JP4892888B2 - 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法 - Google Patents
燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4892888B2 JP4892888B2 JP2005237489A JP2005237489A JP4892888B2 JP 4892888 B2 JP4892888 B2 JP 4892888B2 JP 2005237489 A JP2005237489 A JP 2005237489A JP 2005237489 A JP2005237489 A JP 2005237489A JP 4892888 B2 JP4892888 B2 JP 4892888B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- value
- voltage
- wet state
- voltage component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
- H01M8/04126—Humidifying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
- H01M8/04388—Pressure; Ambient pressure; Flow of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04544—Voltage
- H01M8/04552—Voltage of the individual fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04537—Electric variables
- H01M8/04634—Other electric variables, e.g. resistance or impedance
- H01M8/04641—Other electric variables, e.g. resistance or impedance of the individual fuel cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04664—Failure or abnormal function
- H01M8/04679—Failure or abnormal function of fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04746—Pressure; Flow
- H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
- H01M8/04365—Temperature; Ambient temperature of other components of a fuel cell or fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04828—Humidity; Water content
- H01M8/0485—Humidity; Water content of the electrolyte
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
前記燃料電池に対して一定の周波数及び振幅にて交流電流を印加する交流電流発生部と、
前記燃料電池を構成する所定の単セルにおける出力電圧から前記交流電流に起因する交流電圧成分を分離して、経時的に前記交流電圧成分の電圧値を取得する交流電圧取得部と、
前記燃料電池が、該燃料電池が備える電解質膜の水分量が発電のために充分な湿潤状態にあるか否かを判定する湿潤状態判定部であって、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧、又は、前記交流電圧成分の電圧値と前記交流電流の電流値とから導出される抵抗値について平均化処理を行なって平均化値を生成すると共に、該平均化値が基準値よりも小さいときに、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定する湿潤状態判定部と、
前記湿潤状態判定部において、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定されたときに、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧値のばらつきの大きさを示す統計値を求め、該ばらつきの大きさを示す統計値が基準値を超える場合に、前記燃料電池が湿潤過剰であると判定する湿潤過剰判定部と
を備えることを要旨とする。
本発明の第2の燃料電池システムは、固体高分子型燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池に対して一定の周波数及び振幅にて交流電流を印加する交流電流発生部と、
前記燃料電池を構成する所定の単セルにおける出力電圧から前記交流電流に起因する交流電圧成分を分離して、経時的に前記交流電圧成分の電圧値を取得する交流電圧取得部と、
前記燃料電池が、該燃料電池が備える電解質膜の水分量が発電のために充分な湿潤状態にあるか否かを判定する湿潤状態判定部であって、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧、又は、前記交流電圧成分の電圧値と前記交流電流の電流値とから導出される抵抗値について平均化処理を行なって平均化値を逐次生成すると共に、逐次生成された前記平均化値のうち最も頻度の高い最頻平均化値を求め、該最頻平均化値が基準値よりも小さいときに、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定する湿潤状態判定部と、
前記湿潤状態判定部において、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定されたときに、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧値のばらつきの大きさを示す統計値を求め、該ばらつきの大きさを示す統計値が基準値を超える場合に、前記燃料電池が湿潤過剰であると判定する湿潤過剰判定部と
を備えることを要旨とする。
本発明の第3の燃料電池システムは、固体高分子型燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池に対して一定の周波数及び振幅にて交流電流を印加する交流電流発生部と、
前記燃料電池を構成する所定の単セルにおける出力電圧から前記交流電流に起因する交流電圧成分を分離して、経時的に前記交流電圧成分の電圧値を取得する交流電圧取得部と、
前記燃料電池の内部温度を検出するための温度センサと、
