JP2016096084A - 燃料電池システム - Google Patents

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Abstract

【課題】燃料電池のインピーダンスに基づき電解質膜の乾燥を検出する手法において、誤検出を抑制すること。【解決手段】冷媒温度が所定温度未満の場合（ステップＳ３１０、ＮＯ）、インピーダンスの実数部に基づく乾燥検出（ステップＳ３２０，Ｓ３３０，Ｓ３４０）を実行しない。これによって、冷媒温度が所定温度未満の場合に生じ得る誤検出を抑制する。【選択図】図３

Description

本発明は、燃料電池に関する。
燃料電池を構成する電解質膜が乾燥しているか否かを、燃料電池のインピーダンスに基づき検出する手法が知られている。具体的には、インピーダンスが基準値未満であれば湿潤しており、基準値以上であれば乾燥していると検出する（特許文献１）。
特開２００９−２３１２２５号公報
上記先行技術の場合、燃料電池のインピーダンスが、電解質膜の乾燥以外の要因で変化すると、誤検出の虞がある。本願発明は、このような誤検出の抑制を解決課題とする。
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、以下の形態として実現できる。
（１）本発明の一形態によれば、次の燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは；燃料電池のインピーダンスを測定する測定部と；前記燃料電池の運転状態を制御する制御部と；前記運転状態が第１の運転状態である場合は、前記測定されたインピーダンスから前記燃料電池の乾燥度合いを取得し、前記運転状態が前記第１の運転状態よりも水収支が多い第２の運転状態である場合は、前記燃料電池の乾燥度合いを湿潤状態として取得する取得部と、を備える。この形態によれば、水収支が多い運転状態における誤検出を抑制できる。水収支が多い運転状態においては、インピーダンスに基づく乾燥検出を停止するからである。水収支が多い運転状態は、インピーダンスに基づく乾燥検出において誤検出が発生しやすい。
（２）前記取得部は、前記インピーダンスの実数部が基準値よりも小さい場合に前記乾燥度合いを湿潤状態として取得し、前記運転状態が前記第１の運転状態であるときは前記実数部を前記測定部による測定に基づき取得し、前記運転状態が前記第２の運転状態であるときは前記実数部が前記基準値よりも小さい値であると見なしてもよい。この形態によれば、第１及び第２の運転状態において、同一の基準値を用いることができる。
（３）本発明の他の形態によれば、次の燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは；燃料電池のインピーダンスを測定する測定部と；前記燃料電池の運転状態を制御する制御部と；前記運転状態が第１の運転状態である場合は、前記測定されたインピーダンスから前記燃料電池の乾燥度合いを取得し、前記運転状態が前記第１の運転状態よりも水収支が多い第２の運転状態である場合は、前記運転状態が前記第１の運転状態だった場合に前記測定部によって測定されたインピーダンスから前記燃料電池の乾燥度合いを取得する取得部と、を備える。この形態によれば、水収支が多い運転状態における誤検出を抑制できる。水収支が多い運転状態においては、水収支が少ない運転状態において測定されたインピーダンスを用いて乾燥検出を実行するからである。
（４）前記第２の運転状態とは、前記燃料電池の温度が所定値未満で運転する状態でもよい。この形態によれば、第１の運転状態であるか第２の運転状態であるかが安定的に決定される。
（５）前記測定部は、１つの周波数を用いて前記インピーダンスの測定を実行してもよい。この形態によれば、インピーダンスを容易に測定できる。
