JP4839698B2

JP4839698B2 - Fuel cell system

Info

Publication number: JP4839698B2
Application number: JP2005191821A
Authority: JP
Inventors: 真規岡田; 憲二加藤
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2025-06-30
Also published as: JP2007012438A

Description

本発明は燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.

特許文献１に従来の燃料電池システムが開示されている。この燃料電池システムは、燃料と空気とを反応させて電力を出力する単セルが複数積層された燃料電池スタックを備えている。各単セルは、固体高分子膜型のもの（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cells）であり、イオン交換樹脂からなる電解質膜を燃料極（アノード極、水素極ともいう。）と空気極（カソード極、酸素極ともいう。）とで挟持したものである。また、各単セルは、燃料極に水素ガス等の燃料を供給するための燃料室と、空気極に酸素を含む空気を供給するための空気室とを有している。 Patent Document 1 discloses a conventional fuel cell system. This fuel cell system includes a fuel cell stack in which a plurality of single cells that output electric power by reacting fuel and air are stacked. Each single cell is of a solid polymer membrane type (PEFC: Polymer Electrolyte Fuel Cells), and an electrolyte membrane made of an ion exchange resin is composed of a fuel electrode (also referred to as an anode electrode or a hydrogen electrode) and an air electrode (a cathode electrode, It is also called an oxygen electrode.) Each unit cell has a fuel chamber for supplying fuel such as hydrogen gas to the fuel electrode and an air chamber for supplying air containing oxygen to the air electrode.

また、この燃料電池システムは、燃料供給装置と空気供給装置と制御装置とを備えている。燃料供給装置は、燃料電池スタックに燃料を供給するものである。空気供給装置は、燃料電池スタックに空気を供給するものである。制御装置は、燃料電池スタックに供給する燃料量及び空気量を制御するものである。 The fuel cell system includes a fuel supply device, an air supply device, and a control device. The fuel supply device supplies fuel to the fuel cell stack. The air supply device supplies air to the fuel cell stack. The control device controls the amount of fuel and air supplied to the fuel cell stack.

このような構成である従来の燃料電池システムは、燃料電池スタックの発電時に、水素ガス等の燃料が各単セルの燃料室に供給され、それと同時に各単セルの空気極に酸素を含む空気が供給される。これにより、各単セルでは、燃料極と空気極との間で燃料と酸素とが反応する。具体的には、燃料極で得られた水素イオンがプロトン（Ｈ ₃ Ｏ ⁺）の形態で水分を含んだ電解質膜中を空気極側に移動し、空気極で空気中の酸素と反応し、水を生成する。一方、燃料極で得られた電子は負荷装置を通って空気極側に移動する。こうした一連の電気化学反応の結果、各単セルにおいて、電力が出力される。その結果、単セルが複数積層された燃料電池スタックは、全体として大きな電力を出力することが可能となっている。 In the conventional fuel cell system having such a configuration, during the power generation of the fuel cell stack, fuel such as hydrogen gas is supplied to the fuel chamber of each single cell, and at the same time, air containing oxygen is supplied to the air electrode of each single cell. Supplied. Thereby, in each single cell, a fuel and oxygen react between a fuel electrode and an air electrode. Specifically, hydrogen ions obtained at the fuel electrode move to the air electrode side in the electrolyte membrane containing water in the form of protons ( H ₃ O ⁺ ), and react with oxygen in the air at the air electrode, Produce water. On the other hand, the electrons obtained at the fuel electrode move to the air electrode side through the load device. As a result of such a series of electrochemical reactions, electric power is output in each single cell. As a result, the fuel cell stack in which a plurality of single cells are stacked can output large electric power as a whole.

ところで、この燃料電池システムは、燃料電池スタックの発電時に良好な発電状態を維持するため、各単セルの空気極で空気供給不足を生じないようにする必要がある。このため、各空気極からは少なくとも生成水が好適に排除されなければならない。電解質膜を直噴水によって湿潤に保つ燃料電池システムにおいては、各空気極に過剰な直噴水が残留しないようにもしなければならない。さもなければ、各単セルの発電能力が低下するからである。 By the way, in this fuel cell system, in order to maintain a good power generation state at the time of power generation of the fuel cell stack, it is necessary to prevent a shortage of air supply at the air electrode of each single cell. For this reason, at least product water must be suitably excluded from each air electrode. In the fuel cell system in which the electrolyte membrane is kept wet by the direct fountain, it is necessary to prevent excessive direct fountain from remaining in each air electrode. Otherwise, the power generation capacity of each single cell is reduced.

このため、特許文献１の燃料電池システムでは、燃料電池スタックの出力電圧とインピーダンス計で検出されたインピーダンスとにより全体的な空気極の濡れすぎを検出し、空気極が濡れすぎである場合には、全空気極に供給する空気の動圧を一時的に増加させることとしている。これにより、この燃料電池システムでは、各空気極の空気供給不足を解消可能としている。 For this reason, in the fuel cell system of Patent Document 1, when the entire air electrode is too wet is detected based on the output voltage of the fuel cell stack and the impedance detected by the impedance meter, and the air electrode is too wet. The dynamic pressure of the air supplied to all the air electrodes is temporarily increased. Thereby, in this fuel cell system, the air supply shortage of each air electrode can be solved.

特開平７−２３５３２４号公報JP 7-235324 A

しかし、上記特許文献１の燃料電池システムは、空気極の空気供給不足を燃料電池スタック全体の出力電圧及びインピーダンスに基付いてしか判定していない。このため、他の影響で燃料電池スタック全体の出力電圧及びインピーダンスが変化してしまうような場合には、空気供給不足を正確に判定することができない。その結果、この燃料電池システムでは、空気供給不足の抑制並びにそれに起因する性能低下及び耐久性劣化を抑制することが不十分であった。 However, the fuel cell system disclosed in Patent Document 1 determines that the air supply from the air electrode is insufficient based only on the output voltage and impedance of the entire fuel cell stack. For this reason, when the output voltage and impedance of the entire fuel cell stack change due to other influences, it is not possible to accurately determine the shortage of air supply. As a result, in this fuel cell system, it has been insufficient to suppress the shortage of air supply and to suppress the performance degradation and durability deterioration resulting therefrom.

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、燃料電池スタックにフラッディングが生じて空気供給不足が生じているかどうかをより正確に判定し、その抑制並びに性能低下及び耐久性劣化を抑制可能な燃料電池システムを提供することを解決すべき課題としている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional situation, and more accurately determines whether flooding has occurred in the fuel cell stack and insufficient air supply has occurred, and its suppression, performance degradation, and durability degradation The problem to be solved is to provide a fuel cell system capable of suppressing the above.

請求項１に係る燃料電池システムは、燃料と空気とを反応させて電力を出力する単セルが複数積層された燃料電池スタックと、
該燃料電池スタックに該燃料を供給する燃料供給装置と、
該燃料電池スタックに該空気を供給する空気供給装置と、
該燃料電池スタックに供給する燃料量及び空気量を制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムにおいて、
前記制御装置は、一定時間毎に前記燃料電池スタックの電圧である測定電圧を検出する電圧検出手段と、
一定時間毎に前記燃料電池スタックの電流値を検出する電流値検出手段と、
該測定電圧及び電流値を記憶する記憶手段と、
現在の電流値と前回の電流値とを比較する電流値比較手段と、
現在の電流値と前回の電流値とが等しい場合、現在の該測定電圧が前回の該測定電圧より大きければ、フラッディング信号を発するフラッディング告知手段と、
該フラッディング信号が予め定めた基準回数以上連続して発せられた場合にのみ、フラッディングが生じて空気供給不足が生じていると判断して、警告信号を発する警告手段とを有することを特徴とする。 The fuel cell system according to claim 1 is a fuel cell stack in which a plurality of single cells that output electric power by reacting fuel and air are stacked;
A fuel supply device for supplying the fuel to the fuel cell stack;
An air supply device for supplying the air to the fuel cell stack;
A fuel cell system comprising: a control device that controls the amount of fuel and air supplied to the fuel cell stack;
The control device includes a voltage detection means for detecting a measurement voltage that is a voltage of the fuel cell stack at regular intervals;
Current value detecting means for detecting the current value of the fuel cell stack at regular intervals;
Storage means for storing the measured voltage and current value;
Current value comparison means for comparing the current value with the previous current value;
A flood notification means for issuing a flooding signal if the current measurement value is equal to the previous current value and the current measurement voltage is greater than the previous measurement voltage ;
Only when the flooding signal is continuously issued for a predetermined reference number of times or more, it has warning means for judging that flooding has occurred and air supply is insufficient, and for issuing a warning signal. .

発明者らの試験結果によれば、以下の場合に単セル電圧が短時間で高くなる空気供給不足が生じたことを判断できる。まず、燃料電池スタック全体の測定電圧を検出するとともに電流値を検出し、現在の電流値と前回の電流値とを比較し、現在の電流値と前回の電流値とが等しい場合、現在の測定電圧が前回の測定電圧より大きければ、フラッディングが生じたことによる空気供給不足のおそれがある。そして、フラッディング信号が予め定めた基準回数以上連続して発せられた場合、フラッディングが生じて空気供給不足が生じていると正確に判断される。その結果、この燃料電池システムでは、警告信号を発し、単セル電圧が短時間で高くなる空気供給不足の抑制並びにそれに起因する性能低下及び耐久性劣化を抑制することが可能になる。 According to the test results of the inventors, it can be determined that the shortage of air supply in which the single cell voltage increases in a short time has occurred in the following cases. First, the measured voltage of the entire fuel cell stack is detected, the current value is detected, the current value is compared with the previous current value, and if the current current value and the previous current value are equal, the current measurement value is If the voltage is greater than the previous measured voltage, there is a risk of insufficient air supply due to flooding . When the flooding signal is continuously generated for a predetermined reference number or more, it is accurately determined that flooding occurs and air supply is insufficient. As a result, in this fuel cell system, it is possible to issue a warning signal and suppress the shortage of air supply in which the single cell voltage increases in a short time, as well as the performance degradation and durability deterioration resulting therefrom.

