JP4734829B2 - Fuel cell system - Google Patents

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Description

本発明は、水素と酸素との電気化学反応により電気エネルギを発生させる燃料電池を備える燃料電池システムに関するもので、車両、船舶及びポータブル発電機等の移動体用発電機、或いは家庭用発電機に適用して有効である   The present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell that generates electric energy by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. The present invention relates to a generator for a mobile body such as a vehicle, a ship, and a portable generator, or a household generator. Effective to apply

本出願人は、先に燃料電池の空気入口や出口の局所電流を測定することで燃料電池の水分状態を判定する燃料電池システムを提案している（特願２００３−４０４７６７）。   The present applicant has previously proposed a fuel cell system that determines the moisture state of a fuel cell by measuring local currents at the air inlet and outlet of the fuel cell (Japanese Patent Application No. 2003-404767).

しかしながら、燃料電池に過剰に供給する空気の量（以下、空気過剰率）により、空気入口や空気出口の局所電流が変化するため、燃料電池の電流分布は空気過剰率によって変化する。このため、燃料電池の水分状態が変化していない場合でも、空気過剰率の変化により測定している局所電流が変化することがありうる。このため、局所電流により燃料電池の水分状態を判定する場合、燃料電池の水分状態が変化していない場合でも、水分状態が変化しているような誤判定をしてしまう可能性がある。   However, since the local current at the air inlet and the air outlet changes depending on the amount of air supplied to the fuel cell excessively (hereinafter referred to as the air excess rate), the current distribution of the fuel cell changes with the air excess rate. For this reason, even when the moisture state of the fuel cell has not changed, the local current being measured can change due to a change in the excess air ratio. For this reason, when the moisture state of the fuel cell is determined based on the local current, there is a possibility of erroneous determination that the moisture state is changing even when the moisture state of the fuel cell is not changed.

本発明は、上記点に鑑み、燃料電池の局所電流により燃料電池内部の水分状態を判定する際に、燃料電池内部の水分状態を正確に診断することを目的とする。   An object of the present invention is to accurately diagnose the moisture state inside the fuel cell when determining the moisture state inside the fuel cell based on the local current of the fuel cell.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、酸素を主成分とする酸化ガスと水素を主成分とする燃料ガスとを電気化学反応させて電気エネルギを発生させるセル（１１）を有する燃料電池（１０）と、セル（１１）の酸化ガス入口部（１１０ａ）または酸化ガス出口部（１１０ｂ）の少なくとも一方を流れる局所電流を測定する局所電流測定手段（１２、１５）と、燃料電池（１０）の供給される酸化ガスと燃料電池（１０）で消費される酸化ガスとの比である酸化ガス過剰率を取得するための酸化ガス過剰率取得手段（１４、３４、３５）と、酸化ガス過剰率と局所電流とに基づいて燃料電池（１０）の内部水分状態を判定する制御手段（５０）とを備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a cell (11) for generating electric energy by electrochemically reacting an oxidizing gas containing oxygen as a main component and a fuel gas containing hydrogen as a main component. A fuel cell (10) having a local current measuring means (12, 15) for measuring a local current flowing through at least one of an oxidizing gas inlet (110a) or an oxidizing gas outlet (110b) of the cell (11), and a fuel Oxidizing gas excess rate acquisition means (14, 34, 35) for acquiring an oxidizing gas excess rate which is a ratio of the oxidizing gas supplied from the battery (10) and the oxidizing gas consumed by the fuel cell (10); And a control means (50) for determining the internal moisture state of the fuel cell (10) based on the excess ratio of the oxidizing gas and the local current.

このように、酸化ガス過剰率と局所電流とに基づいて燃料電池（１０）の内部水分状態を判定することで、燃料電池の水分状態を正確に診断することができる。   Thus, the moisture state of the fuel cell can be accurately diagnosed by determining the internal moisture state of the fuel cell (10) based on the oxidizing gas excess rate and the local current.

また、請求項２に記載の発明のように、制御手段（５０）は、酸化ガス過剰率と、セル（１１）の酸化ガス入口部（１１０ａ）または酸化ガス出口部（１１０ｂ）の少なくとも一方の局所電流と、セル（１１）の酸化ガス入口部（１１０ａ）または酸化ガス出口部（１１０ｂ）の少なくとも一方の内部水分量とが関連づけられたマップに基づいて、セル（１１）の酸化ガス入口部（１１０ａ）または酸化ガス出口部（１１０ｂ）の少なくとも一方における酸化ガス過剰率に対する局所電流の基準値を決定するとともに、局所電流の基準値と局所電流測定手段（１２、１５）で測定された局所電流とに基づいて燃料電池（１０）の水分状態を判定することができる。 Further, as in the invention described in claim 2, the control means (50) includes the oxidizing gas excess rate and at least one of the oxidizing gas inlet portion (110a) or the oxidizing gas outlet portion (110b) of the cell (11). Based on the map in which the local current is associated with the internal moisture content of at least one of the oxidizing gas inlet (110a) and the oxidizing gas outlet (110b) of the cell (11), the oxidizing gas inlet of the cell (11). (110a) or at least one of the oxidizing gas outlets (110b), a local current reference value for the oxidizing gas excess rate is determined, and the local current reference value and the local current measured by the local current measuring means (12, 15) are determined. The water state of the fuel cell (10) can be determined based on the current.

また、請求項３に記載の発明のように、局所電流測定手段（１２）がセルにおける乾燥しやすい部位である酸化ガス入口部（１１０ａ）の局所電流を測定することで、燃料電池内における水分不足の発生を速やかに検出することができる。 Further, as in the third aspect of the invention, the local current measuring means (12) measures the local current at the oxidizing gas inlet (110a) , which is a portion that is easy to dry in the cell, so that the moisture in the fuel cell is measured. The occurrence of shortage can be detected promptly .

また、請求項４に記載の発明のように、局所電流測定手段（１５）がセルにおける水分過剰となりやすい部位である酸化ガス出口部（１１０ｂ）の局所電流を測定することで、燃料電池内における水分過剰の発生を速やかに検出することができる。 Further, as in the invention described in claim 4, the local current measuring means (15) measures the local current of the oxidizing gas outlet (110b) , which is a portion where the water tends to be excessive in the cell, so that the inside of the fuel cell. It is possible to quickly detect the occurrence of excess water .

