 and adjusting and controlling the valve opening. The hydrogen supply valve 5 fuels the hydrogen consumption corresponding to the target extraction current determined by the target generated power and the reference I (current) -V (voltage) characteristics of the fuel cell stack 1 stored in the storage device of the controller 20. Since the battery stack 1 is supplied, the hydrogen supply amount can be limited together with the generated power limit.

(水素供給圧力の制限)
水素圧の制限は、コントローラ20から水素供給弁5およびパージ弁7へ指令を送ってそれぞれの弁開度を調整制御することで行われる。水素供給弁5は、燃料電池スタック1での水素消費量に対して、水素供給流量を増減することで水素圧力を増減することができる。したがって、水素圧力は水素消費量から所定の量または割合だけ水素供給量を削減することで水素圧力を低下することができる。
(Restriction of hydrogen supply pressure)
The restriction of the hydrogen pressure is performed by sending a command from the controller 20 to the hydrogen supply valve 5 and the purge valve 7 to adjust and control the respective valve openings. The hydrogen supply valve 5 can increase or decrease the hydrogen pressure by increasing or decreasing the hydrogen supply flow rate with respect to the hydrogen consumption in the fuel cell stack 1. Accordingly, the hydrogen pressure can be lowered by reducing the hydrogen supply amount by a predetermined amount or a proportion from the hydrogen consumption.

(空気供給圧力の制限)
空気供給圧力の制限は、コントローラ20から空気調圧弁12へ指令を送って弁開度を調整制御することで行われる。空気供給圧力の制限には、空気調圧弁12が閉じきり弁でない場合には、少なくとも略大気圧まで制限することが含まれる。
(Air supply pressure limit)
The restriction of the air supply pressure is performed by sending a command from the controller 20 to the air pressure regulating valve 12 and adjusting and controlling the valve opening. Limiting the air supply pressure includes limiting to at least approximately atmospheric pressure when the air pressure regulating valve 12 is not a closed valve.

以上説明したように、上記実施例1においては、安定した発電状態である低負荷運転であって、かつ状態量の制限が許容できる環境下において、状態量を制限して意図的に不安定な発電状態を生み出し、セル(もしくはセル群)間の電圧ばらつきを増幅させることで、低負荷運転状態であってもセル電圧異常を精度よく検出することが可能となる。   As described above, in Example 1 described above, in a low-load operation that is a stable power generation state and in an environment where the state quantity can be restricted, the state quantity is limited and intentionally unstable. By generating a power generation state and amplifying voltage variations between cells (or cell groups), it is possible to accurately detect a cell voltage abnormality even in a low-load operation state.

発電電力量、空気供給量、水素循環量、水素供給量、水素供給圧力ならびに空気供給圧力の状態量のいずれか1つ、もしくはこれら2つ以上を組み合わせて制限することで、燃料電池システムが低負荷運転状態であっても、意図的に不安定な発電状態を作り出すことが可能となる。   The fuel cell system can be reduced by limiting any one of the power generation amount, air supply amount, hydrogen circulation amount, hydrogen supply amount, hydrogen supply pressure, and air supply pressure, or a combination of two or more of these. Even in the load operation state, it is possible to intentionally create an unstable power generation state.

セル電圧のばらつき、分散、標準偏差または平均値と最小値との差のいずれか、もしくはこれら2つ以上の組み合わせに基いて、セル電圧異常を判定することで、セル電圧異常を精度よく検出することができる。   Cell voltage abnormality is accurately detected by determining cell voltage abnormality based on one of cell voltage variation, variance, standard deviation, difference between average and minimum values, or a combination of two or more of these. be able to.

予め設定された特定のセル(またはセル群)の出力電圧の分散、標準偏差、平均値、最低値のいずれか、またはこれら2つ以上の組み合わせに基いて、セル電圧異常を判定することで、システム構成の小型化ならびに簡単化を図ることができる。   By determining a cell voltage abnormality based on any one of a dispersion, standard deviation, average value, minimum value, or a combination of two or more of output voltage of a specific cell (or cell group) set in advance, The system configuration can be reduced in size and simplified.

次に、この発明の実施例2について説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described.

