JP2023031582A - Fuel battery system - Google Patents

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Miho Hatasaki
正史 前田
Masashi Maeda
貴史 山田
Takashi Yamada
雄一 五味
Yuichi Gomi
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Abstract

To provide a fuel battery system capable of improving accuracy of performance degradation determination of a fuel battery.SOLUTION: A fuel battery 10 is made of a plurality of laminated fuel battery 10 cells for generating power when fuel gas and oxidant gas are supplied to one surface and the other surface of an MEA including an electrolyte membrane, respectively. A voltage detection section 31 detects a voltage value output by the fuel battery 10. A current detection section 32 detects a current value extracted from the fuel battery 10. An ECU 100 as a battery deterioration detection section detects deterioration of the fuel battery 10 on the basis of relation between "a preceding maximum current value," the maximum value of current values detected by the current detection section 32 within a predetermined time immediately before the fuel battery 10 executes power generation of a predetermined load, and "an execution time voltage value," a voltage value detected by the voltage detection section 31 when the fuel battery 10 executes power generation of the predetermined load.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、車両などに搭載される燃料電池システムに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell system mounted on a vehicle or the like.

従来、アノードガスとしての燃料ガスとカソードガスとしての酸化剤ガスがそれぞれ電解質膜を含めたＭＥＡの一方の面と他方の面に供給されて発電する複数の燃料電池セルを積層して構成された燃料電池が知られている。なお、ＭＥＡは、電解質膜と電極触媒層とを含む膜電極接合体であり、Membrane Electrode Assemblyの略である。 Conventionally, a fuel gas as an anode gas and an oxidant gas as a cathode gas are respectively supplied to one side and the other side of an MEA including an electrolyte membrane to generate electricity by stacking a plurality of fuel cells. Fuel cells are known. Note that MEA is a membrane electrode assembly including an electrolyte membrane and an electrode catalyst layer, and is an abbreviation for Membrane Electrode Assembly.

特許文献１には、燃料電池の性能劣化状態を判定する判定装置に関する技術が開示されている。この判定装置は、燃料電池に対して所定の高周波を印加したときのインピーダンスと、燃料電池の運転状態に応じて定められる判定基準値とを比較することで、燃料電池の性能劣化状態を判定するものである。 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200003 discloses a technique related to a determination device that determines the state of performance deterioration of a fuel cell. This determination device determines the state of performance degradation of the fuel cell by comparing the impedance when a predetermined high frequency is applied to the fuel cell with a determination reference value determined according to the operating state of the fuel cell. It is.

特開２００７－４８５５９号公報JP 2007-48559 A

上記特許文献１に記載の技術では、燃料電池の性能劣化判定を行う際に、燃料電池の運転状態として、例えば、燃料電池の内部温度、ＭＥＡの湿潤状態、触媒の活性状態、供給ガスの加湿量、流量、圧力および拡散状態などを適切に検出しなければならない。しかしながら、一般に、燃料電池の性能劣化判定に必要となる燃料電池の運転状態をすべて検出することは困難である。そのため、特許文献１に記載の判定装置は、燃料電池の性能劣化判定の精度が低くなることが懸念される。 In the technique described in Patent Document 1, when determining performance deterioration of the fuel cell, the operating state of the fuel cell includes, for example, the internal temperature of the fuel cell, the wet state of the MEA, the active state of the catalyst, and the humidification of the supplied gas. Volume, flow rate, pressure and diffusion state, etc. must be properly detected. However, in general, it is difficult to detect all operating states of the fuel cell that are necessary for determining performance deterioration of the fuel cell. Therefore, there is concern that the determination device described in Patent Literature 1 may be less accurate in determining performance deterioration of the fuel cell.

本発明は上記点に鑑みて、燃料電池の性能劣化判定の精度を向上することの可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of improving the accuracy of determination of performance deterioration of a fuel cell.

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、燃料電池システムにおいて、
アノードガスとしての燃料ガスとカソードガスとしての酸化剤ガスがそれぞれ電解質膜を含めた膜電極接合体（以下、「ＭＥＡ」という）の一方の面と他方の面に供給されて発電する複数の燃料電池セル（Ｃ）が積層された燃料電池（１０）と、
燃料電池が出力する電圧値を検出する電圧検出部（３１）と、
燃料電池から取り出される電流値を検出する電流検出部（３２）と、
燃料電池が所定の負荷の発電を実行する直前の所定時間内に電流検出部により検出された電流値のうち最大値である「直前最大電流値」と、燃料電池が所定の負荷の発電を実行する時に電圧検出部により検出される電圧値である「実行時電圧値」との関係に基づいて燃料電池の劣化を検出する電池劣化検出部（１００）と、を備える。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 provides a fuel cell system,
A fuel gas as an anode gas and an oxidant gas as a cathode gas are respectively supplied to one side and the other side of a membrane electrode assembly (hereinafter referred to as "MEA") including an electrolyte membrane to generate power. a fuel cell (10) in which battery cells (C) are stacked;
a voltage detection unit (31) for detecting a voltage value output by the fuel cell;
a current detection unit (32) for detecting a current value taken out from the fuel cell;
The "preceding maximum current value", which is the maximum current value detected by the current detection unit within a predetermined time immediately before the fuel cell generates power for a predetermined load, and the fuel cell generates power for a predetermined load. a battery deterioration detection unit (100) for detecting deterioration of the fuel cell based on the relationship with the "execution voltage value" which is the voltage value detected by the voltage detection unit when the fuel cell is activated.

これによれば、発明者らは鋭意研究の結果、初期状態の燃料電池では「直前最大電流値」と「実行時電圧値」とが何ら傾向を有しないが、燃料電池が経年劣化するに従い「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなる傾向が次第に生じることを見出した。 According to this, as a result of intensive research by the inventors, in the fuel cell in the initial state, the "immediate maximum current value" and the "running voltage value" do not have any tendency, but as the fuel cell deteriorates over time, " It was found that the smaller the "previous maximum current value" is, the more the "execution voltage value" tends to become smaller.

具体的には、「直前最大電流値」が小さい場合、所定の負荷の発電が実行される直前の所定時間内（以下、単に「直前の所定時間内」という）に低負荷発電が実行されていたことになる。低負荷発電時にはカソードガスの流量が少ないことから、燃料電池の劣化状態によっては、ＭＥＡに水が溜まりやすい発電状態となることがある。 Specifically, when the “preceding maximum current value” is small, low-load power generation is being performed within a predetermined time immediately before power generation for a predetermined load is performed (hereinafter simply referred to as “preceding predetermined time”). That's what it means. Since the flow rate of the cathode gas is low during low-load power generation, depending on the state of deterioration of the fuel cell, water may easily accumulate in the MEA.

しかし、初期状態の燃料電池はＭＥＡの排水性が良好であるので、低負荷発電時のようなカソードガスの流量が少ない場合でも、ＭＥＡが適度に湿潤した状態となる。そのため、初期状態の燃料電池では、直前最大電流値に関わらず、所定の負荷の発電が実行される際に、ＭＥＡが適度に湿潤した状態となっており、プロトンの伝導性が良く、電圧値が比較的高い良好な発電状態となる。したがって、初期状態の燃料電池は、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」とが何ら傾向を有しないものとなる。 However, since the MEA of the fuel cell in the initial state has good drainage properties, the MEA is kept moderately wet even when the flow rate of the cathode gas is small, such as during low-load power generation. Therefore, in the fuel cell in the initial state, the MEA is in a moderately wet state when power generation is performed with a predetermined load regardless of the maximum current value immediately before, the proton conductivity is good, and the voltage value is is a relatively high power generation condition. Therefore, in the fuel cell in the initial state, the "previous maximum current value" and the "execution voltage value" do not have any tendency.

それに対し、燃料電池が経年劣化するに従い、ＭＥＡの排水性が次第に悪化する。そのため、低負荷発電時のようなカソードガスの流量が少ない場合、燃料電池の経年劣化によりＭＥＡの排水性が悪化していると、発電により発生した水がＭＥＡから排水されず、ＭＥＡに水が溜まった状態（すなわち、フラッディング状態）となりやすい。このように、経年劣化した燃料電池では、「直前最大電流値」が小さいほどＭＥＡに水が溜まりやすいので、その後、所定の負荷の発電が実行される際に、ＭＥＡに溜まった水によりカソードガスの触媒への供給が阻害され、「実行時電圧値」が低い発電状態となる。 On the other hand, as the fuel cell deteriorates over time, the drainability of the MEA gradually deteriorates. Therefore, when the flow rate of the cathode gas is small, such as during low-load power generation, if the drainability of the MEA deteriorates due to aging deterioration of the fuel cell, the water generated by power generation will not be drained from the MEA, and the water will remain in the MEA. It is likely to be in a state of accumulation (that is, a flooding state). In this way, in a fuel cell that has deteriorated over time, the smaller the "immediate maximum current value" is, the more easily water accumulates in the MEA. supply to the catalyst is inhibited, and the "execution voltage value" becomes a low power generation state.