警告手段は、少なくとも、制御装置の中で警告信号を発するものであればよい。そうであれば、制御装置が直ちに適切な処置を実施することができる。また、警告手段は、燃料電池システムの使用者その他の外部に対して、直ちにフラッディングが生じて空気供給不足が生じていることを知らせたり、制御装置が適切な処置を実施してもその空気供給不足が解消されない場合に異常を知らせたりするものであってもよい。 The warning means may be anything that emits a warning signal in the control device. If so, the control device can immediately take appropriate action. Moreover, warning means to the user other outside the fuel cell system immediately flooding occurs or indicates when air supply shortage has occurred, the control device also its air supply to implement appropriate measures If the shortage is not resolved, an abnormality may be notified.

請求項２に係る燃料電池システムは、燃料と空気とを反応させて電力を出力する単セルが複数積層された燃料電池スタックと、
該燃料電池スタックに該燃料を供給する燃料供給装置と、
該燃料電池スタックに該空気を供給する空気供給装置と、
該燃料電池スタックに供給する燃料量及び空気量を制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムにおいて、
前記制御装置は、一定時間毎に前記各単セルの電圧である単セル電圧を検出する単セル電圧検出手段と、
一定時間毎に前記燃料電池スタックの電流値を検出する電流値検出手段と、
各該単セル電圧及び電流値を記憶する記憶手段と、
現在の電流値と前回の電流値とを比較する電流値比較手段と、
現在の電流値が前回の電流値と等しい場合、現在の個々の該単セル電圧が前回の個々の該単セル電圧より大きければ、フラッディング信号を発するフラッディング告知手段と、
該フラッディング信号が予め定めた基準回数以上連続して発せられた場合にのみ、フラッディングが生じて空気供給不足が生じていると判断して、警告信号を発する警告手段とを有することを特徴とする。 A fuel cell system according to claim 2 is a fuel cell stack in which a plurality of single cells that output electric power by reacting fuel and air are stacked;
A fuel supply device for supplying the fuel to the fuel cell stack;
An air supply device for supplying the air to the fuel cell stack;
A fuel cell system comprising: a control device that controls the amount of fuel and air supplied to the fuel cell stack;
The control device comprises a single cell voltage detecting means for detecting a single cell voltage that is a voltage of each single cell at regular time intervals;
Current value detecting means for detecting the current value of the fuel cell stack at regular intervals;
Storage means for storing each single cell voltage and current value;
Current value comparison means for comparing the current value with the previous current value;
A flood notification means for generating a flooding signal if the current current value is equal to the previous current value and the current individual cell voltage is greater than the previous individual cell voltage;
Only when the flooding signal is continuously issued for a predetermined reference number of times or more, it has warning means for judging that flooding has occurred and air supply is insufficient, and for issuing a warning signal. .

発明者らの試験結果によれば、以下の場合にはいずれかの単セルでフラッディングが生じて空気供給不足が生じたことを判断できる。まず、各単セル電圧と電流値とを一定時間毎に検知し、現在の電流値と前回の電流値とを比較する。そして、現在の電流値が前回の電流値と等しい場合、現在の個々の単セル電圧が前回の個々の単セル電圧より大きければ、フラッディングのおそれがある。その状態が連続しておれば、その空気供給不足であると正確に判断される。その結果、この燃料電池システムでは、単セルレベルでの空気供給不足の抑制並びにそれに起因する単セルレベルでの性能低下及び耐久性劣化を抑制することが可能になる。 According to the test results of the inventors, in the following cases, it can be determined that flooding has occurred in any single cell, resulting in insufficient air supply. First, each single cell voltage and current value are detected at regular intervals, and the current current value is compared with the previous current value. When the current value is equal to the previous current value, if the current individual cell voltage is larger than the previous individual cell voltage, flooding may occur. If the state continues, it is accurately determined that the air supply is insufficient. As a result, in this fuel cell system, it becomes possible to suppress the shortage of air supply at the single cell level and to suppress the performance degradation and durability deterioration at the single cell level resulting therefrom.

請求項３に係る燃料電池システムは、燃料と空気とを反応させて電力を出力する単セルが複数積層された燃料電池スタックと、
該燃料電池スタックに該燃料を供給する燃料供給装置と、
該燃料電池スタックに該空気を供給する空気供給装置と、
該燃料電池スタックに供給する燃料量及び空気量を制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムにおいて、
前記制御装置は、一定時間毎に前記各単セルの電圧である単セル電圧を検出する単セル電圧検出手段と、
各該単セル電圧を記憶する記憶手段と、
全ての該単セルの中で最も電圧が高い最高電圧単セルを抽出する抽出手段と、
該最高電圧単セルと他の該単セルとの現在検出した電圧の差である現在電圧差と、予め設定した基準電圧差とを比較する単セル電圧比較手段と、
該現在電圧差が該基準電圧差より大きい場合、フラッディング信号を発するフラッディング告知手段と、
該フラッディング信号が予め定めた基準回数以上連続して発せられた場合にのみ、フラッディングが生じて空気供給不足が生じていると判断して、警告信号を発する警告手段とを有することを特徴とする。 A fuel cell system according to claim 3 is a fuel cell stack in which a plurality of single cells that output electric power by reacting fuel and air are stacked, and
A fuel supply device for supplying the fuel to the fuel cell stack;
An air supply device for supplying the air to the fuel cell stack;
A fuel cell system comprising: a control device that controls the amount of fuel and air supplied to the fuel cell stack;
The control device comprises a single cell voltage detecting means for detecting a single cell voltage that is a voltage of each single cell at regular time intervals;
Storage means for storing each single cell voltage;
Extraction means for extracting the highest voltage single cell having the highest voltage among all the single cells;
A single cell voltage comparison means for comparing a current voltage difference, which is a difference between the currently detected voltage of the highest voltage single cell and the other single cell, and a preset reference voltage difference;
A flooding notification means for issuing a flooding signal if the current voltage difference is greater than the reference voltage difference;
Only when the flooding signal is continuously issued for a predetermined reference number of times or more, it has warning means for judging that flooding has occurred and air supply is insufficient, and for issuing a warning signal. .

発明者らの試験結果によれば、以下の場合にもいずれかの単セルでフラッディングが生じて空気供給不足が生じたことを判断できる。まず、各単セル電圧を一定時間毎に検知し、全ての単セルの中で、最も電圧が高い最高電圧単セルを抽出する。次いで、最高電圧単セルと他の単セルとの現在検出した電圧の差である現在電圧差と、予め設定した基準電圧差とを比較する。この基準電圧差は、適用される燃料電池システムごとに正常な発電時における燃料電池スタック内のセル電圧の最高値と最低値との差で求められる。そして、現在電圧差が基準電圧差より大きい場合、フラッディングのおそれがある。その状態が連続しておれば、その空気供給不足であると正確に判断される。その結果、この燃料電池システムでは、単セルレベルでの空気供給不足の抑制並びにそれに起因する単セルレベルでの性能低下及び耐久性劣化を抑制することが可能になる。 According to the test results of the inventors, it can be determined that flooding has occurred in any single cell in the following cases, resulting in insufficient air supply. First, each single cell voltage is detected at regular intervals, and the highest voltage single cell having the highest voltage is extracted from all the single cells. Next, the current voltage difference, which is the difference between the currently detected voltages of the highest voltage single cell and the other single cells, is compared with a preset reference voltage difference. This reference voltage difference is obtained by the difference between the highest value and the lowest value of the cell voltage in the fuel cell stack during normal power generation for each applied fuel cell system. If the current voltage difference is larger than the reference voltage difference, there is a risk of flooding. If the state continues, it is accurately determined that the air supply is insufficient. As a result, in this fuel cell system, it becomes possible to suppress the shortage of air supply at the single cell level and to suppress the performance degradation and durability deterioration at the single cell level resulting therefrom.

したがって、請求項１〜３に係る燃料電池システムは、燃料電池スタックにフラッディングが生じて空気供給不足が生じているかどうかをより正確に判定し、その抑制並びに性能低下及び耐久性劣化を抑制可能である。 Therefore, the fuel cell system according to claims 1 to 3 can more accurately determine whether flooding has occurred in the fuel cell stack and insufficient air supply has occurred, and the suppression, performance degradation, and durability degradation can be suppressed. is there.

制御装置は、警告信号が発せられた時、燃料電池スタックに供給する空気量を増加する空気量変更手段を有することが好ましい。これにより、フラッディングの発生を検出した場合、空気供給量が増加されて空気流路を塞ぐ過剰な水が吹き飛ばされ、フラッディングが解消されるので、燃料電池スタックの出力低下を抑制できる。 The control device preferably includes an air amount changing means for increasing the amount of air supplied to the fuel cell stack when a warning signal is issued. Thereby, when the occurrence of flooding is detected, the amount of air supply is increased and excess water that blocks the air flow path is blown away, and the flooding is eliminated, so that a decrease in the output of the fuel cell stack can be suppressed.

フラッディング告知手段がフラッディング信号を発しない場合、警告手段は警告信号を解除し、空気量変更手段は、燃料電池スタックに供給する空気量を減少することが好ましい。この場合、一度、フラッディングが生じて空気供給不足になっても、回復動作に移行した後の燃料電池システムを通常の発電状態に復帰させることができる。 If the flooding notification means does not issue a flooding signal, the warning means preferably cancels the warning signal, and the air amount changing means preferably reduces the amount of air supplied to the fuel cell stack. In this case, even if flooding occurs once and the air supply becomes insufficient, the fuel cell system after shifting to the recovery operation can be returned to the normal power generation state.

制御装置は、警告信号が発せられた時、燃料電池スタックの電流値が増大するように制御する電流値制御手段を有することが好ましい。この場合、例えば、キャパシタ、バッテリ等の蓄電装置に強制的に充電を行い、燃料電池の発電量を上げて温度を上昇させ、空気極から過剰な水を気化させることでフラッディングが生じた空気供給不足を解消することができる。 It is preferable that the control device has a current value control means for controlling the current value of the fuel cell stack to increase when a warning signal is issued. In this case, for example, forcibly charging a power storage device such as a capacitor or a battery, increasing the power generation amount of the fuel cell to increase the temperature, and evaporating excess water from the air electrode, thereby causing an air supply in which flooding occurs. The shortage can be resolved.