また、制御手段（５０）は、請求項５に記載の発明のように、局所電流測定手段（１２）で測定された局所電流が基準値の下限値を下回っている場合には、燃料電池が乾燥していると判定し、請求項６に記載の発明のように、局所電流測定手段（１２）で測定された局所電流が基準値の上限値を上回っている場合には、燃料電池が水分過剰となっていると判定することができる。   Further, as in the invention described in claim 5, when the local current measured by the local current measuring means (12) is below the lower limit value of the reference value, the control means (50) When it is determined that the fuel cell is dry and the local current measured by the local current measuring means (12) exceeds the upper limit of the reference value as in the invention described in claim 6, the fuel cell It can be determined that it is excessive.

また、請求項７に記載の発明のように、制御手段（５０）は、前記セルの酸化ガス出口部（１１０ｂ）に設置される局所電流前記局所電流測定手段（１５）で測定された局所電流が前記基準値の下限値を下回っている場合には、燃料電池が水分過剰となっていると判定することができる。
Further, as in the seventh aspect of the invention, the control means (50) is configured such that the local current measured by the local current measuring means (15) is installed at the oxidizing gas outlet (110b) of the cell. Is below the lower limit of the reference value, it can be determined that the fuel cell is in excess of water.

また、請求項８に記載の発明のように、酸化ガス過剰率取得手段は、燃料電池（１０）の全電流を測定する全電流測定手段（１４）と、燃料電池（１０）に供給される酸化ガス流量を測定する酸化ガス流量測定手段（３４）とを有し、制御手段（５０）は、全電流測定手段（１４）で測定した燃料電池（１０）の全電流から算出される燃料電池（１０）の酸化ガス消費量と、酸化ガス流量測定手段（３４）で測定した酸化ガス流量とから酸化ガス過剰率を決定することができる。   Further, as in the invention described in claim 8, the oxidizing gas excess ratio acquisition means is supplied to the total current measuring means (14) for measuring the total current of the fuel cell (10) and the fuel cell (10). A fuel cell that is calculated from the total current of the fuel cell (10) measured by the total current measuring unit (14). The oxidizing gas excess rate can be determined from the oxidizing gas consumption amount of (10) and the oxidizing gas flow rate measured by the oxidizing gas flow rate measuring means (34).

また、請求項９に記載の発明のように、酸化ガス過剰率取得手段は、燃料電池（１０）に供給される酸化ガスのうち燃料電池（１０）で消費されずに排出される排ガス中に含まれる酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段（３５）を有し、制御手段（５０）は、酸素濃度測定手段（３５）にて測定した酸素濃度に基づいて酸化ガス過剰率を決定することができる。   Further, as in the ninth aspect of the invention, the oxidizing gas excess ratio acquisition means is included in the exhaust gas discharged without being consumed by the fuel cell (10) among the oxidizing gas supplied to the fuel cell (10). It has an oxygen concentration measuring means (35) for measuring the oxygen concentration contained, and the control means (50) can determine the excess ratio of the oxidizing gas based on the oxygen concentration measured by the oxygen concentration measuring means (35). it can.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図８に基づいて説明する。本実施形態は、燃料電池システムを、燃料電池を電源として走行する電気自動車（燃料電池車両）に適用したものである。 (First embodiment)
1st Embodiment of this invention is described based on FIGS. In this embodiment, the fuel cell system is applied to an electric vehicle (fuel cell vehicle) that runs using the fuel cell as a power source.

図１は本第１実施形態の燃料電池システムの全体構成を示している。図１に示すように、本第１実施形態の燃料電池システムは、燃料電池１０、水素供給装置２０、空気供給装置３０、制御部５０等を備えている。   FIG. 1 shows the overall configuration of the fuel cell system of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the fuel cell system according to the first embodiment includes a fuel cell 10, a hydrogen supply device 20, an air supply device 30, a control unit 50, and the like.

燃料電池（ＦＣスタック）１０は、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生するものである。本第１実施形態では燃料電池１０として固体高分子電解質型燃料電池を用いており、基本単位となるセル１１が複数積層されて構成されている。各セル１１は、電解質膜の両側面に電極が配置されたＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、このＭＥＡを挟持する空気側セパレータおよび水素側セパレータとを備えている。   The fuel cell (FC stack) 10 generates electric power by utilizing an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. In the first embodiment, a solid polymer electrolyte fuel cell is used as the fuel cell 10, and a plurality of cells 11 serving as basic units are stacked. Each cell 11 includes an MEA (Membrane Electrode Assembly) in which electrodes are disposed on both side surfaces of the electrolyte membrane, and an air-side separator and a hydrogen-side separator that sandwich the MEA.

図２は空気側セパレータ１１０の構成を示している。空気側セパレータ１１０は、空気入口部１１０ａと、空気出口部１１０ｂと、空気入口部１１０ａから空気出口部１１０ｂに向かって空気を流すための空気流路溝１１０ｃが形成されている。空気側セパレータ１１０は板状になっており、空気入口部１１０ａおよび空気出口部１１０ｂは、図２の紙面に対して垂直方向に貫通し、空気流路溝１１０ｃは溝が掘って形成されるとともに蛇行した形状になっている。   FIG. 2 shows the configuration of the air side separator 110. The air-side separator 110 is formed with an air inlet portion 110a, an air outlet portion 110b, and an air flow channel groove 110c for flowing air from the air inlet portion 110a toward the air outlet portion 110b. The air-side separator 110 has a plate shape, the air inlet portion 110a and the air outlet portion 110b penetrate in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2, and the air flow channel groove 110c is formed by digging a groove. It has a meandering shape.