一方、「直前最大電流値」が大きい場合には、直前の所定時間内に高負荷発電が実行されていたことになる。高負荷発電時にはカソードガスの流量が多いことから、燃料電池の経年劣化によりＭＥＡの排水性が悪化していても、発電時に生成された水はカソードガスによりＭＥＡから排出され、ＭＥＡが適度に湿潤している状態となる。そのため、経年劣化した燃料電池であっても、「直前最大電流値」が大きい場合には、その後、所定の負荷の発電が実行される際に、ＭＥＡのプロトンの伝導性が良くなっており、「実行時電圧値」が高い良好な発電状態となる。したがって、燃料電池は初期状態から経年劣化するに従い、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向が次第に生じるようになる。 On the other hand, if the "previous maximum current value" is large, it means that high-load power generation was being performed within the previous predetermined time. Since the flow rate of the cathode gas is large during high-load power generation, even if the drainability of the MEA deteriorates due to aging of the fuel cell, the water generated during power generation is discharged from the MEA by the cathode gas, and the MEA is appropriately moistened. It will be in the state of being Therefore, even in a fuel cell that has deteriorated over time, if the "previous maximum current value" is large, the proton conductivity of the MEA will improve when power generation is performed with a predetermined load. A good power generation state with a high "execution voltage value" is achieved. Therefore, as the fuel cell deteriorates over time from the initial state, there is a gradual tendency that the smaller the "previous maximum current value" is, the smaller the "running voltage value" is.

そこで、請求項１に係る発明では、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係に基づいて燃料電池の劣化を検出する。すなわち、上述したように、燃料電池は初期状態から経年劣化するに従い、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向が次第に生じることから、燃料電池の劣化を検出することが可能である。したがって、この請求項１に記載の燃料電池システムは、特許文献１に記載の判定装置のように燃料電池の様々な運転状態を検出することなく、燃料電池の劣化判定を精度良く行うことができる。 Therefore, in the invention according to claim 1, deterioration of the fuel cell is detected based on the relationship between the "previous maximum current value" and the "execution time voltage value". That is, as described above, as the fuel cell deteriorates over time from the initial state, the smaller the "previous maximum current value" is, the smaller the "execution voltage value" gradually becomes. It is possible to Therefore, the fuel cell system described in claim 1 can accurately determine deterioration of the fuel cell without detecting various operating states of the fuel cell as in the determination device described in Patent Document 1. .

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 It should be noted that the reference numerals in parentheses attached to each component etc. indicate an example of the correspondence relationship between the component etc. and specific components etc. described in the embodiments described later.

第１実施形態に係る燃料電池システムの概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to a first embodiment; FIG. 燃料電池システムの制御系を模式的に示す図である。1 is a diagram schematically showing a control system of a fuel cell system; FIG. 燃料電池の初期状態における所定期間中に燃料電池が所定の中負荷発電を行う際の「実行時電圧値」とその「直前最大電流値」とを複数回検出したデータである。This is data obtained by detecting a plurality of times the "runtime voltage value" and the "previous maximum current value" when the fuel cell performs predetermined medium load power generation during a predetermined period in the initial state of the fuel cell. 燃料電池の初期状態から所定時間経過した所定期間中に燃料電池が所定の中負荷発電を行う際の「実行時電圧値」とその「直前最大電流値」とを複数回検出したデータである。This is data obtained by detecting a plurality of times the "runtime voltage value" and the "previous maximum current value" when the fuel cell performs predetermined middle-load power generation during a predetermined period of time after the initial state of the fuel cell. 図３および図４のデータの作成方法を説明するためのグラフである。FIG. 5 is a graph for explaining a method of creating the data of FIGS. 3 and 4; FIG. 第１実施形態に係る燃料電池システムが備える電子制御装置が実行する劣化判定および劣化回復処理のフローチャートである。4 is a flowchart of deterioration determination and deterioration recovery processing executed by an electronic control unit provided in the fuel cell system according to the first embodiment; 図４のグラフの傾きとフラッディングが生じる発電の負荷との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the slope of the graph in FIG. 4 and the power generation load that causes flooding; FIG. 第２実施形態に係る燃料電池システムが備える電子制御装置が実行する劣化判定および劣化回復処理のフローチャートである。8 is a flowchart of deterioration determination and deterioration recovery processing executed by an electronic control unit provided in a fuel cell system according to a second embodiment; 第２実施形態に係る燃料電池システムが備える電子制御装置が実行する劣化判定および劣化回復処理において、図８Ａに続くフローチャートである。FIG. 8B is a flow chart subsequent to FIG. 8A in the deterioration determination and deterioration recovery process executed by the electronic control unit included in the fuel cell system according to the second embodiment; FIG. 第２実施形態に係る燃料電池システムが備える電子制御装置が実行する劣化判定および劣化回復処理において、図８Ａに続くフローチャートである。FIG. 8B is a flow chart subsequent to FIG. 8A in the deterioration determination and deterioration recovery process executed by the electronic control unit included in the fuel cell system according to the second embodiment; FIG.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each of the following embodiments, the same or equivalent portions are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

（第１実施形態）
第１実施形態について図１～図６を参照して説明する。本実施形態では、本開示の燃料電池システムを、燃料電池１０から車両走行用のモータへ供給する電力を得る車両ＦＣＥＶに適応した例について説明する。ＦＣＥＶは、Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅの略称である。 (First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. In this embodiment, an example in which the fuel cell system of the present disclosure is applied to a vehicle FCEV that obtains electric power supplied from the fuel cell 10 to a motor for driving the vehicle will be described. FCEV is an abbreviation for Fuel Cell Electric Vehicle.

燃料電池システムは、反応ガスである水素および酸素の電気化学反応を利用して電力を発生させる燃料電池１０を備えている。燃料電池１０は、インバータ１１やＤＣ－ＤＣコンバータ１２などの電力変換機器１３に電力を供給する。インバータ１１は、燃料電池１０から供給される直流電流を交流電流に変換して走行用モータ等の負荷機器１４に供給し、その負荷機器１４を駆動する。 The fuel cell system includes a fuel cell 10 that generates electric power using an electrochemical reaction of hydrogen and oxygen as reactant gases. The fuel cell 10 supplies power to a power converter 13 such as an inverter 11 and a DC-DC converter 12 . The inverter 11 converts the DC current supplied from the fuel cell 10 into AC current, supplies the AC current to the load device 14 such as a driving motor, and drives the load device 14 .

ＤＣ－ＤＣコンバータ１２は蓄電機器１５と接続されている。燃料電池システムは、燃料電池１０から出力される電力のうち余剰となる電力がＤＣ－ＤＣコンバータ１２を経由して蓄電機器１５に蓄積されるように構成されている。 The DC-DC converter 12 is connected to the power storage device 15 . The fuel cell system is configured such that surplus power of the power output from the fuel cell 10 is stored in the power storage device 15 via the DC-DC converter 12 .

燃料電池１０は、最小単位となる燃料電池セルＣが複数積層されたセルスタックＣＳとして構成されている。燃料電池セルＣは、燃料電池セルＣの積層方向に直交する方向に拡がるセル面を有する。燃料電池セルＣは、電解質膜、触媒層、ガス拡散層、セパレータを有する固体高分子電解質型のセル（いわゆる、ＰＥＦＣ）で構成されている。なお、電解質膜、触媒層、ガス拡散層は、ＭＥＡを構成している。燃料電池セルＣは、ＭＥＡがセパレータで挟持されている。燃料電池セルＣは、ＭＥＡのアノード電極側にアノードガスとしての燃料ガス（具体的には、水素）が供給され、カソード電極側にカソードガスとしての酸化剤ガス（具体的には、空気に含まれる酸素）が供給されると、以下の反応式Ｆ１、Ｆ２に示す電気化学反応が起きて電気エネルギが発生する。
・アノード電極側：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ－・・・（Ｆ１）
・カソード電極側：２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ－→Ｈ２Ｏ・・・（Ｆ２） The fuel cell 10 is configured as a cell stack CS in which a plurality of fuel cells C, which are minimum units, are stacked. Each fuel cell C has a cell surface extending in a direction orthogonal to the stacking direction of the fuel cells C. As shown in FIG. The fuel cell C is composed of a solid polymer electrolyte type cell (so-called PEFC) having an electrolyte membrane, a catalyst layer, a gas diffusion layer, and a separator. The electrolyte membrane, catalyst layer, and gas diffusion layer constitute an MEA. The fuel cell C has an MEA sandwiched between separators. In the fuel cell C, a fuel gas (specifically, hydrogen) as an anode gas is supplied to the anode electrode side of the MEA, and an oxidant gas (specifically, contained in air) is supplied to the cathode electrode side as a cathode gas. When oxygen is supplied, electrochemical reactions represented by the following reaction formulas F1 and F2 occur to generate electric energy.
・Anode electrode side: H 2 →2H + +2e − (F1)
・Cathode electrode side: 2H + +1/2O 2 +2e − →H 2 O (F2)

上記の電気化学反応が起きるためには、燃料電池セルＣのＭＥＡは、水を含んだ湿潤状態になっている必要がある。燃料電池システムは、燃料電池１０の内部のＭＥＡを加湿する。ＭＥＡの加湿は、燃料ガスである水素または酸化剤ガスである空気の供給経路に加湿装置等を配置することで実現可能である。 In order for the above electrochemical reaction to occur, the MEA of the fuel cell C must be in a wet state containing water. The fuel cell system humidifies the MEA inside the fuel cell 10 . Humidification of the MEA can be realized by arranging a humidifier or the like in the supply path of hydrogen, which is the fuel gas, or air, which is the oxidant gas.

燃料電池システムは、燃料電池１０に向けて酸素を含む空気を供給するカソードガス供給経路２０と、燃料電池１０で使用されたオフ空気を排出するカソードガス排出経路２１とを備えている。カソードガス供給経路２０には、エアポンプ２２が設けられている。エアポンプ２２は、例えばターボコンプレッサにより構成されている。エアポンプ２２は、後述する電子制御装置１００からの制御信号に基づいて、燃料電池１０への空気の供給能力が制御される。カソードガス排出経路２１には、エアバルブ２３が設けられている。 The fuel cell system includes a cathode gas supply path 20 that supplies oxygen-containing air to the fuel cell 10 and a cathode gas discharge path 21 that discharges the off-air used in the fuel cell 10 . An air pump 22 is provided in the cathode gas supply path 20 . The air pump 22 is composed of, for example, a turbo compressor. The air pump 22 has its ability to supply air to the fuel cell 10 controlled based on a control signal from an electronic control unit 100, which will be described later. An air valve 23 is provided in the cathode gas discharge path 21 .