（６）前記制御部は、前記乾燥度合いが乾燥状態であると前記取得部によって取得された場合に、前記第１の運転状態よりも水収支が多い加湿運転を実行してもよい。この形態によれば、燃料電池の乾燥を抑制できる。
本発明は、上記以外の種々の形態で実現できる。例えば、燃料電池の運転方法、この方法を実現するためのコンピュータプログラム、このコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現できる。
燃料電池システムの構成を示す概略図。 燃料電池システムの電気的構成を示す概略図。 乾燥抑制処理を示すフローチャート（実施形態１）。 燃料電池の等価回路を示す回路図。 等価回路におけるCole-Coleプロット図。 インピーダンスの実数部と冷媒温度との概略的な関係を示すグラフ。 乾燥抑制処理を示すフローチャート（実施形態２）。
実施形態１を説明する。図１は、燃料電池システム１００の構成を示す概略図である。燃料電池システム１００は、燃料電池１０と、制御部２０と、カソードガス供給部３０と、カソードガス排出部４０と、アノードガス供給部５０と、アノードガス循環排出部６０と、冷媒供給部７０とを備える。
燃料電池１０は、反応ガスとして水素（アノードガス）と空気（カソードガス）との供給を受けて発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池１０は、複数のセル１１が積層されたスタック構造を有する。各セル１１は、電解質膜の両面に電極を配置した発電体である膜電極接合体と、膜電極接合体を狭持する２枚のセパレータとを有する。
電解質膜は、乾燥度合いが湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す固体高分子薄膜によって構成される。なお、本実施形態でいう乾燥度合いとは、湿潤状態か乾燥状態かの何れかとして決定される指標である。湿潤状態とは、上記の通り良好なプロトン伝導性を示し、燃料電池１０の運転として支障がない状態のことである。乾燥状態とは、湿潤状態ではない状態、つまり、プロトン伝導性が良好でなく、燃料電池１０の運転として支障がある状態のことである。電極は、カーボンによって構成される。電極と電解質膜との界面には、発電反応を促進させるための白金触媒が担持されている。各セル１１には、反応ガスや冷媒のためのマニホールド（図示せず）が設けられている。マニホールドの反応ガスは、各セル１１に設けられたガス流路を介して、各セル１１の発電領域に供給される。
制御部２０は、負荷２００からの発電要求を受け、その要求に応じて、以下に説明する燃料電池システム１００の各構成部を制御し、燃料電池１０よる発電を実現する。
カソードガス供給部３０は、カソードガス配管３１と、エアコンプレッサ３２と、エアフローメータ３３とを備える。カソードガス配管３１は、燃料電池１０のカソード側に接続された配管である。エアコンプレッサ３２は、カソードガス配管３１を介して燃料電池１０と接続されており、外気を取り込んで圧縮した空気を、カソードガスとして燃料電池１０に供給する。
エアフローメータ３３は、エアコンプレッサ３２の上流側において、エアコンプレッサ３２が取り込む外気の量を計測し、制御部２０に送信する。制御部２０は、この計測値に基づいて、エアコンプレッサ３２を駆動することにより、燃料電池１０に対する空気の供給量を、負荷２００への発電電力印加と関連付けて、或いは、電力印加とは個別に制御する。
カソードガス排出部４０は、カソード排ガス配管４１と、調圧弁４３と、圧力計測部４４とを備える。カソード排ガス配管４１は、燃料電池１０のカソード側に接続された配管であり、カソード排ガスを燃料電池システム１００の外部へと排出する。調圧弁４３は、カソード排ガス配管４１におけるカソード排ガスの圧力（燃料電池１０の背圧）を調整する。圧力計測部４４は、調圧弁４３の上流側に設けられており、カソード排ガスの圧力を計測し、その計測値を制御部２０に送信する。制御部２０は、圧力計測部４４の計測値に基づいて調圧弁４３の開度を調整する。