空気流路溝１１０ｃにおける空気流れ上流域、より詳細には、空気流路溝１１０ｃにおける空気入口部１１０ａ近傍には、セル１１の局所電流を測定する局所電流センサ１２が配置されている。ところで、空気流路溝１１０ｃにおける上流域の含水量と空気流路溝１１０ｃにおける下流域の含水量とを比較すると、下流域ほど酸化ガス流量が減少するとともに生成水が増加するため、上流域の方が含水量が低くなる傾向にある。したがって、本例では、局所電流センサ１２でセル１１内において水分不足が発生しやすい部位を流れる局所電流を測定し、セル１１の水分不足を診断している。なお、局所電流センサ１２は本発明の局所電流測定手段に相当する。   A local current sensor 12 that measures the local current of the cell 11 is disposed in the air flow upstream area in the air flow path groove 110c, more specifically, in the vicinity of the air inlet portion 110a in the air flow path groove 110c. By the way, when the water content in the upstream area in the air flow channel groove 110c is compared with the water content in the downstream area in the air flow channel groove 110c, the flow rate of the oxidizing gas decreases and the generated water increases in the downstream area. The water content tends to be lower. Therefore, in this example, the local current sensor 12 measures the local current flowing through a portion where moisture shortage is likely to occur in the cell 11 to diagnose the moisture shortage of the cell 11. The local current sensor 12 corresponds to the local current measuring means of the present invention.

燃料電池１０では、水素および空気（酸素）が供給されることにより、以下の水素と酸素の電気化学反応が起こり電気エネルギが発生する。
（水素極側）Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
（酸素極側）２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ
図１に戻り、燃料電池１０で発電した電力は、図示しないインバータを介して、走行用モータ（負荷）１３あるいは図示しない２次電池等に供給される。また、燃料電池１０の出力側には燃料電池１０の動作電流値を測定する全電流センサ１４が設けられている。なお、全電流センサ１４が本発明の全電流測定手段に相当する。 In the fuel cell 10, when hydrogen and air (oxygen) are supplied, the following electrochemical reaction between hydrogen and oxygen occurs and electric energy is generated.
(Hydrogen electrode side) H 2 → 2H + + 2e −
(Oxygen electrode side) 2H + + 1 / 2O 2 + 2e − → H 2 O
Returning to FIG. 1, the electric power generated by the fuel cell 10 is supplied to a traveling motor (load) 13 or a secondary battery (not shown) via an inverter (not shown). Further, an all current sensor 14 for measuring the operating current value of the fuel cell 10 is provided on the output side of the fuel cell 10. The total current sensor 14 corresponds to the total current measuring means of the present invention.

燃料電池１０には、水素供給装置２０から水素が供給され、空気供給装置３０から酸素を含んだ空気が供給されるように構成されている。なお、空気は本発明の酸化ガスに相当し、水素は本発明の燃料ガスに相当する。   The fuel cell 10 is configured so that hydrogen is supplied from the hydrogen supply device 20 and air containing oxygen is supplied from the air supply device 30. Air corresponds to the oxidizing gas of the present invention, and hydrogen corresponds to the fuel gas of the present invention.

水素供給装置２０は、例えば水素貯蔵タンク等からなる水素供給源２１を備え、水素供給源２１から水素供給流路２２を介して燃料電池１０に水素が供給される。燃料電池１０への水素供給量は、水素調整弁２３で調整される。燃料電池１０に供給された水素のうち反応に用いられなかった未反応水素は、水素循環流路２４を介して水素供給流路２２に循環され再利用される。水素循環流路２４には、未反応水素を循環させるための未反応水素用ポンプ２５が設けられている。   The hydrogen supply device 20 includes a hydrogen supply source 21 including, for example, a hydrogen storage tank, and hydrogen is supplied from the hydrogen supply source 21 to the fuel cell 10 via the hydrogen supply flow path 22. The amount of hydrogen supplied to the fuel cell 10 is adjusted by the hydrogen adjustment valve 23. Of the hydrogen supplied to the fuel cell 10, unreacted hydrogen that has not been used for the reaction is circulated to the hydrogen supply passage 22 through the hydrogen circulation passage 24 and reused. The hydrogen circulation channel 24 is provided with an unreacted hydrogen pump 25 for circulating unreacted hydrogen.

空気供給装置３０は、例えば断熱圧縮機であるエアコンプレッサからなる空気供給源３１を備えている。空気供給源３１から空気供給流路３２を介して燃料電池１０に空気が供給される。燃料電池１０に供給された空気のうち反応に用いられなかった未反応空気は、空気排出流路３３を介して排ガスとして燃料電池１０より排出される。空気供給流路３１はセル１１の空気入口部１１０ａ（図２参照）に接続し、空気排出流路３３はセル１１の空気出口部１１０ｂ（図２参照）に接続している。空気供給流路３２には、燃料電池１０への空気供給量を測定するための空気流量センサ３４が設けられている。なお、空気流量センサ３４は本発明の酸化ガス流量測定手段に相当する。   The air supply device 30 includes an air supply source 31 formed of, for example, an air compressor that is an adiabatic compressor. Air is supplied from the air supply source 31 to the fuel cell 10 via the air supply flow path 32. Of the air supplied to the fuel cell 10, unreacted air that has not been used for the reaction is discharged from the fuel cell 10 as exhaust gas through the air discharge channel 33. The air supply flow path 31 is connected to the air inlet 110a (see FIG. 2) of the cell 11, and the air discharge flow path 33 is connected to the air outlet 110b of the cell 11 (see FIG. 2). The air supply flow path 32 is provided with an air flow rate sensor 34 for measuring the amount of air supplied to the fuel cell 10. The air flow rate sensor 34 corresponds to the oxidizing gas flow rate measuring means of the present invention.

空気供給源３１から燃料電池１０には、所定の空気過剰率で空気が供給される。すなわち、空気供給源３１から燃料電池１０には、燃料電池１０で消費される消費空気量に対して過剰な空気量が供給される。空気過剰率は、燃料電池１０に実際に供給される空気量を燃料電池１０での消費空気量で除した値である。   Air is supplied from the air supply source 31 to the fuel cell 10 at a predetermined excess air ratio. In other words, an excessive amount of air is supplied from the air supply source 31 to the fuel cell 10 with respect to the amount of air consumed by the fuel cell 10. The excess air ratio is a value obtained by dividing the amount of air actually supplied to the fuel cell 10 by the amount of air consumed by the fuel cell 10.