また、燃料電池システムは、燃料電池１０に向けて水素を供給するアノードガス供給経路４０と、燃料電池１０で使用された水素のオフガス（すなわち、オフ燃料）を排出するアノードガス排出経路４１と、アノードガス排出経路４１を流れるオフ燃料をアノードガス供給経路４０に循環させる循環経路４２とを備えている。アノードガス供給経路４０の最上流部には水素供給源である高圧水素タンク４３が設けられている。アノードガス供給経路４０には、燃料バルブ４４が設けられている。アノードガス排出経路４１の途中に設けられた気液分離器４５は、オフ燃料から液水を分離して貯水する。気液分離器４５内の貯留水はアノードガス排出経路４１から排出される。アノードガス排出経路４１には、排気バルブ４６が設けられている。なお、アノードガス排出経路４１の下流側とカソードガス排出経路２１の下流側は、車両のマフラに接続されている。 The fuel cell system also includes an anode gas supply path 40 that supplies hydrogen to the fuel cell 10, an anode gas discharge path 41 that discharges hydrogen off-gas (that is, off-fuel) used in the fuel cell 10, A circulation path 42 for circulating the off-fuel flowing through the anode gas discharge path 41 to the anode gas supply path 40 is provided. A high-pressure hydrogen tank 43 as a hydrogen supply source is provided at the most upstream portion of the anode gas supply path 40 . A fuel valve 44 is provided in the anode gas supply path 40 . A gas-liquid separator 45 provided in the middle of the anode gas discharge path 41 separates and stores liquid water from the off-fuel. Water stored in the gas-liquid separator 45 is discharged from the anode gas discharge path 41 . An exhaust valve 46 is provided in the anode gas exhaust path 41 . The downstream side of the anode gas discharge path 41 and the downstream side of the cathode gas discharge path 21 are connected to the muffler of the vehicle.

次に、燃料電池システムの制御系について図１および図２を参照しつつ説明する。燃料電池システムは、電子制御装置１００（以下、「ＥＣＵ１００」という）を備えている。ＥＣＵ１００は、プロセッサ、メモリを含むマイクロコンピュータとその周辺回路を備えている。ＥＣＵ１００のメモリは、非遷移的実体的記憶媒体である。 Next, the control system of the fuel cell system will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. The fuel cell system includes an electronic control unit 100 (hereinafter referred to as "ECU 100"). The ECU 100 includes a processor, a microcomputer including memory, and its peripheral circuits. The memory of the ECU 100 is a non-transitional substantive storage medium.

ＥＣＵ１００は、メモリに記憶された制御プログラムに基づいて、出力側に接続される制御対象機器を動作させて、燃料電池１０の運転を制御する。具体的に、ＥＣＵ１００の出力側には、上述したエアポンプ２２、エアバルブ２３、燃料バルブ４４、排気バルブ４６などの制御対象機器が接続されている。ＥＣＵ１００は発電制御部として機能し、燃料電池１０に指示される負荷（具体的には、電流値）に応じて制御対象機器の作動を制御することで、アノードガスの供給量およびカソードガスの供給量などを制御することが可能である。 The ECU 100 controls the operation of the fuel cell 10 by operating devices to be controlled connected to the output side based on the control program stored in the memory. Specifically, the output side of the ECU 100 is connected to devices to be controlled such as the air pump 22, the air valve 23, the fuel valve 44, and the exhaust valve 46 described above. The ECU 100 functions as a power generation control unit, and controls the operation of the equipment to be controlled according to the load (specifically, the current value) indicated to the fuel cell 10, thereby controlling the amount of anode gas supplied and the amount of cathode gas supplied. It is possible to control the amount and the like.

本実施形態の燃料電池システムでは、走行用モータなどの負荷機器１４からの要求電力に応じた電力が出力されるように、出力側に接続される制御対象機器の作動がＥＣＵ１００により制御される。具体的には、燃料電池１０の負荷に応じて燃料電池１０から掃引する目標電流が設定され、燃料電池１０から掃引される電流が目標電流に維持されるように、制御対象機器の作動が制御される。すなわち、本明細書において、燃料電池１０の負荷とは、負荷機器１４などから燃料電池１０に要求される要求電力または当該要求電力を満足するのに必要な掃引電流に相当する。 In the fuel cell system of this embodiment, the ECU 100 controls the operation of the control target equipment connected to the output side so that electric power corresponding to the electric power demanded by the load equipment 14 such as a driving motor is output. Specifically, a target current to be swept from the fuel cell 10 is set according to the load of the fuel cell 10, and the operation of the device to be controlled is controlled so that the current swept from the fuel cell 10 is maintained at the target current. be done. That is, in this specification, the load of the fuel cell 10 corresponds to the required electric power required of the fuel cell 10 from the load device 14 or the like or the sweep current required to satisfy the required electric power.

ＥＣＵ１００の入力側には、電圧検出部３１、電流検出部３２、温度検出部３３などが接続されている。電圧検出部３１は、燃料電池１０が出力する電圧を検出する電圧計である。電圧検出部３１は、燃料電池１０の両端子間に設けられている。電流検出部３２は、燃料電池１０から取り出される（すなわち、掃引される）電流を検出する電流計である。電流検出部３２は、燃料電池１０とインバータ１１との接続ラインに設けられている。 A voltage detection unit 31, a current detection unit 32, a temperature detection unit 33, and the like are connected to the input side of the ECU 100. FIG. The voltage detector 31 is a voltmeter that detects the voltage output by the fuel cell 10 . The voltage detector 31 is provided between both terminals of the fuel cell 10 . The current detector 32 is an ammeter that detects the current drawn (that is, swept) from the fuel cell 10 . The current detector 32 is provided on the connection line between the fuel cell 10 and the inverter 11 .

温度検出部３３は、燃料電池１０の温度を検出する温度計である。温度検出部３３は、燃料電池１０を冷却する図示しない冷却水回路に設けられており、燃料電池１０を通過した直後の冷却水の温度を検出する。温度検出部３３が検出する冷却水の温度は、燃料電池１０の温度に相当する。 The temperature detector 33 is a thermometer that detects the temperature of the fuel cell 10 . The temperature detector 33 is provided in a cooling water circuit (not shown) that cools the fuel cell 10 and detects the temperature of the cooling water immediately after passing through the fuel cell 10 . The temperature of the coolant detected by the temperature detector 33 corresponds to the temperature of the fuel cell 10 .

電圧検出部３１、電流検出部３２、温度検出部３３などの各センサから出力される信号は、ＥＣＵ１００に入力される。本実施形態のＥＣＵ１００は、燃料電池１０の劣化を検出する電池劣化検出部として機能するように構成されている。具体的に、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する直前の所定時間内に電流検出部３２により検出された電流値のうち最大値（以下、「直前最大電流値」という）と、燃料電池１０がその所定の中負荷発電を実行する時に電圧検出部３１により検出される電圧値（以下、「実行時電圧値」という）との関係に基づいて燃料電池１０の劣化を検出する。 Signals output from sensors such as the voltage detection unit 31 , current detection unit 32 , and temperature detection unit 33 are input to the ECU 100 . The ECU 100 of this embodiment is configured to function as a battery deterioration detector that detects deterioration of the fuel cell 10 . Specifically, the ECU 100 controls the maximum current value among the current values detected by the current detection unit 32 within a predetermined time period immediately before the fuel cell 10 executes the predetermined medium load power generation (hereinafter referred to as the "previous maximum current value"). and the voltage value detected by the voltage detection unit 31 when the fuel cell 10 executes the predetermined medium load power generation (hereinafter referred to as "execution voltage value"). do.

なお、本明細書において、燃料電池１０の最大負荷（すなわち、燃料電池１０に指示される最大電流値）に対して０より大きく３０％以下の範囲の発電を低負荷発電といい、燃料電池１０の最大負荷に対して３０％から８０％の範囲の発電を中負荷発電といい、燃料電池１０の最大負荷に対して８０％以上の発電を高負荷発電という。また、所定の中負荷発電とは、中負荷発電の範囲内の所定の電流値が取り出される発電をいう。 In this specification, power generation in the range of 0 to 30% of the maximum load of the fuel cell 10 (that is, the maximum current value instructed to the fuel cell 10) is referred to as low-load power generation. Power generation in the range of 30% to 80% of the maximum load of the fuel cell 10 is called medium load power generation, and power generation of 80% or more of the maximum load of the fuel cell 10 is called high load power generation. Further, predetermined medium load power generation refers to power generation in which a predetermined current value within the range of medium load power generation is extracted.

ここで、発明者らが、実際の車両に搭載した燃料電池システムにより測定した実車データを図３および図４に示す。 3 and 4 show actual vehicle data measured by the inventors using a fuel cell system installed in an actual vehicle.