アノードガス供給部５０は、アノードガス配管５１と、水素タンク５２と、開閉弁５３と、レギュレータ５４とを備える。水素タンク５２は、アノードガス配管５１を介して燃料電池１０のアノードと接続されており、タンク内に充填された水素を燃料電池１０に供給する。
開閉弁５３及びレギュレータ５４は、アノードガス配管５１に、この順序で上流側（つまり水素タンク５２に近い側）から設けられている。開閉弁５３は、制御部２０からの指令により開閉し、水素タンク５２からの水素の流入を制御する。レギュレータ５４は、水素の圧力を調整するための減圧弁であり、その開度が制御部２０によって制御されている。
アノードガス循環排出部６０は、アノード排ガス配管６１と、気液分離部６２と、アノードガス循環配管６３と、水素循環用ポンプ６４と、アノード排水配管６５と、排水弁６６とを備える。アノード排ガス配管６１は、燃料電池１０のアノードの出口と気液分離部６２とを接続する配管であり、発電反応に用いられることのなかった未反応ガス（水素や窒素など）を含むアノード排ガスを気液分離部６２へと誘導する。
気液分離部６２は、アノードガス循環配管６３と、アノード排水配管６５とに接続されている。気液分離部６２は、アノード排ガスに含まれる気体成分と水分とを分離し、気体成分については、アノードガス循環配管６３へと誘導し、水分についてはアノード排水配管６５へと誘導する。
アノードガス循環配管６３は、アノードガス配管５１に接続されている。アノードガス循環配管６３には、水素循環用ポンプ６４が設けられており、この水素循環用ポンプ６４によって、気液分離部６２において分離された気体成分に含まれる水素は、アノードガス配管５１へと送り出される。このように、この燃料電池システム１００では、アノード排ガスに含まれる水素を循環させて、再び燃料電池１０に供給することにより、水素の利用効率を向上させている。
アノード排水配管６５は、気液分離部６２において分離された水分を燃料電池システム１００の外部へと排出するための配管である。排水弁６６は、アノード排水配管６５に設けられており、制御部２０からの指令に応じて開閉する。制御部２０は、燃料電池システム１００の運転中は、通常、排水弁６６を閉じておき、予め設定された所定の排水タイミングや、アノード排ガス中の不活性ガスの排出タイミングで排水弁６６を開く。
冷媒供給部７０は、冷媒用配管７１と、ラジエータ７２と、冷媒循環用ポンプ７３と、冷媒温度計測部７４とを備える。冷媒用配管７１は、燃料電池１０に設けられた冷媒用の入口マニホールドと出口マニホールドとを連結する配管であり、燃料電池１０を冷却するための冷媒を循環させる。ラジエータ７２は、冷媒用配管７１に設けられており、冷媒用配管７１を流れる冷媒と外気との間で熱交換させることにより、冷媒を冷却する。
冷媒循環用ポンプ７３は、冷媒用配管７１において、ラジエータ７２より下流側（燃料電池１０の冷媒入口側）に設けられており、ラジエータ７２において冷却された冷媒を燃料電池１０に送り出す。冷媒温度計測部７４は、冷媒用配管７１において、燃料電池１０の冷媒出口の近傍に設けられており、計測値を制御部２０へと送信する。制御部２０は、冷媒温度計測部７４の計測値から燃料電池１０の運転温度を検出する。制御部２０は、その検出結果に基づき、ラジエータ７２と冷媒循環用ポンプ７３とを制御することによって、燃料電池１０の温度を調整する。
図２は、燃料電池システム１００の電気的構成を示す概略図である。燃料電池システム１００は、二次電池８１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２と、ＤＣ／ＡＣインバータ８３と、セル電圧計測部９１と、電流計測部９２と、インピーダンス計測部９３と、ＳＯＣ計測部９４とを備える。
