JP2012104438A - Fuel battery system and its abnormality detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池システムおよびその異常検知方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell system and an abnormality detection method thereof.
燃料電池の不良動作、燃料電池の劣化を回避するために、燃料電池システムには、通常、電圧監視装置が備えられ、燃料電池のセル電圧が監視されている。監視する電圧の項目の一つに、セル電圧の上限電圧が設定されており、設定した上限電圧よりも高い電圧の発生を監視している。例えば、通常、燃料電池とは別に、電力を発生することが可能な構成要素、例えば、二次電池等が備えられており、この構成要素から燃料電池に対して電流が流入した場合、監視するセル電圧の値が論理起電力を超える可能性があり、燃料電池の劣化を招く。そこで、このような電流が燃料電池に流入しないように、セル電圧が上限電圧を越えないように監視することが望ましい。 In order to avoid malfunction of the fuel cell and deterioration of the fuel cell, the fuel cell system is usually provided with a voltage monitoring device, and the cell voltage of the fuel cell is monitored. One of the items of voltage to be monitored is an upper limit voltage of the cell voltage, and the generation of a voltage higher than the set upper limit voltage is monitored. For example, a component that can generate electric power, such as a secondary battery, is usually provided separately from the fuel cell, and monitoring is performed when current flows from the component into the fuel cell. There is a possibility that the value of the cell voltage exceeds the logical electromotive force, resulting in deterioration of the fuel cell. Therefore, it is desirable to monitor the cell voltage so as not to exceed the upper limit voltage so that such a current does not flow into the fuel cell.
そして、従来技術の例として、特許文献1には、電圧監視装置にて監視している電圧の値が無負荷時の電圧(「開回路電圧」とも呼ぶ)の値を超えた場合に、燃料電池への外部構成要素からの電流流入または電圧監視装置自体の故障と判定する技術が開示されている。 As an example of the prior art, Patent Document 1 discloses that when the value of the voltage monitored by the voltage monitoring device exceeds the value of the no-load voltage (also referred to as “open circuit voltage”), the fuel A technique for determining current inflow from an external component to the battery or failure of the voltage monitoring device itself is disclosed.
図8は、水素欠状態に起因して発生する過渡的な異常電圧について示す説明図である。燃料電池セルのアノードにおいて燃料ガスである水素が不足する状態(いわゆる水素欠状態)から、これを回避すべく水素供給を開始した場合には、図8に示すように、発生するセル電圧が過渡的に無負荷時の電圧よりも高い異常電圧が発生する。従来技術の電圧監視では、この過渡的に発生する異常電圧であっても、燃料電池への外部構成要素からの電流流入または電圧監視装置自体の故障と判定してしまう。すなわち、従来技術では、燃料ガスである水素欠による過渡的な異常電圧の発生であって定常的な異常ではない場合と、燃料電池に電気的に接続される構成要素の故障のような定常的な異常の場合と、を区別することができない、という問題がある。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing a transient abnormal voltage generated due to a hydrogen deficient state. When hydrogen supply is started to avoid this from a state where hydrogen as a fuel gas is deficient in the anode of the fuel cell (so-called hydrogen deficient state), the generated cell voltage is transient as shown in FIG. Therefore, an abnormal voltage higher than the voltage at no load is generated. In the voltage monitoring of the prior art, even if this abnormal voltage occurs transiently, it is determined that the current flows into the fuel cell from an external component or that the voltage monitoring device itself fails. That is, in the prior art, a transient abnormal voltage is generated due to lack of hydrogen as a fuel gas and is not a steady abnormality, and a steady state such as a failure of a component electrically connected to the fuel cell. There is a problem that it cannot be distinguished from a case of abnormal abnormality.
そこで、本発明は、アノードに供給される燃料ガス欠に起因して発生する誤検知を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing erroneous detection that occurs due to lack of fuel gas supplied to the anode.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
燃料電池システムであって、電解質膜の両側にアノードおよびカソードが形成された燃料電池セルを1つ以上有する燃料電池と、前記燃料電池に発電用のガスとして燃料ガスおよび酸化ガスを供給するガス供給部と、前記燃料電池セルの電圧および電圧の時間変化を監視する電圧監視部と、前記電圧監視部が監視した監視電圧の異常を検知する異常監視部と、を備え、前記異常監視部は、前記発電用のガスの供給を停止した後、再び供給を開始させる時には、異常を検知するための基準となる監視上限電圧の設定値を上昇させることを特徴とする燃料電池システム。
上記構成によれば、従来技術で説明した過度的に発生する異常電圧を異常と検知するのを抑制することができ、異常監視部の誤判定を抑制することが可能となる。
[Application Example 1]
A fuel cell system comprising a fuel cell having at least one fuel cell in which an anode and a cathode are formed on both sides of an electrolyte membrane, and a gas supply for supplying a fuel gas and an oxidizing gas as a power generation gas to the fuel cell A voltage monitoring unit that monitors the voltage of the fuel cell and a time change of the voltage, and an abnormality monitoring unit that detects an abnormality of the monitoring voltage monitored by the voltage monitoring unit, the abnormality monitoring unit, A fuel cell system characterized in that when the supply of gas for power generation is stopped and then the supply is started again, the set value of the monitoring upper limit voltage serving as a reference for detecting an abnormality is increased.
According to the above configuration, it is possible to suppress the abnormal voltage generated in the prior art from being detected as abnormal, and it is possible to suppress erroneous determination of the abnormality monitoring unit.
[適用例2]
適用例1に記載の燃料電池システムであって、前記異常監視部は、前記発電用のガスの供給を停止した後で、前記燃料電池セルのアノードに燃料ガス欠の状態が発生した場合に、前記発電用のガスの供給を開始させる時には、前記監視上限電圧の設定値を上昇させることを特徴とする燃料電池システム。
燃料電池セルのアノードに燃料ガス欠の状態が発生した場合に、発電用のガスの供給を開始させる時には、従来技術で説明した異常電圧が過度的に発生するので、上記構成によれば、過渡的に発生する異常電圧を異常と検知するのを抑制することができ、異常監視部の誤判定を抑制することが可能となる。
[Application Example 2]
In the fuel cell system according to Application Example 1, when the abnormality monitoring unit stops the supply of the power generation gas and then a fuel gas shortage occurs at the anode of the fuel cell, A fuel cell system characterized by raising a set value of the monitoring upper limit voltage when starting the supply of the gas for power generation.
When a fuel gas shortage occurs at the anode of the fuel cell, when the supply of gas for power generation is started, the abnormal voltage described in the related art is excessively generated. It is possible to suppress abnormally generated abnormal voltage from being detected as abnormal, and it is possible to suppress erroneous determination of the abnormality monitoring unit.
[適用例3]
適用例1に記載の燃料電池システムであって、前記異常監視部は、前記発電用のガスの供給を停止した後で、前記電圧監視部により監視される前記監視電圧の時間変化が負から正に変化した時点以降に、前記発電用のガスの供給を開始させる時には、前記監視上限電圧の設定値を上昇させることを特徴とする燃料電池システム。
発電用のガスの供給を停止した後で、電圧監視部により監視される監視電圧の時間変化が負から正に変化した時点以降では、従来技術で説明した燃料電池セルのアノードに燃料ガス欠の状態が発生しているので、発電用のガスの供給を開始させる時には、従来技術で説明した異常電圧が過度的に発生するため、上記構成によれば、過渡的に発生する異常電圧を異常と検知するのを抑制することができ、異常監視部の誤判定を抑制することが可能となる。
[Application Example 3]
In the fuel cell system according to Application Example 1, the abnormality monitoring unit may change a time change of the monitoring voltage monitored by the voltage monitoring unit from negative to positive after the supply of the power generation gas is stopped. The fuel cell system is characterized in that when the supply of the gas for power generation is started after the time point of the change, the set value of the monitoring upper limit voltage is increased.