図３は、燃料電池１０が初期状態にある所定の期間（例えば１か月間）中に燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する直前の所定時間（例えば６０秒）内における「直前最大電流値」と、燃料電池１０がその所定の中負荷発電を実行した時の「実行時電圧値」とを複数回（全て）検出したデータである。本明細書において、燃料電池１０の初期状態とは、燃料電池１０が車両搭載された直後の一定期間をいう。また、複数回検出したデータとは、実際には、所定の期間中に中負荷発電の範囲内の所定の電流値が取り出された際の全てのデータである。 FIG. 3 shows the “preceding maximum current within a predetermined time (for example, 60 seconds) immediately before the fuel cell 10 executes predetermined medium-load power generation during a predetermined period (for example, one month) in which the fuel cell 10 is in the initial state. value” and the “execution time voltage value” when the fuel cell 10 executes the predetermined medium load power generation multiple times (all). In this specification, the initial state of the fuel cell 10 means a certain period immediately after the fuel cell 10 is mounted on the vehicle. Moreover, the data detected multiple times is actually all the data when a predetermined current value within the range of medium load power generation is taken out during a predetermined period.

図４は、図３のデータを測定した期間から所定時間（例えば、数年～数十年）経過した所定の期間（例えば１か月間）中に燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する直前の所定時間（例えば６０秒）内における「直前最大電流値」と、燃料電池１０がその所定の中負荷発電を実行した時の「実行時電圧値」とを複数回（全て）検出したデータである。なお、以下の説明では、図３のデータを測定した期間を第１期間と呼び、図４のデータを測定した期間を第２期間と呼ぶことがある。 FIG. 4 shows that the fuel cell 10 performs predetermined medium-load power generation during a predetermined period (eg, one month) after a predetermined period of time (eg, several years to several tens of years) has elapsed since the period in which the data in FIG. 3 was measured. Data obtained by detecting a plurality of times (all) the "immediate maximum current value" within a predetermined period of time (for example, 60 seconds) immediately before and the "execution time voltage value" when the fuel cell 10 executes the predetermined medium load power generation. is. In the following description, the period during which the data in FIG. 3 are measured is sometimes called the first period, and the period during which the data in FIG. 4 is measured is sometimes called the second period.

ここで、図３および図４のデータを取得する際に使用した「直前最大電流値」と「実行時電圧値」について図５のグラフを参照して説明しておく。図５のグラフにおいて、燃料電池１０は、時刻ｔ２以降、負荷機器１４からの要求に応じて所定の中負荷発電（すなわち、中負荷発電の範囲内の所定の電流値が取り出される発電）を実行するものとする。このとき、ＥＣＵ１００は、時刻ｔ２から所定時間（例えば６０秒）遡った時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に電流検出部３２が検出した電流値のうち最大値である「直前最大電流値」を検出する。また、ＥＣＵ１００は、時刻ｔ２以降に燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する時の電圧値である「実行時電圧値」を検出する。図３および図４は、このようにして得られたデータについて、横軸を「直前最大電流値」とし、縦軸を「実行時電圧値」としてプロットしたものである。 Here, the "immediate maximum current value" and "execution time voltage value" used when acquiring the data of FIGS. 3 and 4 will be described with reference to the graph of FIG. In the graph of FIG. 5, after time t2, the fuel cell 10 executes predetermined medium-load power generation (that is, power generation that extracts a predetermined current value within the range of medium-load power generation) in response to a request from the load device 14. It shall be. At this time, the ECU 100 detects the "previous maximum current value", which is the maximum value among the current values detected by the current detection unit 32 between time t1, which is a predetermined time (for example, 60 seconds) before time t2, and time t2. . In addition, the ECU 100 detects an "execution voltage value" which is a voltage value when the fuel cell 10 performs predetermined medium load power generation after time t2. 3 and 4 plot the data thus obtained with the "immediate maximum current value" on the horizontal axis and the "execution voltage value" on the vertical axis.

図３および図４では、所定の期間中に燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する際の「直前最大電流値」と「実行時電圧値」を示す点が同一の場所に付された頻度が多いほど、丸印が大きく、且つ、濃い色で示されている。 In FIGS. 3 and 4, points indicating the "immediate maximum current value" and the "executed voltage value" when the fuel cell 10 executes predetermined medium load power generation during a predetermined period are placed at the same locations. The higher the frequency, the larger the circle and the darker the color.

図３に示されるように、燃料電池１０が初期状態にある第１期間では、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」とが何ら傾向を有していない。その理由は、次のように考えられる。すなわち、「直前最大電流値」が小さい場合、所定の中負荷発電が実行される直前の所定時間内（以下、単に「直前の所定時間内」という）に低負荷発電が実行されていたことになる。低負荷発電時にはカソードガスの流量が少ないことから、燃料電池１０の劣化状態によっては、ＭＥＡに水が溜まりやすい発電状態となることがある。しかし、初期状態の燃料電池１０はＭＥＡの排水性が良好であるので、低負荷発電時のようなカソードガスの流量が少ない場合でも、ＭＥＡが適度に湿潤した状態となる。そのため、初期状態の燃料電池１０では、直前最大電流値に関わらず、所定の中負荷発電が実行される際に、ＭＥＡが適度に湿潤した状態となっており、プロトンの伝導性が良く、電圧値が比較的高い良好な発電状態となる。したがって、初期状態の燃料電池１０は、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」とが何ら傾向を有しないものとなる。なお、詳細には、図３に示されるように、「実行時電圧値」は、電圧値が比較的高い中で、燃料電池１０のＭＥＡの乾湿の影響を除いた種々の運転条件によりばらつきが生じている。 As shown in FIG. 3, during the first period in which the fuel cell 10 is in the initial state, the "immediate maximum current value" and the "runtime voltage value" do not show any tendency. The reason is considered as follows. That is, when the "preceding maximum current value" is small, it means that the low-load power generation was performed within a predetermined time immediately before the predetermined medium-load power generation (hereinafter simply referred to as "preceding predetermined time"). Become. Since the flow rate of the cathode gas is low during low-load power generation, depending on the state of deterioration of the fuel cell 10, water may easily accumulate in the MEA. However, since the fuel cell 10 in the initial state has good MEA drainage, the MEA is kept moderately wet even when the flow rate of the cathode gas is low, such as during low-load power generation. Therefore, in the fuel cell 10 in the initial state, the MEA is in a state of being moderately wet when a predetermined medium-load power generation is performed, regardless of the immediately previous maximum current value, the proton conductivity is good, and the voltage is A relatively high value indicates a favorable power generation state. Therefore, in the fuel cell 10 in the initial state, the "previous maximum current value" and the "execution voltage value" do not have any tendency. More specifically, as shown in FIG. 3, the "execution voltage value" varies depending on various operating conditions, excluding the effects of dryness and wetness of the MEA of the fuel cell 10, while the voltage value is relatively high. is occurring.

それに対し、図４に示されるように、燃料電池１０が初期状態から所定時間（例えば、数年～数十年）経過した第２期間では、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなる傾向が見られる。その理由は、次のように考えられる。すなわち、燃料電池１０が初期状態から所定時間（例えば、数年～数十年）経過した第２期間では、初期状態に比べてＭＥＡの排水性が悪化している。ＭＥＡの排水性の悪化とは、初期状態に比べてＭＥＡが乾きにくくなった、もしくはＭＥＡに水が溜まりやすくなったことを意味している。そのため、低負荷発電時のようなカソードガスの流量が少ない場合、燃料電池１０の経年劣化によりＭＥＡの排水性が悪化していると、発電により発生した水がＭＥＡから排水されず、ＭＥＡに水が溜まった状態（すなわち、フラッディング状態）となりやすい。このように、経年劣化した燃料電池１０では、「直前最大電流値」が小さいほどＭＥＡに水が溜まりやすいので、その後、所定の中負荷発電が実行される際に、ＭＥＡに溜まった水によりカソードガスの触媒への供給が阻害され、「実行時電圧値」が低い発電状態となる。 On the other hand, as shown in FIG. 4, in the second period after a predetermined time (for example, several years to several tens of years) has elapsed from the initial state of the fuel cell 10, the smaller the "preceding maximum current value", the "execution voltage value” tends to decrease. The reason is considered as follows. That is, in the second period after a predetermined time (for example, several years to several decades) has passed from the initial state of the fuel cell 10, the drainage performance of the MEA is worse than that in the initial state. Deterioration of MEA drainage performance means that the MEA becomes more difficult to dry than in the initial state, or that water tends to accumulate in the MEA. Therefore, when the flow rate of the cathode gas is low, such as during low-load power generation, if the drainability of the MEA deteriorates due to deterioration over time of the fuel cell 10, the water generated by power generation will not be drained from the MEA, and the water will flow into the MEA. accumulated (that is, flooding). In this way, in the fuel cell 10 that has deteriorated over time, the smaller the "immediate maximum current value", the more likely water is accumulated in the MEA. The supply of gas to the catalyst is blocked, resulting in a power generation state with a low "runtime voltage value".

一方、「直前最大電流値」が大きい場合には、直前の所定時間内に高負荷発電が実行されていたことになる。高負荷発電時にはカソードガスの流量が多いことから、燃料電池１０の経年劣化によりＭＥＡの排水性が悪化していても、発電時に生成された水はカソードガスによりＭＥＡから排出され、ＭＥＡが適度に湿潤している状態となる。そのため、経年劣化した燃料電池１０であっても、「直前最大電流値」が大きい場合には、その後、所定の中負荷発電が実行される際に、ＭＥＡのプロトンの伝導性が良くなっており、「実行時電圧値」が高い良好な発電状態となる。したがって、燃料電池１０は初期状態から経年劣化するに従い、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなる傾向が次第に見られるようになる。図４では、その傾向を実線Ａで示している。 On the other hand, if the "previous maximum current value" is large, it means that high-load power generation was being performed within the previous predetermined time. Since the flow rate of the cathode gas is large during high-load power generation, even if the drainability of the MEA deteriorates due to aging deterioration of the fuel cell 10, the water generated during power generation is discharged from the MEA by the cathode gas, and the MEA is properly discharged. It becomes wet. Therefore, even in the fuel cell 10 that has deteriorated over time, when the "preceding maximum current value" is large, the proton conductivity of the MEA is improved when the predetermined medium-load power generation is subsequently performed. , a good power generation state with a high “execution voltage value”. Therefore, as the fuel cell 10 deteriorates over time from the initial state, the smaller the "previous maximum current value" is, the more the "execution voltage value" tends to decrease. In FIG. 4, the solid line A indicates this tendency.