制御部（ＥＣＵ）５０は、本発明の制御手段に相当し、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路にて構成されている。そして、制御部５０には、局所電流センサ１２、全電流センサ１４、空気流量センサ３４からの信号が入力する。また、制御部５０は各種機器に制御信号を出力する。   The control unit (ECU) 50 corresponds to the control means of the present invention, and is composed of a well-known microcomputer comprising a CPU, ROM, RAM, etc. and its peripheral circuits. The controller 50 receives signals from the local current sensor 12, the total current sensor 14, and the air flow rate sensor 34. In addition, the control unit 50 outputs control signals to various devices.

次に、セル１１内の水分量と発電電流との関係について図３に基づいて説明する。図３は、空気過剰率（空気供給量）を一定として燃料電池１０を運転した場合における、セル空気入口部１１０ａ近傍の水分量変化とセル空気入口部１１０ａ近傍の局所電流変化との関係を示している。図３に示すように、空気入口部１１０ａの水分量が低下すると空気入口部１１０ａの局所電流が低下し、逆に空気入口部１１０ａの水分量が増加すると空気入口部１１０ａの局所電流が増加する。   Next, the relationship between the amount of moisture in the cell 11 and the generated current will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the relationship between the change in the amount of water near the cell air inlet 110a and the change in local current near the cell air inlet 110a when the fuel cell 10 is operated with a constant excess air ratio (air supply amount). ing. As shown in FIG. 3, when the water content of the air inlet 110a is reduced, the local current of the air inlet 110a is decreased. Conversely, when the water content of the air inlet 110a is increased, the local current of the air inlet 110a is increased. .

次に、空気過剰率とセル１１内の発電電流との関係について図４、図５に基づいて説明する。図４は、空気過剰率とセル１１内の電流分布との関係を示している。図５は、セル空気入口部１１０ａ近傍の水分量を一定として燃料電池１０を運転した場合における、空気過剰率とセル空気入口部１１０ａ近傍における局所電流変化との関係を示している。   Next, the relationship between the excess air ratio and the generated current in the cell 11 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows the relationship between the excess air ratio and the current distribution in the cell 11. FIG. 5 shows the relationship between the excess air ratio and the local current change in the vicinity of the cell air inlet portion 110a when the fuel cell 10 is operated with a constant water content in the vicinity of the cell air inlet portion 110a.

図４に示すように、空気過剰率が大きい場合には、セル空気出口部１１０ｂ近傍での酸素濃度が高くなるため、セル空気出口部１１０ｂ近傍で発電量が増加する。この結果、空気入口部１１０ａの局所電流は空気過剰率が増加するに伴って低下する。逆に空気過剰率が小さい場合には、セル空気出口部１１０ｂ近傍での酸素濃度が低くなるため、セル空気出口部１１０ｂ近傍で発電量が減少し、空気入口部１１０ａの局所電流は増加する。このため、図５に示すように、空気過剰率が低下した場合はセル空気入口部１１０ａの局所電流が増加し、空気過剰率が増加した場合はセル空気入口部１１０ａの局所電流が低下する。   As shown in FIG. 4, when the excess air ratio is large, the oxygen concentration in the vicinity of the cell air outlet portion 110b increases, so that the power generation amount increases in the vicinity of the cell air outlet portion 110b. As a result, the local current at the air inlet portion 110a decreases as the excess air ratio increases. On the other hand, when the excess air ratio is small, the oxygen concentration in the vicinity of the cell air outlet portion 110b is low, so the amount of power generation decreases in the vicinity of the cell air outlet portion 110b, and the local current in the air inlet portion 110a increases. For this reason, as shown in FIG. 5, when the excess air ratio decreases, the local current at the cell air inlet portion 110a increases, and when the excess air ratio increases, the local current at the cell air inlet portion 110a decreases.

以上のことから、セル空気入口部１１０ａの局所電流は、（１）空気過剰率が低下した場合と空気入口部１１近傍の水分量が増加した場合は増加し、（２）空気過剰率が増加した場合と空気入口部１１近傍の水分量が減少した場合は低下するといった特性を示す。このため、セル空気入口部１１０ａの局所電流が変化した場合、空気過剰率の増減に起因するものか、セル空気入口部１１近傍の水分量の増減に起因するものかの区別が困難となる。   From the above, the local current at the cell air inlet 110a increases when (1) the excess air ratio decreases and when the amount of water near the air inlet 11 increases, and (2) the excess air ratio increases. And when the water content in the vicinity of the air inlet 11 is reduced, the characteristics are reduced. For this reason, when the local current of the cell air inlet portion 110a changes, it becomes difficult to distinguish whether it is caused by the increase or decrease of the excess air ratio or the moisture amount in the vicinity of the cell air inlet portion 11.

そこで、本第１実施形態では、所定の空気過剰率において、水分状態が適正となる局所電流の範囲をあらかじめ実験等により求めておき、空気過剰率と水分状態が適正となる局所電流の範囲とを関連づけてマップ化しておく。図６は、セル空気入口部１１０ａ近傍において、空気過剰率と水分状態が適正となる局所電流の基準値とが関連づけられたマップを示している。水分状態が適正となる局所電流の基準値には、上限値と下限値とから定まる所定の幅がある。図６に示すようなマップを用意することで、空気過剰率と局所電流を測定してセル１１内部の水分状態を正確に診断することができる。空気過剰率と水分状態が適正となる局所電流の範囲との関係は、セル１１の局所電流を測定する部位によって異なるので、上述のマップは局所電流を測定する部位毎に用意する必要があり、本第１実施形態ではセル１１の空気入口部１１０ａに対応するマップを用意している。このマップは、制御部５０のＲＯＭに格納されている。   Therefore, in the first embodiment, the range of the local current in which the moisture state is appropriate in a predetermined excess air ratio is obtained in advance by experiments or the like, and the range of the local current in which the excess air ratio and the moisture state are appropriate And map them. FIG. 6 shows a map in which the excess air ratio and the reference value of the local current at which the moisture state is appropriate are associated in the vicinity of the cell air inlet 110a. The local current reference value at which the moisture state is appropriate has a predetermined width determined from an upper limit value and a lower limit value. By preparing a map as shown in FIG. 6, it is possible to accurately diagnose the moisture state inside the cell 11 by measuring the excess air ratio and the local current. Since the relationship between the excess air ratio and the range of the local current in which the moisture state is appropriate differs depending on the part of the cell 11 where the local current is measured, the above map needs to be prepared for each part where the local current is measured. In the first embodiment, a map corresponding to the air inlet 110a of the cell 11 is prepared. This map is stored in the ROM of the control unit 50.

