JP2010231973A - Electrochemical system and load connection/disconnection method for the same - Google Patents

Electrochemical system and load connection/disconnection method for the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrochemical system capable of performing decision of deterioration in a short period of time and achieving low capacity of a power supply for backing up decision work. <P>SOLUTION: In the electrochemical system having an electrochemical device 10, a connection/disconnection device 22 for connecting and disconnecting between the electrochemical device 10 and external load 15, and a voltage detection sensor 20 for detecting a voltage of the electrochemical device 10, the electrochemical system has a load disconnection means for disconnecting between the electrochemical device 10 and the external load 15 at required timing by the connection/disconnection device 22, a voltage acquisition means for making voltage of the electrochemical device acquire by the voltage detection sensor 20 when disconnecting the external load 15, a voltage change speed calculation means for calculating voltage change speed of the electrochemical device 10 when disconnecting the external load 15, and a load connection means for connecting the external load 15 with the electrochemical device 10 by the connection/disconnection device 22 on the basis of the calculated voltage change speed. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばSOFCや二次電池等を用いた電気化学システムとこの電気化学システムの負荷接断方法に関する。   The present invention relates to an electrochemical system using, for example, an SOFC or a secondary battery, and a load disconnecting method of the electrochemical system.

この種の電気化学システムとして、直接型メタノール燃料電池の燃料濃度検出方法とした名称で特許文献1に開示された構成のものがある。
特許文献1に記載された電気化学システムは、燃料電池に接続された電気的負荷へ電流を流している状態での前記燃料電池の定常時出力電圧を測定する定常時電圧測定ステップと、前記燃料電池から前記電気的負荷に流している電流を略ゼロへ減少させる負荷切替ステップと、記電気的負荷に流している電流を略ゼロへ減少させた時から一定時間経過後の時刻における前記燃料電池の無負荷時出力電圧を測定する無負荷時電圧測定ステップと、前記無負荷時出力電圧と、前記燃料電池に供給された燃料のメタノール濃度との関係から、前記メタノール濃度を求める濃度演算ステップとを有することを特徴としたものである。
As this type of electrochemical system, there is one having a configuration disclosed in Patent Document 1 under the name of a fuel concentration detection method for a direct methanol fuel cell.
The electrochemical system described in Patent Document 1 includes a steady-state voltage measurement step for measuring a steady-state output voltage of the fuel cell in a state in which a current flows to an electrical load connected to the fuel cell, and the fuel A load switching step for reducing the current flowing from the battery to the electric load to substantially zero; and the fuel cell at a time after a predetermined time has elapsed since the current flowing to the electric load was reduced to substantially zero. A no-load voltage measuring step for measuring the no-load output voltage, a concentration calculation step for obtaining the methanol concentration from the relationship between the no-load output voltage and the methanol concentration of the fuel supplied to the fuel cell; It is characterized by having.

特開2005‐285628号公報JP 2005-285628 A

しかしながら、特許文献1に記載された従来の電気化学システムにおいては、電流を遮断している時間が長いために、外部からの発電要求を満たすことができず、従ってまた、電流を遮断している間に、外部からの発電要求を満たすための蓄電手段の容量を大きくしなければならないという欠点がある。   However, in the conventional electrochemical system described in Patent Document 1, since the time during which the current is cut off is long, the power generation request from the outside cannot be satisfied, and therefore the current is cut off. In the meantime, there is a drawback that the capacity of the power storage means for satisfying the power generation request from the outside must be increased.

そこで本発明は、劣化の判定を短時間で行うことができるとともに、これをバックアップするための電源の低容量化を図ることができる電気化学システムとこの電気化学システムの負荷接断方法の提供を目的としている。   Therefore, the present invention provides an electrochemical system capable of determining degradation in a short time and reducing the capacity of a power source for backing up the same, and a load disconnecting method for the electrochemical system. It is aimed.

上記目的を達成するための本発明に係る電気化学システムは、電気化学装置と、この電気化学装置と外部負荷とを接断するための接断器と、その電気化学装置の電圧を検知するための電圧検知センサとを有するものであり、所要のタイミングにおいて、電気化学装置と外部負荷とを接断器によって切り離す負荷切離手段と、外部負荷を切り離したときの電気化学装置の電圧を電圧検知センサによって取得させる電圧取得手段と、取得した電気化学装置の電圧値に基づいて、外部負荷を切り離したときの電気化学装置の電圧変化速度を算出する電圧変化速度算出手段と、算出した電圧変化速度に基づいて、接断器によって電気化学装置に外部負荷を接続する負荷接続手段とを設けている。   In order to achieve the above object, an electrochemical system according to the present invention includes an electrochemical device, a disconnector for disconnecting the electrochemical device from an external load, and a voltage of the electrochemical device. Voltage detection sensor, and at the required timing, the voltage separating means for separating the electrochemical device and the external load with a disconnector and the voltage of the electrochemical device when the external load is disconnected are detected. Voltage acquisition means to be acquired by the sensor, voltage change rate calculation means for calculating the voltage change rate of the electrochemical device when the external load is disconnected based on the acquired voltage value of the electrochemical device, and the calculated voltage change rate And a load connecting means for connecting an external load to the electrochemical device by a disconnector.

同上の目的を達成するための本発明に係る電気化学システムの負荷接断方法は、電気化学装置と、この電気化学装置と外部負荷とを接断するための接断器と、その電気化学装置の電圧を検知するための電圧検知センサとを有する電気化学システムの負荷接断方法であって、 所要のタイミングにおいて、電気化学装置と外部負荷とを接断器によって切り離す負荷切離ステップと、外部負荷を切り離したときの電気化学装置の電圧を電圧検知センサによって取得する電圧取得ステップと、取得した電気化学装置の電圧値に基づいて、外部負荷を切り離したときの電気化学装置の電圧変化速度を算出する電圧変化速度算出ステップと、算出した電圧変化速度に基づいて、接断器によって電気化学装置に外部負荷を接続する負荷接続ステップとを有することを内容としている。   In order to achieve the above object, a load disconnecting method of an electrochemical system according to the present invention includes an electrochemical device, a disconnector for disconnecting the electrochemical device and an external load, and the electrochemical device. A load disconnecting method for an electrochemical system having a voltage detection sensor for detecting a voltage of a load, the load disconnecting step for disconnecting the electrochemical device and the external load by a disconnector at a required timing, and an external Based on the voltage acquisition step of acquiring the voltage of the electrochemical device when the load is disconnected by the voltage detection sensor and the acquired voltage value of the electrochemical device, the voltage change rate of the electrochemical device when the external load is disconnected is calculated. A voltage change rate calculation step to be calculated, and a load connection step of connecting an external load to the electrochemical device by a disconnector based on the calculated voltage change rate. It has a Rukoto the contents.