After the supply of the gas for power generation is stopped, after the time change of the monitoring voltage monitored by the voltage monitoring unit changes from negative to positive, the fuel cell lacking in the anode of the fuel cell described in the related art Since the state has occurred, when the supply of gas for power generation is started, the abnormal voltage described in the related art is excessively generated. Therefore, according to the above configuration, the abnormal voltage generated transiently is regarded as abnormal. Detection can be suppressed, and erroneous determination of the abnormality monitoring unit can be suppressed.
[適用例4]
適用例1に記載の燃料電池システムであって、前記異常監視部は、前記発電用のガスの供給を停止した後で、前記燃料電池セルのアノードに燃料ガス欠の状態が発生するまでの経過時間としてあらかじめ設定される所定時間の経過時点以降に、前記発電用のガスの供給を開始させる場合には、前記監視上限電圧の設定値を上昇させることを特徴とする燃料電池システム。
発電用のガスの供給を停止した後で、燃料電池セルのアノードに燃料ガス欠の状態が発生するまでの経過時間としてあらかじめ設定される所定時間の経過時点以降では、従来技術で説明した燃料電池セルのアノードに燃料ガス欠の状態が発生しているので、発電用のガスの供給を開始させる時には、従来技術で説明した異常電圧が過度的に発生するため、上記構成によれば、過渡的に発生する異常電圧を異常と検知するのを抑制することができ、異常監視部の誤判定を抑制することが可能となる。
[Application Example 4]
The fuel cell system according to Application Example 1, wherein the abnormality monitoring unit stops the supply of the power generation gas until a fuel gas shortage occurs at the anode of the fuel cell. A fuel cell system characterized in that when the supply of the power generation gas is started after the elapse of a predetermined time set in advance as a time, the set value of the monitoring upper limit voltage is increased.
The fuel cell described in the prior art after the elapse of a predetermined time set in advance as the elapsed time until the fuel gas shortage occurs at the anode of the fuel cell after the supply of power generation gas is stopped Since the fuel gas shortage occurs at the anode of the cell, the abnormal voltage described in the prior art is excessively generated when the supply of power generation gas is started. Therefore, it is possible to suppress the abnormal voltage generated in the error from being detected as abnormal, and it is possible to suppress erroneous determination of the abnormality monitoring unit.
[適用例5]
適用例1に記載の燃料電池システムであって、前記異常監視部は、前記発電用のガスの供給を停止した後で、前記燃料電池セルのカソードに含まれる触媒を担持する触媒担体を酸化する状態が発生した場合に、前記発電用のガスの供給を開始させる時には、前記監視上限電圧の設定値を上昇させることを特徴とする燃料電池システム。
発電用のガスの供給を停止した後で、燃料電池セルのカソードに含まれる触媒を担持する触媒担体を酸化する状態が発生した場合には、従来技術で説明した燃料電池セルのアノードに燃料ガス欠の状態が発生しているので、発電用のガスの供給を開始させる時には、従来技術で説明した異常電圧が過度的に発生するため、上記構成によれば、過渡的に発生する異常電圧を異常と検知するのを抑制することができ、異常監視部の誤判定を抑制することが可能となる。
[Application Example 5]
In the fuel cell system according to Application Example 1, the abnormality monitoring unit oxidizes a catalyst carrier that supports a catalyst included in a cathode of the fuel cell after stopping the supply of the gas for power generation. A fuel cell system, wherein when a state occurs, when the supply of the power generation gas is started, a set value of the monitoring upper limit voltage is increased.
After the supply of gas for power generation is stopped, when a state occurs in which the catalyst carrier carrying the catalyst contained in the cathode of the fuel cell is oxidized, the fuel gas is applied to the anode of the fuel cell described in the prior art. Therefore, when the supply of power generation gas is started, the abnormal voltage described in the related art is excessively generated. According to the above configuration, the abnormal voltage generated transiently is generated. Detection of an abnormality can be suppressed, and erroneous determination of the abnormality monitoring unit can be suppressed.
[適用例6]
燃料電池システムであって、電解質膜の両側にアノードおよびカソードが形成された燃料電池セルを1つ以上有する燃料電池と、前記燃料電池に発電用のガスとして燃料ガスおよび酸化ガスを供給するガス供給部と、前記燃料電池セルの電圧および電圧の時間変化を監視する電圧監視部と、前記電圧監視部が監視した監視電圧の異常を検知する異常監視部と、を備え、前記異常監視部は、前記燃料電池セルのアノードに燃料ガス欠の状態が発生した場合に、前記燃料ガスの供給量を上昇させる時には、異常を検知するための基準となる監視上限電圧の設定値を上昇させることを特徴とする燃料電池システム。
燃料電池セルのアノードに燃料ガス欠の状態が発生した場合に、燃料ガスの供給量を上昇させる時には、従来技術で説明した異常電圧が過度的に発生するため、上記構成によれば、過渡的に発生する異常電圧を異常と検知するのを抑制することができ、異常監視部の誤判定を抑制することが可能となる。
[Application Example 6]
A fuel cell system comprising a fuel cell having at least one fuel cell in which an anode and a cathode are formed on both sides of an electrolyte membrane, and a gas supply for supplying a fuel gas and an oxidizing gas as a power generation gas to the fuel cell A voltage monitoring unit that monitors the voltage of the fuel cell and a time change of the voltage, and an abnormality monitoring unit that detects an abnormality of the monitoring voltage monitored by the voltage monitoring unit, the abnormality monitoring unit, When a fuel gas shortage occurs at the anode of the fuel battery cell, when the supply amount of the fuel gas is increased, the set value of the monitoring upper limit voltage serving as a reference for detecting an abnormality is increased. A fuel cell system.
When the fuel gas shortage occurs at the anode of the fuel cell, when the supply amount of the fuel gas is increased, the abnormal voltage described in the related art is excessively generated. Therefore, it is possible to suppress the abnormal voltage generated in the error from being detected as abnormal, and it is possible to suppress erroneous determination of the abnormality monitoring unit.
[適用例7]
燃料電池システムであって、電解質膜の両側にアノードおよびカソードが形成された燃料電池セルを1つ以上有する燃料電池と、前記燃料電池に発電用のガスとして燃料ガスおよび酸化ガスを供給するガス供給部と、前記燃料電池セルの電圧および電圧の時間変化を監視する電圧監視部と、前記電圧監視部が監視した監視電圧の異常を検知する異常監視部と、を備え、前記異常監視部は、前記燃料電池セルのカソードに含まれる触媒を担持する触媒担体を酸化する状態が発生した場合に、前記燃料ガスの供給量を上昇させる時には、異常を検知するための基準となる監視上限電圧の設定値を上昇させることを特徴とする燃料電池システム。
前記燃料電池セルのカソードに含まれる触媒を担持する触媒担体を酸化する状態が発生した場合に、燃料ガスの供給量を上昇させる時には、従来技術で説明した異常電圧が過度的に発生するため、上記構成によれば、過渡的に発生する異常電圧を異常と検知するのを抑制することができ、異常監視部の誤判定を抑制することが可能となる。
[Application Example 7]
A fuel cell system comprising a fuel cell having at least one fuel cell in which an anode and a cathode are formed on both sides of an electrolyte membrane, and a gas supply for supplying a fuel gas and an oxidizing gas as a power generation gas to the fuel cell A voltage monitoring unit that monitors the voltage of the fuel cell and a time change of the voltage, and an abnormality monitoring unit that detects an abnormality of the monitoring voltage monitored by the voltage monitoring unit, the abnormality monitoring unit, When a state in which the catalyst carrier carrying the catalyst contained in the cathode of the fuel cell is oxidized is generated, when the supply amount of the fuel gas is increased, a monitoring upper limit voltage is set as a reference for detecting an abnormality A fuel cell system characterized by increasing the value.