先の実施例1では、意図的に状態量を制限してセル電圧異常を判定していたのに対して、この実施例2の特徴とするところは、間欠的に発電を停止したアイドルストップ状態に燃料電池システムを制御するアイドルストップ制御手段を備え、このアイドルストップ制御手段の制御の下に燃料電池システムがアイドルストップ状態になったときにセル電圧異常を判定するようにしたことにあり、他は先の実施例1と同様である。   In the first embodiment, the state quantity is intentionally limited to determine the cell voltage abnormality. On the other hand, the feature of the second embodiment is an idle stop state in which power generation is intermittently stopped. Is provided with an idle stop control means for controlling the fuel cell system, and under the control of the idle stop control means, a cell voltage abnormality is determined when the fuel cell system enters an idle stop state. Is the same as in the first embodiment.

ここで、燃料電池スタックの「アイドル運転」とは、外部負荷に電力を供給せず、運転(発電)に必要な最低負荷を自らが供給して運転している状態を示し、無負荷運転、待機運転(日本工業規格番号:JISC8800)を含む概念である。   Here, the “idle operation” of the fuel cell stack refers to a state in which power is not supplied to an external load, and the minimum load necessary for operation (power generation) is supplied by itself, It is a concept that includes standby operation (Japanese Industrial Standard Number: JISC8800).

これに対して、燃料電池スタックの「アイドルストップ状態」とは、アイドル運転から燃料電池スタックの発電のみを停止した状態や、アイドル運転から燃料電池スタックの他に燃料電池システムを構成する各補機類の運転も停止した状態を含む概念である。燃料電池スタックの他に各補機類の運転も停止した状態とは、燃料ガスの供給に係わる補機、酸化ガスの供給に係わる補機、反応ガスを加湿する水の供給に係わる補機の少なくとも何れか1つの運転を停止した状態を含む概念である。   On the other hand, the “idle stop state” of the fuel cell stack is a state in which only the power generation of the fuel cell stack is stopped from the idle operation or each auxiliary machine constituting the fuel cell system other than the fuel cell stack from the idle operation. It is a concept that includes a state in which the operation of a kind is also stopped. In addition to the fuel cell stack, the operation of each auxiliary device is also stopped when the auxiliary device related to the supply of fuel gas, the auxiliary device related to the supply of oxidizing gas, or the auxiliary device related to the supply of water for humidifying the reaction gas. It is a concept including a state in which at least one of the operations is stopped.

次に、図5のフローチャートを参照して、この実施例2の動作手順を説明する。図5に示すこの実施例2の動作手順の特徴とするところは、先の実施例1の動作手順を示す図3に比べて、図3に示すステップS302の処理を図5のステップS501で示す処理に代え、図3に示すステップS303の処理を図5のステップS502で示す処理に代え、図3に示すステップS307の処理を図5のステップS503で示す処理に代えたことにあり、他は先の図3に示す手順と同様である。   Next, the operation procedure of the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The feature of the operation procedure of the second embodiment shown in FIG. 5 is that the processing of step S302 shown in FIG. 3 is shown by step S501 in FIG. 5 in comparison with FIG. 3 showing the operation procedure of the first embodiment. Instead of the process, the process of step S303 shown in FIG. 3 is replaced with the process shown in step S502 of FIG. 5, the process of step S307 shown in FIG. 3 is replaced with the process shown in step S503 of FIG. The procedure is the same as that shown in FIG.

すなわち、状態量の制限を許可するフラグを参照する代わりに、アイドルストップ状態が許可されたか否かを示すフラグを参照し(ステップS501)、アイドルストップが許可された場合には、アイドルストップ制御手段の制御の下に燃料電池システムをアイドルストップ状態に制御する(ステップS502)。その後、状態量の制限を許可するフラグを参照する代わりに、アイドルストップ状態が許可されたか否かを示すフラグを参照し(ステップS503)、先の図3に示すステップS307と同様の検証を行う。   That is, instead of referring to the flag that permits the restriction of the state quantity, a flag indicating whether or not the idle stop state is permitted is referred to (step S501), and when the idle stop is permitted, the idle stop control means Under this control, the fuel cell system is controlled to the idle stop state (step S502). After that, instead of referring to the flag for permitting the restriction of the state quantity, the flag indicating whether or not the idle stop state is permitted is referred to (step S503), and the same verification as step S307 shown in FIG. 3 is performed. .