そこで、本実施形態のＥＣＵ１００は、電池劣化検出部として、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係に基づいて燃料電池１０の劣化を検出する。すなわち、上述したように、燃料電池１０は初期状態から経年劣化するに従い、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向が次第に生じることから、燃料電池１０の劣化を検出することが可能である。 Therefore, the ECU 100 of the present embodiment detects deterioration of the fuel cell 10 as a battery deterioration detection unit based on the relationship between the "previous maximum current value" and the "execution time voltage value". That is, as described above, as the fuel cell 10 deteriorates over time from the initial state, there is a gradual tendency that the smaller the "previous maximum current value" is, the smaller the "execution voltage value" is. can be detected.

次に、本実施形態のＥＣＵ１００が実行する劣化判定処理について、図６のフローチャートを参照して説明する。 Next, deterioration determination processing executed by the ECU 100 of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

図６に示すように、ステップＳ１１０にて、ＥＣＵ１００は、所定時間（例えば６０秒）サイクルで、電流検出部３２により検出された電流値のうち最大値である最大電流値を算出し、記憶しておく。 As shown in FIG. 6, in step S110, the ECU 100 calculates and stores the maximum current value among the current values detected by the current detection unit 32 in cycles of a predetermined time (for example, 60 seconds). Keep

次に、ステップＳ１２０にて、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０が初期状態にある所定の期間（例えば１か月間）中に燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する直前の所定時間（例えば６０秒）内における「直前最大電流値」と、燃料電池１０がその所定の中負荷発電を実行した時の「実行時電圧値」とを複数回検出したデータを取得する。そして、そのデータに基づき、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係を算出し、記憶する。具体的に、ＥＣＵ１００は、図３に示したようなデータを算出し、記憶する。 Next, in step S120, the ECU 100 controls the operation of the fuel cell 10 for a predetermined period of time (for example, one month) during which the fuel cell 10 is in the initial state, and for a predetermined time (for example, 60 seconds) immediately before the fuel cell 10 executes the medium load power generation. ) and the “executed voltage value” when the fuel cell 10 executes the predetermined medium load power generation are obtained by detecting the data a plurality of times. Then, based on the data, the relationship between the "previous maximum current value" and the "execution voltage value" is calculated and stored. Specifically, the ECU 100 calculates and stores data as shown in FIG.

次に、ステップＳ１３０にて、ＥＣＵ１００は、一定期間単位で、ステップＳ１２０と同様に、所定の期間（例えば１か月間）中に燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する直前の所定時間（例えば６０秒）内における「直前最大電流値」と、燃料電池１０がその所定の中負荷発電を実行した時の「実行時電圧値」とを複数回検出したデータを取得する。そして、そのデータに基づき、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係を算出し、記憶する。具体的に、ＥＣＵ１００は、図４に示したようなデータを算出し、記憶する。 Next, in step S130, the ECU 100 controls the fuel cell 10 for a predetermined period of time (e.g., one month) for a predetermined period of time (e.g., one month) immediately before the fuel cell 10 executes the medium-load power generation. For example, 60 seconds), the data obtained by detecting the "previous maximum current value" and the "execution time voltage value" when the fuel cell 10 executes the predetermined middle load power generation are obtained. Then, based on the data, the relationship between the "previous maximum current value" and the "execution voltage value" is calculated and stored. Specifically, the ECU 100 calculates and stores data as shown in FIG.

続いて、ステップＳ１４０にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２０で記憶した「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係と、ステップＳ１３０で記憶した「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係を比較する。すなわち、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２０で取得したデータと比較して、ステップＳ１３０で取得したデータに「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向が生じたか否かを見る。さらに、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１３０で取得したデータにおいて、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向を、図４で実線Ａに示したようなグラフの傾きとして算出し、記憶する。なお、グラフの傾きは、「直前最大電流値」の増加に対する「実行時電圧値」の増加率と言い換えることもできる。 Subsequently, in step S140, the ECU 100 determines the relationship between the "immediate maximum current value" and the "execution voltage value" stored in step S120, and the "immediate maximum current value" and "execution voltage value" stored in step S130. Compare the relationship with "Value". That is, the ECU 100 compares the data acquired in step S120 with the data acquired in step S130 to see whether or not there is a tendency that the smaller the "preceding maximum current value", the smaller the "execution voltage value". . Further, the ECU 100 calculates, in the data acquired in step S130, the tendency that the smaller the "preceding maximum current value" is, the smaller the "executed voltage value" is, as the slope of the graph indicated by the solid line A in FIG. and memorize. Note that the slope of the graph can also be rephrased as the rate of increase in the "runtime voltage value" with respect to the increase in the "previous maximum current value".

続いて、ステップＳ１５０にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１４０で算出したグラフの傾きが、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定の傾きより大きいか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、「直前最大電流値」の増加に対する「実行時電圧値」の増加率が、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定の閾値より大きいか否かを判定する。なお、所定の閾値は実験などにより設定され、ＥＣＵ１００に予め記憶されたものである。ＥＣＵ１００は、ステップＳ１４０で算出したグラフの傾きが、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定の傾きより大きくない場合（すなわち、ステップＳ１５０の判定ＮＯ）、処理をステップＳ１３０に戻す。それに対し、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１４０で算出したグラフの傾きが、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定の傾きより大きい場合（すなわち、ステップＳ１５０の判定ＹＥＳ）、処理をステップＳ１６０に進める。 Subsequently, in step S150, ECU 100 determines whether or not the slope of the graph calculated in step S140 is greater than a predetermined slope stored in ECU 100 in advance. Specifically, the ECU 100 determines whether or not the rate of increase of the "executed voltage value" with respect to the increase of the "previous maximum current value" is greater than a predetermined threshold stored in the ECU 100 in advance. It should be noted that the predetermined threshold value is set through experiments or the like and stored in the ECU 100 in advance. When the slope of the graph calculated in step S140 is not larger than the predetermined slope pre-stored in ECU 100 (that is, determination NO in step S150), ECU 100 returns the process to step S130. On the other hand, when the gradient of the graph calculated in step S140 is greater than the predetermined gradient stored in advance in ECU 100 (that is, determination YES in step S150), ECU 100 advances the process to step S160.

ステップＳ１６０にて、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０においてフラッディングに関する経年劣化が生じていると判定し、処理をステップＳ１７０に進める。 In step S160, ECU 100 determines that fuel cell 10 has aged deterioration related to flooding, and advances the process to step S170.

ステップＳ１７０にて、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０の劣化回復制御を実行する。劣化回復制御では、例えば、燃料電池１０の劣化具合に応じてエアストイキ比を上げる処理が実行される。具体的に、ＥＣＵ１００は、低負荷発電または中負荷発電において、発電に必要とされるカソードガスの流量を、燃料電池１０の劣化具合に応じて増加することで、ＭＥＡに溜まった水を排出し、ＭＥＡを適度に湿潤した状態とすることが可能である。 In step S<b>170 , ECU 100 executes deterioration recovery control of fuel cell 10 . In the deterioration recovery control, for example, processing for increasing the air stoichiometric ratio according to the degree of deterioration of the fuel cell 10 is executed. Specifically, the ECU 100 discharges the water accumulated in the MEA by increasing the flow rate of the cathode gas required for power generation according to the degree of deterioration of the fuel cell 10 in low-load power generation or medium-load power generation. , the MEA can be moderately wetted.

以上説明した本実施形態の燃料電池システムは、次の作用効果を奏する。すなわち、燃料電池システムは、電池劣化検出部としてのＥＣＵ１００が、燃料電池１０が所定の負荷の発電を実行する直前の所定時間内における「直前最大電流値」と、燃料電池１０がその所定の負荷の発電を実行した時の「実行時電圧値」との関係に基づいて燃料電池１０の劣化を検出する。したがって、この燃料電池システムは、上述した特許文献１に記載の判定装置のように燃料電池１０の様々な運転状態を検出することなく、燃料電池１０の劣化判定を精度良く行うことができる。 The fuel cell system of this embodiment described above has the following effects. That is, in the fuel cell system, the ECU 100 as a battery deterioration detection unit detects the "preceding maximum current value" within a predetermined time immediately before the fuel cell 10 executes power generation of a predetermined load, Deterioration of the fuel cell 10 is detected based on the relationship with the "executed voltage value" when the power generation is executed. Therefore, this fuel cell system can accurately determine deterioration of the fuel cell 10 without detecting various operating states of the fuel cell 10 as in the determination device described in Patent Document 1 described above.