When the state of oxidizing the catalyst carrier carrying the catalyst contained in the cathode of the fuel cell occurs, when the amount of fuel gas supplied is increased, the abnormal voltage described in the prior art is excessively generated. According to the above configuration, it is possible to suppress the abnormal voltage generated transiently from being detected as abnormal, and it is possible to suppress erroneous determination of the abnormality monitoring unit.
[適用例8]
適用例1ないし適用例7のいずれかに記載の燃料電池システムであって、前記異常監視部は、前記監視電圧の時間変化が正の状態から0の状態に変化後負の状態に変化しない場合には、燃料電池に電気的に接続された構成要素に故障が発生していると判定することを特徴とする燃料電池システム。
上記構成によれば、過渡的に発生する異常電圧を異常と検知するのを抑制して、異常監視部の誤判定を抑制し、燃料電池に電気的に接続された構成要素に故障が発生していることのみを判定することが可能となる。
[Application Example 8]
The fuel cell system according to any one of Application Example 1 to Application Example 7, wherein the abnormality monitoring unit does not change from a positive state to a zero state and then to a negative state after the monitoring voltage changes from a positive state to a zero state And determining that a failure has occurred in a component electrically connected to the fuel cell.
According to the above configuration, the abnormal voltage generated transiently is suppressed from being detected as abnormal, the erroneous determination of the abnormality monitoring unit is suppressed, and a failure occurs in the component electrically connected to the fuel cell. It is possible to determine only that
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池システムや、燃料電池システムの異常検知方法などの種々の形態で実現することが可能である。 The present invention can be realized in various forms, for example, in various forms such as a fuel cell system and an abnormality detection method of the fuel cell system.
本発明の実施の形態を、実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.第1実施例:
B.第2実施例:
C.第3実施例:
D.変形例:
Embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. First embodiment:
B. Second embodiment:
C. Third embodiment:
D. Variations:
A.第1実施例:
A1.燃料電池システムの構成例:
図1は、第1実施例における燃料電池システムの構成例を示すブロック図である。この燃料電池システム10は、車両に搭載される燃料電池システムを例に示している。
A. First embodiment:
A1. Configuration example of fuel cell system:
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the fuel cell system in the first embodiment. This
燃料電池システム10は、燃料電池100と、アノードガス(燃料ガス)供給部200およびカソードガス(酸化ガス)供給部300と、冷却装置400と、モニター部500と、電力制御部600と、制御部700と、を備えている。
The
燃料電池100は、アノードに供給されるアノードガスとしての燃料ガス(水素)と、カソードに供給されるカソードガスとしての酸化ガス(空気、厳密には空気に含まれる酸素)との電気化学反応により電力を発生する。
The
この燃料電池100としては、固体高分子電解質膜を用いた燃料電池セルで構成される燃料電池が対象となる。また、燃料電池100は、複数の燃料電池セルを積層したスタック構造を有するものとする。燃料電池セルは、図示は省略するが、基本的に、膜電極接合体(MEA:Membrane-Electrode Assembly)をセパレータで挟持した構成を有している。MEAは、イオン交換膜からなる電解質膜と、電解質膜のアノード側の面上に形成された触媒電極(「アノード側触媒電極」あるいは単に「アノード」とも呼ぶ)と、電解質膜のカソード側の面上に形成された触媒電極(「カソード側触媒電極」あるいは単に「カソード」とも呼ぶ)とで構成される。MEAとセパレータとの間には、アノード側およびカソード側に、それぞれガス拡散層(GDL)が設けられている。また、セパレータとガス拡散層に接する面には、アノードガスやカソードガスのガスを流す溝状のガス流路が形成されている。ただし、セパレータとガス拡散層との間に、ガス流路部が別途設けられる場合もある。なお、電解質膜とアノード側のセパレータとの間に形成された各構成要素を纏めて「アノード」と呼ぶ場合もある。また、電解質膜とカソード側のセパレータとの間に形成された各構成要素を纏めて「カソード」と呼ぶ場合もある。
The
アノードガス供給部200は、アノードガス(燃料ガス)としての高圧の水素ガスを貯蔵した水素ガスタンク210と、水素ガスタンク210の水素ガスを燃料電池100に供給するためのアノードガス供給流路220と、燃料電池100から排出されたアノードオフガス(燃料オフガス)としての水素オフガスをアノードガス供給流路220に戻すためのアノードガス循環流路230と、を備える。アノードガス供給流路220には、水素ガスタンク210からの水素ガスの供給を遮断または許容する開閉バルブ222と、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ224と、水素ガスの流量を調整する水素供給部226とが設けられている。アノードガス循環流路230には、アノードガス循環流路230内のアノードオフガスとしての水素オフガスをアノードガス供給流路220側へ送り出す水素ガスポンプ232が設けられている。また、アノードガス循環流路230には、気液分離部234および排気排水バルブ236を介して、排気口350につながる排出流路238が接続されている。気液分離部234は、水素オフガスに含まれる水分を回収する。排気排水バルブ236は、気液分離部234で回収された水分およびアノードガス循環流路230内の不純物を含む水素オフガスを排出する。排気排水バルブ236から排出された水素オフガスは、排気口350から排ガスとして大気中に排気される。なお、開閉バルブ222、レギュレータ224、水素供給部226、水素ガスポンプ232、気液分離部234、および、排気排水バルブ236は、制御部700からの指示に従って動作する。
The anode
カソードガス供給部300は、吸気口310を介してカソードガス(酸化ガス)としての空気を取り込んで圧縮送出するためのコンプレッサ320と、空気(エア)を燃料電池100に供給するためのカソードガス供給流路330と、燃料電池100から排出されたカソードオフガス(酸化オフガス)を排気口350から排出するためのカソードオフガス排出流路340と、を備える。カソードオフガス排出流路340には、燃料電池100内のカソードガス(酸化ガス)の圧力を調整するための背圧調整バルブ342が設けられている。カソードガス供給流路330およびカソードオフガス排出流路340には、燃料電池100から排出されたカソードオフガス(酸化オフガス)を用いてコンプレッサ320から圧送されたカソードガス(酸化ガス)を加湿する加湿部360が設けられている。加湿部360で水分交換等されたカソードオフガスは、排ガスとして排気口350から大気中に排気される。なお、コンプレッサ320、背圧調整バルブ342、および、加湿部360は、制御部700からの指示に従って動作する。
The cathode
冷却装置400は、冷却部410と、冷媒を燃料電池100に供給する冷媒供給流路420と、燃料電池から排出される冷媒を燃料電池100に戻す冷媒排出流路430と、を備える。冷却部410は、冷媒供給流路420を介して燃料電池100に冷媒を供給し、燃料電池100の冷却に供された後の冷媒を冷媒排出流路430を介して受け取ることにより、冷媒を循環させて、燃料電池100の冷却を実行する。冷媒としては、水、不凍液等を用いることができる。
The
モニター部500は、各燃料電池セル間のセル電圧を測定するセル電圧モニター510と、燃料電池100の出力電圧を測定する電圧センサー520および出力電流を測定する電流センサー530と、を備えている。なお、セル電圧モニター510、電圧センサー520、および、電流センサー530は、制御部700に接続されており、各要素で測定された測定結果は制御部700からの指示に従って、制御部700に受け渡される。
The
電力制御部600は、二次電池610や、二次電池制御部620、モータ630、出力制御部640、図示しない各種の補機制御部等を備える。二次電池制御部620は、二次電池610の充放電を制御する。モータ630は、燃料電池システム10が搭載される車両の主動力源を構成する。出力制御部640は、燃料電池100あるいは二次電池610からの電力のモータ630への供給を制御する。この出力制御部640は、例えば、モータ630が三相交流モータの場合には、直流を三相交流に変換する三相インバータで構成される。補機制御部は、たとえば、水素ガスポンプ232や、コンプレッサ320等の各装置を駆動するための電力の供給を制御する。