なお、図5のステップS306に示す判定処理に代えて、セル電圧のばらつき指標を表す標準偏差σを算出し、予め実験等の結果に基づいて設定されたセル電圧の正常/異常を判定する判定しきい値電圧(Vt)と標準偏差σとを比較し、その比較結果に基づいてセル電圧が異常か否かを判定するようにしてもよい。   In place of the determination processing shown in step S306 of FIG. 5, a standard deviation σ representing a cell voltage variation index is calculated, and determination is made to determine normality / abnormality of the cell voltage set in advance based on the result of an experiment or the like. The threshold voltage (Vt) may be compared with the standard deviation σ, and it may be determined whether the cell voltage is abnormal based on the comparison result.

燃料電池システムがアイドルストップ状態になると、システムによって異なるが例えば以下に示すような状態となり、先の実施例1の状態量が制限されたと同様の状態となる。アイドルストップ状態では、発電電力:停止、空気供給量:コンプレッサ停止、水素循環流量:水素循環ポンプ停止または弱回転(非アイドルストップ状態時:通常制御回転)、水素供給圧力:略大気圧または負圧(非アイドルストップ状態時:加圧)、水素供給量:停止または調圧制御により僅かに供給、空気圧力:調圧制御停止し大気圧相当(非アイドルストップ状態時:水素供給圧力と同程度に調圧)である。   When the fuel cell system enters the idle stop state, for example, the following state varies depending on the system, and the state is the same as when the state quantity of the first embodiment is limited. In idle stop state, generated power: stop, air supply amount: compressor stop, hydrogen circulation flow rate: hydrogen circulation pump stop or weak rotation (in non-idle stop state: normal control rotation), hydrogen supply pressure: approximately atmospheric pressure or negative pressure (Non-idle stop state: pressurization), hydrogen supply amount: Slightly supplied by stop or pressure control, air pressure: pressure control stop, equivalent to atmospheric pressure (non-idle stop state: about the same as hydrogen supply pressure) Pressure regulation).

図6は非アイドルストップ状態からアイドルストップ状態に移行した際の、平均セル電圧(Vave)、最低セル電圧(Vmin)、最高セル電圧(Vmax)ならびにセル電圧のばらつきの指標となる標準偏差σの時間変化を示す図であり、同図(a)はセル電圧が正常である場合を示し、同図(b)はセル電圧が異常である場合を示したものである。   FIG. 6 shows the average cell voltage (Vave), the minimum cell voltage (Vmin), the maximum cell voltage (Vmax), and the standard deviation σ that is an indicator of the variation in cell voltage when the non-idle stop state is shifted to the idle stop state. It is a figure which shows a time change, the figure (a) shows the case where a cell voltage is normal, and the figure (b) shows the case where a cell voltage is abnormal.

なお、図6においては、先に触れたセル電圧の標準偏差σと判定しきい値電圧(Vt)との比較結果に基づいて、セル電圧異常を判定する手法を採用している。   In FIG. 6, a method of determining a cell voltage abnormality based on the comparison result between the standard deviation σ of the cell voltage described above and the determination threshold voltage (Vt) is adopted.

図6(a)において、時刻t1でアイドルストップが許可されて燃料電池システムが非アイドルストップ状態からアイドルストップ状態に移行すると、セル電圧異常の判定処理が開始される。   6A, when the idle stop is permitted at time t1 and the fuel cell system shifts from the non-idle stop state to the idle stop state, the cell voltage abnormality determination process is started.

燃料電池システムがアイドルストップ状態になると、燃料電池スタック1のアノード側からクロスリークしてきた水素によってカソード内での化学反応により消費されて、カソードの酸素分圧が低下し、セル電圧が低下していく。図6(a)に示すように、時間の経過とともに徐々に各電圧は低下していく。また、セル電圧の標準偏差σは徐々に大きくなっていく。しかし、標準偏差σの増加は僅かであり、判定処理を終了する終了時刻t3になっても標準偏差σは判定しきい値電圧(Vt)を上回ることはなく、これによりセル電圧は正常であると判定される。   When the fuel cell system is in an idle stop state, it is consumed by a chemical reaction in the cathode by hydrogen leaked from the anode side of the fuel cell stack 1, and the oxygen partial pressure at the cathode is lowered and the cell voltage is lowered. Go. As shown in FIG. 6A, each voltage gradually decreases with time. In addition, the standard deviation σ of the cell voltage gradually increases. However, the increase in the standard deviation σ is slight, and the standard deviation σ does not exceed the determination threshold voltage (Vt) even at the end time t3 when the determination process ends, and the cell voltage is thereby normal. It is determined.