本発明によれば、劣化の判定を短時間で行うことができるとともに、これをバックアップするための電源の低容量化を図ることができる。   According to the present invention, degradation can be determined in a short time, and the capacity of a power source for backing up the degradation can be reduced.

本発明の第一の実施形態に係る電気化学システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electrochemical system which concerns on 1st embodiment of this invention. 同上の電気化学システムの一部をなすコントロールユニットの機能を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function of the control unit which makes a part of electrochemical system same as the above. スタックの出力電圧と時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the output voltage of a stack, and time. スタックの出力電圧と電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the output voltage and current of a stack. 同上の電気化学システムの負荷接断方法の詳細なフローチャートである。It is a detailed flowchart of the load connection / disconnection method of an electrochemical system same as the above. 本発明の第二の実施形態に係る電気化学システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electrochemical system which concerns on 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三の実施形態に係る電気化学システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electrochemical system which concerns on 3rd embodiment of this invention. 本発明の第四の実施形態に係る電気化学システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electrochemical system which concerns on 4th embodiment of this invention. 同上の電気化学システムの負荷接断方法の詳細なフローチャートである。It is a detailed flowchart of the load connection / disconnection method of an electrochemical system same as the above. 本発明の第五の実施形態に係る電気化学システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electrochemical system which concerns on 5th embodiment of this invention. 同上の電気化学システムの負荷接断方法の詳細なフローチャートである。It is a detailed flowchart of the load connection / disconnection method of an electrochemical system same as the above.

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の第一の実施形態に係る電気化学システムの構成を示すブロック図、図2は、その電気化学システムの一部をなすコントロールユニットの機能を示すブロック図である。
また、図3はスタックの出力電圧と時間との関係を示すグラフ、図4は、スタックの出力電圧と電流との関係を示すグラフである。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated with reference to drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electrochemical system according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing functions of a control unit forming a part of the electrochemical system.
3 is a graph showing the relationship between stack output voltage and time, and FIG. 4 is a graph showing the relationship between stack output voltage and current.

本発明の第一の実施形態に係る電気化学システムA1は、電気化学装置10から、これに接続された例えばモータ等の外部負荷15に電力を供給するものであり、その電気化学装置10や外部負荷15の他、電圧計20、電流計21、デバイス温度センサS1、リレー22、インバータ23及びコントロールユニット30等を有して構成されている。   The electrochemical system A1 according to the first embodiment of the present invention supplies electric power from the electrochemical device 10 to an external load 15 such as a motor connected to the electrochemical device 10, and the electrochemical device 10 or the external In addition to the load 15, a voltmeter 20, an ammeter 21, a device temperature sensor S 1, a relay 22, an inverter 23, a control unit 30, and the like are configured.

本実施形態において示す電気化学装置10は、電気化学デバイスとしての燃料電池11の他、図示しない燃料改質器等を有して構成されている。
燃料電池11は、固体酸化物型燃料電池スタック(以下、単に「スタック」という。)12を有して構成されている。
スタック12は、複数のセルユニット13…を互いに積層したものであり、ケース14内に収容されている。
The electrochemical apparatus 10 shown in the present embodiment is configured to include a fuel reformer (not shown) and the like in addition to the fuel cell 11 as an electrochemical device.
The fuel cell 11 includes a solid oxide fuel cell stack (hereinafter simply referred to as “stack”) 12.
The stack 12 is formed by stacking a plurality of cell units 13... And is accommodated in a case 14.

各セルユニット13は、燃料極と空気極とを電解質膜の両側に対設した固体酸化物型セル(いずれも図示しない)を備えたものであり、その燃料極と空気極とに、空気と燃料ガスを互いに分離して流接させることによる発電を行うものである。
このセルユニット13にはデバイス温度センサS1(図2参照)が配設されており、そのセルユニット13の温度、従ってまた、燃料電池11の温度を検知するようにしている。
Each cell unit 13 includes a solid oxide cell (both not shown) in which a fuel electrode and an air electrode are provided on both sides of the electrolyte membrane, and the fuel electrode and the air electrode include air and Power generation is performed by separating fuel gases from each other and flowing them.
The cell unit 13 is provided with a device temperature sensor S1 (see FIG. 2), and detects the temperature of the cell unit 13, and hence the temperature of the fuel cell 11.

上記したスタック12の出力端子12a,12b(図1参照)のうちの一方には、電流を測定するための上記した電流計21を、また、出力端子12a,12b間には当該電圧を測定するための上記した電圧計20をそれぞれ配設している。
また、上記の電流計21と電圧計20は、コントロールユニット(以下、「C/U」と略記する。)30の入力ポート側に接続されて、各取得した出力の測定値が入力されるようになっている。
本実施形態においては、上記の電流計21と電圧計20とが、燃料電池11の出力を測定するための出力測定器である。
インバータ23は、燃料電池11から出力された直流電力を交流に変換して外部負荷(以下、「モータ」という。)15に給電するためのものである。
One of the output terminals 12a and 12b (see FIG. 1) of the stack 12 is provided with the ammeter 21 for measuring current, and the voltage is measured between the output terminals 12a and 12b. The above-described voltmeters 20 are provided.
The ammeter 21 and the voltmeter 20 are connected to the input port side of the control unit (hereinafter abbreviated as “C / U”) 30 so that the measured values of the acquired outputs are input. It has become.
In the present embodiment, the ammeter 21 and the voltmeter 20 described above are output measuring instruments for measuring the output of the fuel cell 11.
The inverter 23 is for converting the DC power output from the fuel cell 11 into AC and supplying power to an external load (hereinafter referred to as “motor”) 15.

なお、24は、燃料電池11の燃料極に向けて発電に必要な燃料を送給する燃料ポンプ、25は空気極に必要な空気を送給するための空気ブロワであり、それらは、C/U30の出力ポート側に接続されて適宜駆動されるようになっている。   Reference numeral 24 denotes a fuel pump for supplying fuel necessary for power generation toward the fuel electrode of the fuel cell 11, and reference numeral 25 denotes an air blower for supplying air necessary for the air electrode. It is connected to the output port side of U30 and is appropriately driven.

C/U30は、図2に示すように、CPU(Central Processing Unit)、インターフェース回路等(いずれも図示しない)からなる中央制御部31と、ハードディスク,半導体メモリ等からなるメモリ32とを有するものである。   As shown in FIG. 2, the C / U 30 includes a central control unit 31 including a CPU (Central Processing Unit), an interface circuit and the like (all not shown), and a memory 32 including a hard disk and a semiconductor memory. is there.

メモリ32に記憶されている本燃料電池システムA1に用いるプログラムの実行により、C/U30は、従ってまた、中央制御部31は以下の各機能を発揮する。   By executing the program used for the fuel cell system A1 stored in the memory 32, the C / U 30 and, therefore, the central control unit 31 performs the following functions.