The power control unit 600 includes a
制御部700は、CPU710と、メモリ720と、入出力部730と、を主に備えるコンピュータシステムとして構成されている。入出力部730は、各種アクチュエータや、各種センサー、各種スイッチ等を、制御信号線(不図示)を介して接続している。各種アクチュエータとしては、上述した開閉バルブ222やレギュレータ224、水素供給部226、水素ガスポンプ232、コンプレッサ320、背圧調整バルブ342、冷却部410に含まれる図示しない冷却ポンプや、冷却ファン、等がある。また、各種センサーとしては、上述した電圧センサー520や、電流センサー530、図示しない温度センサー、圧力センサー、湿度センサー、流量センサー等がある。また、各種スイッチとしては、燃料電池システム10が搭載される電気自動車を始動する始動スイッチ740等がある。
The
メモリ720には、主として燃料電池システム10を制御するための図示しない種々のコンピュータープログラムが格納されており、CPU710は、これらコンピュータープログラムを実行することにより、各機能ブロックとして動作する。例えば、発電制御ルーチン、電圧監視制御ルーチン、および、異常監視制御ルーチンのコンピュータープログラムを実行することにより、CPU710は、発電制御部710a、電圧監視制御部710b、および、異常監視制御部710cとして機能する。なお、電圧監視制御部710bの電圧監視制御ルーチンおよび異常監視制御部710cの異常監視制御ルーチンについては、以下で詳述する。
The memory 720 stores various computer programs (not shown) mainly for controlling the
なお、アノードガス供給部200およびカソードガス供給部300が本発明のガス供給部に相当する。また、セル電圧モニター510および電圧監視制御部710bが本発明の電圧監視部に相当する。また、異常監視制御部710cが本発明の異常監視部に相当する。
The anode
A2.電圧監視制御ルーチン:
図2は、第1実施例における電圧監視制御ルーチンを示すフローチャートである。この電圧監視制御ルーチンは、電気自動車の起動前は暗電流、具体的には、二次電池610に蓄積されている電力にて実行される。図示するように、処理が開始されると、CPU710は、セル電圧モニター510を介して燃料電池セルのセル電圧Vcellの測定(ステップS100)、測定したセル電圧Vcellの時間変化Vcell/dtの算出(ステップS110)、および、測定したセル電圧Vcellおよびその時間変化Vcell/dtの蓄積(ステップS120)を繰り返し実行する。なお、この繰り返しは、例えば、一定の時間間隔で実行すればよい。このようにすれば、ステップS110における時間変化の算出が容易である。ただし、ステップS100におけるセル電圧Vcellの測定の時刻が既知であれば、必ずしも一定時間間隔で実行する必要はない。なお、このセル電圧Vcellの測定は、燃料電池セルごとに実行される。ただし、スタック構造の複数の燃料電池セルのうち、アノードにおける水素欠状態が最も発生し易い燃料電池セルについて実行するようにしてもよい。なお、最も水素欠状態が発生しやすい燃料電池セルは、燃料電池100内の水素ガスの流路構造によって適宜選択すればよい。例えば、アノードガス供給部200の燃料電池100への入口から最も遠い燃料電池セルが選択される。
A2. Voltage monitoring control routine:
FIG. 2 is a flowchart showing a voltage monitoring control routine in the first embodiment. This voltage monitoring control routine is executed with dark current, specifically, with the electric power stored in the
A3.異常監視制御ルーチン:
図3は、第1実施例における異常監視制御ルーチンを示すフローチャートである。この異常監視制御ルーチンは、始動スイッチ740が操作者によって押されて、燃料電池システム10が起動されるのに応じて実行される起動時異常監視制御ルーチンである。この起動時異常監視制御ルーチンの開始時においては、後述する監視上限電圧Vupは標準上限値Vαに設定されているものとする。図示するように、処理が開始されると、CPU710は、まず、アノードガス供給部200により燃料電池100に対してアノードガス(燃料ガス)である水素ガスの供給が開始されたか否かを判定する(ステップS200)。ここで、水素ガスの供給が開始されていないと判定されたときには、CPU710は、ステップS200の処理を繰り返して、水素ガスの供給が開始されるのを待つ。
A3. Abnormality monitoring control routine:
FIG. 3 is a flowchart showing an abnormality monitoring control routine in the first embodiment. This abnormality monitoring control routine is a start-up abnormality monitoring control routine that is executed in response to the
そして、ステップS200で水素ガスの供給が開始されたと判定された場合には、CPU710は、さらに、その水素ガスの供給の開始が、燃料電池システム10の運転停止後における燃料電池セルのセル電圧Vcellの時間変化dVcell/dtの符号が負から正に変化した以降であるか否か判定する(ステップS210)。なお、燃料電池システムの運転停止後における燃料電池セルのセル電圧Vcellは、燃料電池100に対する負荷が無負荷状態であるので、通常、開回路セル電圧(無負荷時セル電圧)Vocvと呼ばれ、その時間変化はdVocv/dtとも表記される。
If it is determined in step S200 that the supply of hydrogen gas has started, the
ステップS200の判定は、以下の理由に基づく。図4は、燃料電池システムの停止後におけるセル電圧の変化を示す説明図である。燃料電池システム10の運転を停止した後、アノードに残留する水素ガスが時間とともに消費されるため、セル電圧Vcell(開回路セル電圧Vocv)は、図に示すように、減少することになってdVocv/dt<0となる。そして、アノードにおいて水素の不足状態が発生しだすと、電解質膜を介してカソードからアノードへ酸素ガスのリークが増加し、一端、時間とともに増加することになり、dVocv/dt>0となる。その後、セル電圧Vcell(開回路セル電圧Vocv)は、再び減少してdVocv/dt<0となり、最終的にはゼロとなってdVocv/dt=0となる。従って、dVocv/dtの符号が負から正に変化した後は、水素不足状態(水素欠状態)が発生していると考えられるので、ステップS210の判定は、水素欠が発生している状態で、水素ガスの供給を開始したか否か判定するものである。
The determination in step S200 is based on the following reason. FIG. 4 is an explanatory diagram showing changes in cell voltage after the fuel cell system is stopped. After the operation of the
水素ガスの供給の開始はdVocv/dtの符号が負から正に変化した以降ではないと判定した場合には、水素欠状態となる前に水素ガスの供給が開始され、従来例で説明した過渡的な異常電圧は発生しないと考えられるので、CPU710は、監視電圧上限値Vupを標準上限値Vαのままとし(ステップS220)、通常の異常監視制御を開始させる(ステップS230)。なお、通常の異常監視制御は、測定したセル電圧Vcellが監視電圧上限値Vup(標準上限値Vα)を越えるか否かを監視し、超えた場合には異常発生と判断して異常発生を通知するものである。
If it is determined that the start of hydrogen gas supply is not after the sign of dVocv / dt has changed from negative to positive, the supply of hydrogen gas is started before the hydrogen deficient state occurs. Therefore, the
一方、水素ガスの供給の開始はdVocv/dtの符号が負から正に変化した以降であると判定した場合には、水素欠状態で水素ガスの供給を開始しており、従来技術で説明した過渡的な異常電圧が発生すると考えられるので、CPU710は、過渡的な異常電圧を異常電圧として検知しないように、監視電圧上限値Vupを標準上限値Vαから過渡上限値Vβに変更する(ステップS240)。
On the other hand, when it is determined that the start of the supply of hydrogen gas is after the sign of dVocv / dt has changed from negative to positive, the supply of hydrogen gas is started in a hydrogen deficient state, as described in the prior art. Since it is considered that a transient abnormal voltage occurs, the
なお、標準上限値Vαは、燃料電池100に水素ガス(H2)および空気(Air)を充分に供給している状態で、かつ、無負荷状態、すなわち、出力電流Io=0の状態で、セル電圧Vcellの時間変化dVcell/dt=0である場合の電圧値に設定される。また、過渡上限値Vβは、水素欠状態で水素供給を開始した際に発生する過渡的な異常電圧の最高値に設定される。なお、標準上限値Vαおよび過渡上限値Vβは、あらかじめ実測することにより決定される。ただし、標準上限値Vαおよび過渡上限値Vβは、上記実測値に基づいて、測定誤差等を考慮して実測値にマージンを加味して設定されることが好ましい。また、定期的に実測することにより、更新するようにしてもよい。また、必ずしも、これに限定されるものではなく、燃料電池の電圧として許容される標準上限値および過渡上限値を、上記実測値に基づいて任意に設定可能である。