一方、図6(b)においては、アイドルストップ状態になると、時間の経過とともに各セル電圧は低下していく。また、セル電圧の標準偏差σは同図(a)に比べて急激に増加し、セル電圧のばらつきは顕著となる。これは、例えば通常の発電において水詰まり気味だった状態でアイドルストップ状態に移行し、アイドリングストップ中に空気の供給が停止したことで分配ばらつきを増幅させ、その結果電圧ばらつきも増幅したものと考えられる。したがって、標準偏差σは、判定終了時刻t3より以前の時刻t2で判定しきい値電圧(Vt)を上回り、この時点でセル電圧が異常であると判定される。   On the other hand, in FIG. 6B, when the idle stop state is entered, each cell voltage decreases with time. Further, the standard deviation σ of the cell voltage increases sharply as compared with FIG. 5A, and the variation in the cell voltage becomes remarkable. This is because, for example, the normal power generation seems to be clogged with water, and the system shifts to the idle stop state. It is done. Therefore, the standard deviation σ exceeds the determination threshold voltage (Vt) at time t2 before the determination end time t3, and it is determined that the cell voltage is abnormal at this time.

以上説明したように、上記実施例2においては、燃料電池システムがアイドルストップ状態に移行した後にセル電圧異常を判定することで、低負荷運転において意図的に不安定な発電状態を生み出すことなく、セル(もしくはセル群)間の電圧ばらつきを増幅させることが可能となり、低負荷運転状態であってもセル電圧異常を精度よく検出することが可能となる。   As described above, in Example 2 described above, by determining a cell voltage abnormality after the fuel cell system has shifted to the idle stop state, without intentionally generating an unstable power generation state in low-load operation, It becomes possible to amplify voltage variations between cells (or cell groups), and it is possible to accurately detect cell voltage abnormality even in a low-load operation state.

なお、上記実施例1,2において、状態量を制限した発電を開始してからの経過時間、もしくはアイドルストップ状態に移行してからの経過時間を計測し、計測した経過時間を記憶する経過時間検出手段をコントローラ20に設け、この経過時間検出手段で計測されて記憶された経過時間が予め設定された所定時間に達したときに、セル電圧異常を判定する手法を採用してもよい。   In the first and second embodiments, the elapsed time from the start of power generation with a limited amount of state or the elapsed time after shifting to the idle stop state is measured, and the elapsed time for storing the measured elapsed time is stored. A detection means may be provided in the controller 20, and a method of determining a cell voltage abnormality when the elapsed time measured and stored by the elapsed time detection means reaches a predetermined time set in advance may be adopted.

このような手法を採用することで、セル電圧の異常が概ね確定した状態でセル電圧異常を判定することが可能となり、判定精度を高めることができる。   By adopting such a method, it becomes possible to determine the cell voltage abnormality in a state where the abnormality of the cell voltage is almost determined, and the determination accuracy can be improved.

また、上記手法を採用した際に、セル電圧異常を判定する経過時間に応じて判定の際の判定しきい値を変えるようにしてもよい。このような場合には、誤判定を防止してセル電圧異常を短時間に精度よく判定することが可能となる。   Further, when the above method is adopted, the determination threshold value in the determination may be changed according to the elapsed time for determining the cell voltage abnormality. In such a case, erroneous determination can be prevented and cell voltage abnormality can be accurately determined in a short time.

本発明の実施例1に係る燃料電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell system which concerns on Example 1 of this invention. 図1に示すコントローラの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the controller shown in FIG. 本発明の実施例1に係る処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the process which concerns on Example 1 of this invention. 図3に示すステップS303の処理を示す図である。It is a figure which shows the process of step S303 shown in FIG. 本発明の実施例2に係る処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the process which concerns on Example 2 of this invention. セル電圧正常時ならびに異常時における、セル電圧ならびにセル電圧の標準偏差の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the cell voltage and the standard deviation of a cell voltage at the time of normal and abnormal cell voltage.