燃料電池スタックと並列に接続され、燃料電池スタックから出力された電力を蓄える蓄電装置と、燃料電池スタック及び蓄電装置とそれぞれ接続され、少なくとも一方からの電力により駆動される負荷装置とを備える場合、電流値制御手段は、蓄電装置及び負荷装置によって燃料電池スタックの電流値を増大させることができる。この場合、燃料電池スタックは蓄電装置及び負荷装置に対して大きな電流値で発電することができる。 When provided with a power storage device connected in parallel with the fuel cell stack and storing the power output from the fuel cell stack, and a load device connected to the fuel cell stack and the power storage device and driven by power from at least one of them, The current value control means can increase the current value of the fuel cell stack by the power storage device and the load device. In this case, the fuel cell stack can generate power with a large current value for the power storage device and the load device.

本発明は、燃料電池システムの運転方法でもあり得る。第１の燃料電池システムの運転方法は、燃料と空気とを反応させて電力を出力する単セルが複数積層された燃料電池スタックと、
該燃料電池スタックに該燃料を供給する燃料供給装置と、
該燃料電池スタックに該空気を供給する空気供給装置と、
該燃料電池スタックに供給する燃料量及び空気量を制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムの運転方法において、
前記制御装置は、一定時間毎に前記燃料電池スタックの電圧である測定電圧及び前記燃料電池スタックの電流値を検出し、該測定電圧及び電流値を記憶した後、
現在の電流値と前回の電流値とを比較し、
現在の電流値と前回の電流値とが等しい場合、現在の該測定電圧が前回の該測定電圧より大きければ、フラッディング信号を発し、
該フラッディング信号が予め定めた基準回数以上連続して発せられた場合にのみ、フラッディングが生じて空気供給不足が生じていると判断して、警告信号を発することを特徴とする。 The present invention may also be a method for operating a fuel cell system. The operation method of the first fuel cell system includes a fuel cell stack in which a plurality of single cells that output electric power by reacting fuel and air are stacked, and
A fuel supply device for supplying the fuel to the fuel cell stack;
An air supply device for supplying the air to the fuel cell stack;
In a method of operating a fuel cell system, comprising a control device for controlling the amount of fuel and air supplied to the fuel cell stack,
The control device detects a measurement voltage that is a voltage of the fuel cell stack and a current value of the fuel cell stack every predetermined time, and stores the measurement voltage and the current value.
Compare the current value with the previous current value,
If the current value is equal to the previous current value, if the current measured voltage is greater than the previous measured voltage, a flooding signal is generated,
Only when the flooding signal is continuously issued for a predetermined reference number or more, it is determined that flooding has occurred and air supply is insufficient, and a warning signal is issued.

第２の燃料電池システムの運転方法は、燃料と空気とを反応させて電力を出力する単セルが複数積層された燃料電池スタックと、
該燃料電池スタックに該燃料を供給する燃料供給装置と、
該燃料電池スタックに該空気を供給する空気供給装置と、
該燃料電池スタックに供給する燃料量及び空気量を制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムの運転方法において、
前記制御装置は、一定時間毎に前記各単セルの電圧である単セル電圧及び前記燃料電池スタックの電流値を検出し、各該単セル電圧及び電流値を記憶した後、
現在の電流値と前回の電流値とを比較し、
現在の電流値が前回の電流値と等しい場合、現在の個々の該単セル電圧が前回の個々の該単セル電圧より大きければ、フラッディング信号を発し、
該フラッディング信号が予め定めた基準回数以上連続して発せられた場合にのみ、フラッディングが生じて空気供給不足が生じていると判断して、警告信号を発することを特徴とする。 The operation method of the second fuel cell system includes a fuel cell stack in which a plurality of single cells that output electric power by reacting fuel and air are stacked, and
A fuel supply device for supplying the fuel to the fuel cell stack;
An air supply device for supplying the air to the fuel cell stack;
In a method of operating a fuel cell system, comprising a control device for controlling the amount of fuel and air supplied to the fuel cell stack,
The control device detects a single cell voltage that is a voltage of each single cell and a current value of the fuel cell stack at regular time intervals, and stores each single cell voltage and current value.
Compare the current value with the previous current value,
If the current current value is equal to the previous current value, if the current individual cell voltage is greater than the previous individual cell voltage, a flooding signal is generated;
Only when the flooding signal is continuously issued for a predetermined reference number or more, it is determined that flooding has occurred and air supply is insufficient, and a warning signal is issued.

第３の燃料電池システムの運転方法は、燃料と空気とを反応させて電力を出力する単セルが複数積層された燃料電池スタックと、
該燃料電池スタックに該燃料を供給する燃料供給装置と、
該燃料電池スタックに該空気を供給する空気供給装置と、
該燃料電池スタックに供給する燃料量及び空気量を制御する制御装置と、を備えた燃料電池システムの運転方法において、
前記制御装置は、一定時間毎に前記各単セルの電圧である単セル電圧を検出して記憶し、
全ての該単セルの中で最も電圧が高い最高電圧単セルを抽出した後、
該最高電圧単セルと他の該単セルとの現在検出した電圧の差である現在電圧差と、予め設定した基準電圧差とを比較し、
該現在電圧差が該基準電圧差より大きい場合、フラッディング信号を発し、
該フラッディング信号が予め定めた基準回数以上連続して発せられた場合にのみ、フラッディングが生じて空気供給不足が生じていると判断して、警告信号を発することを特徴とする。 The operation method of the third fuel cell system includes a fuel cell stack in which a plurality of single cells that output electric power by reacting fuel and air are stacked, and
A fuel supply device for supplying the fuel to the fuel cell stack;
An air supply device for supplying the air to the fuel cell stack;
In a method of operating a fuel cell system, comprising a control device for controlling the amount of fuel and air supplied to the fuel cell stack,
The control device detects and stores a single cell voltage that is a voltage of each single cell at regular time intervals,
After extracting the highest voltage single cell having the highest voltage among all the single cells,
Compare the current voltage difference, which is the difference between the currently detected voltage of the highest voltage single cell and the other single cell, with a preset reference voltage difference,
If the current voltage difference is greater than the reference voltage difference, issue a flooding signal;
Only when the flooding signal is continuously issued for a predetermined reference number or more, it is determined that flooding has occurred and air supply is insufficient, and a warning signal is issued.

以下、本発明を具体化した実施例１〜３を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments 1 to 3 embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１に示す実施例１の燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１と、蓄電装置２と、負荷装置３と、制御装置４とを備えている。 A fuel cell system 100 according to the first embodiment shown in FIG. 1 includes a fuel cell stack 1, a power storage device 2, a load device 3, and a control device 4.

燃料電池スタック１は、図２に示すように、燃料と空気とを反応させて電力を出力する単セル１０が複数積層されたものである。単セル１０は、固体高分子膜型のもの（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cells）であり、イオン交換樹脂からなる電解質膜１１ａを燃料極１１ｂと、空気極１１ｃとで挟持したものである。燃料極１１ｂは、電解質膜１１ａの一面に一体に形成されたカーボンからなり、空気極１１ｃは、電解質膜１１ａの他面に一体に形成されたカーボンからなる。また、各単セル１０は、隣接する他の単セル１０との間にセパレータ１２を有している。各セパレータ１２の燃料極１１ｂ側には燃料室１２ａが形成されており、燃料室１２ａによって燃料ガスである水素ガスが燃料極１１ｂに供給されるようになっている。他方、各セパレータ１２の空気極１１ｃ側には空気室１２ｂが形成されており、空気室１２ｂによって酸素を含む空気が空気極１１ｃに供給されるようになっている。 As shown in FIG. 2, the fuel cell stack 1 is formed by stacking a plurality of single cells 10 that output electric power by reacting fuel and air. The single cell 10 is of a solid polymer membrane type (PEFC: Polymer Electrolyte Fuel Cells), in which an electrolyte membrane 11a made of an ion exchange resin is sandwiched between a fuel electrode 11b and an air electrode 11c. The fuel electrode 11b is made of carbon integrally formed on one surface of the electrolyte membrane 11a, and the air electrode 11c is made of carbon integrally formed on the other surface of the electrolyte membrane 11a. Each unit cell 10 has a separator 12 between other unit cells 10 adjacent thereto. A fuel chamber 12a is formed on the fuel electrode 11b side of each separator 12, and hydrogen gas, which is a fuel gas, is supplied to the fuel electrode 11b by the fuel chamber 12a. On the other hand, an air chamber 12b is formed on the air electrode 11c side of each separator 12, and air containing oxygen is supplied to the air electrode 11c by the air chamber 12b.

そして、この燃料電池スタック１は、図１に示すように、他の構成部品とともに組み付けられて、燃料電池システム１００を構成する。 As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 1 is assembled together with other components to constitute a fuel cell system 100.

燃料電池スタック１の燃料室１２ａに設けられた供給口２１ａ及び排出口２１ｂには、次のような各種の構成部品が接続されて、燃料室１２ａ内への水素ガスの供給及び燃料室１２ａからの排気水素ガスの排出を実施することが可能とされている。 The following various components are connected to the supply port 21a and the discharge port 21b provided in the fuel chamber 12a of the fuel cell stack 1 to supply hydrogen gas into the fuel chamber 12a and from the fuel chamber 12a. The exhaust hydrogen gas can be discharged.

供給口２１ａの最も上流側には水素タンク５０があり、水素タンク５０と供給口２１ａとの間には、配管５１が設けられている。配管５１は、水素タンク５０側から、水素元電磁弁６１ａと、水素供給圧レギュレータ６１ｂと、水素供給電磁弁６１ｃとを有している。 There is a hydrogen tank 50 on the most upstream side of the supply port 21a, and a pipe 51 is provided between the hydrogen tank 50 and the supply port 21a. The pipe 51 includes a hydrogen source electromagnetic valve 61a, a hydrogen supply pressure regulator 61b, and a hydrogen supply electromagnetic valve 61c from the hydrogen tank 50 side.