Note that the standard upper limit value Vα is a state in which hydrogen gas (H 2 ) and air (Air) are sufficiently supplied to the
監視電圧上限値Vupを過渡上限値Vβに変更した場合には、CPU710は、測定したセル電圧Vcell(開回路セル電圧Vocv)が標準上限値Vαよりも高いか否か判定する(ステップS250)。
When the monitoring voltage upper limit value Vup is changed to the transient upper limit value Vβ, the
測定したセル電圧Vcell(開回路セル電圧Vocv)が標準上限値Vαよりも高いと判定した場合には、さらに、dVocv/dt>0からdVocv/dt=0となった時点から所定時間Tj以上dVocv/dt=0の状態が継続しているか否か判定する(ステップS260)。この判定は、以下の理由に基づいて実行される。 When it is determined that the measured cell voltage Vcell (open circuit cell voltage Vocv) is higher than the standard upper limit value Vα, dVocv is equal to or longer than a predetermined time Tj from the time when dVocv / dt> 0 to dVocv / dt = 0. It is determined whether or not the state of / dt = 0 continues (step S260). This determination is performed based on the following reason.
図5は、水素欠が発生している状態において水素供給を開始した場合における無負荷状態のセル電圧の変化を示す説明図である。図の実線で示すように、無負荷状態のセル電圧Vcell(開回路セル電圧Vocv)の時間変化がdVocv/dt>0となって標準上限値Vαよりも高くなった後、過渡上限値VβとなってdVocv/dt=0となった後、dVocv/dt<0となった場合には、従来例で説明したように過渡的な異常電圧が発生した場合であり、燃料電池100に接続される外部要素の故障による定常的な異常電圧の発生ではない、と考えられる。一方、図の破線で示すように、dVocv/dt=0の状態が継続した場合には、定常的な異常電圧の発生であり、燃料電池100に接続される外部要素の故障によるものと考えられる。そこで、ステップS260は、定常的な異常電圧の発生か過渡的な異常電圧の発生かを区別するために、dVocv/dt>0からdVocv/dt=0となった時点から所定時間Tj以上dVocv/dt=0の状態が継続しているか否か判定するものである。なお、所定時間Tjは、過渡変化の時間を考慮して適宜設定される。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing changes in the cell voltage in the no-load state when hydrogen supply is started in a state where hydrogen shortage occurs. As indicated by the solid line in the figure, after the time change of the cell voltage Vcell in the no-load state (open circuit cell voltage Vocv) becomes dVocv / dt> 0 and becomes higher than the standard upper limit value Vα, the transient upper limit value Vβ When dVocv / dt = 0 after dVocv / dt = 0, this is a case where a transient abnormal voltage has occurred as described in the conventional example, and is connected to the
ここで、所定時間Tj以上dVocv/dt=0が継続していると判定した場合には、CPU710は、定常的な異常電圧が発生しており、例えば、二次電池制御部620の故障による二次電池610からの電流流入やセル電圧モニター510の故障等外部要素の故障が発生しているものと判定し(ステップS270)、図示しない通知手段を用いて異常発生を通知する(ステップS280)。
Here, when it is determined that dVocv / dt = 0 continues for a predetermined time Tj or longer, the
一方、所定時間Tj以上dVocv/dt=0が継続していないと判定した場合には、CPU710は、過渡的な異常電圧の発生であって定常的な異常電圧の発生ではないので、異常なしと判定し(ステップS290)、監視電圧上限値Vupを標準上限値Vαに戻した上で(ステップS300)、通常の異常監視制御を開始させる(ステップS230)。
On the other hand, if it is determined that dVocv / dt = 0 does not continue for a predetermined time Tj or longer, the
ステップS280の異常発生の通知後およびステップS230の通常異常監視制御の開始後は、この起動時異常監視制御ルーチンを終了する。なお、異常発生通知後は、燃料電池システム10の運転を停止するまで、監視電圧上限値Vupは過渡上限値Vβのままとなる。
After the notification of the occurrence of abnormality in step S280 and after the start of normal abnormality monitoring control in step S230, this startup abnormality monitoring control routine is terminated. Note that after the abnormality occurrence notification, the monitoring voltage upper limit value Vup remains the transient upper limit value Vβ until the operation of the
以上説明した第1実施例における異常監視制御ルーチンでは、燃料電池システムの起動時において、水素欠状態で水素ガスの供給を開始した場合において発生する過渡的な異常電圧を定常的な異常電圧と誤検知してしまうのを抑制するとともに、定常的な異常電圧の発生、例えば、二次電池制御部の故障による二次電池からの電流流入やセル電圧モニターの故障等外部要素の故障が発生している場合を、過渡的な異常電圧の発生の場合と区別して検知することが可能である。 In the abnormality monitoring control routine in the first embodiment described above, the transient abnormal voltage generated when the supply of hydrogen gas is started in the lack of hydrogen state when the fuel cell system is started is mistaken as the steady abnormal voltage. In addition to suppressing the detection, the occurrence of a steady abnormal voltage, for example, the failure of an external element such as a current inflow from the secondary battery due to a failure of the secondary battery control unit or a cell voltage monitor failure. Can be detected separately from the case of occurrence of a transient abnormal voltage.
B.第2実施例:
図6は、第2実施例における異常監視制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、第2実施例は、図3に示した第1実施例における異常監視制御ルーチンのステップS210をステップS210Bに変更した点を除いて全く同じであるので、以下では、ステップS210Bの処理についてのみ説明を加え、燃料電池システムの構成および電圧監視制御ルーチンは、図示および説明を省略する。
B. Second embodiment:
FIG. 6 is a flowchart showing an abnormality monitoring control routine in the second embodiment. Since the second embodiment is exactly the same except that step S210 of the abnormality monitoring control routine in the first embodiment shown in FIG. 3 is changed to step S210B, only the processing of step S210B will be described below. In addition, illustration and description of the configuration of the fuel cell system and the voltage monitoring control routine are omitted.