・所要のタイミングにおいて、燃料電池11とモータ15とをリレー22によって切り離す機能。この機能を「負荷切離手段31a」という。 A function of separating the fuel cell 11 and the motor 15 by the relay 22 at a required timing. This function is referred to as “load separation means 31a”.

・モータ15を切り離したときの燃料電池11の電圧を電圧計20によって取得させる機能。この機能を「電圧取得手段31b」という。 A function of causing the voltmeter 20 to acquire the voltage of the fuel cell 11 when the motor 15 is disconnected. This function is referred to as “voltage acquisition means 31b”.

・取得した燃料電池11の電圧値に基づいて、モータ15を切り離したときの燃料電池11の電圧変化速度を算出する機能。この機能を「電圧変化速度算出手段31c」という。
すなわち、図3に示すように、モータ15を切り離した後の電圧変化は、その電圧変化速度が変化しない部分と、電圧変化速度が徐々に半跏する部分に分けることができる。
電圧変化速度が変化しない部分は、モータ15を切り離した後、すなわち、電流遮断の直後に起きることから応答性の速い内部抵抗成分である。
この部分は、図4に示すように、オーム損に起因する内部抵抗(IR抵抗)に分類することができる。IR抵抗成分の内訳は、電解質膜のイオン伝導抵抗、燃料極と空気極を結ぶ接点構成の電子伝導抵抗等からなると考えられる。
A function of calculating the voltage change rate of the fuel cell 11 when the motor 15 is disconnected based on the acquired voltage value of the fuel cell 11. This function is referred to as “voltage change rate calculation means 31c”.
That is, as shown in FIG. 3, the voltage change after the motor 15 is disconnected can be divided into a part where the voltage change rate does not change and a part where the voltage change rate is gradually reduced by half.
The portion where the voltage change rate does not change is an internal resistance component having a quick response since it occurs after the motor 15 is disconnected, that is, immediately after the current is interrupted.
As shown in FIG. 4, this portion can be classified into internal resistance (IR resistance) caused by ohmic loss. The breakdown of the IR resistance component is considered to consist of the ion conduction resistance of the electrolyte membrane, the electron conduction resistance of the contact configuration connecting the fuel electrode and the air electrode, and the like.

一方、電圧変化速度が徐々に変化する部分は、電流遮断の後、暫くして起きることから応答性の遅い内部抵抗成分である。この部分は電気化学反応抵抗に起因する内部抵抗に分類することができる。本実施形態においては、IR抵抗領域を計測した時点で、リレー22によってモータ15を燃料電池11に接続して通常運転に復帰させている。
このとき、実際には、電圧変化速度が一定の領域と、徐々に変化する領域を、明確に区別することは難しい。従って、電圧変化速度の変移量が、それぞれの装置に応じて決められた一定の値になったか否かを判断することで、両者の領域を区別する。
一定の値の決定は、例えば予め電気化学デバイスの内部抵抗内訳を精査し、同様な電流遮断を実施したときの挙動を比較して、設定することができる。
上記のとおり、本実施形態においてはIR抵抗を実測することができる。
On the other hand, the portion where the voltage change rate gradually changes is an internal resistance component having a slow response because it occurs for a while after the current is interrupted. This part can be classified into internal resistance resulting from electrochemical reaction resistance. In the present embodiment, when the IR resistance region is measured, the motor 15 is connected to the fuel cell 11 by the relay 22 to return to the normal operation.
At this time, in practice, it is difficult to clearly distinguish a region where the voltage change rate is constant from a region where the voltage change rate changes gradually. Therefore, the two regions are distinguished from each other by determining whether or not the amount of change in the voltage change rate has reached a certain value determined according to each device.
The determination of the fixed value can be set by, for example, examining the breakdown of the internal resistance of the electrochemical device in advance and comparing the behavior when a similar current interruption is performed.
As described above, in this embodiment, the IR resistance can be measured.

・電圧変化速度の変移量が一定以上となったか否かを判定する機能。この機能を「変移量判定手段31d」という。 -A function that determines whether or not the amount of change in the voltage change rate has exceeded a certain level. This function is referred to as “transition amount determination means 31d”.

・算出した電圧変化速度に基づいて、接断器22によって燃料電池(電気化学デバイス)10にモータ(外部負荷)15を接続する機能。この機能を「負荷接続手段31e」という。
本実施形態においては、電圧変化速度の変移量が一定以上となったと判定したときに、リレー22によって燃料電池11にモータ15を接続させている。
A function of connecting the motor (external load) 15 to the fuel cell (electrochemical device) 10 by the disconnector 22 based on the calculated voltage change rate. This function is referred to as “load connection means 31e”.
In the present embodiment, the motor 15 is connected to the fuel cell 11 by the relay 22 when it is determined that the amount of change in the voltage change speed is equal to or greater than a certain value.

・電流変化速度、発電時の電流‐電圧又は起動時の開放電圧に基づいて、内部抵抗を算出する機能。この機能を「内部抵抗算出手段31f」という。
本実施形態においては、予め設定されたスケジュールに従って内部抵抗を算出しているが、外部からの電力要求信号に応じて内部抵抗を算出するようにしてもよい。なお、「予め設定されたスケジュール」は、上記メモリ32に記憶されており、内部抵抗値を算出するときに読み出される。
すなわち、劣化状態の履歴をC/U30に記憶しておき、メンテナンス時期の予測やワーニング発信等の操作を行うことができるようになる。
また、「外部からの電力要求信号に応じて」とは、例えば本システムに対する発電要求がゼロになった際(例えば車両用燃料電池システムの場合、運転者がアクセルをオフにした場合)、上記内部抵抗診断を実施する。
A function that calculates the internal resistance based on the current change rate, the current-voltage during power generation, or the open-circuit voltage during startup. This function is referred to as “internal resistance calculation means 31f”.
In the present embodiment, the internal resistance is calculated according to a preset schedule. However, the internal resistance may be calculated according to a power request signal from the outside. The “preset schedule” is stored in the memory 32 and is read when the internal resistance value is calculated.
That is, the history of the deterioration state is stored in the C / U 30, and operations such as prediction of the maintenance time and transmission of a warning can be performed.
Further, “in response to an external power request signal” means, for example, when the power generation request to the system becomes zero (for example, in the case of a vehicle fuel cell system, when the driver turns off the accelerator) Perform internal resistance diagnosis.

敷衍すると、例えば燃料電池の場合、この燃料電池の内部抵抗(燃料電池反応から取り出せる理論的な自由エネルギーに対し、エネルギーロスを発生する現象)は、IR抵抗、反応抵抗、電解質膜を燃料成分透過することにより生じるクロスリークの3つに分けることができる。さらに、燃料成分や酸化ガス成分の濃度に従って、開回路電圧が変動する。この時、以下の手順に従って、内部抵抗を分離して把握することができる。   For example, in the case of a fuel cell, the internal resistance of this fuel cell (a phenomenon that generates energy loss with respect to the theoretical free energy that can be extracted from the fuel cell reaction) is the IR resistance, reaction resistance, and fuel component permeation through the electrolyte membrane. Can be divided into three types of cross leaks. Furthermore, the open circuit voltage varies according to the concentration of the fuel component and the oxidizing gas component. At this time, the internal resistance can be separated and grasped according to the following procedure.