排出口２１ｂから接続点Ｂまでには配管５２が設けられ、接続点Ｂからダクト９１までには、配管５３が設けられている。また、接続点Ｂから配管５１の途中の接続点Ａまでには、配管５４が設けられている。 A pipe 52 is provided from the discharge port 21 b to the connection point B, and a pipe 53 is provided from the connection point B to the duct 91. A pipe 54 is provided from the connection point B to the connection point A in the middle of the pipe 51.

配管５３は、排気水素ガスを排気口２１ｂから排出するための水素排気電磁弁６３を有している。配管５４は、排気水素ガスを供給口２１ａから再供給するための水素循環電磁弁６４を有している。水素タンク５０、配管５１〜５４、水素元電磁弁６１ａ、水素供給圧レギュレータ６１ｂ、水素供給電磁弁６１ｃ、水素排気電磁弁６３及び水素循環電磁弁６４が燃料供給装置である。 The pipe 53 has a hydrogen exhaust solenoid valve 63 for discharging exhaust hydrogen gas from the exhaust port 21b. The pipe 54 has a hydrogen circulation solenoid valve 64 for resupplying the exhaust hydrogen gas from the supply port 21a. The hydrogen tank 50, the pipes 51 to 54, the hydrogen source solenoid valve 61a, the hydrogen supply pressure regulator 61b, the hydrogen supply solenoid valve 61c, the hydrogen exhaust solenoid valve 63, and the hydrogen circulation solenoid valve 64 are fuel supply devices.

また、燃料電池スタック１の上方には、空気を取り入れる空気マニホールド４２が設けられている。この空気マニホールド４２には、フィルタ４１ａを有する空気吸入ファン４１が接続されており、空気室１２ｂ内に空気を供給可能とされている。空気吸入ファン４１及び空気マニホールド４２が空気供給装置である。 An air manifold 42 that takes in air is provided above the fuel cell stack 1. An air intake fan 41 having a filter 41a is connected to the air manifold 42 so that air can be supplied into the air chamber 12b. The air suction fan 41 and the air manifold 42 are air supply devices.

また、空気マニホールド４２には、水噴射ノズル９９が配設されている。この水噴射ノズル９９は、配管９８によりレベルゲージ９７ａが内装された水タンク９７と接続されている。配管９８は、フィルタ９８ａ及び水直噴ポンプ８３を有している。水直噴ポンプ８３、配管９８及び水噴射ノズル９９が燃料電池スタック１に水を供給する冷却装置である。 The air manifold 42 is provided with a water injection nozzle 99. The water injection nozzle 99 is connected to a water tank 97 in which a level gauge 97 a is built by a pipe 98. The pipe 98 includes a filter 98 a and a water direct injection pump 83. The water direct injection pump 83, the pipe 98 and the water injection nozzle 99 are cooling devices that supply water to the fuel cell stack 1.

さらに、燃料電池スタック１の下方には、温度センサ９０ａを有する空気排出経路９０と、凝縮器９２と、凝縮器ファン９３と、排出された空気を空気排出経路９０から凝縮器９２まで導くダクト９１とが設けられて、空気室１２ｂ内から空気を排出可能とされている。凝縮器９２は、空気と水とを分離することが可能であり、分離された空気を大気に排出するための配管９４と、フィルタ９４ａと、温度センサ９４ｂとを有しているとともに、分離された水を水タンク９７に輸送する配管９６と、水回収ポンプ８２とを有している。 Further, below the fuel cell stack 1, an air discharge path 90 having a temperature sensor 90 a, a condenser 92, a condenser fan 93, and a duct 91 that guides the discharged air from the air discharge path 90 to the condenser 92. Are provided so that air can be discharged from the air chamber 12b. The condenser 92 is capable of separating air and water. The condenser 92 includes a pipe 94 for discharging the separated air to the atmosphere, a filter 94a, and a temperature sensor 94b. A pipe 96 for transporting the water to the water tank 97 and a water recovery pump 82 are provided.

燃料電池スタック１、水素元電磁弁６１ａ、水素供給圧レギュレータ６１ｂ、水素供給電磁弁６１ｃ、水素排気電磁弁６３、及び水素循環電磁弁６４は、制御装置４と電気的に接続されて制御可能とされている。また、空気吸入ファン４１、レベルゲージ９７ａ、水直噴ポンプ８３、温度センサ９０ａ、凝縮器ファン９３その他の構成部品も、制御装置４と電気的に接続されて制御可能とされている。 The fuel cell stack 1, the hydrogen source solenoid valve 61a, the hydrogen supply pressure regulator 61b, the hydrogen supply solenoid valve 61c, the hydrogen exhaust solenoid valve 63, and the hydrogen circulation solenoid valve 64 are electrically connected to the control device 4 and can be controlled. Has been. Further, the air suction fan 41, the level gauge 97a, the water direct injection pump 83, the temperature sensor 90a, the condenser fan 93, and other components are also electrically connected to the control device 4 and can be controlled.

次に、蓄電装置２、負荷装置３及び制御装置４について説明する。 Next, the power storage device 2, the load device 3, and the control device 4 will be described.

蓄電装置２は、図１に示すように、燃料電池スタック１と並列に接続され、燃料電池スタック１から出力された電力を蓄えるものである。蓄電装置２としては、キャパシタや二次電池等の一般的な蓄電手段を採用することができる。 As shown in FIG. 1, the power storage device 2 is connected in parallel with the fuel cell stack 1 and stores electric power output from the fuel cell stack 1. As the power storage device 2, general power storage means such as a capacitor or a secondary battery can be employed.

負荷装置３は、燃料電池スタック１及び蓄電装置２とそれぞれ接続され、少なくとも一方からの電力により駆動されるものである。負荷装置３は、インバータ（図示しない）及び電動モータ（図示しない）を有し、燃料電池システム１００が搭載される自動車を走行させることが可能とされている。 The load device 3 is connected to the fuel cell stack 1 and the power storage device 2, respectively, and is driven by electric power from at least one. The load device 3 includes an inverter (not shown) and an electric motor (not shown), and can drive an automobile on which the fuel cell system 100 is mounted.

制御装置４は、燃料電池スタック１に供給する燃料量及び空気量を制御し、燃料電池スタック１との接続を蓄電装置２又は負荷装置３に切り換えると共に燃料電池スタック１の電流値を制御するものである。 The control device 4 controls the amount of fuel and air supplied to the fuel cell stack 1, switches the connection with the fuel cell stack 1 to the power storage device 2 or the load device 3, and controls the current value of the fuel cell stack 1. It is.

具体的には、空気吸入ファン４１及び水直噴ポンプ８３は制御装置４に接続されている。また、燃料電池スタック１の燃料極１１ａ側の端子１ａには、制御装置４の一部を構成するリレー４５ａ、４５ｄ、ダイオード４５ｂ及びＩＰＭ（Intelligent Power Module）４５ｃが接続されている。 Specifically, the air suction fan 41 and the water direct injection pump 83 are connected to the control device 4. Further, relays 45 a and 45 d, a diode 45 b and an IPM (Intelligent Power Module) 45 c that constitute a part of the control device 4 are connected to the terminal 1 a on the fuel electrode 11 a side of the fuel cell stack 1.

リレー４５ａ、４５ｄの連携動作によって、燃料電池スタック１との接続を蓄電装置２又は負荷装置３に切り換えたり、燃料電池スタック１と蓄電装置２及び負荷装置３との接続を切り離したりすることが可能とされている。また、ダイオード４５ｂによって、蓄電装置２から燃料電池スタック１への電流を遮断するようになっている。さらに、ＩＰＭ４５ｃによって、燃料電池スタック１と蓄電装置２との電力供給の分担を状況に応じて調整し、燃料電池スタック１の電流値を制御することが可能とされている。 By the cooperative operation of the relays 45a and 45d, the connection with the fuel cell stack 1 can be switched to the power storage device 2 or the load device 3, and the connection between the fuel cell stack 1, the power storage device 2 and the load device 3 can be disconnected. It is said that. Further, the current from the power storage device 2 to the fuel cell stack 1 is interrupted by the diode 45b. Further, the IPM 45c can control the current value of the fuel cell stack 1 by adjusting the sharing of power supply between the fuel cell stack 1 and the power storage device 2 according to the situation.

また、制御装置４は、図３の検知処理ルーチンＳ１０１〜Ｓ１１３のプログラムに示すように、電圧検出手段Ｓ１０２、Ｓ１０４、電流値検出手段Ｓ１０３、Ｓ１０５、記憶手段Ｓ１０２〜Ｓ１０５、電流値比較手段Ｓ１０６、フラッディング告知手段Ｓ１０７、Ｓ１０８及び警告手段Ｓ１０９、Ｓ１１３を有する。 Further, as shown in the program of the detection processing routines S101 to S113 in FIG. 3, the control device 4 includes voltage detection means S102 and S104, current value detection means S103 and S105, storage means S102 to S105, current value comparison means S106 , having a flooding notification means S107, S108 and a warning hand stage S 109, S113.

さらに、制御装置４は、図４の空気供給不足対策ルーチンのプログラムに示すように、空気量変更手段Ｓ２０１及び電流値制限手段Ｓ２０３を有する。 Further, the control device 4 includes an air amount changing unit S201 and a current value limiting unit S203 as shown in the program of the air supply shortage countermeasure routine of FIG.