ステップS210Bでは、CPU710は、水素ガスの供給の開始が、燃料電池システム10の運転停止から所定時間Tlim経過後に実行されたか否かを判定する。そして、所定時間Tlim経過後に水素ガスの供給が開始されたと判定された場合には、水素欠状態で水素ガスの供給が開始されており、従来技術で説明した過渡的な異常電圧が発生すると考えられるので、CPU710は、過渡的な異常電圧を異常電圧として検知しないように、監視電圧上限値Vupを標準上限値Vαから過渡上限値Vβに変更する(ステップS240)。一方、所定時間Tlim経過前に水素ガスの供給が開始されたと判定された場合には、水素欠状態となる前に水素ガスの供給が開始され、従来例で説明した過渡的な異常電圧は発生しないと考えられるので、CPU710は、監視電圧上限値Vupを標準上限値Vαのままとする(ステップS220)。
In step S <b> 210 </ b> B,
ステップS210の判定は、以下の理由に基づく。すなわち、カソード側車両のテールパイプから吸い込まれた空気は、最終的に電解質膜を透過してカソードからアノードへ到達し、水素欠状態に寄与するものと考えられえる。従って、車両のテールパイプから燃料電池の空気の供給口までの配管の長さと空気の拡散速度が既知であれば、アノードが水素欠状態となるまでの時間を推定することができる。そこで、ステップS210の判定は、燃料電池システムの運転停止からアノードが水素欠状態となるまでの時間をあらかじめ求めておき、この求めておいた所定時間Tlimを経過したか否かで、水素欠状態で水素ガスの供給を開始したか否か判定するものである。 The determination in step S210 is based on the following reason. That is, it can be considered that the air sucked from the tail pipe of the cathode-side vehicle finally passes through the electrolyte membrane and reaches the anode from the cathode, contributing to a hydrogen deficient state. Therefore, if the length of the pipe from the tail pipe of the vehicle to the air supply port of the fuel cell and the air diffusion speed are known, the time until the anode is in a hydrogen deficient state can be estimated. Therefore, the determination in step S210 is performed by determining in advance the time from the stop of the operation of the fuel cell system until the anode is in a hydrogen deficient state, and whether or not the predetermined time Tlim thus obtained has elapsed. It is determined whether or not the supply of hydrogen gas is started.
以上説明した第2実施例における異常監視制御ルーチンにおいても、燃料電池システムの起動時において、水素欠状態で水素ガスの供給を開始した場合において発生する過渡的な異常電圧を定常的な異常電圧と誤検知してしまうのを抑制するとともに、定常的な異常電圧の発生、例えば、二次電池制御部の故障による二次電池からの電流流入やセル電圧モニターの故障等外部要素の故障が発生している場合を、過渡的な異常電圧の発生の場合と区別して検知することが可能である。 Also in the abnormality monitoring control routine in the second embodiment described above, the transient abnormal voltage generated when the supply of hydrogen gas is started in a hydrogen deficient state when the fuel cell system is started is referred to as a steady abnormal voltage. In addition to preventing false detections, the occurrence of steady abnormal voltages such as current inflows from secondary batteries and cell voltage monitor failures due to secondary battery control unit failures, etc. Can be detected separately from the case where a transient abnormal voltage occurs.
C.第3実施例:
図7は、第3実施例における異常監視制御ルーチンを示すフローチャートである。第1実施例および第2実施例における異常監視制御は、燃料電池システムの起動時において水素欠状態で水素ガスの供給が開始される場合に対応するものであった。しかしながら、燃料電池システムの運転中においても、水素欠状態となる場合もある。そこで、第3実施例の異常監視制御ルーチンは、この燃料電池システムの運転中において水素欠状態となった場合に対応する水素欠運転対応異常監視制御ルーチンである。この異常監視制御ルーチンは、発電制御の開始に連動して開始される。
C. Third embodiment:
FIG. 7 is a flowchart showing an abnormality monitoring control routine in the third embodiment. The abnormality monitoring control in the first embodiment and the second embodiment corresponds to the case where the supply of hydrogen gas is started in a hydrogen deficient state when the fuel cell system is started. However, even when the fuel cell system is in operation, a hydrogen deficient state may occur. Therefore, the abnormality monitoring control routine of the third embodiment is a hydrogen shortage operation abnormality monitoring control routine corresponding to a case where a hydrogen shortage state occurs during operation of the fuel cell system. This abnormality monitoring control routine is started in conjunction with the start of power generation control.
図示するように処理が開始されると、CPU710は、まず、通常の異常監視制御を開始させる(ステップS400)。そして、測定したセル電圧Vcellが負(Vcell<0)となっているか否か判定する(ステップS410)。
As shown in the figure, when the process is started, the
Vcell<0と判定した場合には、水素ガスあるいは空気の不足状態が想定されるので、まず、空気(Air)流量をアップさせた上で(ステップS420)、セル電圧Vcellが増加するか否か、すなわち、dVcell/dt>0となるか否か判定する(ステップS430)。 If it is determined that Vcell <0, a shortage of hydrogen gas or air is assumed. First, after increasing the air flow rate (step S420), whether or not the cell voltage Vcell increases. That is, it is determined whether dVcell / dt> 0 is satisfied (step S430).
一方、ステップS410においてVcell>0の場合には、水素ガスおよび空気のいずれも不足状態ではなく通常運転状態であると想定されるので、CPU710は、ステップS440においてこのルーチンを終了すると判定するまで、ステップS410〜S430の処理を繰り返し実行する。
On the other hand, if Vcell> 0 in step S410, it is assumed that neither hydrogen gas nor air is in a deficient state but a normal operating state, so
また、ステップS430においてdVcell/dt>0と判定した場合には、空気が不足状態であり水素欠状態ではないので、CPU710は、ステップS440においてこのルーチンを終了すると判定するまで、ステップS410〜S430の処理を繰り返し実行する。
If it is determined in step S430 that dVcell / dt> 0, the air is insufficient and not in a hydrogen-deficient state. Therefore, until the
一方、ステップS430においてdVcell/dt>0でないと判定した場合には、CPU710は、水素欠と判定し、無負荷状態として燃料電池100の発電を停止するとともに、通常の異常監視制御を停止する(ステップS450)。
On the other hand, if it is determined in step S430 that dVcell / dt> 0 is not satisfied, the
そして、CPU710は、水素ガスの流量をアップさせるとともに(ステップS460)、過渡的な異常電圧を異常電圧として検知しないように、監視電圧上限値Vupを標準上限値Vαから過渡上限値Vβに変更する(ステップS470)。
Then, the
次に、CPU710は、測定したセル電圧Vcell(開回路セル電圧Vocv)が標準上限値Vαよりも高いか否か判定する(ステップS480)。
Next, the
測定したセル電圧Vcell(開回路セル電圧Vocv)が標準上限値Vαよりも高いと判定した場合には、CPU710は、さらに、dVocv/dt>0からdVocv/dt=0となった時点から所定時間Tj以上dVocv/dt=0の状態が継続しているか否か判定する(ステップS490)。この判定は、第1実施例および第2実施例のステップS260(図3,図6参照)と同様である。
When it is determined that the measured cell voltage Vcell (open circuit cell voltage Vocv) is higher than the standard upper limit value Vα, the
ここで、所定時間Tj以上dVocv/dt=0が継続していると判定した場合には、CPU710は、定常的な異常電圧が発生しており、例えば、二次電池制御部620の故障による二次電池610からの電流流入やセル電圧モニター510の故障等外部要素の故障が発生しているものと判定する(ステップS500)。そして、図示しない通知手段を用いて異常発生を通知し(ステップS510)、この異常管理制御ルーチンを終了する。
Here, when it is determined that dVocv / dt = 0 continues for a predetermined time Tj or longer, the
一方、所定時間Tj以上dVocv/dt=0が継続しない場合には、CPU710は、過渡的な異常電圧の発生であって定常的な異常電圧の発生ではないので、異常なしと判定する(ステップS520)。そして、監視電圧上限値Vupを標準上限値Vαに戻した上で(ステップS530)、通常の発電を再開させるとともに、通常の異常監視制御を開始させ(ステップS540)、ステップS410に戻って一連の処理を繰り返す。
On the other hand, if dVocv / dt = 0 does not continue for the predetermined time Tj or longer, the
燃料電池システムの運転中においても、水素欠状態で運転が行われる場合がある。水素欠状態を解消するために水素ガスの流量をアップさせると、第1実施例および第2実施例の起動時と同様に、過渡的な異常電圧が発生することが想定される。以上説明した第3実施例における異常監視制御ルーチンにおいては、燃料電池システムの運転中において、水素欠状態での運転を判定し、水素欠状態を解消するために水素ガスの流量をアップさせた場合に発生する過渡的な異常電圧を定常的な異常電圧と誤検知してしまうのを抑制するとともに、定常的な異常電圧の発生、例えば、二次電池制御部の故障による二次電池からの電流流入やセル電圧モニターの故障等外部要素の故障が発生している場合を、過渡的な異常電圧の発生の場合と区別して検知することが可能である。 Even during operation of the fuel cell system, the operation may be performed in a hydrogen deficient state. When the flow rate of hydrogen gas is increased in order to eliminate the hydrogen deficient state, it is assumed that a transient abnormal voltage is generated as in the start-up of the first and second embodiments. In the abnormality monitoring control routine in the third embodiment described above, when the fuel cell system is in operation, it is determined whether the hydrogen gas is in shortage, and the hydrogen gas flow rate is increased to eliminate the hydrogen shortage state. In addition to suppressing erroneous detection of transient abnormal voltage occurring in the battery as a steady abnormal voltage, the generation of a steady abnormal voltage, for example, a current from a secondary battery due to a failure of a secondary battery control unit It is possible to detect a case where a failure of an external element such as an inflow or a failure of a cell voltage monitor has occurred and distinguish it from a case where a transient abnormal voltage occurs.