符号の説明Explanation of symbols

1…燃料電池スタック
2…水素タンク
3…水素タンク元弁
4…減圧弁
5…水素供給弁
6…水素循環ポンプ
7…パージ弁
8…希釈装置
9,13…圧力センサ
10,14…温度センサ
11…コンプレッサ
12…空気調圧弁
15…電圧センサ
16…パワーマネージャー
17…2次バッテリ
18…バッテリコントローラ
19…大気圧センサ
20…コントローラ
201…発電電力決定手段
202…発電モード切替判定手段
203…通常発電モード制御手段
204…制限発電モード制御手段
205…電圧ばらつき判定手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell stack 2 ... Hydrogen tank 3 ... Hydrogen tank main valve 4 ... Pressure-reducing valve 5 ... Hydrogen supply valve 6 ... Hydrogen circulation pump 7 ... Purge valve 8 ... Dilution device 9, 13 ... Pressure sensor 10, 14 ... Temperature sensor 11 Compressor 12 Air pressure regulating valve 15 Voltage sensor 16 Power manager 17 Secondary battery 18 Battery controller 19 Atmospheric pressure sensor 20 Controller 201 Power generation determining means 202 Power generation mode switching determining means 203 Normal power generation mode Control unit 204... Limited power generation mode control unit 205... Voltage variation determination unit

Claims (7)

燃料ガス供給手段により供給される燃料ガスと、酸化剤ガス供給手段により供給される酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池を構成する各セルのセル電圧、もしくは複数のセルからなるセル群のセル群電圧を検出する電圧検出手段と、
前記燃料電池の発電に係わる状態量を制限した低負荷運転の発電が前記燃料電池システムで可能か否かを判定する制限発電判定手段と、
状態量を制限した低負荷運転の発電が前記燃料電池システムで可能であると前記制限発電判定手段で判定された場合には、状態量を制限した低負荷運転で発電を行う制限発電制御手段と、
前記制限発電制御手段で状態量が制限されて低負荷運転の発電を行っている前記燃料電池のセル電圧、もしくはセル群電圧が前記電圧検出手段で検出され、検出されたセル電圧もしくはセル群電圧に基づいて、セル電圧が異常であるか否かを判定するセル電圧異常判定手段と
を有することを特徴とする燃料電池システム。
In a fuel cell system including a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between a fuel gas supplied by a fuel gas supply unit and an oxidant gas supplied by an oxidant gas supply unit,
Voltage detection means for detecting a cell voltage of each cell constituting the fuel cell, or a cell group voltage of a cell group composed of a plurality of cells;
Limited power generation determination means for determining whether or not the fuel cell system is capable of generating power in a low load operation in which a state quantity related to power generation of the fuel cell is limited;
A limited power generation control unit configured to generate power in a low load operation with a limited amount of state, when the limited power generation determination unit determines that the fuel cell system can generate power in a low load mode with a limited amount of state; ,
The cell voltage or cell group voltage of the fuel cell that is generating power in a low load operation with the state quantity being limited by the limited power generation control unit is detected by the voltage detection unit, and the detected cell voltage or cell group voltage is detected. And a cell voltage abnormality determining means for determining whether or not the cell voltage is abnormal based on the above.
燃料ガス供給手段により供給される燃料ガスと、酸化剤ガス供給手段により供給される酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池を構成する各セルのセル電圧、もしくは複数のセルからなるセル群のセル群電圧を検出する電圧検出手段と、
前記燃料電池の発電に係わる状態量を制限して前記燃料電池の発電を間欠的に停止し、前記燃料電池システムをアイドルストップ状態に制御するアイドルストップ制御手段と、
前記アイドルストップ制御手段の制御の下にアイドルストップ状態にある前記燃料電池のセル電圧、もしくはセル群電圧が前記電圧検出手段で検出され、検出されたセル電圧もしくはセル群電圧に基づいて、セル電圧が異常であるか否かを判定するセル電圧異常判定手段と
を有することを特徴とする燃料電池システム。
In a fuel cell system including a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between a fuel gas supplied by a fuel gas supply unit and an oxidant gas supplied by an oxidant gas supply unit,
Voltage detection means for detecting a cell voltage of each cell constituting the fuel cell, or a cell group voltage of a cell group composed of a plurality of cells;
Idle stop control means for limiting the state quantity related to power generation of the fuel cell, intermittently stopping power generation of the fuel cell, and controlling the fuel cell system to an idle stop state;
The cell voltage or cell group voltage of the fuel cell in the idle stop state under the control of the idle stop control means is detected by the voltage detection means, and based on the detected cell voltage or cell group voltage, the cell voltage And a cell voltage abnormality determining means for determining whether or not the fuel cell is abnormal.
前記制限発電制御手段で制限される状態量、もしくは前記アイドルストップ制御手段で制限される状態量は、燃料ガス圧力、酸化剤ガス圧力、燃料ガス供給量、酸化剤ガス供給量、燃料ガス循環量、発電電力量のいずれか1つ、または2つ以上の組み合わせである
ことを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池システム。
The state quantity restricted by the limited power generation control means or the state quantity restricted by the idle stop control means is the fuel gas pressure, the oxidant gas pressure, the fuel gas supply amount, the oxidant gas supply amount, and the fuel gas circulation amount. 3. The fuel cell system according to claim 1, wherein any one of the generated power amounts, or a combination of two or more thereof.
前記燃料電池システムで状態量が制限された発電が開始されてから経過した経過時間、
もしくは燃料電池システムがアイドルストップ状態に移行してから経過した経過時間を計測して記憶する経過時間検出手段を備え、
前記セル電圧異常判定手段は、前記経過時間検出手段で検出された経過時間が予め設定された所定時間に達したときにセル電圧の異常を判定する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
Elapsed time since the start of power generation with a limited amount of state in the fuel cell system,
Alternatively, it includes an elapsed time detecting means for measuring and storing the elapsed time that has elapsed since the fuel cell system shifted to the idle stop state,
4. The cell voltage abnormality determining means determines an abnormality of the cell voltage when the elapsed time detected by the elapsed time detecting means reaches a predetermined time set in advance. The fuel cell system according to claim 1.
前記セル電圧異常判定手段は、前記経過時間検出手段で検出された経過時間に応じて、セル電圧の異常を判定する際の判定しきい値を変える
ことを特徴とする請求項4に記載の燃料電池システム。
5. The fuel according to claim 4, wherein the cell voltage abnormality determination unit changes a determination threshold value when determining abnormality of the cell voltage according to the elapsed time detected by the elapsed time detection unit. Battery system.
前記セル電圧異常判定手段は、前記セル電圧検出手段で検出されたセル電圧、もしくはセル群電圧の分散値、標準偏差値、最大値、平均値、最小値のいずれか1つ、または2つ以上の組み合わせに基づいて、セル電圧の異常を判定する
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
The cell voltage abnormality determining means is one or more of a cell voltage detected by the cell voltage detecting means or a dispersion value, a standard deviation value, a maximum value, an average value, and a minimum value of a cell group voltage. 6. The fuel cell system according to claim 1, wherein an abnormality in the cell voltage is determined based on the combination of the above.
前記セル電圧異常判定手段は、予め選択された特定のセルにおける前記セル電圧検出手段で検出されたセル電圧、もしくはセル群電圧の分散値、標準偏差値、最大値、平均値、最小値のいずれか1つ、または2つ以上の組み合わせに基づいて、セル電圧の異常を判定する
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
The cell voltage abnormality determination means is any one of a cell voltage detected by the cell voltage detection means in a specific cell selected in advance, or a dispersion value, standard deviation value, maximum value, average value, and minimum value of a cell group voltage. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, wherein an abnormality of the cell voltage is determined based on one or a combination of two or more.
JP2006284838A 2006-10-19 2006-10-19 Fuel cell system Active JP5109330B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006284838A JP5109330B2 (en) 2006-10-19 2006-10-19 Fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006284838A JP5109330B2 (en) 2006-10-19 2006-10-19 Fuel cell system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008103201A true JP2008103201A (en) 2008-05-01
JP5109330B2 JP5109330B2 (en) 2012-12-26