このような構成である実施例１の燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１の発電時に、図２に示すように、水素ガス等の燃料が各単セル１０の燃料室１２ａに供給され、それと同時に各単セル１０の空気室１２ｂに酸素を含む空気が供給される。これにより、各単セル１０では、燃料極１１ｂと空気極１１ｃとの間で燃料と酸素とが反応する。具体的には、燃料極１１ｂで得られた水素イオンがプロトン（Ｈ ₃ Ｏ ⁺）の形態で水分を含んだ電解質膜１１ａ中を空気極１１ｃ側に移動し、空気極１１ｃで空気中の酸素と反応し、水を生成する。一方、燃料極１１ｂで得られた電子は負荷装置３を通って空気極１１ｃ側に移動する。こうした一連の電気化学反応の結果、各単セル１０において、電力が出力される。その結果、単セル１０が複数積層された燃料電池スタック１は、全体として大きな電力を出力することが可能となっている。 In the fuel cell system 100 of Example 1 having such a configuration, as shown in FIG. 2, fuel such as hydrogen gas is supplied to the fuel chambers 12 a of each single cell 10 during power generation of the fuel cell stack 1. At the same time, air containing oxygen is supplied to the air chamber 12b of each single cell 10. Thereby, in each single cell 10, a fuel and oxygen react between the fuel electrode 11b and the air electrode 11c. Specifically, the hydrogen ions obtained at the fuel electrode 11b move to the air electrode 11c side in the electrolyte membrane 11a containing moisture in the form of protons ( H ₃ O ⁺ ), and oxygen in the air at the air electrode 11c. Reacts with water to form water. On the other hand, the electrons obtained at the fuel electrode 11b move to the air electrode 11c side through the load device 3. As a result of such a series of electrochemical reactions, electric power is output in each single cell 10. As a result, the fuel cell stack 1 in which a plurality of single cells 10 are stacked can output large electric power as a whole.

この間、図１に示すように、配管５１、５２、５３、５４、水素元電磁弁６１ａ、水素供給レギュレータ６１ｂ、水素供給電磁弁６１ｃ、水素排気電磁弁６３及び水素循環電磁弁６４によって、水素タンク５１から水素ガスが供給口２１ａに供給されたり、排気水素ガスが排出口２１ｂから供給口２１ａに再供給されたりする。また、配管５２、５３と、水素排気電磁弁６３とによって、排気水素ガス及び電気化学反応により生成された生成水が燃料室１２ａの排出口２１ｂから間欠的にダクト９１を経て凝縮器９２に移送されたりして、電気化学反応を連続的に生じさせる。 During this time, as shown in FIG. 1, a hydrogen tank is provided by piping 51, 52, 53, 54, a hydrogen source solenoid valve 61a, a hydrogen supply regulator 61b, a hydrogen supply solenoid valve 61c, a hydrogen exhaust solenoid valve 63, and a hydrogen circulation solenoid valve 64. Hydrogen gas is supplied from 51 to the supply port 21a, or exhaust hydrogen gas is re-supplied from the discharge port 21b to the supply port 21a. Also, the piping 52 and 53 and the hydrogen exhaust electromagnetic valve 63 allow the exhaust hydrogen gas and the water produced by the electrochemical reaction to be intermittently transferred from the discharge port 21b of the fuel chamber 12a to the condenser 92 via the duct 91. Or cause an electrochemical reaction to occur continuously.

また、水タンク９７の水が水直噴ポンプ８３により圧送されて、水噴射ノズル９９から空気マニホールド４２内に噴射される。これにより、空気極１１ｃ及び電解質膜１１ａの乾燥が抑制され、適度な湿潤状態とされるとともに、燃料電池スタック１が冷却される。さらに、燃料電池スタック１の空気室１２ｂから排出された水を含む空気は、空気排出経路９０からダクト９１を経て凝縮器９２に移送される。そして、凝縮器９２により分離された空気は、配管９４から大気に排出され、分離された水は、水回収ポンプ８２により水タンク９７に回収される。なお、ダクト９１を経て凝縮器９２に移送された排気水素ガス及び生成水も、同様にして、水素と水とに分離され、水素は空気とともに大気に排出され、水は水タンク９７に回収される。 Further, the water in the water tank 97 is pumped by the water direct injection pump 83 and injected from the water injection nozzle 99 into the air manifold 42. Thereby, drying of the air electrode 11c and the electrolyte membrane 11a is suppressed, and the fuel cell stack 1 is cooled while being appropriately moistened. Further, air containing water discharged from the air chamber 12 b of the fuel cell stack 1 is transferred from the air discharge path 90 to the condenser 92 via the duct 91. The air separated by the condenser 92 is discharged from the pipe 94 to the atmosphere, and the separated water is collected in the water tank 97 by the water collection pump 82. Similarly, the exhaust hydrogen gas and the generated water transferred to the condenser 92 via the duct 91 are separated into hydrogen and water, the hydrogen is discharged into the atmosphere together with the air, and the water is collected in the water tank 97. The

このように動作する燃料電池システム１００において、制御装置４は、燃料電池スタック１の発電時に、図３に示すプログラムに従って、上述の検知処理ルーチンＳ１０１〜Ｓ１１３を実施する。そして、制御装置４は、燃料電池スタック１にフラッディングが生じて空気供給不足であると判定した場合に警告信号を発する。 In the fuel cell system 100 operating as described above, the control device 4 performs the above-described detection processing routines S101 to S113 according to the program shown in FIG. 3 when the fuel cell stack 1 generates power. Then, the control device 4 issues a warning signal when it is determined that flooding occurs in the fuel cell stack 1 and air supply is insufficient.

つまり、この検知処理ルーチンＳ１０１〜Ｓ１１３が実行されると、Ｓ１０１、Ｓ１０２において、初期設定がなされる。ステップＳ１０１では、検知処理実施回数ｍ及びフラッディング信号連続発生回数ｎが０とされる。Ｓ１０２では、燃料電池スタック１の電圧である測定電圧Ｖｓ（０）が検出され、記憶手段に記憶される。次に、ステップＳ１０３では、燃料電池スタック１の電流値Ｉｓ（０）が検出され、記憶手段に記憶される。 That is, when the detection processing routines S101 to S113 are executed, initial settings are made in S101 and S102. In step S101, the detection processing execution count m and the flooding signal continuous generation count n are set to zero. In S102, the measured voltage Vs (0), which is the voltage of the fuel cell stack 1, is detected and stored in the storage means. Next, in step S103, the current value Is (0) of the fuel cell stack 1 is detected and stored in the storage means.

そして、ステップＳ１０４〜Ｓ１１０において、空気供給不足の検知処理が繰り返される。ステップＳ１０４では、前回計測から一定時間経過後に測定電圧Ｖｓ（ｍ）が検出され、記憶手段に記憶される。ステップＳ１０５では、前回計測から一定時間経過後に燃料電池スタック１の電流値Ｉｓ（ｍ）が検出され、記憶手段に記憶される。 In steps S104 to S110, the air supply shortage detection process is repeated. In step S104, the measured voltage Vs (m) is detected after a predetermined time has elapsed from the previous measurement and stored in the storage means. In step S105, the current value Is (m) of the fuel cell stack 1 is detected and stored in the storage means after a predetermined time has elapsed since the previous measurement.

ステップＳ１０６では、現在の電流値Ｉｓ（ｍ）と前回の電流値Ｉｓ（ｍ−１）とが比較される。これらが等しければ、ステップＳ１０７に進み、現在の測定電圧Ｖｓ（ｍ）と前回の測定電圧Ｖｓ（ｍ−１）とが比較される。その結果、ステップＳ１０７において、現在の測定電圧Ｖｓ（ｍ）が前回の測定電圧Ｖｓ（ｍ−１）より高い場合、ステップＳ１０８において、フラッディング信号が発せられる。この際、連続してフラッディング信号が発生されれば、ステップＳ１０８において、フラッディング信号連続発生回数ｎが１つ加算される。他方、ステップＳ１０６又はステップＳ１０７において、判定式が成立せず、フラッディング信号の発生が途切れれば、Ｓ１１２において、フラッディング信号連続発生回数ｎがリセットされて０となる。 In step S106, the current value Is (m) is compared with the previous current value Is (m-1). If they are equal, the process proceeds to step S107, and the current measurement voltage Vs (m) is compared with the previous measurement voltage Vs (m-1). As a result, when the current measurement voltage Vs (m) is higher than the previous measurement voltage Vs (m−1) in step S107, a flooding signal is issued in step S108. At this time, if flooding signals are continuously generated, the number n of continuous flooding signal generations is incremented by 1 in step S108. On the other hand, if the determination formula is not satisfied in step S106 or step S107 and the generation of the flooding signal is interrupted, the flooding signal continuous occurrence number n is reset to 0 in step S112.

そして、ステップＳ１０９において、フラッディング信号連続発生回数ｎが基準回数以上である場合には、フラッディングが生じて空気供給不足が生じていると判断して、Ｓ１１３において、警告信号が発生され、それによって、燃料電池システム１００は、所定の回復動作である図４に示す空気供給不足対策ルーチンＳ２０１〜Ｓ２０５に移行することとなる。 In step S109, if the flooding signal continuous occurrence count n is greater than or equal to the reference count, it is determined that flooding has occurred and air supply is insufficient, and in S113, a warning signal is generated. The fuel cell system 100 proceeds to the air supply shortage countermeasure routines S201 to S205 shown in FIG. 4, which is a predetermined recovery operation.

他方、図３に示すステップＳ１０９において、フラッディング信号連続発生回数ｎが基準回数より小さい場合には、ステップＳ１１０において、検知処理を継続するかどうかが判断され、検知処理を継続する場合には、ステップＳ１１１において、検知処理実施回数ｍが１つ加算されて、Ｓ１０４から再び、検知処理を繰り返すこととなる。 On the other hand, in step S109 shown in FIG. 3, when the flooding signal continuous occurrence count n is smaller than the reference count, in step S110, it is determined whether or not to continue the detection process. In S111, the detection process execution count m is incremented by 1, and the detection process is repeated again from S104.

制御装置４は、図４に示すように、空気供給不足対策ルーチンＳ２０１〜Ｓ２０５に移行した後、下記の通り、燃料電池システム１００の回復動作を実施する。 As shown in FIG. 4, the control device 4 performs the recovery operation of the fuel cell system 100 as described below after moving to the air supply shortage countermeasure routines S <b> 201 to S <b> 205.

ステップＳ２０１では、空気吸入ファン４１の回転数を増加させて、燃料電池スタック１に供給する空気量を増加させる。これにより、空気極１１ｃに供給される空気が増加し、フラッディングによる空気供給不足の進行を抑制することができるとともに、空気流路を塞ぐ過剰な水を吹き飛ばすことができるので、燃料電池スタック１の性能低下及び耐久性劣化を抑制することができる。 In step S201, the number of air supplied to the fuel cell stack 1 is increased by increasing the rotational speed of the air suction fan 41. As a result, the air supplied to the air electrode 11c increases, it is possible to suppress the progress of insufficient air supply due to flooding, and it is possible to blow off excess water blocking the air flow path. Performance degradation and durability degradation can be suppressed.