（１）本実施形態では、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０の劣化を検出するために用いる「所定の負荷の発電」として、「中負荷発電の範囲内において所定の電流値が取り出される発電」を用いる。
これによれば、発明者らの鋭意研究により、燃料電池１０が経年劣化した場合、中付加発電時における「実行時電圧値」が、「直前最大電流値」の影響を大きく受けることがわかった。その理由は、燃料電池１０が経年劣化した場合、燃料電池１０が低負荷発電を実行する際には、直前の所定時間内の発電に関わらず、ＭＥＡに水が溜まった状態（すなわち、フラッディング状態）となりやすいので、「実行時電圧値」が低い発電状態となる。一方、燃料電池１０が経年劣化した場合であっても、燃料電池１０が高負荷発電を実行する際には、直前の所定時間内の発電に関わらず、発電時に生成される水がカソードガスによりＭＥＡから排出されるので、「実行時電圧値」が高い発電状態となる。それに対し、燃料電池１０が経年劣化した場合、燃料電池１０が中負荷発電を実行する際には、直前の所定時間内の発電負荷に応じてＭＥＡの湿潤状態が変わるため、「実行時電圧値」に影響が生じる。このように、中付加発電時における「実行時電圧値」は、「直前最大電流値」の影響を大きく受けることになる。そのため、本実施形態では、中負荷発電の「実行時電圧値」と、その直前の所定時間内の「直前最大電流値」との関係に基づいて燃料電池１０の劣化を検出する。これにより、この燃料電池システムは、燃料電池１０の劣化判定を精度良く行うことができる。 (1) In the present embodiment, the ECU 100 uses "power generation with a predetermined current value within the range of medium load power generation" as "power generation with a predetermined load" used to detect deterioration of the fuel cell 10. .
According to the inventors' intensive research, it was found that when the fuel cell 10 deteriorates over time, the "execution voltage value" during medium load power generation is greatly affected by the "immediate maximum current value". . The reason for this is that when the fuel cell 10 has deteriorated over time, when the fuel cell 10 executes low-load power generation, regardless of the power generation within the immediately preceding predetermined time, the MEA is in a state of water accumulation (that is, a flooding state). ), the power generation state is such that the “execution voltage value” is low. On the other hand, even if the fuel cell 10 has deteriorated over time, when the fuel cell 10 executes high-load power generation, regardless of the power generation within the immediately preceding predetermined time period, the water generated during power generation is reduced by the cathode gas. Since it is discharged from the MEA, it is in a power generation state with a high "execution voltage value". On the other hand, when the fuel cell 10 has deteriorated over time, when the fuel cell 10 executes medium load power generation, the wet state of the MEA changes according to the power generation load within the immediately preceding predetermined time period. ” will be affected. In this way, the "runtime voltage value" during medium load power generation is greatly affected by the "previous maximum current value". Therefore, in the present embodiment, deterioration of the fuel cell 10 is detected based on the relationship between the "executed voltage value" of medium load power generation and the "preceding maximum current value" within a predetermined time period immediately before that. As a result, this fuel cell system can accurately determine the deterioration of the fuel cell 10 .

（２）本実施形態では、ＥＣＵ１００は、所定の期間中に燃料電池１０が発電を行う際の「直前最大電流値」と「実行時電圧値」とを複数回検出したデータに基づいて燃料電池１０の劣化を検出する。これによれば、所定の期間中に燃料電池１０が発電を行う際の「直前最大電流値」と「実行時電圧値」とを複数回検出したデータから、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向を見ることが可能である。そのため、所定の期間中に複数回検出したデータに基づいて、燃料電池１０の劣化判定を精度良く行うことができる。 (2) In the present embodiment, the ECU 100 controls the fuel cell based on the data obtained by detecting the "immediate maximum current value" and the "execution voltage value" a plurality of times during the predetermined period when the fuel cell 10 generates power. 10 deterioration is detected. According to this, from the data obtained by detecting the "previous maximum current value" and the "execution voltage value" a plurality of times when the fuel cell 10 generates power during a predetermined period, the smaller the "previous maximum current value", the more It is possible to see a tendency such that the "runtime voltage value" becomes smaller. Therefore, it is possible to accurately determine the deterioration of the fuel cell 10 based on data detected multiple times during a predetermined period.

（３）本実施形態では、ＥＣＵ１００は、「第１期間中に複数回検出した「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係」と、「第１期間から所定時間経過した第２期間中に複数回検出した「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係」とを比較して燃料電池１０の劣化を検出する。これによれば、第１期間中に複数回検出したデータと、第２期間中に複数回検出したデータとを比較することで、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向が現れ、その傾向が次第に大きくなることを見ることができる。そのため、第１期間中に複数回検出したデータと、第２期間中に複数回検出したデータとを比較することで、燃料電池１０の劣化判定を精度良く行うことができる。 (3) In the present embodiment, the ECU 100 determines the "relationship between the 'preceding maximum current value' detected multiple times during the first period and the 'executed voltage value', Degradation of the fuel cell 10 is detected by comparing the "relationship between the immediately preceding maximum current value" and the "executed voltage value" detected multiple times during two periods. According to this, by comparing the data detected multiple times during the first period with the data detected multiple times during the second period, the smaller the "immediate maximum current value", the more the "executed voltage value". It can be seen that there is a tendency to decrease, and that trend gradually increases. Therefore, by comparing the data detected multiple times during the first period with the data detected multiple times during the second period, it is possible to accurately determine the deterioration of the fuel cell 10 .

（４）本実施形態では、第１期間は、燃料電池１０の初期状態における所定の期間である。これによれば、燃料電池１０の初期状態では「直前最大電流値」と「実行時電圧値」とが何ら傾向を有することなく、燃料電池１０が経年劣化するに従って「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向が次第に生じてくる。そのため、燃料電池１０が初期状態にある第１期間中に複数回検出したデータと、初期状態から所定時間経過した第２期間中に複数回検出したデータとを比較することで、燃料電池１０の劣化判定を精度良く行うことができる。 (4) In this embodiment, the first period is a predetermined period in the initial state of the fuel cell 10 . According to this, in the initial state of the fuel cell 10, the "previous maximum current value" and the "executing voltage value" do not show any tendency, and the "previous maximum current value" decreases as the fuel cell 10 deteriorates over time. There is a gradual tendency for the "execution voltage value" to decrease as the time increases. Therefore, by comparing the data detected multiple times during the first period in which the fuel cell 10 is in the initial state with the data detected multiple times during the second period after the elapse of a predetermined time from the initial state, the fuel cell 10 Degradation determination can be performed with high accuracy.

（第２実施形態）
第２実施形態について図７および図８Ａ～図８Ｃを参照して説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して燃料電池１０の劣化判定後における処理を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (Second embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8A-8C. The second embodiment differs from the first embodiment in the process after the determination of deterioration of the fuel cell 10, and is otherwise the same as in the first embodiment. only explained.

まず、第２実施形態の説明では、図７のグラフを参照しつつ、経年劣化した燃料電池１０にフラッディングが生じる条件について説明する。 First, in the description of the second embodiment, the conditions under which flooding occurs in the aged-deteriorated fuel cell 10 will be described with reference to the graph of FIG.

図７のグラフの縦軸は、燃料電池１０の劣化状態を示している。燃料電池１０の劣化状態は、図４で実線Ａに示した「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係におけるグラフの傾きの大きさに相関する。なお、図４で実線Ａに示したグラフの傾きは、「直前最大電流値」の増加に対する「実行時電圧値」の増加率と言い換えることもできる。また、図７のグラフの横軸は、燃料電池１０が所定時間継続して発電を行った際にフラッディングが生じる可能性のある負荷閾値を示したものである。 The vertical axis of the graph in FIG. 7 indicates the state of deterioration of the fuel cell 10 . The deterioration state of the fuel cell 10 is correlated with the magnitude of the gradient of the relationship between the "preceding maximum current value" and the "executed voltage value" indicated by the solid line A in FIG. The slope of the graph indicated by the solid line A in FIG. 4 can also be rephrased as the rate of increase in the "runtime voltage value" with respect to the increase in the "immediate maximum current value". The horizontal axis of the graph in FIG. 7 indicates the load threshold at which flooding may occur when the fuel cell 10 continues to generate power for a predetermined time.

図７のグラフに示されるように、燃料電池１０の劣化度合いが進むほど、燃料電池１０がフラッディングを生じる可能性のある負荷閾値が大きくなる。例えば、図７のＤ１、Ｆ１のように、燃料電池１０の劣化度合いが低い場合には、燃料電池１０が低負荷発電を所定時間継続して行った場合にフラッディングを生じる可能性が有る。それに対し、例えば、図７のＤ２、Ｆ２のように、燃料電池１０の劣化度合いが高い場合には、燃料電池１０が低負荷発電を所定時間継続して行った場合だけでなく、中負荷発電を所定時間継続して行った場合にもフラッディングを生じる可能性が生じる。すなわち、燃料電池１０にフラッディングが生じる条件（すなわち、負荷閾値）は、燃料電池１０の劣化状態に応じて変化する。このことから、次に説明する第２実施形態のＥＣＵ１００が実行する劣化判定処理では、第１実施形態で説明した劣化判定処理に対して燃料電池１０の劣化判定後における処理を変更している。 As shown in the graph of FIG. 7, as the degree of deterioration of the fuel cell 10 progresses, the load threshold at which the fuel cell 10 may cause flooding increases. For example, when the degree of deterioration of the fuel cell 10 is low, as in D1 and F1 in FIG. 7, flooding may occur when the fuel cell 10 continuously performs low-load power generation for a predetermined period of time. On the other hand, for example, when the degree of deterioration of the fuel cell 10 is high, as in D2 and F2 in FIG. is continued for a predetermined period of time, flooding may also occur. That is, the conditions under which flooding occurs in the fuel cell 10 (that is, the load threshold) change according to the state of deterioration of the fuel cell 10 . For this reason, in the deterioration determination process executed by the ECU 100 of the second embodiment described below, the process after the deterioration determination of the fuel cell 10 is changed from the deterioration determination process described in the first embodiment.