前記燃料電池が、該燃料電池が備える電解質膜の水分量が発電のために充分な湿潤状態にあるか否かを判定する湿潤状態判定部であって、前記温度センサによって検出された前記燃料電池の内部温度が基準温度よりも低い場合に、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定する湿潤状態判定部と、
前記湿潤状態判定部において、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定されたときに、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧値のばらつきの大きさを示す統計値を求め、該ばらつきの大きさを示す統計値が基準値を超える場合に、前記燃料電池が湿潤過剰であると判定する湿潤過剰判定部と
を備えることを要旨とする。
本発明の第4の燃料電池システムは、固体高分子型燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池に対して一定の周波数及び振幅にて交流電流を印加する交流電流発生部と、
前記燃料電池を構成する所定の単セルにおける出力電圧から前記交流電流に起因する交流電圧成分を分離して、経時的に前記交流電圧成分の電圧値を取得する交流電圧取得部と、
前記燃料電池が、該燃料電池が備える電解質膜の水分量が発電のために充分な湿潤状態にあるか否かを判定する湿潤状態判定部であって、前記燃料電池に対して供給される燃料ガスおよび/または酸化ガスの流量が所定量以下の場合に、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定する湿潤状態判定部と、
前記湿潤状態判定部において、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定されたときに、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧値のばらつきの大きさを示す統計値を求め、該ばらつきの大きさを示す統計値が基準値を超える場合に、前記燃料電池が湿潤過剰であると判定する湿潤過剰判定部と
を備えることを要旨とする。
前記湿潤過剰判定部は、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧値と前記交流電流の電流値とから、前記単セルにおける抵抗値を経時的に導出すると共に、前記電圧値のばらつきの大きさを示す統計値として、前記抵抗値のばらつきの大きさを示す統計値を求めることとしても良い。
A.システムの全体構成:
B.フラッディング判定の動作:
C.変形例:
図1は、本発明の実施例である燃料電池システム10の概略構成を表わすブロック図である。燃料電池システム10は、燃料電池20と、燃料ガス供給部30と、酸化ガス供給部40とを備えている。また、燃料電池システム10は、上記燃料電池20における湿潤状態を判定するために、電圧検出部50と交流電流発生部52と制御部54と、を備えている。
図4は、燃料電池20の内部における湿潤状態、より具体的には、燃料電池20内部がフラッディングを起こす状態であるか否かを判定するために実行されるフラッディング判定処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンは、燃料電池20の発電中に、発電のための通常の処理(例えば、燃料ガスや酸化ガスの供給条件の制御や、燃料電池20の温度制御)と並行して、制御部54のCPU55において所定の時間間隔で実行される。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
実施例では、セル抵抗値を算出(ステップS110)した後に、セル抵抗値に基づく単セルの湿潤傾向に関する判断(ステップS230)や、フラッディングの可能性に関する判断(ステップS150)に先だって、セル抵抗値について平均化処理(ステップS120)を行なっている。この平均化処理は、電圧値の実測値から算出したセル抵抗値におけるノイズを除去することができれば良く、実施例に示した単純平均を求める以外の処理を行なっても良い。単純平均に代えて、例えば、最新のセル抵抗値に重み付けを与える加重平均を求めても良い。
実施例では、ステップS130において、単セルがフラッディングを起こし易い湿潤傾向にあるか否かを判定するために、平均抵抗値Rと基準値Aとを比較しているが、他の方法により上記判定を行なっても良い。電解質膜22が充分な湿潤状態になっていて、単セルにおける抵抗値のレベルが低いことを判定できればよい。図6は、変形例としてのフラッディング判定処理ルーチンを表わすフローチャートである。ここでは、図4と共通する工程については、同じ工程番号を付して説明を省略する。図6では、ステップS130に代えて、ステップS225およびS230が行なわれる。ステップS225では、CPU55は、平均抵抗値Rの区間平均MeanR(n)を算出する。区間平均MeanR(n)とは、算出した最新の平均抵抗値R(n)から経時的に遡って得られる所定数(例えばj個)の平均抵抗値に基づいて算出される平均抵抗値Rの平均値である。すなわち、MeanR(n)は、以下の(1)式で表わすことができる。
実施例では、ステップS150において、平均抵抗値R(n)の標準偏差に基づいて、燃料電池がフラッディングを起こす湿潤過剰状態であるか否かを判定しているが、異なる構成としても良い。すなわち、平均化処理を施した抵抗値についてのばらつきを示す統計値であれば、標準偏差以外の値を用いても良い。例えば、標準偏差に代えて分散を用いても良い。
実施例では、電解質膜22の湿潤状態が単セルの抵抗値に影響するという事実に基づいて、単セルが湿潤傾向にあるか否かの判定や、湿潤過剰状態であるか否かの判定を行なうために、検出した交流成分の電圧値から算出した抵抗値を利用している。ここで、検出した交流成分の電圧値から抵抗値を算出する際に用いる電流値の値は一定であるため、抵抗値を算出することなく、検出した電圧値に基づいて、上記判断を行なっても良い。例えば、図4に示すフラッディング判定処理ルーチンでは、ステップS110を行なうことなく、ステップS120では、取得した電圧値について同様の平均化処理を行なえば良い。そして、ステップS130において、平均化処理を施した電圧値を基準値と比較して、上記電圧値が基準値よりも小さいときには、湿潤傾向にあると判定することができる。また、ステップS140において、平均化処理を施した電圧値について標準偏差を算出し、ステップS150において上記標準偏差と基準値とを比較して、標準偏差が基準値以上であれば、湿潤過剰状態であると判定することができる。このように、抵抗値を算出することなく検出した電圧値に基づいて判断することで、判断のための処理を軽くすることができる。
実施例では、電圧検出部50を単一の特定単セルに対して設けたが、スタック構造から選択した複数の単セルのそれぞれについて、電圧検出部50を設けても良い。燃料電池20に一定の交流電流を印加して、単セルごとに電圧の交流成分を取得することで、電圧検出部50を設けたそれぞれの単セルにおいて、湿潤過剰状態であるか否かの判断を行なうことができる。この場合には、例えば、選択した単セルのそれぞれについて、既述したフラッディング判定処理ルーチンを実行し、いずれかの単セルにおいて湿潤過剰状態になったと判断されたときには、フラッディング回避のための処理を実行することとすればよい。