そして、ステップＳ２０２では、図３の検知処理ルーチンＳ１０１〜Ｓ１１３のプログラムにおける空気供給不足検知処理の結果を参照し、その結果、フラッディングによる空気供給不足が改善されている場合には、ステップＳ２０４において燃料電池スタック１に供給する空気量を減少させ、元の空気量に戻す。他方、その空気供給不足が改善されていない場合には、ステップＳ２０３に移行する。 In step S202, the result of the air supply shortage detection process in the program of the detection processing routines S101 to S113 in FIG. 3 is referred. As a result, if the air supply shortage due to flooding has been improved, the fuel is returned in step S204. The amount of air supplied to the battery stack 1 is reduced and returned to the original amount of air. On the other hand, if the lack of air supply has not been improved, the process proceeds to step S203.

ステップＳ２０３では、リレー４５ａ、４５ｄ、ＩＰＭ４５ｃ等を制御し、充電容量の大きな蓄電装置２又は使用容量の大きな負荷装置３に対して燃料電池スタック１が電流を流すようにする。これにより、燃料電池スタック１は蓄電装置２及び負荷装置３に対して大きな電流値で発電することができる。 In step S203, the relays 45a and 45d, the IPM 45c, and the like are controlled so that the fuel cell stack 1 flows current to the power storage device 2 having a large charge capacity or the load device 3 having a large use capacity. Thereby, the fuel cell stack 1 can generate electric power with a large current value for the power storage device 2 and the load device 3.

さかのぼって、ステップＳ２０４において、燃料電池スタック１に供給する空気量を減少させ、元の空気量に戻した後、ステップＳ２０５において、再度、図３の検知処理ルーチンＳ１０１〜Ｓ１１３のプログラムにおける空気供給不足検知処理の結果を参照し、その結果、フラッディングによる空気供給不足が起きていなければ、その空気供給不足が完全に解消されたと判断して、空気供給不足対策を終了する。ここで、その空気供給不足が再度起きていれば、ステップＳ２０１に戻り、空気供給不足対策を繰り返すこととなる。 Retroactively, in step S204, the amount of air supplied to the fuel cell stack 1 is decreased and returned to the original air amount, and then in step S205, the air supply is insufficient in the detection processing routines S101 to S113 of FIG. 3 again. The result of the detection process is referred to. If the result is that air supply shortage due to flooding has not occurred, it is determined that the air supply shortage has been completely resolved, and the air supply shortage countermeasure is terminated. Here, if the air supply shortage occurs again, the process returns to step S201, and the air supply shortage countermeasure is repeated.

このような手順により、実施例１の燃料電池システム１００は、フラッディングによる空気供給不足の抑制並びにそれに起因する性能低下及び耐久性劣化を抑制することができる。 By such a procedure, the fuel cell system 100 according to the first embodiment can suppress the shortage of air supply due to flooding, and the performance degradation and durability degradation caused by the suppression.

実施例２の燃料電池システムは、実施例１の燃料電池システム１００の検知処理ルーチンＳ１０１〜Ｓ１１３に対して、図５に示す検知処理ルーチンＳ３０１〜Ｓ３１３が採用されたものである。他の構成は、実施例１の燃料電池システム１００と同様であるので、説明は省く。 In the fuel cell system according to the second embodiment, the detection processing routines S301 to S313 shown in FIG. 5 are adopted with respect to the detection processing routines S101 to S113 of the fuel cell system 100 according to the first embodiment. Since other configurations are the same as those of the fuel cell system 100 of the first embodiment, the description thereof is omitted.

実施例２の燃料電池システムにおいて、制御装置４は、図５の検知処理ルーチンＳ３０１〜Ｓ３１３のプログラムに示すように、単セル電圧検出手段Ｓ３０２、Ｓ３０４、電流値検出手段Ｓ３０３、Ｓ３０５、記憶手段Ｓ３０２〜Ｓ３０５、電流値比較手段Ｓ３０６、フラッディング告知手段Ｓ３０７、Ｓ３０８及び警告手段Ｓ３０９、Ｓ３１３を有する。 In the fuel cell system according to the second embodiment, as shown in the program of the detection processing routines S301 to S313 in FIG. 5, the control device 4 includes single cell voltage detection means S302 and S304, current value detection means S303 and S305, and storage means S302. To S305, current value comparing means S306, flooding notification means S307, S308 and warning means S309, S313.

このような構成である実施例２の燃料電池システムも、自動車に搭載されて、実施例１の燃料電池システム１００と同様の作用効果を奏する。 The fuel cell system according to the second embodiment having such a configuration is also mounted on an automobile and has the same effects as the fuel cell system 100 according to the first embodiment.

そして、制御装置４は、燃料電池スタック１の発電時に、図５に示すプログラムに従って、検知処理ルーチンＳ３０１〜Ｓ３１３を実施する。そして、制御装置４は、燃料電池スタック１がフラッディングによって空気供給不足であると判定した場合に警告信号を発する。 And the control apparatus 4 implements detection process routine S301-S313 at the time of the electric power generation of the fuel cell stack 1 according to the program shown in FIG. The control device 4 issues a warning signal when the fuel cell stack 1 determines that air supply is insufficient due to flooding .

つまり、この検知処理ルーチンＳ３０１〜Ｓ３１３が実行されると、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３において、初期設定がなされる。ステップＳ３０１では、検知処理実施回数ｍ及びフラッディング信号連続発生回数ｎが０とされる。ステップＳ３０２では、各単セル１０の電圧である単セル電圧Ｖｃ１（０）、Ｖｃ２（０）、…、Ｖｃｐ（０）が検出され、記憶手段に記憶される。次に、ステップＳ３０３では、燃料電池スタック１の電流値Ｉｓ（０）が検出され、記憶手段に記憶される。 That is, when the detection processing routines S301 to S313 are executed, initial settings are made in steps S301 to S303. In step S301, the detection processing execution count m and the flooding signal continuous occurrence count n are set to zero. In step S302, single cell voltages Vc1 (0), Vc2 (0),..., Vcp (0), which are voltages of each single cell 10, are detected and stored in the storage means. Next, in step S303, the current value Is (0) of the fuel cell stack 1 is detected and stored in the storage means.

そして、ステップＳ３０４〜Ｓ３１３において、空気供給不足の検知処理が繰り返される。ステップＳ３０４では、前回計測から一定時間経過後に各単セル１０の電圧である単セル電圧Ｖｃ１（ｍ）、Ｖｃ２（ｍ）、…、Ｖｃｐ（ｍ）が検出され、記憶手段に記憶される。ステップＳ３０５では、前回計測から一定時間経過後に燃料電池スタック１の電流値Ｉｓ（ｍ）が検出され、記憶手段に記憶される。 In steps S304 to S313, the air supply shortage detection process is repeated. In step S304, a single cell voltage Vc1 (m), Vc2 (m),..., Vcp (m), which is a voltage of each single cell 10, is detected and stored in the storage means after a predetermined time has elapsed since the previous measurement. In step S305, the current value Is (m) of the fuel cell stack 1 is detected and stored in the storage means after a predetermined time has elapsed since the previous measurement.

ステップＳ３０６では、現在の電流値Ｉｓ（ｍ）と前回の電流値Ｉｓ（ｍ−１）とが比較される。これらが等しければ、ステップＳ３０７に進み、現在の各単セル電圧Ｖｃ１（ｍ）、Ｖｃ２（ｍ）、…、Ｖｃｐ（ｍ）と前回の各単セル電圧Ｖｃ１（ｍ−１）、Ｖｃ２（ｍ−１）、…、Ｖｃｐ（ｍ−１）とが各単セル１０毎に比較される。その結果、ステップＳ３０７において、いずれかの単セル１０（例えば、総数ｐの単セルのうち、ｑ番目の単セル１０）について、現在の単セル電圧Ｖｃｑ（ｍ）が前回の単セル電圧Ｖｃｑ（ｍ−１）より高い場合、ステップＳ３０８において、フラッディング信号が発せられる。この際、連続してフラッディング信号が発生されれば、ステップＳ３０８において、フラッディング信号連続発生回数ｎが１つ加算される。他方、ステップＳ３０６又はステップＳ３０７において、判定式が成立せず、フラッディング信号の発生が途切れれば、ステップＳ３１２において、フラッディング信号連続発生回数ｎがリセットされて０となる。 In step S306, the current value Is (m) is compared with the previous current value Is (m-1). If they are equal, the process proceeds to step S307, where the current single cell voltages Vc1 (m), Vc2 (m),..., Vcp (m) and the previous single cell voltages Vc1 (m−1), Vc2 (m− 1),..., Vcp (m−1) are compared for each single cell 10. As a result, in step S307, the current single cell voltage Vcq (m) is changed to the previous single cell voltage Vcq (for the qth single cell 10 out of the total number p of single cells) in step S307. If m-1), a flooding signal is issued in step S308. At this time, if the flooding signal is generated continuously, the number n of consecutive flooding signal generations is incremented by 1 in step S308. On the other hand, if the determination formula is not satisfied in step S306 or step S307 and the generation of the flooding signal is interrupted, the flooding signal continuous occurrence number n is reset to 0 in step S312.

そして、ステップＳ３０９において、フラッディング信号連続発生回数ｎが基準回数以上である場合には、フラッディングが生じて空気供給不足が生じていると判断して、ステップＳ３１３において、警告信号が発生され、それによって、燃料電池システムは、実施例１と同様の図４に示す空気供給不足対策ルーチンＳ２０１〜Ｓ２０５に移行することとなる。 In step S309, if the flooding signal continuous occurrence count n is equal to or greater than the reference count, it is determined that flooding has occurred and air supply is insufficient. In step S313, a warning signal is generated, thereby The fuel cell system shifts to the air supply shortage countermeasure routines S201 to S205 shown in FIG.