Family

ID=39437378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006284838A Active JP5109330B2 (en) 2006-10-19 2006-10-19 Fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5109330B2 (en)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009301791A (en) * 2008-06-11 2009-12-24 Nissan Motor Co Ltd Failure diagnostic device of fuel cell system
JP2010086692A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Hitachi Ltd Fuel battery system
JP2010103063A (en) * 2008-10-27 2010-05-06 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system and method for detecting cross leak using the same
JP2010108645A (en) * 2008-10-28 2010-05-13 Toyota Motor Corp Fuel cell system and state detection method of fuel cell
WO2010086703A2 (en) 2009-01-27 2010-08-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell voltage monitoring system
WO2011013226A1 (en) * 2009-07-30 2011-02-03 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2011216337A (en) * 2010-03-31 2011-10-27 Eneos Celltech Co Ltd Fuel battery power generating device, and method of monitoring fuel battery
JP2013527569A (en) * 2010-04-30 2013-06-27 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト Energy management control method for fuel cell system
JPWO2013108369A1 (en) * 2012-01-17 2015-05-11 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
KR101827126B1 (en) * 2016-06-30 2018-02-07 현대자동차주식회사 Method for diagnosing fault for humidifier of fuel cell car
JP2021190306A (en) * 2020-05-29 2021-12-13 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
CN114184973A (en) * 2021-11-18 2022-03-15 安徽锐能科技有限公司 Method and system for diagnosing potential defects in lithium battery pack charging process
CN114976144A (en) * 2022-07-04 2022-08-30 骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司 Fuel cell management control method
JP7477808B1 (en) 2023-02-14 2024-05-02 富士電機株式会社 Fuel Cell Power Generation System