先ず、運転開始時等、燃料を供給した状態で開回路にしたときの開回路電圧を計測する。この開回路電圧は、[式1]のように表すことができる。ここで、[式1]の右辺の第一項は、運転温度に応じた熱力学定数から求めることができる。運転温度は、デバイスに組み込まれた温度計などで求めることができる。[式1]の右辺の第二項は、燃料流量、改質器温度から推測される燃料改質器の出口での水素分圧、水蒸気分圧、及び導入空気中の酸素分圧から、導くことができる。以上により求めた、[式1]の右辺の値に比べ、実際に計測した開回路電圧が小さい場合、その差をクロスリークによる電圧ロスとする。   First, an open circuit voltage is measured when an open circuit is made with fuel supplied, such as at the start of operation. This open circuit voltage can be expressed as [Equation 1]. Here, the first term on the right side of [Formula 1] can be obtained from the thermodynamic constant corresponding to the operating temperature. The operating temperature can be obtained with a thermometer incorporated in the device. The second term on the right side of [Formula 1] is derived from the hydrogen partial pressure at the outlet of the fuel reformer, the water vapor partial pressure, and the oxygen partial pressure in the introduced air, which are estimated from the fuel flow rate, the reformer temperature. be able to. When the actually measured open circuit voltage is smaller than the value on the right side of [Equation 1] obtained as described above, the difference is defined as a voltage loss due to cross leakage.

一方、開回路電圧と、上記した電流遮断の直前に計測される電圧との差異(Er)は、IR抵抗と反応抵抗に起因する電圧降下の合計である。上記したIR抵抗に電流遮断直前の電流値をかけた値は、IRロス電圧となる。ErからIRロス電圧をさし引いた値が、反応抵抗ロス電圧となる(図4参照)。   On the other hand, the difference (Er) between the open circuit voltage and the voltage measured immediately before the current interruption is the sum of the voltage drops caused by the IR resistance and the reaction resistance. A value obtained by multiplying the above-described IR resistance by the current value immediately before current interruption is an IR loss voltage. The value obtained by subtracting the IR loss voltage from Er is the reaction resistance loss voltage (see FIG. 4).

Figure 2010231973
Figure 2010231973

Figure 2010231973
Figure 2010231973

式2において、ΔG °は[式3]に対応するギブスの生成エネルギーであり、また、上付き記号(0)は、反応に含まれる物質が全て1気圧下にあることを示している。   In Equation 2, ΔG ° is the Gibbs production energy corresponding to [Equation 3], and the superscript (0) indicates that all substances included in the reaction are under 1 atm.

Figure 2010231973
Figure 2010231973

以上の構成により、IR抵抗、反応抵抗は、発電システムの制御によっても変化させることができる。例えば、IR抵抗は、温度が下がると減少する。反応抵抗は、燃料又は酸素濃度が上がる、若しくは温度が上がると低減する。つまり、左記の内部抵抗診断にしたがって、IR抵抗が増大した場合、FC運転温度を上昇させる制御(例えばカソード空気流量を下げる制御)を行って、反応抵抗を低減することができる。反応抵抗が増大した場合、燃料過剰率をあげる制御(例えば、カソード空気流量を上げる制御)若しくはFC運転温度を上昇させる制御を行うことができる。このような制御により、システムの運転を適正に保つことができる。   With the above configuration, the IR resistance and reaction resistance can be changed by controlling the power generation system. For example, IR resistance decreases with decreasing temperature. The reaction resistance decreases as the fuel or oxygen concentration increases or the temperature increases. That is, according to the internal resistance diagnosis shown on the left, when the IR resistance increases, the reaction resistance can be reduced by performing control for increasing the FC operating temperature (for example, control for decreasing the cathode air flow rate). When the reaction resistance increases, control for increasing the excess fuel ratio (for example, control for increasing the cathode air flow rate) or control for increasing the FC operating temperature can be performed. Such control can keep the system operating properly.

・デバイス温度センサS1によって燃料電池(電気化学デバイス)11の温度を取得する機能。この機能を「装置温度取得手段31g」という。 A function of acquiring the temperature of the fuel cell (electrochemical device) 11 by the device temperature sensor S1. This function is referred to as “apparatus temperature acquisition means 31g”.

・取得した燃料電池11の温度に基づいて、内部抵抗値を増減補正する機能。この機能を「内部抵抗補正手段31h」という。
具体的には、IR抵抗による電圧ロスが増大した場合、燃料電池11の運転温度を上昇させる制御(例えばカソード空気流量を下げる制御)を行って、反応抵抗を低減することができる。
反応抵抗が増大した場合、燃料過剰率をあげる制御(例えば、カソード空気流量を上げる制御)を行うことができる。このような制御により、電気化学システムA1の運転状態を適正に保つことができる。
すなわち、IR抵抗成分の中で、電解質イオン伝導抵抗は、温度依存性を有する。温度は、運転状態(発電量、燃料電池への導入空気量、導入燃料量)によって推算することができる。これにより、IR抵抗成分の温度依存性の影響を、正しく判断することができる。
A function for increasing / decreasing the internal resistance value based on the acquired temperature of the fuel cell 11. This function is referred to as “internal resistance correction means 31h”.
Specifically, when the voltage loss due to the IR resistance increases, the reaction resistance can be reduced by performing control for increasing the operating temperature of the fuel cell 11 (for example, control for decreasing the cathode air flow rate).
When the reaction resistance increases, control for increasing the excess fuel ratio (for example, control for increasing the cathode air flow rate) can be performed. By such control, the operation state of the electrochemical system A1 can be properly maintained.
That is, among the IR resistance components, the electrolyte ion conduction resistance has temperature dependence. The temperature can be estimated from the operating state (power generation amount, amount of air introduced into the fuel cell, amount of fuel introduced). Thereby, the influence of the temperature dependency of the IR resistance component can be correctly determined.

上述した電気化学システムA1の負荷接断方法は、所要のタイミングにおいて、電気化学装置と外部負荷とを接断器によって切り離す負荷切離ステップと、外部負荷を切り離したときの電気化学装置の電圧を電圧検知センサによって取得する電圧取得ステップと、取得した電気化学装置の電圧値に基づいて、外部負荷を切り離したときの電気化学装置の電圧変化速度を算出する電圧変化速度算出ステップと、算出した電圧変化速度に基づいて、接断器によって電気化学装置に外部負荷を接続する負荷接続ステップとを有することを内容としており、その詳細なフローは次のとおりである。   In the load disconnection method of the electrochemical system A1 described above, at a required timing, the load separation step of disconnecting the electrochemical device and the external load by the disconnector and the voltage of the electrochemical device when the external load is disconnected are determined. A voltage acquisition step acquired by the voltage detection sensor, a voltage change rate calculation step for calculating a voltage change rate of the electrochemical device when the external load is disconnected based on the acquired voltage value of the electrochemical device, and the calculated voltage Based on the rate of change, it has the content of having a load connection step of connecting an external load to the electrochemical device by a breaker, and its detailed flow is as follows.