他方、ステップＳ３０９において、フラッディング信号連続発生回数ｎが基準回数より小さい場合には、ステップＳ３１０において、検知処理を継続するかどうかが判断され、検知処理を継続する場合には、ステップＳ３１１において、検知処理実施回数ｍが１つ加算されて、ステップＳ３０４から再び、検知処理を繰り返すこととなる。 On the other hand, if the number of consecutive flooding signal occurrences n is smaller than the reference number in step S309, it is determined in step S310 whether to continue the detection process. If the detection process is continued, the detection is detected in step S311. The process execution count m is incremented by 1, and the detection process is repeated from step S304.

このような手順により、実施例２の燃料電池システムにおいては、単セルレベルでの空気供給不足の抑制並びにそれに起因する単セルレベルでの性能低下及び耐久性劣化を抑制することができる。 By such a procedure, in the fuel cell system of Example 2, it is possible to suppress the shortage of air supply at the single cell level, and to suppress the performance deterioration and durability deterioration at the single cell level resulting therefrom.

次に、上述した実施例２の燃料電池システム１００を自動車に搭載した状態で、確認試験を実施した。測定結果を図６及び図７に示す。 Next, a confirmation test was conducted in a state where the fuel cell system 100 of Example 2 described above was mounted on an automobile. The measurement results are shown in FIGS.

図６は、各単セル１０（単セルの総数ｐ＝４）の電圧Ｖｃ１（ｍ）、Ｖｃ２（ｍ）、…、Ｖｃ４（ｍ）を検出し、時間の経過によって、どのように変化するかを示したグラフである。Ｖｃ１（ｍ）、Ｖｃ２（ｍ）、…、Ｖｃ４（ｍ）の時間の経過による変化を直線Ｇ１、Ｇ２、…Ｇ４により示す。図７では、燃料電池スタック１から出力される電流は、時間の経過に合わせて、電圧が階段状になるように負荷装置３が指令を出している。このため、各単セル１０の電圧Ｖｃ１（ｍ）、Ｖｃ２（ｍ）、…、Ｖｃ４（ｍ）も、基本的には階段状に減少する傾向を有している。 FIG. 6 shows how voltages Vc1 (m), Vc2 (m),..., Vc4 (m) of each single cell 10 (total number of single cells p = 4) are detected and how they change over time. It is the graph which showed. Changes due to the passage of time of Vc1 (m), Vc2 (m),..., Vc4 (m) are indicated by straight lines G1, G2,. In FIG. 7, the load device 3 issues a command so that the current output from the fuel cell stack 1 has a stepped voltage as time passes. Therefore, the voltages Vc1 (m), Vc2 (m),..., Vc4 (m) of each single cell 10 also tend to decrease basically in a stepped manner.

ここで、例えば、グラフ中の時刻ｔ１、ｔ２において、各単セル１０のうち、直線Ｇ４に示す単セル１０は、フラッディングが顕著に生じている状態である。他方、直線Ｇ１〜Ｇ３に示す単セル１０は、フラッディングが殆ど生じていない状態である。そして、直線Ｇ４から解るように、フラッディングが生じた単セル１０は、通常では連続せず、単セル電圧がすぐに高くなる。このため、この測定結果に対して上述の検知処理ルーチンＳ３０１〜Ｓ３１３を適用すれば、ステップＳ３０６〜Ｓ３０７の判定式が連続して成立しない限り、空気供給不足を生じさせるフラッディングが生じたと判定されないこととなる。こうして、実施例２の検知処理ルーチンＳ３０１〜Ｓ３１３は、確実に単セルレベルでの空気供給不足を検知することができるのである。 Here, for example, at the times t1 and t2 in the graph, the single cell 10 indicated by the straight line G4 among the single cells 10 is in a state in which flooding is significantly generated. On the other hand, the single cells 10 shown on the straight lines G1 to G3 are in a state where almost no flooding occurs. As can be seen from the straight line G4, the single cell 10 in which flooding has occurred is not normally continuous, and the single cell voltage immediately increases. For this reason, if the above-described detection processing routines S301 to S313 are applied to the measurement result, it is not determined that flooding that causes insufficient air supply has occurred unless the determination formulas of steps S306 to S307 are continuously established. It will be. Thus, the detection processing routines S301 to S313 of the second embodiment can reliably detect the shortage of air supply at the single cell level.

したがって、実施例２の燃料電池システムは、燃料電池スタック１にフラッディングによる空気供給不足が生じているかどうかをより正確に判定し、その抑制並びに性能低下及び耐久性劣化を抑制することができることがわかる。 Therefore, it can be seen that the fuel cell system of Example 2 can more accurately determine whether or not the fuel cell stack 1 is short of air supply due to flooding , and can suppress the suppression, performance degradation, and durability degradation. .

実施例３の燃料電池システムは、実施例１の燃料電池システム１００の検知処理ルーチンＳ１０１〜Ｓ１１３に対して、図８に示す検知処理ルーチンＳ４０１〜Ｓ４１１が採用されたものである。他の構成は、実施例１の燃料電池システム１００と同様であるので、説明は省く。 In the fuel cell system according to the third embodiment, detection processing routines S401 to S411 shown in FIG. 8 are adopted with respect to the detection processing routines S101 to S113 of the fuel cell system 100 according to the first embodiment. Since other configurations are the same as those of the fuel cell system 100 of the first embodiment, the description thereof is omitted.

実施例３の燃料電池システムにおいて、制御装置４は、図８の検知処理ルーチンＳ４０１〜Ｓ４１１のプログラムに示すように、単セル電圧検出手段Ｓ４０３、記憶手段Ｓ４０３、抽出手段Ｓ４０４、単セル電圧比較手段Ｓ４０５、フラッディング告知手段Ｓ４０６及び警告手段Ｓ４０７、Ｓ４１１を有する。 In the fuel cell system according to the third embodiment, the control device 4 includes a single cell voltage detection unit S403, a storage unit S403, an extraction unit S404, and a single cell voltage comparison unit as shown in the program of the detection processing routines S401 to S411 in FIG. S405, flooding notification means S406 and warning means S407, S411.

このような構成である実施例３の燃料電池システムも、自動車に搭載されて、実施例１の燃料電池システム１００と同様の作用効果を奏する。 The fuel cell system according to the third embodiment having such a configuration is also mounted on an automobile and exhibits the same operational effects as the fuel cell system 100 according to the first embodiment.

そして、制御装置４は、燃料電池スタック１の発電時に、図８に示すプログラムに従って、上述の検知処理ルーチンＳ４０１〜Ｓ４１１を実施する。そして、制御装置４は、燃料電池スタック１がフラッディングによる空気供給不足であると判定した場合に警告信号を発する。 And the control apparatus 4 implements the above-mentioned detection process routines S401-S411 according to the program shown in FIG. 8 at the time of the electric power generation of the fuel cell stack 1. FIG. The control device 4 issues a warning signal when the fuel cell stack 1 determines that the air supply due to flooding is insufficient.

つまり、この検知処理ルーチンＳ４０１〜Ｓ４１１が実行されると、ステップＳ４０１において、初期設定として、検知処理実施回数ｍ及びフラッディング信号連続発生回数ｎが０とされる。 That is, when the detection processing routines S401 to S411 are executed, the detection processing execution count m and the flooding signal continuous generation count n are set to 0 as initial settings in step S401.

そして、ステップＳ４０３〜Ｓ４１１において、フラッディングの検知処理が繰り返される。ステップＳ４０３では、前回計測から一定時間経過後に各単セル１０の電圧である単セル電圧Ｖｃ１（ｍ）、Ｖｃ２（ｍ）、…、Ｖｃｐ（ｍ）が検出され、記憶手段に記憶される。さらに、ステップＳ４０４では、全ての単セル１０の中で、最も電圧が高い単セル１０がＸとされ、他の任意の単セル１０がＹとされて抽出される。 In steps S403 to S411, the flooding detection process is repeated. In step S403, a single cell voltage Vc1 (m), Vc2 (m),..., Vcp (m), which is a voltage of each single cell 10, is detected and stored in the storage means after a predetermined time has elapsed since the previous measurement. Further, in step S404, the single cell 10 having the highest voltage among all the single cells 10 is set as X, and any other single cell 10 is set as Y and extracted.

ステップＳ４０５では、Ｘ番目及びＹ番目の単セル１０に係る単セル電圧ＶｃＸ（ｍ）、ＶｃＹ（ｍ）に対し、現在の差である現在電圧差（ＶｃＸ（ｍ）−ＶｃＹ（ｍ））と、正常時での単セル電圧の最高値と最低値との差で求められる基準電圧差とが比較される。その結果、ステップＳ４０５において、現在電圧差（ＶｃＸ（ｍ）−ＶｃＹ（ｍ））が基準電圧差より大きい場合、ステップＳ４０６において、フラッディング信号が発せられる。この際、連続してフラッディング信号が発生されれば、ステップＳ４０６において、フラッディング信号連続発生回数ｎが１つ加算される。他方、ステップＳ４０５において、判定式が成立せず、フラッディング信号の発生が途切れれば、ステップＳ４１０において、フラッディング信号連続発生回数ｎがリセットされて０となる。 In step S405, the current voltage difference (VcX (m) −VcY (m)) that is the current difference with respect to the single cell voltages VcX (m) and VcY (m) related to the Xth and Yth single cells 10 is determined. The reference voltage difference obtained by the difference between the highest value and the lowest value of the single cell voltage in the normal state is compared. As a result, when the current voltage difference (VcX (m) −VcY (m)) is larger than the reference voltage difference in step S405, a flooding signal is issued in step S406. At this time, if flooding signals are continuously generated, the number n of consecutive flooding signal occurrences is incremented by 1 in step S406. On the other hand, if the determination formula is not satisfied in step S405 and the generation of the flooding signal is interrupted, the number of consecutive flooding signal generations n is reset to 0 in step S410.

そして、ステップＳ４０７において、フラッディング信号連続発生回数ｎが基準回数以上である場合には、フラッディングが生じて空気供給不足が生じていると判断して、ステップＳ４１１において、警告信号が発生され、それによって、燃料電池システムは、実施例１と同様の図４に示す空気供給不足対策ルーチンＳ２０１〜Ｓ２０５に移行することとなる。 In step S407, if the flooding signal continuous occurrence count n is equal to or greater than the reference count, it is determined that flooding has occurred and air supply is insufficient. In step S411, a warning signal is generated, thereby The fuel cell system shifts to the air supply shortage countermeasure routines S201 to S205 shown in FIG.