次に、制御部５０が行う水分状態診断処理を図７、図８に基づいて説明する。図７は制御部５０のＣＰＵがＲＯＭに格納された制御プログラムに基づいて行う水分状態診断処理を示すフローチャートであり、図８は制御部５０のＣＰＵがＲＯＭに格納された制御プログラムに基づいて行う空気過剰率取得処理を示すフローチャートである。   Next, the moisture state diagnosis process performed by the control unit 50 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a flowchart showing a moisture state diagnosis process performed by the CPU of the control unit 50 based on a control program stored in the ROM, and FIG. 8 is performed by the CPU of the control unit 50 based on a control program stored in the ROM. It is a flowchart which shows an excess air ratio acquisition process.

まず、図７に示すように、空気過剰率を取得する（Ｓ１０）。空気過剰率の測定は、図８に示すように行われる。空気流量センサ３４にて燃料電池１０に供給される空気流量を測定する（Ｓ２０）。全電流センサ１４にて燃料電池１０の動作電流値を測定し（Ｓ２１）、燃料電池１０の動作電流値から燃料電池１０での空気消費量を算出する（Ｓ２２）。   First, as shown in FIG. 7, the excess air ratio is acquired (S10). The measurement of the excess air ratio is performed as shown in FIG. The air flow rate supplied to the fuel cell 10 is measured by the air flow rate sensor 34 (S20). The operating current value of the fuel cell 10 is measured by the total current sensor 14 (S21), and the air consumption in the fuel cell 10 is calculated from the operating current value of the fuel cell 10 (S22).

動作電流値を出力する際の空気消費量は、空気消費量［ｍｏｌ／ｓｅｃ］＝動作電流値［ｃ／ｓｅｃ］×（１／４）×（１／９６００［ｃ／ｍｏｌ］）×（１００／２１）×セル枚数〔枚〕で求めることができる。次に、空気過剰率＝測定空気流量／空気消費量で空気過剰率を算出し（Ｓ２３）、リターンする。   The air consumption when outputting the operating current value is: air consumption [mol / sec] = operating current value [c / sec] × (1/4) × (1/9600 [c / mol]) × (100 / 21) × number of cells [sheets]. Next, the excess air ratio is calculated by the excess air ratio = measured air flow rate / air consumption (S23), and the process returns.

図７に戻り、上記図６のマップを用い、Ｓ１０で求めた空気過剰率において水分量が適正となる局所電流の基準値（上限値と下限値）を取得する（Ｓ１１）。次に、局所電流センサ１２でセル空気入口部１１０ａ近傍の局所電流を測定する（Ｓ１２）。次に、測定した局所電流が下限値を下回っているか否かを判定する（Ｓ１３）。この結果、測定した局所電流が下限値を下回っている場合には、セル入口部１１０ａ近傍で水分が不足して乾燥していると診断する（Ｓ１４）。   Returning to FIG. 7, using the map of FIG. 6, a reference value (upper limit value and lower limit value) of the local current at which the moisture amount is appropriate in the excess air ratio obtained in S <b> 10 is acquired (S <b> 11). Next, the local current sensor 12 measures the local current in the vicinity of the cell air inlet 110a (S12). Next, it is determined whether or not the measured local current is below the lower limit (S13). As a result, when the measured local current is lower than the lower limit value, it is diagnosed that moisture is insufficient in the vicinity of the cell inlet 110a and is dried (S14).

一方、測定した局所電流が下限値を下回っていない場合には、測定した局所電流が上限値を下回っているか否かを判定する（Ｓ１５）。この結果、測定した局所電流が上限値を下回っている場合には、セル入口部１１０ａ近傍の水分状態が適正であると診断する（Ｓ１６）。一方、測定した局所電流が下限値を下回っていない場合には、セル入口部１１０ａ近傍で水分が過剰であると診断する（Ｓ１７）。   On the other hand, if the measured local current is not below the lower limit value, it is determined whether or not the measured local current is below the upper limit value (S15). As a result, when the measured local current is below the upper limit value, it is diagnosed that the moisture state in the vicinity of the cell inlet 110a is appropriate (S16). On the other hand, when the measured local current is not lower than the lower limit value, it is diagnosed that moisture is excessive in the vicinity of the cell inlet 110a (S17).

以上のように、所定の空気過剰率において、水分状態が適正となる局所電流の範囲を関連づけたマップを用意した上で、空気過剰率と局所電流とを測定することで、空気過剰率を考慮した上で、燃料電池内部の水分状態を正確に診断することができる。また、本第１実施形態のように、他の部位より乾燥しやすいセル入口部１１０ａ近傍で水分状態を診断することで、セル入口部１１０ａ近傍が乾燥状態であれば、他の部位も乾燥状態にあると診断することができ、燃料電池１０での水分不足を正確に診断することができる。   As described above, the air excess rate is taken into account by measuring the air excess rate and the local current after preparing a map that correlates the range of the local current in which the moisture state is appropriate at the predetermined excess air rate. In addition, the moisture state inside the fuel cell can be accurately diagnosed. Further, as in the first embodiment, by diagnosing the moisture state in the vicinity of the cell inlet portion 110a that is easier to dry than other portions, if the vicinity of the cell inlet portion 110a is in a dry state, the other portions are also in a dry state. Therefore, it is possible to accurately diagnose the lack of water in the fuel cell 10.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図９〜図１１に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態に比較して、空気過剰率の測定方法が異なっている。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment is different from the first embodiment in the method for measuring the excess air ratio.

図９は、本第２実施形態の燃料電池システムの全体構成を示している。図９に示すように、本第２実施形態の燃料電池システムでは、空気流量センサ３４および全電流センサ１４が設けられておらず、空気排出流路３３に酸素濃度センサ３５が設けられている。酸素濃度センサ３５は、燃料電池１０から排出される空気排ガス中の酸素濃度を測定するものであり、一般的な酸素濃淡電池を用いることができる。酸素濃度センサ３５のセンサ信号は制御部５０に入力する。   FIG. 9 shows the overall configuration of the fuel cell system of the second embodiment. As shown in FIG. 9, in the fuel cell system according to the second embodiment, the air flow rate sensor 34 and the total current sensor 14 are not provided, and the oxygen concentration sensor 35 is provided in the air discharge channel 33. The oxygen concentration sensor 35 measures the oxygen concentration in the air exhaust gas discharged from the fuel cell 10, and a general oxygen concentration cell can be used. The sensor signal of the oxygen concentration sensor 35 is input to the control unit 50.