D.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
D. Variations:
In addition, this invention is not restricted to said Example and embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it is possible to implement in various aspects.
D1.変形例1:
第1実施例および第2実施例では、起動時異常監視制御ルーチンについて、第3実施例では、水素欠運転対応異常監視制御ルーチンについて、それぞれ独立して実施される場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、第1実施例および第3実施例、第2実施例および第3実施例を組み合わせて適用するようにしてもよい。
D1. Modification 1:
In the first embodiment and the second embodiment, the start-up abnormality monitoring control routine has been described as an example, and in the third embodiment, the hydrogen deficient operation compatible abnormality monitoring control routine has been described as an example. The present invention is not limited to this, and the first embodiment, the third embodiment, the second embodiment, and the third embodiment may be applied in combination.
D2.変形例2:
上記実施例では、車両に搭載される燃料電池システムを例に示しているが、車両のみならず、二輪車や船舶、飛行機、ロボット等の種々の移動体に適用可能である。また、移動体に搭載された燃料電池システムに限らず、定置型の燃料電池システムや携帯型の燃料電池システムにも適用可能である。
D2. Modification 2:
In the above embodiment, the fuel cell system mounted on the vehicle is shown as an example, but the present invention can be applied not only to the vehicle but also to various moving bodies such as a motorcycle, a ship, an airplane, and a robot. Further, the present invention is not limited to a fuel cell system mounted on a moving body, but can be applied to a stationary fuel cell system and a portable fuel cell system.
10…燃料電池システム
71…CPU
100…燃料電池
200…アノードガス供給部
210…水素ガスタンク
220…アノードガス供給流路
222…開閉バルブ
224…レギュレータ
226…水素供給部
230…アノードガス循環流路
232…水素ガスポンプ
234…気液分離部
236…排気排水バルブ
238…排出流路
300…カソードガス供給部
310…吸気口
320…コンプレッサ
330…カソードガス供給流路
340…カソードオフガス排出流路
342…背圧調整バルブ
350…排気口
360…加湿部
400…冷却装置
410…冷却部
420…冷媒供給流路
430…冷媒排出流路
500…モニター部
510…セル電圧モニター
520…電圧センサー
530…電流センサー
600…電力制御部
610…二次電池
620…二次電池制御部
630…モータ(M)
640…出力制御部
700…制御部
710…CPU
710a…発電制御部
710b…電圧監視制御部
710c…異常監視制御部
720…メモリ
730…入出力部
740…始動スイッチ
10 ... Fuel cell system 71 ... CPU
DESCRIPTION OF
640 ...
710a ... Power
Claims (11)
電解質膜の両側にアノードおよびカソードが形成された燃料電池セルを1つ以上有する燃料電池と、
前記燃料電池に発電用のガスとして燃料ガスおよび酸化ガスを供給するガス供給部と、
前記燃料電池セルの電圧および電圧の時間変化を監視する電圧監視部と、
前記電圧監視部が監視した監視電圧の異常を検知する異常監視部と、
を備え、
前記異常監視部は、前記発電用のガスの供給を停止した後、再び供給を開始させる時には、異常を検知するための基準となる監視上限電圧の設定値を上昇させる
ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system,
A fuel cell having one or more fuel cells each having an anode and a cathode formed on both sides of the electrolyte membrane;
A gas supply unit for supplying a fuel gas and an oxidizing gas as a power generation gas to the fuel cell;
A voltage monitoring unit for monitoring the voltage of the fuel cell and the time change of the voltage;
An abnormality monitoring unit for detecting an abnormality of the monitoring voltage monitored by the voltage monitoring unit;
With
The abnormality monitoring unit raises a set value of a monitoring upper limit voltage serving as a reference for detecting an abnormality when the supply of gas for power generation is stopped and then the supply is started again. system.
前記異常監視部は、前記発電用のガスの供給を停止した後で、前記燃料電池セルのアノードに燃料ガス欠の状態が発生した場合に、前記発電用のガスの供給を開始させる時には、前記監視上限電圧の設定値を上昇させる
ことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
The abnormality monitoring unit is configured to start supplying the power generation gas when the fuel gas shortage occurs in the anode of the fuel cell after the supply of the power generation gas is stopped. A fuel cell system characterized by raising a set value of a monitoring upper limit voltage.
前記異常監視部は、前記発電用のガスの供給を停止した後で、前記電圧監視部により監視される前記監視電圧の時間変化が負から正に変化した時点以降に、前記発電用のガスの供給を開始させる時には、前記監視上限電圧の設定値を上昇させる
ことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
The abnormality monitoring unit stops the supply of the power generation gas after the time when the time change of the monitoring voltage monitored by the voltage monitoring unit changes from negative to positive after stopping the supply of the power generation gas. When the supply is started, the set value of the monitoring upper limit voltage is increased.
前記異常監視部は、前記発電用のガスの供給を停止した後で、前記燃料電池セルのアノードに燃料ガス欠の状態が発生するまでの経過時間としてあらかじめ設定される所定時間の経過時点以降に、前記発電用のガスの供給を開始させる場合には、前記監視上限電圧の設定値を上昇させる
ことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
The abnormality monitoring unit, after stopping the supply of the power generation gas, after the elapse of a predetermined time set in advance as an elapsed time until a fuel gas shortage occurs at the anode of the fuel cell. When the supply of the power generation gas is started, the set value of the monitoring upper limit voltage is increased.
前記異常監視部は、前記発電用のガスの供給を停止した後で、前記燃料電池セルのカソードに含まれる触媒を担持する触媒担体を酸化する状態が発生した場合に、前記発電用のガスの供給を開始させる時には、前記監視上限電圧の設定値を上昇させる
ことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
The abnormality monitoring unit, after stopping the supply of the power generation gas, when the state of oxidizing the catalyst carrier supporting the catalyst contained in the cathode of the fuel cell occurs, When the supply is started, the set value of the monitoring upper limit voltage is increased.