他方、ステップＳ４０７において、フラッディング信号連続発生回数ｎが基準回数より小さい場合には、ステップＳ４０８において、検知処理を継続するかどうかが判断され、検知処理を継続する場合には、ステップＳ４０９において、検知処理実施回数ｍが１つ加算されて、ステップＳ４０３から再び、検知処理を繰り返すこととなる。 On the other hand, if the flooding signal continuous occurrence count n is smaller than the reference count in step S407, it is determined in step S408 whether to continue the detection process. If the detection process is continued, the detection is detected in step S409. The process execution count m is incremented by 1, and the detection process is repeated again from step S403.

このような手順により、実施例３の燃料電池システムも、単セルレベルでの空気供給不足の抑制並びにそれに起因する単セルレベルでの性能低下及び耐久性劣化を抑制することができる。 By such a procedure, the fuel cell system of Example 3 can also suppress the shortage of air supply at the single cell level and the performance degradation and durability deterioration at the single cell level resulting therefrom.

以上において、本発明を実施例１〜３に即して説明したが、本発明は上記実施例１〜３に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。 In the above, the present invention has been described with reference to the first to third embodiments. However, the present invention is not limited to the first to third embodiments, and can be appropriately modified and applied without departing from the spirit of the present invention. Needless to say.

本発明は燃料電池システムに利用可能である。 The present invention is applicable to a fuel cell system.

実施例１の燃料電池システムに係る模式構成図である。1 is a schematic configuration diagram according to a fuel cell system of Example 1. FIG. 実施例１の燃料電池システムに係る燃料電池スタックの積層体の模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a stack of fuel cell stacks according to a fuel cell system of Example 1. FIG. 実施例１の燃料電池システムに係り、燃料電池スタックの検知処理ルーチンのフローチャートである。4 is a flowchart of a fuel cell stack detection processing routine according to the fuel cell system of the first embodiment. 実施例１の燃料電池システムに係り、燃料電池スタックの空気供給不足対策ルーチンのフローチャートである。3 is a flowchart of a routine for countermeasures against air supply shortage of a fuel cell stack according to the fuel cell system of Embodiment 1. 実施例２の燃料電池システムに係り、燃料電池スタックの検知処理ルーチンのフローチャートである。7 is a flowchart of a fuel cell stack detection processing routine according to the fuel cell system of Example 2. 実施例２の燃料電池システムに係り、経過時間と燃料電池スタックの各単セル電圧との関係を示すグラフである。6 is a graph showing a relationship between elapsed time and each single cell voltage of the fuel cell stack in the fuel cell system of Example 2. 実施例２の燃料電池システムに係り、経過時間と燃料電池スタックの各単セル電圧との関係を示すグラフである。6 is a graph showing a relationship between elapsed time and each single cell voltage of the fuel cell stack in the fuel cell system of Example 2. 実施例３の燃料電池システムに係り、燃料電池スタックの検知処理ルーチンのフローチャートである。10 is a flowchart of a fuel cell stack detection processing routine according to the fuel cell system of Example 3.

Explanation of symbols

１０…単セル
１…燃料電池スタック
５０、５１〜５４、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６３、６４…燃料供給装置（５０…水素タンク、５１〜５４…配管、６１ａ…水素元電磁弁、６１ｂ…水素供給圧レギュレータ、６１ｃ…水素供給電磁弁、６３…水素排気電磁弁、６４…水素循環電磁弁）
４１、４２…空気供給装置（４１…空気吸入ファン、４２…空気マニホールド）
２…蓄電装置
３…負荷装置
４…制御装置
１００…燃料電池システム
Ｓ１０４…電圧検出手段
測定電圧…Ｖｓ（ｍ）
Ｓ１０５、Ｓ３０５…電流値検出手段
Ｓ１０２〜Ｓ１０５、Ｓ３０２〜Ｓ３０５…記憶手段
Ｓ１０６、Ｓ３０６…電流値比較手段
Ｓ１０７〜Ｓ１０９、Ｓ１１３、Ｓ３０９、Ｓ３１３…警告手段
Ｓ３０７、Ｓ３０８…フラッディング告知手段
Ｓ３０４、Ｓ４０３…単セル電圧検出手段
Ｖｃ１（ｍ）、Ｖｃ２（ｍ）、…、Ｖｃｐ（ｍ）…単セル電圧
Ｓ１０３〜Ｓ１０５、Ｓ３０３〜Ｓ３０５、Ｓ４０３…記憶手段
Ｓ１０６、Ｓ３０６、Ｓ４０５…単セル電圧比較手段
Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ２０８、Ｓ３０７、Ｓ３０８、Ｓ４０６…ドライアップ告知手段
Ｓ１０９、Ｓ１１０、Ｓ２０９、Ｓ２１０、Ｓ３０９、Ｓ３１０、Ｓ４０７、Ｓ４１１…警告手段
Ｓ４０４…抽出手段
Ｓ２０１…空気量変更手段
Ｓ２０３…電流値制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Single cell 1 ... Fuel cell stack 50, 51-54, 61a, 61b, 61c, 63, 64 ... Fuel supply apparatus (50 ... Hydrogen tank, 51-54 ... Piping, 61a ... Hydrogen original solenoid valve, 61b ... Hydrogen Supply pressure regulator, 61c ... Hydrogen supply solenoid valve, 63 ... Hydrogen exhaust solenoid valve, 64 ... Hydrogen circulation solenoid valve)
41, 42 ... Air supply device (41 ... Air suction fan, 42 ... Air manifold)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Power storage device 3 ... Load apparatus 4 ... Control apparatus 100 ... Fuel cell system S104 ... Voltage detection means Measurement voltage ... Vs (m)
S105, S305 ... Current value detection means S102-S105, S302-S305 ... Storage means S106, S306 ... Current value comparison means S107-S109, S113, S309, S313 ... Warning means S307, S308 ... Flooding notification means S304, S403 ... Single Cell voltage detection means Vc1 (m), Vc2 (m),..., Vcp (m) ... single cell voltage S103 to S105, S303 to S305, S403 ... storage means S106, S306, S405 ... single cell voltage comparison means S107, S108 , S208, S307, S308, S406 ... Dry-up notification means S109, S110, S209, S210, S309, S310, S407, S411 ... Warning means S404 ... Extraction means S201 ... Air amount changing means S203 ... Current value control means

Claims

A fuel cell stack in which a plurality of single cells that output electric power by reacting fuel and air are stacked; and
A fuel supply device for supplying the fuel to the fuel cell stack;
An air supply device for supplying the air to the fuel cell stack;
A fuel cell system comprising: a control device that controls the amount of fuel and air supplied to the fuel cell stack;
The control device includes a voltage detection means for detecting a measurement voltage that is a voltage of the fuel cell stack at regular intervals;
Current value detecting means for detecting the current value of the fuel cell stack at regular intervals;
Storage means for storing the measured voltage and current value;
Current value comparison means for comparing the current value with the previous current value;
A flood notification means for issuing a flooding signal if the current measurement value is equal to the previous current value and the current measurement voltage is greater than the previous measurement voltage ;
Only when the flooding signal is continuously issued for a predetermined reference number of times or more, it has warning means for judging that flooding has occurred and air supply is insufficient, and for issuing a warning signal. Fuel cell system.

A fuel cell stack in which a plurality of single cells that output electric power by reacting fuel and air are stacked; and
A fuel supply device for supplying the fuel to the fuel cell stack;
An air supply device for supplying the air to the fuel cell stack;
A fuel cell system comprising: a control device that controls the amount of fuel and air supplied to the fuel cell stack;
The control device comprises a single cell voltage detecting means for detecting a single cell voltage that is a voltage of each single cell at regular time intervals;
Current value detecting means for detecting the current value of the fuel cell stack at regular intervals;
Storage means for storing each single cell voltage and current value;
Current value comparison means for comparing the current value with the previous current value;
A flood notification means for generating a flooding signal if the current current value is equal to the previous current value and the current individual cell voltage is greater than the previous individual cell voltage;
Only when the flooding signal is continuously issued for a predetermined reference number of times or more, it has warning means for judging that flooding has occurred and air supply is insufficient, and for issuing a warning signal. Fuel cell system.

A fuel cell stack in which a plurality of single cells that output electric power by reacting fuel and air are stacked; and
A fuel supply device for supplying the fuel to the fuel cell stack;
An air supply device for supplying the air to the fuel cell stack;
A fuel cell system comprising: a control device that controls the amount of fuel and air supplied to the fuel cell stack;
The control device comprises a single cell voltage detecting means for detecting a single cell voltage that is a voltage of each single cell at regular time intervals;
Storage means for storing each single cell voltage;
Extraction means for extracting the highest voltage single cell having the highest voltage among all the single cells;
A single cell voltage comparison means for comparing a current voltage difference, which is a difference between the currently detected voltage of the highest voltage single cell and the other single cell, and a preset reference voltage difference;
A flooding notification means for issuing a flooding signal if the current voltage difference is greater than the reference voltage difference;
Only when the flooding signal is continuously issued for a predetermined reference number of times or more, it has warning means for judging that flooding has occurred and air supply is insufficient, and for issuing a warning signal. Fuel cell system.

4. The fuel cell system according to claim 1, wherein the control device includes air amount changing means for increasing an amount of air supplied to the fuel cell stack when the warning signal is issued. 5.

5. The fuel cell according to claim 4, wherein when the flooding notification means does not issue the flooding signal, the warning means cancels the warning signal, and the air amount changing means reduces the amount of air supplied to the fuel cell stack. system.

The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, wherein the control device includes current value control means for controlling the current value of the fuel cell stack to increase when the warning signal is issued.

A power storage device connected in parallel with the fuel cell stack and storing power output from the fuel cell stack; a load device connected to the fuel cell stack and the power storage device and driven by power from at least one of the fuel cell stack; With
The fuel cell system according to claim 6, wherein the current value control means increases the current value of the fuel cell stack by the power storage device and the load device.