以下、第２実施形態のＥＣＵ１００が実行する劣化判定処理について、図８Ａ～図８Ｃのフローチャートを参照して説明する。 The deterioration determination process executed by the ECU 100 of the second embodiment will be described below with reference to the flowcharts of FIGS. 8A to 8C.

図８Ａに示すように、ステップＳ２１０にて、ＥＣＵ１００は、所定時間（例えば６０秒）サイクルで、電流検出部３２により検出された電流値のうち最大値である最大電流値を算出し、記憶しておく。 As shown in FIG. 8A, in step S210, the ECU 100 calculates and stores the maximum current value among the current values detected by the current detection unit 32 in cycles of a predetermined time (for example, 60 seconds). Keep

次に、ステップＳ２２０にて、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０が初期状態にある所定の期間（例えば１か月間）中に燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する直前の所定時間（例えば６０秒）内における「直前最大電流値」と、燃料電池１０がその所定の中負荷発電を実行した時の「実行時電圧値」とを複数回検出したデータを取得する。そして、そのデータに基づき、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係を算出し、記憶する。具体的に、ＥＣＵ１００は、図３に示したようなデータを算出し、記憶する。 Next, in step S220, the ECU 100 controls the operation of the fuel cell 10 for a predetermined period (for example, one month) during which the fuel cell 10 is in the initial state, and for a predetermined time (for example, 60 seconds) immediately before the fuel cell 10 executes the medium load power generation. ) and the “executed voltage value” when the fuel cell 10 executes the predetermined medium load power generation are obtained by detecting the data a plurality of times. Then, based on the data, the relationship between the "previous maximum current value" and the "execution voltage value" is calculated and stored. Specifically, the ECU 100 calculates and stores data as shown in FIG.

次に、ステップＳ２３０にて、ＥＣＵ１００は、一定期間単位で、ステップＳ２２０と同様に、所定の期間（例えば１か月間）中に燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する直前の所定時間（例えば６０秒）内における「直前最大電流値」と、燃料電池１０がその所定の中負荷発電を実行した時の「実行時電圧値」とを複数回検出したデータを取得する。そして、そのデータに基づき、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係を算出し、記憶する。具体的に、ＥＣＵ１００は、図４に示したようなデータを算出し、記憶する。 Next, in step S230, the ECU 100 controls the fuel cell 10 for a predetermined period of time (e.g., one month) for a predetermined period of time (for example, one month) immediately before the medium-load power generation is performed. For example, 60 seconds), the data obtained by detecting the "previous maximum current value" and the "execution time voltage value" when the fuel cell 10 executes the predetermined middle load power generation are obtained. Then, based on the data, the relationship between the "previous maximum current value" and the "execution voltage value" is calculated and stored. Specifically, the ECU 100 calculates and stores data as shown in FIG.

続いて、ステップＳ２４０にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２２０で記憶した「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係と、ステップＳ２３０で記憶した「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係を比較する。すなわち、ＥＣＵ１００は、Ｓ２２０で取得したデータと比較して、ステップＳ２３０で取得したデータに「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向が生じたか否かを見る。さらに、ＥＣＵ１００は、Ｓ２３０で取得したデータにおいて、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向を、図４で実線Ａに示したようなグラフの傾きとして算出し、記憶する。なお、グラフの傾きは、「直前最大電流値」の増加に対する「実行時電圧値」の増加率と言い換えることもできる。 Subsequently, in step S240, the ECU 100 determines the relationship between the "preceding maximum current value" and the "execution voltage value" stored in step S220, and the "preceding maximum current value" and "execution voltage value" stored in step S230. Compare the relationship with "Value". That is, the ECU 100 compares the data acquired in step S220 with the data acquired in step S230 to see whether or not there is a tendency that the smaller the "preceding maximum current value", the smaller the "executed voltage value". Further, the ECU 100 calculates, in the data obtained in S230, the tendency that the smaller the "preceding maximum current value" is, the smaller the "executed voltage value" is, as the slope of the graph indicated by the solid line A in FIG. ,Remember. Note that the slope of the graph can also be rephrased as the rate of increase in the "runtime voltage value" with respect to the increase in the "previous maximum current value".

続いて、ステップＳ２５０にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２４０で算出したグラフの傾きが、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定の傾きより大きいか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、「直前最大電流値」の増加に対する「実行時電圧値」の増加率が、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定の閾値より大きいか否かを判定する。なお、所定の閾値は実験などにより設定され、ＥＣＵ１００に予め記憶されたものである。ＥＣＵ１００は、ステップＳ２４０で算出したグラフの傾きが、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定の傾きより大きいと判定した場合（すなわち、ステップＳ２５０の判定ＹＥＳ）、処理をステップＳ２６０に進める。 Subsequently, in step S250, ECU 100 determines whether or not the slope of the graph calculated in step S240 is greater than a predetermined slope stored in ECU 100 in advance. Specifically, the ECU 100 determines whether or not the rate of increase of the "executed voltage value" with respect to the increase of the "previous maximum current value" is greater than a predetermined threshold stored in the ECU 100 in advance. It should be noted that the predetermined threshold value is set through experiments or the like and stored in the ECU 100 in advance. When ECU 100 determines that the slope of the graph calculated in step S240 is greater than the predetermined slope stored in advance in ECU 100 (that is, YES in step S250), the process proceeds to step S260.

図８Ｂに示すように、ステップＳ２６０にて、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０においてフラッディングに関する経年劣化が生じていると判定し、処理をステップＳ２７０に進める。 As shown in FIG. 8B, in step S260, ECU 100 determines that fuel cell 10 has deteriorated over time due to flooding, and advances the process to step S270.

ステップＳ２７０にて、ＥＣＵ１００は、低負荷発電および中負荷発電の少なくとも一方が実行された場合、その継続時間を計測し、処理をステップＳ２８０に進める。 In step S270, when at least one of low-load power generation and medium-load power generation is performed, ECU 100 measures the duration of the power generation, and advances the process to step S280.

ステップＳ２８０にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２７０で計測している継続時間が、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定時間以上となったか否かを判定する。これは、経年劣化していると判定された燃料電池１０において、低負荷発電および中負荷発電の少なくとも一方が所定時間以上継続して実行されると、ＭＥＡがフラッディング状態になることがあるからである。ＥＣＵ１００は、ステップＳ２７０で計測している継続時間が所定時間以上となると、処理をステップＳ２９０に進める。 In step S280, ECU 100 determines whether or not the duration time measured in step S270 is longer than or equal to a predetermined time period stored in ECU 100 in advance. This is because the MEA may enter a flooding state if at least one of low-load power generation and medium-load power generation continues for a predetermined time or longer in the fuel cell 10 that has been determined to have deteriorated over time. be. ECU 100 advances the process to step S290 when the duration time measured in step S270 reaches a predetermined time or longer.

ステップＳ２９０にて、ＥＣＵ１００は、高負荷発電を一時的に実施する。高負荷発電では、カソードガスの流量が多いので、ＭＥＡに溜まった水をそのカソードガスにより排出し、ＭＥＡをフラッディング状態から適度に湿潤している状態に変えることができる。 In step S290, ECU 100 temporarily performs high-load power generation. In high-load power generation, since the flow rate of the cathode gas is large, the water accumulated in the MEA can be discharged by the cathode gas, and the MEA can be changed from the flooded state to the moderately wet state.

一方、上記ステップＳ２５０で説明した判定処理において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２４０で算出したグラフの傾きが、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定の傾きより大きくないと判定した場合（すなわち、ステップＳ２５０の判定ＮＯ）、処理をステップＳ２３０に戻し、それと共にステップＳ３００以降の処理を進める。 On the other hand, in the determination process described in step S250, when the ECU 100 determines that the slope of the graph calculated in step S240 is not greater than the predetermined slope stored in advance in the ECU 100 (that is, determination NO in step S250). , the process returns to step S230, and the process from step S300 onwards proceeds.

図８Ｃに示すように、ステップＳ３００にて、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０においてフラッディングに関する経年劣化が生じていないと判定し、処理をステップＳ３１０に進める。 As shown in FIG. 8C, in step S300, ECU 100 determines that fuel cell 10 has not deteriorated over time due to flooding, and advances the process to step S310.

ステップＳ３１０にて、ＥＣＵ１００は、低負荷発電が実行された場合、その継続時間を計測し、処理をステップＳ３２０に進める。 In step S310, when low-load power generation is performed, ECU 100 measures the duration of the power generation, and advances the process to step S320.

ステップＳ３２０にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３１０で計測している継続時間が、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定時間以上となったか否かを判定する。これは、経年劣化が生じていないと判定された燃料電池１０であっても、燃料電池１０が低負荷発電を所定時間以上継続して実行すると、カソードガスの流量が少ないので、ＭＥＡがフラッディング状態になることがあるからである。ＥＣＵ１００は、ステップＳ３２０で計測している継続時間が所定時間以上となると、処理をステップＳ３３０に進める。 In step S320, ECU 100 determines whether or not the duration time measured in step S310 is longer than or equal to a predetermined time period stored in ECU 100 in advance. This is because even if the fuel cell 10 is judged to have not deteriorated over time, if the fuel cell 10 continuously performs low-load power generation for a predetermined period of time or longer, the flow rate of the cathode gas is small, and the MEA is in a flooding state. because it can become ECU 100 advances the process to step S330 when the duration time measured in step S320 reaches a predetermined time or longer.