図5は、電気化学システムA1の負荷接断方法の詳細なフローチャートである。
先ず、電気化学システムA1の基本的な運転制御に従って起動され、同時に、下記の診断制御が実行される。
ステップ1(図中、「S1」と略記する。以下、同様。):燃料電池11への燃料と空気の供給を検知する。
FIG. 5 is a detailed flowchart of the load disconnection method of the electrochemical system A1.
First, it is started according to the basic operation control of the electrochemical system A1, and at the same time, the following diagnostic control is executed.
Step 1 (abbreviated as “S1” in the figure. The same applies hereinafter): Supply of fuel and air to the fuel cell 11 is detected.

ステップ2:リレー22を開放状態にして、開回路電圧を計算する。
ステップ3:リレー22が接続され、モータ15の要求出力に応じた発電状態に移行する。
ステップ4:内部抵抗診断の実施を判断する。例えば、C/U30内で記録している運転時間が、予め設定した値になったときに、ステップ5に移行する。
または、出力が減少していると判断された場合、ステップ5に移行する。具体的には、計測される発電出力が、各燃料、空気導入条件に対応して予め計測された発電出力に対し、一定の減少率以上となった場合、ステップ5に移行する。
Step 2: The relay 22 is opened and the open circuit voltage is calculated.
Step 3: The relay 22 is connected, and the power generation state according to the required output of the motor 15 is entered.
Step 4: Judge whether to conduct internal resistance diagnosis. For example, when the operation time recorded in the C / U 30 reaches a preset value, the process proceeds to step 5.
Alternatively, when it is determined that the output is decreasing, the process proceeds to step 5. Specifically, if the measured power generation output is equal to or greater than a certain reduction rate with respect to the power generation output measured in advance corresponding to each fuel and air introduction condition, the process proceeds to step 5.

ステップ5:運転状態(燃料導入量、空気導入量)を把握する。
ステップ6:燃料電池11の電圧、電流を計測する。
ステップ7:リレー22を開放し、燃料電池11を開回路状態にする。
ステップ8:開回路状態の電圧変化を計測する。
Step 5: Ascertain the operating state (fuel introduction amount, air introduction amount).
Step 6: The voltage and current of the fuel cell 11 are measured.
Step 7: The relay 22 is opened, and the fuel cell 11 is brought into an open circuit state.
Step 8: Measure the voltage change in the open circuit state.

ステップ9:診断運転の終了判断を行う。
具体的には、図3に示す診断波形における、電圧変化速度が変化しない部分を判断する。単位時間の電圧変化量を計算し、この変化量が、切り替え直後の変化量に対し、一定の値だけ減少した時点で、IR抵抗に起因する内部抵抗応答領域が終了したと判断する。この時、単位時間、及び電圧変化量の初期変化量に対する減少率は、それぞれ0.1ms、20%とした。
Step 9: Determine the end of the diagnostic operation.
Specifically, a portion where the voltage change rate does not change in the diagnostic waveform shown in FIG. 3 is determined. A voltage change amount per unit time is calculated, and it is determined that the internal resistance response region due to the IR resistance has ended when this change amount has decreased by a certain value with respect to the change amount immediately after switching. At this time, the rate of decrease of the unit time and the voltage change amount with respect to the initial change amount was set to 0.1 ms and 20%, respectively.

ステップ10:リレー22を接続して、燃料電池11を発電状態にする。
ステップ11:ステップ2,5,6,9で取得した情報から、クロスリーク、IR抵抗及び反応抵抗による電圧ロスをそれぞれ計算する。
Step 10: Connect the relay 22 to place the fuel cell 11 in the power generation state.
Step 11: Calculate voltage loss due to cross leak, IR resistance and reaction resistance from the information acquired in Steps 2, 5, 6 and 9, respectively.

ステップ12:得られた内部抵抗に応じて、運転条件を調整する。
そして、計算された内部抵抗と、診断時期とをメモリ32に記憶する。
Step 12: The operating conditions are adjusted according to the obtained internal resistance.
The calculated internal resistance and diagnosis time are stored in the memory 32.

ステップ13:C/U30に記憶された内部抵抗の変化傾向と、それぞれの内部抵抗に対して予め設定された一定の閾値(劣化判断値)を元に、メンテナンス等の劣化対応が必要になる時期を算出する。必要に応じ、システム運転者に対して警告表示等を出力することができる。
ステップ14:診断を継続して、ステップ3へ戻る。
Step 13: Time when deterioration countermeasures such as maintenance are required based on the change tendency of the internal resistance stored in the C / U 30 and a predetermined threshold value (deterioration judgment value) preset for each internal resistance Is calculated. If necessary, a warning display or the like can be output to the system driver.
Step 14: Continue diagnosis and return to Step 3.

上述した構成によれば、SOFCは運転温度がおよそ600℃以上の高温であり、この場合、内部抵抗の測定時間を実質1秒以下に短縮することができる。これにより、運転温度維持等にかかる特別な構成や制御(例えば、バーナー等による暖機運転)が不要になる。   According to the configuration described above, the SOFC has a high operating temperature of approximately 600 ° C. or higher, and in this case, the internal resistance measurement time can be shortened to substantially 1 second or less. This eliminates the need for a special configuration and control (for example, warm-up operation using a burner or the like) for maintaining the operation temperature.

次に、本発明の第二の実施形態に係る電気化学システムについて、図6を参照して説明する。図6は、本発明の第二の実施形態に係る電気化学システムの構成を示すブロック図である。   Next, the electrochemical system which concerns on 2nd embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an electrochemical system according to the second embodiment of the present invention.

本発明の第二の実施形態に係る電気化学システムA2は、燃料電池11の運転状態を代表するセル温度を計測するための熱伝対サーモカップル35を設けた点が上記した電気化学システムA1と相違するので、その電気化学システムA1において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。   The electrochemical system A2 according to the second embodiment of the present invention is different from the above-described electrochemical system A1 in that a thermocouple thermocouple 35 for measuring a cell temperature representative of the operation state of the fuel cell 11 is provided. Since they are different, components equivalent to those described in the electrochemical system A1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

熱伝対サーモカップル35を設けたことにより、上記した図5に示すステップ9において、単位時間を燃料電池11の温度に応じて予め設定された値に変化させることができる。すなわち、燃料電池11の温度がより高いときにはIRロスが小さくなるため、設定時間を短くしている。
具体的には、燃料電池11の温度に基づいて、単位時間を長短調整する機能。すなわち、単位時間調整手段を設けた構成にしている。
By providing the thermocouple thermocouple 35, the unit time can be changed to a preset value in accordance with the temperature of the fuel cell 11 in step 9 shown in FIG. That is, since the IR loss is reduced when the temperature of the fuel cell 11 is higher, the set time is shortened.
Specifically, a function for adjusting the unit time length based on the temperature of the fuel cell 11. That is, the unit time adjusting means is provided.