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005197211A (en) * 2003-12-09 2005-07-21 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2006284838A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Light modulator

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005197211A (en) * 2003-12-09 2005-07-21 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system
JP2006284838A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Light modulator

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009301791A (en) * 2008-06-11 2009-12-24 Nissan Motor Co Ltd Failure diagnostic device of fuel cell system
JP2010086692A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Hitachi Ltd Fuel battery system
JP2010103063A (en) * 2008-10-27 2010-05-06 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system and method for detecting cross leak using the same
JP2010108645A (en) * 2008-10-28 2010-05-13 Toyota Motor Corp Fuel cell system and state detection method of fuel cell
WO2010086703A2 (en) 2009-01-27 2010-08-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell voltage monitoring system
KR101300897B1 (en) * 2009-07-30 2013-08-27 도요타지도샤가부시키가이샤 Fuel cell system
WO2011013226A1 (en) * 2009-07-30 2011-02-03 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
US8927168B2 (en) 2009-07-30 2015-01-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system control during low efficiency operation
JP2011216337A (en) * 2010-03-31 2011-10-27 Eneos Celltech Co Ltd Fuel battery power generating device, and method of monitoring fuel battery
JP2013527569A (en) * 2010-04-30 2013-06-27 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト Energy management control method for fuel cell system
JPWO2013108369A1 (en) * 2012-01-17 2015-05-11 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
KR101827126B1 (en) * 2016-06-30 2018-02-07 현대자동차주식회사 Method for diagnosing fault for humidifier of fuel cell car
JP2021190306A (en) * 2020-05-29 2021-12-13 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
CN114184973A (en) * 2021-11-18 2022-03-15 安徽锐能科技有限公司 Method and system for diagnosing potential defects in lithium battery pack charging process
CN114976144A (en) * 2022-07-04 2022-08-30 骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司 Fuel cell management control method
CN114976144B (en) * 2022-07-04 2024-04-09 骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司 Fuel cell management control method
JP7477808B1 (en) 2023-02-14 2024-05-02 富士電機株式会社 Fuel Cell Power Generation System

Also Published As

Publication number Publication date
JP5109330B2 (en) 2012-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5109330B2 (en) Fuel cell system
JP5007665B2 (en) Fuel cell system
US8563191B2 (en) Fuel cell system and gas leakage detection device
JP5329111B2 (en) Fuel cell system and method for determining deterioration of power storage device in the system
US9184456B2 (en) Fuel cell system and method for limiting current thereof
JP2009016089A (en) Fuel cell system and its current-control method
US20120088170A1 (en) Fuel cell system and method of operating the same
JP2006351506A (en) Fuel cell system
KR101704224B1 (en) Device and method for controlling fuel cell system
US8080342B2 (en) Fuel cell system
JP2007103172A (en) Fuel cell system and its gas discharge method
JP5136415B2 (en) Fuel cell system
JP2007179786A (en) Fuel cell system
JP2007220625A (en) Fuel cell system
JP4973138B2 (en) Fuel cell system
CN111092249A (en) Fuel cell system and control method thereof
JP4432400B2 (en) Control device for fuel cell system
JP5034191B2 (en) Fuel cell system
JP4762569B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
JP2014002844A (en) Fuel cell system
KR100786481B1 (en) Method and Apparatus for Controlling Operation of Direct Methanol Fuel Cell System
JP2012209154A (en) Control device for controlling fuel cell system
JP2011014339A (en) Fuel cell system, and method of controlling fuel cell system
KR20210071117A (en) Driving control system and control method of fuel cell vehicle
JP2009181793A (en) Fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090827

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100202

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120626

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120911

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120924

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151019

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5109330

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150