図１０は、空気過剰率と空気排ガス中の酸素濃度との関係を示している。図１０に示すように、空気過剰率と空気排ガス中の酸素濃度は比例関係にある。従って、空気排ガス中の酸素濃度を測定することで、空気過剰率を算出することができる。   FIG. 10 shows the relationship between the excess air ratio and the oxygen concentration in the air exhaust gas. As shown in FIG. 10, the excess air ratio and the oxygen concentration in the air exhaust gas are in a proportional relationship. Therefore, the excess air ratio can be calculated by measuring the oxygen concentration in the air exhaust gas.

図１１は本第２実施形態の制御部５０が行う空気過剰率取得処理を示すフローチャートであり、上記第１実施形態の図８のフローチャートに対応している。図１１に示すように、本第２実施形態では、酸素濃度センサ３５にて空気排ガス中の酸素濃度を測定し（Ｓ３０）、空気排ガス中の酸素濃度から空気過剰率を決定する（Ｓ３１）。   FIG. 11 is a flowchart showing an excess air ratio acquisition process performed by the control unit 50 of the second embodiment, and corresponds to the flowchart of FIG. 8 of the first embodiment. As shown in FIG. 11, in the second embodiment, the oxygen concentration in the air exhaust gas is measured by the oxygen concentration sensor 35 (S30), and the excess air ratio is determined from the oxygen concentration in the air exhaust gas (S31).

以上、本第２実施形態の構成によれば、空気流量センサ３４および全電流センサ１４に代えて、酸素濃度センサ３５を設けるだけで簡易に空気過剰率を取得することができる。   As described above, according to the configuration of the second embodiment, it is possible to easily obtain the excess air ratio simply by providing the oxygen concentration sensor 35 instead of the air flow sensor 34 and the total current sensor 14.

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を図１２〜図１５に基づいて説明する。本第３実施形態では、セル１１の空気入口部１１０ａ近傍で水分不足を診断し、セル１１の空気出口部１１０ｂ近傍で水分過剰を診断している。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, water shortage is diagnosed near the air inlet 110a of the cell 11, and water excess is diagnosed near the air outlet 110b of the cell 11.

図１２は、本第３実施形態の空気側セパレータ１１０の構成を示している。図１２に示すように、本第３実施形態の空気側セパレータ１１０は、水分不足になりやすい部位である空気入口部１１０ａ近傍に第１の局所電流センサ１２が設られ、水分過剰になりやすい部位である空気出口部１１０ｂ近傍に第２の局所電流センサ１５が設けられている。これらの局所電流センサ１２、１５の信号は制御部５０に入力する。   FIG. 12 shows the configuration of the air-side separator 110 of the third embodiment. As shown in FIG. 12, the air-side separator 110 of the third embodiment is provided with the first local current sensor 12 in the vicinity of the air inlet portion 110a, which is a portion that is likely to be deficient in moisture, and is likely to be excessive in moisture. A second local current sensor 15 is provided in the vicinity of the air outlet 110b. The signals of these local current sensors 12 and 15 are input to the control unit 50.

図１３、図１４は空気過剰率と水分状態が適正となる局所電流の範囲とが関連づけられたマップを示している。図１３は、空気入口部１１０ａ近傍において、空気過剰率と水分状態が適正となる局所電流の基準値とが関連づけられたマップである。図１４は、空気出口部１１０ｂ近傍において、空気過剰率と水分状態が適正となる局所電流の基準値とが関連づけられたマップである。水分が過剰になりすぎた場合にはセル１１の局所電流が低下するので、図１４に示すマップでは局所電流が基準値を下回った場合に水分過剰となっている。これらのマップは、制御部５０のＲＯＭに格納されている。   FIGS. 13 and 14 show maps in which the excess air ratio and the range of the local current in which the moisture state is appropriate are associated with each other. FIG. 13 is a map in which the excess air ratio and the local current reference value at which the moisture state is appropriate are associated in the vicinity of the air inlet 110a. FIG. 14 is a map in which the excess air ratio and the reference value of the local current at which the moisture state is appropriate are associated in the vicinity of the air outlet 110b. When the moisture becomes excessive, the local current of the cell 11 decreases. Therefore, in the map shown in FIG. 14, the moisture is excessive when the local current falls below the reference value. These maps are stored in the ROM of the control unit 50.

図１５は、本第３実施形態における制御部５０のＣＰＵがＲＯＭに格納された制御プログラムに基づいて行う水分状態診断処理を示すフローチャートである。まず、図１５に示すように、空気過剰率を取得する（Ｓ４０）。次に、図１３のマップを用いてＳ４０で求めた空気過剰率で水分量が適正となる局所電流の基準値を取得し（Ｓ４１）、上記図１４のマップを用てＳ４０で求めた空気過剰率で水分量が適正となる局所電流の基準値を取得する（Ｓ４２）。   FIG. 15 is a flowchart illustrating a moisture state diagnosis process performed by the CPU of the control unit 50 according to the third embodiment based on a control program stored in the ROM. First, as shown in FIG. 15, the excess air ratio is acquired (S40). Next, the reference value of the local current that makes the moisture amount appropriate at the excess air ratio determined in S40 using the map of FIG. 13 is acquired (S41), and the excess air determined in S40 using the map of FIG. The reference value of the local current at which the water content is appropriate at a rate is acquired (S42).

次に、第１の局所電流センサ１２でセル空気入口部１１０ａ近傍の局所電流を測定し（Ｓ４３）、第２の局所電流センサ１５でセル空気出口部１１０ｂ近傍の局所電流を測定する（Ｓ４４）。   Next, the local current in the vicinity of the cell air inlet 110a is measured by the first local current sensor 12 (S43), and the local current in the vicinity of the cell air outlet 110b is measured by the second local current sensor 15 (S44). .