燃料電池１０は、直流電源ラインＤＣＬを介してＤＣ／ＡＣインバータ８３に接続されている。二次電池８１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２を介して直流電源ラインＤＣＬに接続されている。ＤＣ／ＡＣインバータ８３は、負荷２００に接続されている。
二次電池８１は、リチウムイオン電池で構成され、燃料電池１０の補助電源として機能する。ＤＣ／ＤＣコンバータ８２は、二次電池８１の充放電を制御し、制御部２０からの指令に応じて直流電源ラインＤＣＬの電圧レベルを調整する。制御部２０は、燃料電池１０の出力が負荷２００からの出力要求に対して不足する場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２を介して、二次電池８１による電力供給を指令する。
ＤＣ／ＡＣインバータ８３は、燃料電池１０と二次電池８１とから得られた直流電力を交流電力へと変換し、負荷２００に供給する。負荷２００において回生電力が発生する場合には、その回生電力は、ＤＣ／ＡＣインバータ８３によって直流電力に変換され、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２を介して二次電池８１に充電される。
セル電圧計測部９１は、燃料電池１０の各セル１１と接続されており、各セル１１の電圧（セル電圧）を計測する。セル電圧計測部９１は、その計測結果を制御部２０に送信する。
電流計測部９２は、直流電源ラインＤＣＬに接続されており、燃料電池１０の出力する電流値を計測し、制御部２０に送信する。ＳＯＣ計測部９４は、二次電池８１に接続されており、二次電池８１のＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）を計測し、制御部２０に送信する。
インピーダンス計測部９３は、燃料電池１０のインピーダンスを交流法によって計測する。燃料電池１０のインピーダンスは、燃料電池１０の内部に存在する水分量に応じて変化する。よって、インピーダンスを計測することによって、電解質膜の乾燥度合いが乾燥状態なのか湿潤状態なのかを推定できる。具体的な推定方法を、次から説明する。
図３は、乾燥抑制処理を示すフローチャートである。乾燥抑制処理は、燃料電池１０による発電が実施されている間、制御部２０によって繰り返し実行される。
まず、冷媒温度が所定温度Ｔ（例えば５０℃）以上かを判定する（ステップＳ３１０）。冷媒温度が所定温度Ｔ以上の場合（ステップＳ３１０、ＹＥＳ）、インピーダンスの実数部Ｒ１を計測する（ステップＳ３２０）。以下「インピーダンスの実数部」を単に「実数部」と呼ぶ。
図４は、上記インピーダンス計測における等価回路を示す。図４におけるＲａは溶液抵抗、Ｒｂは反応抵抗、Ｃは電気二重層コンデンサにおける容量を示す。上記の電解質膜が乾燥すると、溶液抵抗Ｒａが増大する。つまり、溶液抵抗Ｒａを監視することで、電解質膜の乾燥を検出できる。
図５は、上記等価回路におけるCole-Coleプロット図である。理論上、周波数ｆが無限大の場合における実数部が、溶液抵抗Ｒａに等しい。本実施形態では、周波数ｆを比較的小さい所定値（例えば２００〜２４０Ｈｚの任意の値）に固定し、得られた実数部Ｒ１を溶液抵抗Ｒａと見なす。
続いて、実数部Ｒ１が基準値Ｒｔ以上であるかを判定する（ステップＳ３３０）。実数部Ｒ１が基準値Ｒｔ以上の場合（ステップＳ３３０、ＹＥＳ）、電解質膜が乾燥状態であることを検出する（ステップＳ３４０）。図５は、冷媒温度が温度Ｔ２の場合において、電解質膜が乾燥している場合の値として実数部Ｒ１ｄ（Ｔ２）を例示する。温度Ｔ２は、所定温度Ｔよりも高い温度であり、例えば８０℃である。