電解質膜の両側にアノードおよびカソードが形成された燃料電池セルを1つ以上有する燃料電池と、
前記燃料電池に発電用のガスとして燃料ガスおよび酸化ガスを供給するガス供給部と、
前記燃料電池セルの電圧および電圧の時間変化を監視する電圧監視部と、
前記電圧監視部が監視した監視電圧の異常を検知する異常監視部と、
を備え、
前記異常監視部は、前記燃料電池セルのアノードに燃料ガス欠の状態が発生した場合に、前記燃料ガスの供給量を上昇させる時には、異常を検知するための基準となる監視上限電圧の設定値を上昇させる
ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system,
A fuel cell having one or more fuel cells each having an anode and a cathode formed on both sides of the electrolyte membrane;
A gas supply unit for supplying a fuel gas and an oxidizing gas as a power generation gas to the fuel cell;
A voltage monitoring unit for monitoring the voltage of the fuel cell and the time change of the voltage;
An abnormality monitoring unit for detecting an abnormality of the monitoring voltage monitored by the voltage monitoring unit;
With
When the fuel gas shortage occurs at the anode of the fuel cell, the abnormality monitoring unit sets a monitoring upper limit voltage that serves as a reference for detecting an abnormality when the supply amount of the fuel gas is increased. A fuel cell system characterized in that
電解質膜の両側にアノードおよびカソードが形成された燃料電池セルを1つ以上有する燃料電池と、
前記燃料電池に発電用のガスとして燃料ガスおよび酸化ガスを供給するガス供給部と、
前記燃料電池セルの電圧および電圧の時間変化を監視する電圧監視部と、
前記電圧監視部が監視した監視電圧の異常を検知する異常監視部と、
を備え、
前記異常監視部は、前記燃料電池セルのカソードに含まれる触媒を担持する触媒担体を酸化する状態が発生した場合に、前記燃料ガスの供給量を上昇させる時には、異常を検知するための基準となる監視上限電圧の設定値を上昇させる
ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system,
A fuel cell having one or more fuel cells each having an anode and a cathode formed on both sides of the electrolyte membrane;
A gas supply unit for supplying a fuel gas and an oxidizing gas as a power generation gas to the fuel cell;
A voltage monitoring unit for monitoring the voltage of the fuel cell and the time change of the voltage;
An abnormality monitoring unit for detecting an abnormality of the monitoring voltage monitored by the voltage monitoring unit;
With
The abnormality monitoring unit is configured to detect an abnormality when the supply amount of the fuel gas is increased when a state in which a catalyst carrier supporting a catalyst included in a cathode of the fuel cell is oxidized is generated. A fuel cell system characterized by raising the set value of the monitoring upper limit voltage.
前記異常監視部は、前記監視電圧の時間変化が正の状態から0の状態に変化後負の状態に変化しない場合には、燃料電池に電気的に接続された構成要素に故障が発生していると判定する
ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell system according to any one of claims 1 to 7,
If the time change of the monitoring voltage does not change from a positive state to a zero state and then changes to a negative state, the abnormality monitoring unit has failed in a component electrically connected to the fuel cell. A fuel cell system, characterized in that
前記燃料電池システムは、
電解質膜の両側にアノードおよびカソードが形成された燃料電池セルを1つ以上有する燃料電池と、
前記燃料電池に発電用のガスとして燃料ガスおよび酸化ガスを供給するガス供給部と、
前記燃料電池セルの電圧および電圧の時間変化を監視する電圧監視部と、
前記電圧監視部が監視した監視電圧の異常を検知する異常監視部と、
を備え、
前記燃料電池システムの異常検知方法は、
前記発電用のガスの供給を停止した後、再び供給を開始させる時には、異常を検知するための基準となる監視上限電圧の設定値を上昇させる
ことを特徴とする燃料電池システムの異常検知方法。 An abnormality detection method for a fuel cell system,
The fuel cell system includes:
A fuel cell having one or more fuel cells each having an anode and a cathode formed on both sides of the electrolyte membrane;
A gas supply unit for supplying a fuel gas and an oxidizing gas as a power generation gas to the fuel cell;
A voltage monitoring unit for monitoring the voltage of the fuel cell and the time change of the voltage;
An abnormality monitoring unit for detecting an abnormality of the monitoring voltage monitored by the voltage monitoring unit;
With
The abnormality detection method of the fuel cell system is:
An abnormality detection method for a fuel cell system, wherein when the supply of gas for power generation is stopped and then the supply is started again, a set value of a monitoring upper limit voltage that serves as a reference for detecting an abnormality is increased.
前記燃料電池システムは、
電解質膜の両側にアノードおよびカソードが形成された燃料電池セルを1つ以上有する燃料電池と、
前記燃料電池に発電用のガスとして燃料ガスおよび酸化ガスを供給するガス供給部と、
前記燃料電池セルの電圧および電圧の時間変化を監視する電圧監視部と、
前記電圧監視部が監視した監視電圧の異常を検知する異常監視部と、
を備え、
前記燃料電池システムの異常検知方法は、
前記燃料電池セルのアノードに燃料ガス欠の状態が発生した場合に、前記燃料ガスの供給量を上昇させる時には、異常を検知するための基準となる監視上限電圧の設定値を上昇させる
ことを特徴とする燃料電池システムの異常検知方法。 An abnormality detection method for a fuel cell system,
The fuel cell system includes:
A fuel cell having one or more fuel cells each having an anode and a cathode formed on both sides of the electrolyte membrane;
A gas supply unit for supplying a fuel gas and an oxidizing gas as a power generation gas to the fuel cell;
A voltage monitoring unit for monitoring the voltage of the fuel cell and the time change of the voltage;
An abnormality monitoring unit for detecting an abnormality of the monitoring voltage monitored by the voltage monitoring unit;
With
The abnormality detection method of the fuel cell system is:
When the fuel gas shortage occurs at the anode of the fuel cell, when the supply amount of the fuel gas is increased, the set value of the monitoring upper limit voltage serving as a reference for detecting an abnormality is increased. An abnormality detection method for a fuel cell system.
電解質膜の両側にアノードおよびカソードが形成された燃料電池セルを1つ以上有する燃料電池と、
前記燃料電池に発電用のガスとして燃料ガスおよび酸化ガスを供給するガス供給部と、
前記燃料電池セルの電圧および電圧の時間変化を監視する電圧監視部と、
前記電圧監視部が監視した監視電圧の異常を検知する異常監視部と、
を備え、
前記燃料電池システムの異常検知方法は、
前記燃料電池セルのカソードに含まれる触媒を担持する触媒担体を酸化する状態が発生した場合に、前記燃料ガスの供給量を上昇させる時には、異常を検知するための基準となる監視上限電圧の設定値を上昇させる
ことを特徴とする燃料電池システムの異常検知方法。 An abnormality detection method for a fuel cell system,
A fuel cell having one or more fuel cells each having an anode and a cathode formed on both sides of the electrolyte membrane;
A gas supply unit for supplying a fuel gas and an oxidizing gas as a power generation gas to the fuel cell;
A voltage monitoring unit for monitoring the voltage of the fuel cell and the time change of the voltage;
An abnormality monitoring unit for detecting an abnormality of the monitoring voltage monitored by the voltage monitoring unit;
With
The abnormality detection method of the fuel cell system is:
When a state in which the catalyst carrier carrying the catalyst contained in the cathode of the fuel cell is oxidized is generated, when the supply amount of the fuel gas is increased, a monitoring upper limit voltage is set as a reference for detecting an abnormality An abnormality detection method for a fuel cell system, characterized by increasing a value.
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JP2010253823A JP2012104438A (en) | 2010-11-12 | 2010-11-12 | Fuel battery system and its abnormality detection method |
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- 2010-11-12 JP JP2010253823A patent/JP2012104438A/en active Pending
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