次に、Ｓ４３で測定した空気入口部１１０ａ近傍の局所電流がＳ４１で取得した空気入口部１１０ａ近傍における基準値を下回っているか否かを判定する（Ｓ４５）。この結果、測定した局所電流が基準値を下回っている場合には、セル入口部１１０ａ近傍で水分が不足して乾燥していると診断する（Ｓ４６）。   Next, it is determined whether or not the local current in the vicinity of the air inlet portion 110a measured in S43 is lower than the reference value in the vicinity of the air inlet portion 110a acquired in S41 (S45). As a result, when the measured local current is lower than the reference value, it is diagnosed that moisture is insufficient and dry in the vicinity of the cell inlet 110a (S46).

一方、測定した局所電流が基準値を下回っていない場合には、Ｓ４４で測定した局所電流がＳ４２で取得した空気出口部１１０ｂ近傍における基準値を下回っているか否かを判定する（Ｓ４７）。この結果、測定した局所電流が基準値を下回っている場合には、セル出口部１１０ｂ近傍で水分が過剰であると診断する（Ｓ４８）。一方、測定した局所電流が基準値を下回っていない場合には、セル出口部１１０ｂ近傍の水分状態が適正であると診断する（Ｓ４９）。   On the other hand, if the measured local current is not lower than the reference value, it is determined whether or not the local current measured in S44 is lower than the reference value in the vicinity of the air outlet 110b acquired in S42 (S47). As a result, when the measured local current is lower than the reference value, it is diagnosed that the moisture is excessive in the vicinity of the cell outlet 110b (S48). On the other hand, if the measured local current is not lower than the reference value, it is diagnosed that the moisture state in the vicinity of the cell outlet 110b is appropriate (S49).

以上のように、水分不足になりやすい空気入口部１１０ａ近傍の局所電流を測定して燃料電池１０の水分不足を診断することで、燃料電池１０内部の水分不足を迅速に検出することができる。また、水分過剰になりやすい空気出口部１１０ｂ近傍の局所電流を測定して燃料電池１０の水分過剰を診断することで、燃料電池１０内部の水分過剰を迅速に検出することができる。   As described above, the shortage of water inside the fuel cell 10 can be detected quickly by measuring the local current in the vicinity of the air inlet portion 110a that tends to be short of water and diagnosing the shortage of water in the fuel cell 10. Further, by measuring the local current in the vicinity of the air outlet portion 110b that tends to be excessive in water and diagnosing excessive water in the fuel cell 10, it is possible to quickly detect excessive water in the fuel cell 10.

第１実施形態の燃料電池システムの全体構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the whole structure of the fuel cell system of 1st Embodiment. 空気側セパレータの構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of an air side separator. 空気過剰率を一定として燃料電池を運転した場合における、セル空気入口部近傍の水分量変化とセル空気入口部近傍の局所電流変化との関係を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a change in the amount of water near the cell air inlet and a local current change near the cell air inlet when the fuel cell is operated with a constant excess air ratio. 空気過剰率とセル内の電流分布との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between an excess air ratio and the electric current distribution in a cell. セル空気入口部近傍の水分量を一定として燃料電池を運転した場合における、空気過剰率とセル空気入口部近傍における局所電流変化との関係を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between an excess air ratio and a change in local current in the vicinity of the cell air inlet when the fuel cell is operated with a constant amount of water in the vicinity of the cell air inlet. セル空気入口部近傍において、空気過剰率と水分状態が適正となる局所電流の範囲とが関連づけられたマップを示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a map in which the excess air ratio and the range of local current in which the moisture state is appropriate are associated in the vicinity of the cell air inlet. 制御部が行う水分状態診断処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the moisture state diagnostic process which a control part performs. 制御部が行う空気過剰率取得処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the excess air ratio acquisition process which a control part performs. 第２実施形態の燃料電池システムの全体構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the whole structure of the fuel cell system of 2nd Embodiment. 空気過剰率と空気排ガス中の酸素濃度との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between an excess air ratio and the oxygen concentration in air exhaust gas. 第２実施形態の制御部が行う空気過剰率取得処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the excess air ratio acquisition process which the control part of 2nd Embodiment performs. 第３実施形態の空気側セパレータ１１０の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the air side separator 110 of 3rd Embodiment. 空気入口部近傍において、空気過剰率と水分状態が適正となる局所電流の基準値とが関連づけられたマップを示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a map in which an excess air ratio and a reference value of a local current at which a moisture state is appropriate are associated with each other in the vicinity of an air inlet. 空気出口部近傍において、空気過剰率と水分状態が適正となる局所電流の基準値とが関連づけらたマップを示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a map in which an excess air ratio and a reference value of a local current at which a moisture state is appropriate are associated in the vicinity of an air outlet. 第３実施形態の制御部が行う水分状態診断処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the moisture state diagnostic process which the control part of 3rd Embodiment performs.

符号の説明Explanation of symbols

１０…燃料電池、１１…セル、１１０ａ…空気入口部、１１０ｂ…空気出口部、１２…局所電流センサ（局所電流測定手段）、１４…全電流センサ（全電流測定手段）、３４…空気流量センサ（酸化ガス流量測定手段）、３５…酸素濃度センサ（酸素濃度測定手段）、５０…制御部（制御手段）。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell, 11 ... Cell, 110a ... Air inlet part, 110b ... Air outlet part, 12 ... Local current sensor (local current measuring means), 14 ... Total current sensor (total current measuring means), 34 ... Air flow sensor (Oxidizing gas flow rate measuring means), 35 ... oxygen concentration sensor (oxygen concentration measuring means), 50 ... control unit (control means).