その後、加湿制御を実行し（ステップＳ３５０）、乾燥抑制処理を終える。加湿制御は、具体的には、燃料電池の温度を低下させる、カソードガスとアノードガスとの少なくとも何れかのストイキ比を低下させる、排水弁６６を閉める、等が挙げられる。ステップＳ３５０においては、これらの何れか１つを実行してもよいし、２つ以上を同時に実行してもよい。
一方、実数部Ｒ１が基準値Ｒｔ未満の場合（ステップＳ３３０、ＮＯ）、加湿制御を実行せず、乾燥抑制処理を終える。実数部Ｒ１が基準値Ｒｔ未満の場合は、電解質膜が湿潤している可能性が高いからである。つまり、実数部Ｒ１が基準値Ｒｔ未満の場合に加湿制御を実行しないことは、実質的に、乾燥度合いが湿潤状態であることを検出しているからである。図５は、冷媒温度が温度Ｔ２の場合において、電解質膜が湿潤している場合の値として実数部Ｒ１ｗ（Ｔ２）を例示する。
一方、冷媒温度が所定温度Ｔ未満の場合（ステップＳ３１０、ＮＯ）、インピーダンスの実数部を、予め定められた所定値と見なし（ステップＳ３２５）、ステップＳ３３０を実行する。この所定値は、基準値Ｒｔよりも小さい値である。よって、ステップＳ３２５を実行した場合は、インピーダンスの実数部は基準値Ｒｔ未満であると判定することになる（ステップＳ３３０、ＮＯ）。つまり、実際のインピーダンスの実数部に関わらず、冷媒温度が所定温度Ｔ未満であることから直ちに、電解質膜の乾燥度合いが湿潤状態であると判定する。
このように、冷媒温度が所定温度Ｔ未満の場合、乾燥検出を回避する理由は２つある。１つ目の理由は、冷媒温度が低ければ、飽和水蒸気量が小さくなるので、電解質膜が湿潤している可能性が高いからである。電解質膜が湿潤している可能性が高ければ、乾燥検出を実行する必要性に乏しい。
２つ目の理由は、誤検出が発生しやすいことである。実数部Ｒ１は、先述したように周波数ｆが比較的小さい値であるため、電解質膜が湿潤しているか乾燥しているかだけではなく、冷媒温度にも強く依存する。その理由を次から説明する。
冷媒温度が低い場合、燃料電池の温度も低くなる。燃料電池の温度が低くなり、或る温度（所定温度Ｔとほぼ等しい温度）未満になると、水収支が多くなることで燃料電池内において水分が過剰になり、凝縮水が発生しやすくなる。凝縮水が発生すると、ガス拡散抵抗が増大する。ガス拡散抵抗の増大は、等価回路における抵抗Ｒｂの増大として、インピーダンス測定に影響を及ぼす。
抵抗Ｒｂの増大は、Cole-Coleプロットにおける半円の半径の増大として表れる。半円の半径が増大すると、周波数ｆが同じでも、実数部Ｒ１の値が増大することになる。図５では、冷媒温度が温度Ｔ１の場合に、電解質膜が湿潤しているときの半円の一部が示されている。温度Ｔ１は、所定温度Ｔよりも低い温度であり、例えば３０℃である。図５に示すように、冷媒温度が温度Ｔ１の場合に、周波数ｆによって測定される実数部Ｒ１ｗ（Ｔ１）は、基準値Ｒｔを上回る。
図６は、実数部Ｒ１と冷媒温度との概略的な関係を示すグラフである。このグラフは、電解質膜が湿潤していること、及びインピーダンス測定における周波数を固定したことを前提にした関係を示す。冷媒温度が所定温度Ｔ以上の場合、図６に示されるように、実数部Ｒ１は実数部Ｒ１ｗ（Ｔ２）で安定する。一方、冷媒温度が所定温度Ｔよりも小さい場合、図６に示されるように、実数部Ｒ１は、冷媒温度が低くなるに連れて大きくなり、やがて基準値Ｒｔを超え、実数部Ｒ１ｗ（Ｔ１）に達する。
先述したステップＳ３１０は、これら一連の現象が発生しているか否かを判定するためのパラメータとして、燃料電池の温度を監視している。
本実施形態によれば、乾燥検出に簡潔な手法を用いても、上記の誤検出を防止できる。ここでいう簡潔な手法とは、主に次の３点を意味している。（ａ）交流法による測定において比較的小さな周波数ｆを採用すること、（ｂ）周波数ｆを１つの値に固定すること、（ｃ）測定したインピーダンスの虚数部を無視し、実数部のみに基づき電解質膜の乾燥を検出すること。このような簡潔な手法を用いれば、燃料電池１０の製造コストを低減でき、且つ、制御部２０の処理負荷が低減される。