また、ステップ10における開回路電圧E0[式1,2]の計算を実施する際に、熱伝対サーモカップル35によって取得した熱伝対情報を用いることにより、クロスリーク量の診断精度を向上させることができる。すなわち、運転状態によって推算した温度の誤差を、実際の計測値によって補正することで、より正確な開回路電圧を算出することが可能になる。   In addition, when performing the calculation of the open circuit voltage E0 [Equations 1 and 2] in Step 10, the thermocouple information acquired by the thermocouple thermocouple 35 is used to improve the diagnosis accuracy of the cross leak amount. be able to. That is, it is possible to calculate a more accurate open circuit voltage by correcting the temperature error estimated according to the operating state with the actual measurement value.

次に、本発明の第三の実施形態に係る電気化学システムについて、図7を参照して説明する。図7は、本発明の第三の実施形態に係る電気化学システムの構成を示すブロック図である。   Next, an electrochemical system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an electrochemical system according to the third embodiment of the present invention.

本発明の第三の実施形態に係る電気化学システムA3においては、アクセル開度センサ40を設けた点が上記した電気化学システムA1と相違するので、その電気化学システムA1において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。   In the electrochemical system A3 according to the third embodiment of the present invention, since the accelerator opening sensor 40 is different from the electrochemical system A1 described above, it is equivalent to that described in the electrochemical system A1. About the thing, the code | symbol same as them is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

アクセル開度センサ40は、運転者のアクセル開度状態を検知するものであり、C/U30の入力ポート側に接続されている。
本実施形態においても、上記した図5に示すフローチャートに従って処理を行うが、このとき、ステップ4における内部抵抗診断の実施の判断を、運転者がアクセルOFF(アクセルペダルから足を離した)したときとしている。これにより、発電要求に影響することなしに内部診断を実施できる。
また、アクセル開度センサの代わりに、例えば、運転キーOFFセンサを設け、運転者が運転停止を実行したことを検知しても、上記した図5に示すフローチャートに従って、処理を行うことが出来る。これにより、発電要求に影響することなしに内部診断を実施できる。
The accelerator opening sensor 40 detects the accelerator opening state of the driver, and is connected to the input port side of the C / U 30.
Also in the present embodiment, processing is performed according to the flowchart shown in FIG. 5 described above. At this time, when the driver determines that the internal resistance diagnosis is to be performed in step 4, the accelerator is off (the foot is released from the accelerator pedal). It is said. Thereby, an internal diagnosis can be implemented without affecting the power generation request.
Further, for example, even if an operation key OFF sensor is provided instead of the accelerator opening sensor and it is detected that the driver has stopped driving, the processing can be performed according to the flowchart shown in FIG. Thereby, an internal diagnosis can be implemented without affecting the power generation request.

次に、本発明の第四の実施形態に係る電気化学システムについて、図8,9を参照して説明する。図8は、本発明の第四の実施形態に係る電気化学システムの構成を示すブロック図である。   Next, an electrochemical system according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an electrochemical system according to the fourth embodiment of the present invention.

本発明の第四の実施形態に係る電気化学システムA4は、電気自動車の動力電源システムであり、図8に示すように、上記した燃料電池11に代えてバッテリ10Aを配設した構成のものである。
なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
An electrochemical system A4 according to the fourth embodiment of the present invention is a power supply system for an electric vehicle, and has a configuration in which a battery 10A is provided in place of the fuel cell 11 as shown in FIG. is there.
In addition, about the thing equivalent to what was demonstrated in embodiment mentioned above, the code | symbol same as them is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

バッテリ10の内部抵抗を診断するための手順について、図9を参照して説明する。図9は、本発明の第四の実施形態に係る電気化学システムの負荷接断方法の詳細なフローチャートである。
先ず、電気化学システムA4の基本的な運転制御に従って起動され、同時に、下記の診断制御が実行される。
A procedure for diagnosing the internal resistance of the battery 10 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a detailed flowchart of the load disconnecting method of the electrochemical system according to the fourth embodiment of the present invention.
First, it is started according to the basic operation control of the electrochemical system A4, and at the same time, the following diagnostic control is executed.

ステップ1(図中、「S1」と略記する。以下同様。):システム運転が開始される直前の開回路電圧を計測する。
ステップ2:リレー22によってバッテリ10Aとモータ15とが接続され、そのモータ15の要求出力に応じた電力が供給される。
ステップ3:バッテリ10Aの端子間電圧、電流を計測する。
Step 1 (abbreviated as “S1” in the figure. The same applies hereinafter): The open circuit voltage immediately before the start of system operation is measured.
Step 2: The battery 10A and the motor 15 are connected by the relay 22, and power corresponding to the required output of the motor 15 is supplied.
Step 3: The voltage and current between terminals of the battery 10A are measured.

ステップ4:内部抵抗診断の実施を判断する。例えば、C/U30内に記録している運転時間が予め設定した値になった際、ステップ5に進む。
なお、一定の電圧若しくは一定のSOCでステップ5に移行する。ここでSOC(State of charge)とは、電気容量に対して、充電している電気量を比率で表した値である。
Step 4: Judge whether to conduct internal resistance diagnosis. For example, when the operation time recorded in the C / U 30 reaches a preset value, the process proceeds to step 5.
In addition, it transfers to step 5 with a fixed voltage or a fixed SOC. Here, the SOC (State of charge) is a value representing the amount of electricity charged as a ratio to the electric capacity.

ステップ5:リレー22を開放し、バッテリ10Aを開回路状態にする。
ステップ6:開回路状態の電圧変化を計測する。
ステップ7:診断運転の終了判断を行う。
具体的には、図3に示した診断波形における電圧変化速度が変化しない部分を判断する。単位時間の電圧変化量を計算し、この変化量が切り替え直後の変化量に対し、一定の値だけ減少した時点で、IR抵抗に起因する内部抵抗応答領域が終了したと判断する。この時、単位時間及び電圧変化量の初期変化量に対する減少率は、それぞれ0.1ms、20%とした。
Step 5: The relay 22 is opened, and the battery 10A is brought into an open circuit state.
Step 6: Measure voltage change in open circuit state.
Step 7: Determine the end of the diagnostic operation.
Specifically, a portion where the voltage change rate in the diagnostic waveform shown in FIG. 3 does not change is determined. A voltage change amount per unit time is calculated, and it is determined that the internal resistance response region due to the IR resistance has ended when this change amount has decreased by a certain value with respect to the change amount immediately after switching. At this time, the rate of decrease of the unit time and the voltage change amount with respect to the initial change amount was set to 0.1 ms and 20%, respectively.