Claims (9)

酸素を主成分とする酸化ガスと水素を主成分とする燃料ガスとを電気化学反応させて電気エネルギを発生させるセル（１１）を有する燃料電池（１０）と、
前記セル（１１）の酸化ガス入口部（１１０ａ）または酸化ガス出口部（１１０ｂ）の少なくとも一方を流れる局所電流を測定する局所電流測定手段（１２、１５）と、
前記燃料電池（１０）の供給される酸化ガスと前記燃料電池（１０）で消費される酸化ガスとの比である酸化ガス過剰率を取得するための酸化ガス過剰率取得手段（１４、３４、３５）と、
前記酸化ガス過剰率と前記局所電流とに基づいて前記燃料電池（１０）の内部水分状態を判定する制御手段（５０）とを備えることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell (10) having a cell (11) for electrochemically reacting an oxidizing gas mainly composed of oxygen and a fuel gas mainly composed of hydrogen to generate electric energy;
Local current measuring means (12, 15) for measuring a local current flowing through at least one of the oxidizing gas inlet (110a) and the oxidizing gas outlet (110b) of the cell (11);
Oxidizing gas excess rate acquisition means (14, 34,) for acquiring an oxidizing gas excess rate that is a ratio of the oxidizing gas supplied to the fuel cell (10) and the oxidizing gas consumed by the fuel cell (10). 35)
A fuel cell system comprising: control means (50) for determining an internal moisture state of the fuel cell (10) based on the oxidizing gas excess rate and the local current. 前記制御手段（５０）は、前記酸化ガス過剰率と、前記セル（１１）の酸化ガス入口部（１１０ａ）または酸化ガス出口部（１１０ｂ）の少なくとも一方の局所電流と、前記セル（１１）の酸化ガス入口部（１１０ａ）または酸化ガス出口部（１１０ｂ）の少なくとも一方の内部水分量とが関連づけられたマップに基づいて、前記セル（１１）の酸化ガス入口部（１１０ａ）または酸化ガス出口部（１１０ｂ）の少なくとも一方における前記酸化ガス過剰率に対する前記局所電流の基準値を決定するとともに、前記局所電流の基準値と前記局所電流測定手段（１２、１５）で測定された局所電流とに基づいて前記燃料電池（１０）の水分状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。 The control means (50) includes the oxidizing gas excess rate, the local current of at least one of the oxidizing gas inlet (110a) and the oxidizing gas outlet (110b) of the cell (11), and the cell (11). Based on the map in which at least one internal moisture content of the oxidizing gas inlet (110a) or the oxidizing gas outlet (110b) is associated, the oxidizing gas inlet (110a) or the oxidizing gas outlet of the cell (11). A reference value of the local current with respect to the oxidizing gas excess ratio in at least one of (110b), and based on the reference value of the local current and the local current measured by the local current measuring means (12, 15) The fuel cell system according to claim 1, wherein the moisture state of the fuel cell (10) is determined. 前記局所電流測定手段（１２）が前記セルの酸化ガス入口部（１１０ａ）の局所電流を測定するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein the local current measuring means (12) measures a local current at an oxidizing gas inlet (110a) of the cell. 前記局所電流測定手段（１５）が、前記セルの酸化ガス出口部（１１０ｂ）の局所電流を測定するものであることを特徴とする請求項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 fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the local current measuring means (15) measures a local current at an oxidizing gas outlet (110b) of the cell. . 前記制御手段（５０）は、前記セルの酸化ガス入口部（１１０ａ）に設置される前記局所電流測定手段（１２）で測定された局所電流が前記基準値の下限値を下回っている場合には、前記燃料電池が乾燥していると判定することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。 When the local current measured by the local current measuring means (12) installed at the oxidizing gas inlet (110a) of the cell is below the lower limit value of the reference value, the control means (50) The fuel cell system according to claim 3, wherein the fuel cell is determined to be dry. 前記制御手段（５０）は、前記セルの酸化ガス入口部（１１０ａ）に設置される前記局所電流測定手段（１２）で測定された局所電流が前記局基準値の上限値を上回っている場合には、前記燃料電池が水分過剰となっていると判定することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。 When the local current measured by the local current measuring means (12) installed at the oxidizing gas inlet (110a) of the cell exceeds the upper limit value of the local reference value, the control means (50) 6. The fuel cell system according to claim 5, wherein it is determined that the fuel cell is in excess of water. 前記制御手段（５０）は、前記セルの酸化ガス出口部（１１０ｂ）に設置される前記局所電流前記局所電流測定手段（１５）で測定された局所電流が前記基準値の下限値を下回っている場合には、前記燃料電池が水分過剰となっていると判定することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。 In the control means (50), the local current measured by the local current measuring means (15) installed at the oxidizing gas outlet (110b) of the cell is below the lower limit value of the reference value. In this case, it is determined that the fuel cell is in excess of water. 前記酸化ガス過剰率取得手段は、前記燃料電池（１０）の全電流を測定する全電流測定手段（１４）と、前記燃料電池（１０）に供給される酸化ガス流量を測定する酸化ガス流量測定手段（３４）とを有し、
前記制御手段（５０）は、前記全電流測定手段（１４）で測定した前記燃料電池（１０）の全電流から算出される前記燃料電池（１０）の酸化ガス消費量と、前記酸化ガス流量測定手段（３４）で測定した前記酸化ガス流量とから前記酸化ガス過剰率を決定することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の燃料電池システム。 The oxidant gas excess rate acquisition means includes total current measurement means (14) for measuring the total current of the fuel cell (10), and oxidant gas flow rate measurement for measuring the oxidant gas flow rate supplied to the fuel cell (10). Means (34),
The control means (50) measures the oxidizing gas consumption of the fuel cell (10) calculated from the total current of the fuel cell (10) measured by the total current measuring means (14), and measures the oxidizing gas flow rate. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 7, wherein the oxidizing gas excess rate is determined from the oxidizing gas flow rate measured by the means (34). 前記酸化ガス過剰率取得手段は、前記燃料電池（１０）に供給される酸化ガスのうち前記燃料電池（１０）で消費されずに排出される排ガス中に含まれる酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段（３５）を有し、
前記制御手段（５０）は、酸素濃度測定手段（３５）にて測定した酸素濃度に基づいて酸化ガス過剰率を決定することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の燃料電池システム。 The oxidizing gas excess rate acquisition means measures the oxygen concentration contained in the exhaust gas discharged without being consumed by the fuel cell (10) out of the oxidizing gas supplied to the fuel cell (10). Means (35),
The fuel according to any one of claims 1 to 6, wherein the control means (50) determines an excess ratio of the oxidizing gas based on the oxygen concentration measured by the oxygen concentration measuring means (35). Battery system.
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