このように上記（ａ）（ｂ）（ｃ）を同時に採用する場合、実数部Ｒ１の増大が、溶液抵抗Ｒａの増大に依存するのか、反応抵抗Ｒｂの増大に依存するかが判別しづらい。この結果、従来の手法では誤検出の虞があった。
そこで本実施形態では、実数部Ｒ１の増大が反応抵抗Ｒｂの増大に依存する可能性が高い場合に乾燥検出を停止することで、誤検出を回避している。しかも、このように検出を停止しても、電解質膜が乾燥していることを看過する可能性は低い。なぜなら、誤検出を防止するために検出を停止する条件（冷媒温度が所定温度Ｔ未満）は、電解質膜が湿潤している可能性が高い条件でもあるからである。
さらに、実数部Ｒ１の増大が反応抵抗Ｒｂの増大に依存する可能性が高い運転状態であるか否かを、冷媒温度のみに基づき判定する（ステップＳ３１０）ので、判定結果が安定する。
さらに、冷媒温度の測定は、インピーダンスの測定に比べて応答性が良く、インピーダンスの測定を停止するためのパラメータとして好ましい。
さらに、冷媒温度が所定温度Ｔ以上でも所定温度Ｔ未満でも、ステップＳ３３０以降は同一のステップになっているので、簡易な構成で実装できる。
実施形態２を説明する。実施形態２は、実施形態１とハードウエア構成は同じである一方、乾燥抑制処理に異なる点がある。
図７は、実施形態２の乾燥抑制処理を示すフローチャートである。実施形態２の乾燥抑制処理は、実施形態１では含まれていたステップＳ３２５の代わりに、ステップＳ３３５を含む。その他のステップは、実施形態１と同じである。
ステップＳ３３５は、ステップＳ３１０でＮＯと判定された場合に実行する。具体的には、冷媒温度が所定温度Ｔ未満の場合（ステップＳ３１０、ＮＯ）、直近において計測された実数部Ｒ１が基準値Ｒｔ以上であるかを判定する（ステップＳ３３５）。直近において計測された実数部Ｒ１が基準値Ｒｔ以上である場合（ステップＳ３３５、ＹＥＳ）、電解質膜が乾燥状態であることを検出し（ステップＳ３４０）、加湿制御を実行して（ステップＳ３５０）、乾燥抑制処理を終える。
一方、直近において計測された実数部Ｒ１が基準値Ｒｔ未満である場合（ステップＳ３３５、ＮＯ）、加湿制御を実行せずに、乾燥抑制処理を終了する。
実施形態２によれば、冷媒温度が低い場合に、一律に湿潤状態であるという判定をせずに、直近の測定に基づく判定ができる。
本発明は、本明細書の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。例えば、以下のものが例示される。
冷媒温度が所定温度以上の場合、電解質膜は湿潤していると推定してもよい。つまり、冷媒温度が所定温度以上の場合、他のステップ（例えばステップＳ３３５）を実行しなくてもよい。
燃料電池の温度が所定温度未満であっても、加湿が禁止されれば、実数部の測定をしてもよい。
電解質膜の乾燥検出を停止する条件（第２の運転状態であるかを検出する条件）として、温度以外のパラメータを用いてもよい。例えば、水収支、ガス拡散抵抗、凝縮した水分量、アノードガス若しくはカソードガスのストイキ比又はインピーダンスの虚数部を測定して、誤検出が生じやすい状況になった場合に、電解質膜の乾燥検出を停止してもよく、これらの条件の何れか１つを用いてもよいし、これらの条件を組み合わせてもよい。組み合わせる場合には、ＡＮＤ条件やＯＲ条件などを適宜、用いてもよい。水収支の測定や凝縮した水分量の測定は、例えば、燃料電池における生成水の量と、燃料電池から流出する水分量と、燃料電池に流入する水分量と、燃料電池の温度とを測定して算出してもよい。
第２の運転状態を、水収支の多い運転状態として捉えてもよいし、或いは、燃料電池の温度が所定温度よりも高い運転状態や、ガス拡散抵抗が大きい運転状態、凝縮した水分量が多い運転状態として捉えてもよい。