ステップＳ３３０にて、ＥＣＵ１００は、高負荷発電を一時的に実施する。高負荷発電では、カソードガスの流量が多いので、ＭＥＡに溜まった水をそのカソードガスにより排出し、ＭＥＡをフラッディング状態から適度に湿潤している状態に変えることができる。 In step S330, ECU 100 temporarily performs high-load power generation. In high-load power generation, since the flow rate of the cathode gas is large, the water accumulated in the MEA can be discharged by the cathode gas, and the MEA can be changed from the flooded state to the moderately wet state.

以上説明した第２実施形態の燃料電池システムは、次の作用効果を奏する。すなわち、第２実施形態では、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０が劣化状態であると判定した場合、低負荷発電および中負荷発電の少なくとも一方が所定時間以上継続すると、高負荷発電を一時的に実施する。また、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０が劣化状態では無いと判定した場合でも、低負荷発電が所定時間以上継続すると、高負荷発電を一時的に実施する。
これによれば、燃料電池１０が劣化状態となっている場合、低負荷発電だけでなく中負荷発電を所定時間以上継続しても、ＭＥＡがフラッディング状態になることがある。その際に、発電制御部としてのＥＣＵ１００が高負荷発電を一時的に実施することで、ＭＥＡに溜まった水をカソードガスにより排出し、ＭＥＡが適度に湿潤している状態にすることができる。
また、燃料電池１０が劣化状態となっていない場合でも、低負荷発電が所定時間以上継続すると、ＭＥＡがフラッディング状態になることがある。その際にも、発電制御部としてのＥＣＵ１００が高負荷発電を一時的に実施することで、ＭＥＡに溜まった水をカソードガスにより排出し、ＭＥＡが適度に湿潤している状態にすることができる。すなわち、発電制御部は、燃料電池１０が劣化状態であるか否かによってＭＥＡがフラッディング状態になるか否かの判定基準である負荷閾値を切り替え、そのフラッディング状態を解消する処理を実行することができる。 The fuel cell system of the second embodiment described above has the following effects. That is, in the second embodiment, when the ECU 100 determines that the fuel cell 10 is in a deteriorated state, and at least one of the low-load power generation and medium-load power generation continues for a predetermined time or longer, the ECU 100 temporarily performs high-load power generation. . Even when the ECU 100 determines that the fuel cell 10 is not in a deteriorated state, the ECU 100 temporarily performs high-load power generation when the low-load power generation continues for a predetermined time or longer.
According to this, when the fuel cell 10 is in a deteriorated state, the MEA may enter a flooding state even if not only low-load power generation but also medium-load power generation is continued for a predetermined time or longer. At this time, the ECU 100 as a power generation control unit temporarily performs high-load power generation, whereby the water accumulated in the MEA can be discharged by the cathode gas, and the MEA can be kept in a moderately moist state.
Even if the fuel cell 10 is not in a deteriorated state, the MEA may enter a flooding state if the low-load power generation continues for a predetermined time or longer. Even in this case, the ECU 100 as the power generation control unit temporarily performs high-load power generation, so that the water accumulated in the MEA can be discharged by the cathode gas, and the MEA can be kept in a moderately moist state. . That is, the power generation control unit can switch the load threshold, which is a criterion for determining whether the MEA is in a flooding state, depending on whether the fuel cell 10 is in a deteriorated state or not, and execute processing to eliminate the flooding state. can.

（他の実施形態）
上記各実施形態では、所定の期間中に燃料電池１０が低負荷発電を行う時に複数回検出したデータとして、所定の期間中に低負荷発電の範囲内の所定の電流値が取り出される際の全てのデータを考慮したが、これに限らない。例えば、日中においても運転状態によっては電圧にバラつきが存在するため、電圧頻度を考慮して近似線（線形）を引くことで、運転状態によらず精度よく劣化を判定できる。また、例えば、中負荷発電中に所定の電流値が所定時間（例えば１秒以上）連続したデータのみを抽出することで、運転状態によらず精度よく劣化を判定できる。 (Other embodiments)
In each of the above embodiments, the data detected multiple times when the fuel cell 10 performs low-load power generation during a predetermined period is all data obtained when a predetermined current value within the range of low-load power generation is extracted during a predetermined period. data, but is not limited to this. For example, since the voltage varies depending on the operating conditions even during the daytime, it is possible to accurately determine deterioration regardless of the operating conditions by drawing an approximation line (linear) in consideration of the voltage frequency. Further, for example, by extracting only data in which a predetermined current value continues for a predetermined period of time (for example, one second or more) during medium load power generation, deterioration can be accurately determined regardless of the operating state.

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified within the scope of the claims. Moreover, the above-described embodiments are not unrelated to each other, and can be appropriately combined unless the combination is clearly impossible. Further, in each of the above-described embodiments, it goes without saying that the elements constituting the embodiment are not necessarily essential, unless it is explicitly stated that they are essential, or they are clearly considered essential in principle. stomach. In addition, in each of the above-described embodiments, when numerical values such as the number, numerical value, amount, range, etc. of the constituent elements of the embodiment are mentioned, when it is explicitly stated that they are particularly essential, and when they are clearly limited to a specific number in principle It is not limited to that specific number, except when In addition, in each of the above-described embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the constituent elements, the shape, It is not limited to the positional relationship or the like.

本発明に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本発明に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本発明に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The control unit and techniques described in the present invention may be implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by the computer program. may be Alternatively, the controller and techniques described in the present invention may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and techniques described in the present invention can be implemented by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may also be implemented by one or more dedicated computers configured. The computer program may also be stored as computer-executable instructions on a computer-readable non-transitional tangible recording medium.

１０ 燃料電池
３１ 電圧検出部
３２ 電流検出部
１００ 電子制御装置（電池劣化検出部） 10 fuel cell 31 voltage detector 32 current detector 100 electronic control device (battery deterioration detector)

Claims (6)

燃料電池システムにおいて、
アノードガスとしての燃料ガスとカソードガスとしての酸化剤ガスがそれぞれ電解質膜を含めた膜電極接合体の一方の面と他方の面に供給されて発電する複数の燃料電池セル（Ｃ）が積層された燃料電池（１０）と、
前記燃料電池が出力する電圧値を検出する電圧検出部（３１）と、
前記燃料電池から取り出される電流値を検出する電流検出部（３２）と、
前記燃料電池が所定の負荷の発電を実行する直前の所定時間内に前記電流検出部により検出された電流値のうち最大値である直前最大電流値と、前記燃料電池が前記所定の負荷の発電を実行する時に前記電圧検出部により検出される電圧値である実行時電圧値との関係に基づいて前記燃料電池の劣化を検出する電池劣化検出部（１００）と、を備える燃料電池システム。 In a fuel cell system,
A fuel gas as an anode gas and an oxidant gas as a cathode gas are respectively supplied to one side and the other side of a membrane electrode assembly including an electrolyte membrane, and a plurality of fuel cells (C) are stacked to generate power. a fuel cell (10);
a voltage detection unit (31) for detecting a voltage value output by the fuel cell;
a current detection unit (32) for detecting a current value taken out from the fuel cell;
an immediately preceding maximum current value, which is the maximum value among current values detected by the current detection unit within a predetermined time immediately before the fuel cell executes power generation of a predetermined load; a battery deterioration detection unit (100) for detecting deterioration of the fuel cell based on a relationship with a voltage value detected by the voltage detection unit when executing the above. 前記所定の負荷の発電とは、中負荷発電の範囲内において所定の電流値が取り出される発電である、請求項１に記載の燃料電池システム。 2. The fuel cell system according to claim 1, wherein said predetermined load power generation is power generation in which a predetermined current value is extracted within the range of medium load power generation. 前記電池劣化検出部は、所定の期間中に前記燃料電池が発電を行う際の前記直前最大電流値と前記実行時電圧値とを複数回検出したデータに基づいて前記燃料電池の劣化を検出する、請求項１または２に記載の燃料電池システム。 The battery deterioration detection unit detects deterioration of the fuel cell based on data obtained by detecting a plurality of times the immediately preceding maximum current value and the execution voltage value when the fuel cell generates power during a predetermined period. 3. The fuel cell system according to claim 1 or 2. 前記電池劣化検出部は、「第１期間中に複数回検出した前記直前最大電流値と前記実行時電圧値との関係」と、「前記第１期間から所定時間経過した第２期間中に複数回検出した前記直前最大電流値と前記実行時電圧値との関係」とを比較して前記燃料電池の劣化を検出する、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料電池システム。 The battery deterioration detection unit detects "relationship between the immediately preceding maximum current value and the execution voltage value detected multiple times during the first period" and "multiple 4. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein deterioration of said fuel cell is detected by comparing "relationship between said immediately preceding maximum current value and said run-time voltage value." 前記第１期間は、前記燃料電池の初期状態における所定の期間である、請求項４に記載の燃料電池システム。 5. The fuel cell system according to claim 4, wherein said first period is a predetermined period in an initial state of said fuel cell. 前記電池劣化検出部により前記燃料電池が劣化状態では無いと判定されている場合、低負荷発電が所定時間以上継続すると、高負荷発電を一時的に実施し、
前記電池劣化検出部により前記燃料電池が劣化状態であると判定されている場合、低負荷発電および中負荷発電の少なくとも一方が所定時間以上継続すると、高負荷発電を一時的に実施する、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の燃料電池システム。 when the battery deterioration detection unit determines that the fuel cell is not in a deteriorated state, temporarily performing high-load power generation when low-load power generation continues for a predetermined time or longer;
2. When the battery deterioration detection unit determines that the fuel cell is in a deteriorated state, and when at least one of low-load power generation and medium-load power generation continues for a predetermined time or longer, high-load power generation is temporarily performed. 6. The fuel cell system according to any one of 1 to 5.
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