ステップ8:リレー22を接続し、通常運転状態に復帰する。
ステップ9:ステップ1,6,7で取得した情報から、IR抵抗及び反応抵抗による電圧ロスをそれぞれ計算する。そして、内部抵抗をメモリ32に記憶する。
Step 8: Connect the relay 22 and return to the normal operation state.
Step 9: Calculate voltage loss due to IR resistance and reaction resistance from the information acquired in Steps 1, 6 and 7, respectively. Then, the internal resistance is stored in the memory 32.

ステップ10:C/U30に記憶された内部抵抗の変化傾向と、それぞれの内部抵抗に対して予め設定された一定の閾値(劣化判断値)を元に、メンテナンスやバッテリ10Aの交換等の劣化対応が必要になる時期を算出する。必要に応じ、システム運転者に対して警告表示等を出力することができる。
「内部抵抗の変化傾向と、それぞれの内部抵抗に対して予め設定された一定の閾値(劣化判断値)」は、予めメモリ32に記憶している。
すなわち、内部抵抗の変化傾向に基づいて、電気化学デバイスであるバッテリ10Aの劣化対応が必要な時期を算出する機能。この機能を「劣化対応時期算出手段」という。
「電気化学デバイスであるバッテリ10Aの劣化対応」は、バッテリ10Aのメンテナンスや交換等である。
ステップ11:診断を継続して、ステップ2に戻る。
Step 10: Based on the change tendency of the internal resistance stored in the C / U 30 and a predetermined threshold value (deterioration judgment value) preset for each internal resistance, countermeasures for deterioration such as maintenance and replacement of the battery 10A are performed. Calculate the time when is needed. If necessary, a warning display or the like can be output to the system driver.
The “change tendency of the internal resistance and a predetermined threshold value (degradation judgment value) preset for each internal resistance” are stored in the memory 32 in advance.
That is, a function of calculating a time when it is necessary to cope with the deterioration of the battery 10 </ b> A that is an electrochemical device based on the change tendency of the internal resistance. This function is called “deterioration response time calculation means”.
“Degradation response of battery 10 </ b> A as an electrochemical device” refers to maintenance or replacement of battery 10 </ b> A.
Step 11: Continue diagnosis and return to Step 2.

次に、本発明の第五の実施形態に係る電気化学システムについて、図10,11を参照して説明する。図10は、本発明の第五の実施形態に係る電気化学システムの構成を示すブロック図である。
なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
Next, an electrochemical system according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an electrochemical system according to the fifth embodiment of the present invention.
In addition, about the thing equivalent to what was demonstrated in embodiment mentioned above, the code | symbol same as them is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

本発明の第五の実施形態に係る電気化学システムA5は、図10に示すように、上記した燃料電池11に代えて、例えば充放電可能なリチウムイオン電池等の二次電池を採用したバッテリ10Bと、充電電源45を配設した構成のものである。
すなわち、充電電源45から供給された直流電流により、バッテリ10Bを充電できるようにしたものである。
As shown in FIG. 10, an electrochemical system A5 according to the fifth embodiment of the present invention is a battery 10B that employs a secondary battery such as a chargeable / dischargeable lithium ion battery instead of the fuel cell 11 described above. The charging power supply 45 is arranged.
That is, the battery 10 </ b> B can be charged with a direct current supplied from the charging power supply 45.

図11は、電気化学システムA5の負荷接断方法の詳細なフローチャートである。
先ず、本システムの基本的な充電制御に従って充電が開始される。同時に、図11の診断制御が以下の通り実行される。
ステップ1(図中、「S1」と略記する。以下同様。):充電が開始される直前の開回路電圧を計測する。
ステップ2:リレー22が接続され、バッテリ10Bに電力が供給される。
ステップ3:バッテリ10Bの端子間の電圧、電流を計測する。
FIG. 11 is a detailed flowchart of the load disconnecting method of the electrochemical system A5.
First, charging is started according to the basic charging control of this system. At the same time, the diagnostic control of FIG. 11 is executed as follows.
Step 1 (abbreviated as “S1” in the figure, the same applies hereinafter): The open circuit voltage immediately before the start of charging is measured.
Step 2: The relay 22 is connected and power is supplied to the battery 10B.
Step 3: The voltage and current between the terminals of the battery 10B are measured.

ステップ4:バッテリ10Bの内部抵抗診断の実施を判断する。例えば、C/U30内に記録している充電時間が、予め設定した値になったときに、ステップ5に進む。
又は、一定の電圧若しくは一定のSOCでステップ5に進むようにしてもよい。
Step 4: Determine execution of internal resistance diagnosis of battery 10B. For example, when the charging time recorded in the C / U 30 reaches a preset value, the process proceeds to step 5.
Alternatively, the process may proceed to step 5 with a constant voltage or a constant SOC.

ステップ5:リレー22を開放し、バッテリ10Bを開回路状態にする。
ステップ6:開回路状態の電圧変化を計測する。
ステップ7:診断運転の終了判断を行う。
具体的には、図1に示した診断波形における、電圧変化速度が変化しない部分を判断する。単位時間の電圧変化量を計算し、この変化量が、切り替え直後の変化量に対し、一定の値だけ減少した時点で、IR抵抗に起因する内部抵抗応答領域が終了したと判断する。この時、単位時間及び電圧変化量の初期変化量に対する減少率は、それぞれ0.1ms、20%とした。
Step 5: The relay 22 is opened, and the battery 10B is brought into an open circuit state.
Step 6: Measure voltage change in open circuit state.
Step 7: Determine the end of the diagnostic operation.
Specifically, a portion where the voltage change rate does not change is determined in the diagnostic waveform shown in FIG. A voltage change amount per unit time is calculated, and it is determined that the internal resistance response region due to the IR resistance has ended when this change amount has decreased by a certain value with respect to the change amount immediately after switching. At this time, the rate of decrease of the unit time and the voltage change amount with respect to the initial change amount was set to 0.1 ms and 20%, respectively.

ステップ8:リレー22を接続し、通常運転状態に復帰する。
ステップ9:ステップ1,6,7において取得した情報から、IR抵抗及び反応抵抗による電圧ロスをそれぞれ計算する。そして、内部抵抗をC/U30に記憶する。
Step 8: Connect the relay 22 and return to the normal operation state.
Step 9: Calculate voltage loss due to IR resistance and reaction resistance from the information acquired in Steps 1, 6 and 7, respectively. And internal resistance is memorize | stored in C / U30.