電解質膜の乾燥検出を停止した場合、直ちに乾燥抑制処理を終えてもよい。つまり、実施形態１のステップＳ３１０においてＮＯと判定した場合、インピーダンスの実数部を所定値と見なすことを実行しなくても、加湿制御を停止させれば、実施形態１と同等の結果を得ることができる。
カソードガスを加湿する加湿器を備える場合、先述した加湿制御を加湿器によって実行してもよい。
インピーダンス測定に用いる周波数は、固定値でなくてもよい。つまり、１回の測定において１つの周波数を用いればよく、測定の度に異なる周波数を用いてもよい。或いは、複数の周波数を用いて測定してもよい。
測定対象となる燃料電池は、自動車用でなくてもよく、他の輸送用機器（二輪車、電車など）に搭載されるものや、据え置きのものでもよい。
１０…燃料電池
１１…発電体
２０…制御部
３０…カソードガス供給部
３１…カソードガス配管
３２…エアコンプレッサ
３３…エアフローメータ
４０…カソードガス排出部
４１…カソード排ガス配管
４３…調圧弁
４４…圧力計測部
５０…アノードガス供給部
５１…アノードガス配管
５２…水素タンク
５３…開閉弁
５４…レギュレータ
６０…アノードガス循環排出部
６１…アノード排ガス配管
６２…気液分離部
６３…アノードガス循環配管
６４…水素循環用ポンプ
６５…アノード排水配管
６６…排水弁
７０…冷媒供給部
７１…冷媒用配管
７２…ラジエータ
７３…冷媒循環用ポンプ
７４…冷媒温度計測部
８１…二次電池
８２…ＤＣ／ＤＣコンバータ
９１…セル電圧計測部
９２…電流計測部
９３…インピーダンス計測部
９４…ＳＯＣ計測部
１００…燃料電池システム
２００…負荷

Claims (6)

  1. 燃料電池のインピーダンスを測定する測定部と、
    前記燃料電池の運転状態を制御する制御部と、
    前記運転状態が第１の運転状態である場合は、前記測定されたインピーダンスから前記燃料電池の乾燥度合いを取得し、前記運転状態が前記第１の運転状態よりも水収支が多い第２の運転状態である場合は、前記乾燥度合いを湿潤状態として取得する取得部と、
    を備える燃料電池システム。
  2. 前記取得部は、前記インピーダンスの実数部が基準値よりも小さい場合に前記乾燥度合いを湿潤状態として取得し、前記運転状態が前記第１の運転状態であるときは前記実数部を前記測定部による測定に基づき取得し、前記運転状態が前記第２の運転状態であるときは前記実数部が前記基準値よりも小さい値であると見なす
    請求項１に記載の燃料電池システム。
  3. 燃料電池のインピーダンスを測定する測定部と、
    前記燃料電池の運転状態を制御する制御部と、
    前記運転状態が第１の運転状態である場合は、前記測定されたインピーダンスから前記燃料電池の乾燥度合いを取得し、前記運転状態が前記第１の運転状態よりも水収支が多い第２の運転状態である場合は、前記運転状態が前記第１の運転状態だった場合に前記測定部によって測定されたインピーダンスから前記乾燥度合いを取得する取得部と、
    を備える燃料電池システム。
  4. 前記第２の運転状態とは、前記燃料電池の温度が所定値未満で運転する状態である、
    請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の燃料電池システム。
  5. 前記測定部は、１つの周波数を用いて前記インピーダンスの測定を実行する、
    請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の燃料電池システム。
  6. 前記制御部は、前記乾燥度合いが乾燥状態であると前記取得部によって取得された場合に、前記第１の運転状態よりも水収支が多い加湿運転を実行する、
    請求項１から請求項５までの何れか一項に記載の燃料電池システム。
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