ステップ10:C/U30に記憶している内部抵抗の変化傾向と、それぞれの内部抵抗に対して予め設定された一定の閾値(劣化判断値)を元に、メンテナンスやバッテリ10Bの交換等の劣化対応が必要になる時期を算出する。必要に応じ、システム運転者に対して警告表示等を出力する。
ステップ11:診断を継続する。ステップ2に戻る。
Step 10: Deterioration such as maintenance or replacement of the battery 10B based on the change tendency of the internal resistance stored in the C / U 30 and a predetermined threshold (degradation judgment value) preset for each internal resistance. Calculate when action is required. If necessary, a warning display is output to the system operator.
Step 11: Continue diagnosis. Return to step 2.

なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
・以上詳細に説明したが、いずれにしても、上記各実施形態において説明した各構成は、それら各実施形態にのみ適用することに限らず、一の実施形態において説明した構成を、他の実施形態に準用若しくは適用し、さらには、それを任意に組み合わせることができるものである。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modifications can be made.
Although described in detail above, in any case, each configuration described in each of the above embodiments is not limited to being applied only to each of the above embodiments, and the configuration described in one embodiment is not limited to other embodiments. It can be applied mutatis mutandis or applied to the form, and can be arbitrarily combined.

10 電気化学装置
11 燃料電池
15 モータ(外部負荷)
20 電圧検知センサ(電圧計)
22 接断器
31a 負荷切離手段
31b 電圧取得手段
31c 電圧変化速度算出手段
31d 変移量判定手段
31e 負荷接続手段
31f 内部抵抗算出手段
31g 装置温度取得手段
31h 内部抵抗補正手段
S1 装置温度センサ
10 Electrochemical device 11 Fuel cell 15 Motor (external load)
20 Voltage detection sensor (voltmeter)
22 disconnector 31a load separation means 31b voltage acquisition means 31c voltage change speed calculation means 31d displacement amount determination means 31e load connection means 31f internal resistance calculation means 31g device temperature acquisition means 31h internal resistance correction means S1 device temperature sensor

Claims (8)

電気化学装置と、この電気化学装置と外部負荷とを接断するための接断器と、その電気化学装置の電圧を検知するための電圧検知センサとを有する電気化学システムであって、
所要のタイミングにおいて、電気化学装置と外部負荷とを接断器によって切り離す負荷切離手段と、
外部負荷を切り離したときの電気化学装置の電圧を電圧検知センサによって取得させる電圧取得手段と、
取得した電気化学装置の電圧値に基づいて、外部負荷を切り離したときの電気化学装置の電圧変化速度を算出する電圧変化速度算出手段と、
算出した電圧変化速度に基づいて、接断器によって電気化学装置に外部負荷を接続する負荷接続手段とを設けていることを特徴とする電気化学システム。
An electrochemical system having an electrochemical device, a disconnector for connecting and disconnecting the electrochemical device and an external load, and a voltage detection sensor for detecting the voltage of the electrochemical device,
At a required timing, a load separating means for separating the electrochemical device and the external load by a disconnector;
Voltage acquisition means for acquiring the voltage of the electrochemical device when the external load is disconnected by a voltage detection sensor;
Based on the obtained voltage value of the electrochemical device, voltage change rate calculating means for calculating the voltage change rate of the electrochemical device when the external load is disconnected,
An electrochemical system comprising: a load connecting means for connecting an external load to the electrochemical device by a disconnector based on the calculated voltage change rate.
電圧変化速度の変移量が一定以上となったか否かを判定する変移量判定手段を有し、
電圧変化速度の変移量が一定以上となったと判定したときに、負荷接断手段は、電気化学デバイスに外部負荷を接続することを特徴とする請求項1に記載の電気化学システム。
It has a transition amount judging means for judging whether or not the amount of transition of the voltage change speed has become a certain value or more,
2. The electrochemical system according to claim 1, wherein when it is determined that the amount of change in the voltage change rate is equal to or greater than a certain value, the load connection / disconnection means connects an external load to the electrochemical device.
前記電流変化速度、発電時の電流‐電圧又は起動時の開放電圧に基づいて、電気化学装置の内部抵抗を算出する内部抵抗算出手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の電気化学システム。   3. The electricity according to claim 1, further comprising an internal resistance calculating unit that calculates an internal resistance of the electrochemical device based on the current change rate, the current-voltage at the time of power generation, or the open-circuit voltage at the time of start-up. Chemical system. 電気化学装置の温度を検知するための装置温度センサが設けられており、
装置温度センサによって電気化学装置の温度を取得する装置温度取得手段と、
取得した電気化学装置の温度に基づいて、その内部抵抗値を増減補正する内部抵抗補正手段とを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気化学システム。
A device temperature sensor is provided to detect the temperature of the electrochemical device,
Device temperature acquisition means for acquiring the temperature of the electrochemical device by the device temperature sensor;
The electrochemical system according to any one of claims 1 to 3, further comprising an internal resistance correction unit that increases or decreases the internal resistance value based on the acquired temperature of the electrochemical device.
内部抵抗算出手段は、予め設定されたスケジュールに基づいて内部抵抗を算出することを特徴とする請求項3に記載の電気化学システム。   The electrochemical system according to claim 3, wherein the internal resistance calculation means calculates the internal resistance based on a preset schedule. 内部抵抗算出手段は、外部からの電力要求信号に応じて内部抵抗を算出することを特徴とする請求項3に記載の電気化学システム。   The electrochemical system according to claim 3, wherein the internal resistance calculating means calculates the internal resistance in accordance with an external power request signal. 電気化学装置が燃料電池を含むものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電気化学システム。   The electrochemical system according to any one of claims 1 to 6, wherein the electrochemical device includes a fuel cell. 電気化学装置と、この電気化学装置と外部負荷とを接断するための接断器と、その電気化学装置の電圧を検知するための電圧検知センサとを有する電気化学システムの負荷接断方法であって、
所要のタイミングにおいて、電気化学装置と外部負荷とを接断器によって切り離す負荷切離ステップと、
外部負荷を切り離したときの電気化学装置の電圧を電圧検知センサによって取得する電圧取得ステップと、
取得した電気化学装置の電圧値に基づいて、外部負荷を切り離したときの電気化学装置の電圧変化速度を算出する電圧変化速度算出ステップと、
算出した電圧変化速度に基づいて、接断器によって電気化学装置に外部負荷を接続する負荷接続ステップとを有することを特徴とする電気化学システムの負荷接断方法。
A load disconnection method for an electrochemical system comprising an electrochemical device, a disconnector for disconnecting the electrochemical device from an external load, and a voltage detection sensor for detecting the voltage of the electrochemical device. There,
At the required timing, a load separation step of separating the electrochemical device and the external load by a disconnector;
A voltage acquisition step of acquiring the voltage of the electrochemical device when the external load is disconnected by a voltage detection sensor;
Based on the obtained voltage value of the electrochemical device, a voltage change rate calculation step for calculating the voltage change rate of the electrochemical device when the external load is disconnected,
And a load connection step of connecting an external load to the electrochemical device by a disconnector based on the calculated voltage change rate.
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