20…燃料電池
21…単セル
22…電解質膜
23…アノード電極
24…カソード電極
25,26…ガス拡散層
27,28…セパレータ
27a…単セル内燃料ガス流路
28a…単セル内酸化ガス流路
30…燃料ガス供給部
32…燃料ガス供給源
33…圧力調整弁
34…燃料ガス用配管
35…圧力センサ
40…酸化ガス供給部
42…ブロワ
44…酸化ガス用配管
50…電圧検出部
52…交流電流発生部
54…制御部
55…CPU
56…ROM
57…RAM
58…入出力ポート
60,61…集電板
62,63…配線
64…負荷
65,66…配線
70…電圧センサ
71…フィルタ部
72…A/D変換器
73,74…配線
Claims (9)
- 固体高分子型燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池に対して一定の周波数及び振幅にて交流電流を印加する交流電流発生部と、
前記燃料電池を構成する所定の単セルにおける出力電圧から前記交流電流に起因する交流電圧成分を分離して、経時的に前記交流電圧成分の電圧値を取得する交流電圧取得部と、
前記燃料電池が、該燃料電池が備える電解質膜の水分量が発電のために充分な湿潤状態にあるか否かを判定する湿潤状態判定部であって、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧、又は、前記交流電圧成分の電圧値と前記交流電流の電流値とから導出される抵抗値について平均化処理を行なって平均化値を生成すると共に、該平均化値が基準値よりも小さいときに、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定する湿潤状態判定部と、
前記湿潤状態判定部において、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定されたときに、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧値のばらつきの大きさを示す統計値を求め、該ばらつきの大きさを示す統計値が基準値を超える場合に、前記燃料電池が湿潤過剰であると判定する湿潤過剰判定部と
を備える燃料電池システム。 - 固体高分子型燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池に対して一定の周波数及び振幅にて交流電流を印加する交流電流発生部と、
前記燃料電池を構成する所定の単セルにおける出力電圧から前記交流電流に起因する交流電圧成分を分離して、経時的に前記交流電圧成分の電圧値を取得する交流電圧取得部と、
前記燃料電池が、該燃料電池が備える電解質膜の水分量が発電のために充分な湿潤状態にあるか否かを判定する湿潤状態判定部であって、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧、又は、前記交流電圧成分の電圧値と前記交流電流の電流値とから導出される抵抗値について平均化処理を行なって平均化値を逐次生成すると共に、逐次生成された前記平均化値のうち最も頻度の高い最頻平均化値を求め、該最頻平均化値が基準値よりも小さいときに、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定する湿潤状態判定部と、
前記湿潤状態判定部において、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定されたときに、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧値のばらつきの大きさを示す統計値を求め、該ばらつきの大きさを示す統計値が基準値を超える場合に、前記燃料電池が湿潤過剰であると判定する湿潤過剰判定部と
を備える燃料電池システム。 - 固体高分子型燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池に対して一定の周波数及び振幅にて交流電流を印加する交流電流発生部と、
前記燃料電池を構成する所定の単セルにおける出力電圧から前記交流電流に起因する交流電圧成分を分離して、経時的に前記交流電圧成分の電圧値を取得する交流電圧取得部と、
前記燃料電池の内部温度を検出するための温度センサと、
前記燃料電池が、該燃料電池が備える電解質膜の水分量が発電のために充分な湿潤状態にあるか否かを判定する湿潤状態判定部であって、前記温度センサによって検出された前記燃料電池の内部温度が基準温度よりも低い場合に、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定する湿潤状態判定部と、
前記湿潤状態判定部において、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定されたときに、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧値のばらつきの大きさを示す統計値を求め、該ばらつきの大きさを示す統計値が基準値を超える場合に、前記燃料電池が湿潤過剰であると判定する湿潤過剰判定部と
を備える燃料電池システム。 - 固体高分子型燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池に対して一定の周波数及び振幅にて交流電流を印加する交流電流発生部と、
前記燃料電池を構成する所定の単セルにおける出力電圧から前記交流電流に起因する交流電圧成分を分離して、経時的に前記交流電圧成分の電圧値を取得する交流電圧取得部と、
前記燃料電池が、該燃料電池が備える電解質膜の水分量が発電のために充分な湿潤状態にあるか否かを判定する湿潤状態判定部であって、前記燃料電池に対して供給される燃料ガスおよび/または酸化ガスの流量が所定量以下の場合に、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定する湿潤状態判定部と、
前記湿潤状態判定部において、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定されたときに、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧値のばらつきの大きさを示す統計値を求め、該ばらつきの大きさを示す統計値が基準値を超える場合に、前記燃料電池が湿潤過剰であると判定する湿潤過剰判定部と
を備える燃料電池システム。 - 請求項1ないし4いずれか記載の燃料電池システムであって、
前記湿潤過剰判定部は、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧値と前記交流電流の電流値とから、前記単セルにおける抵抗値を経時的に導出すると共に、前記電圧値のばらつきの大きさを示す統計値として、前記抵抗値のばらつきの大きさを示す統計値を求める
燃料電池システム。 - 固体高分子型燃料電池を備える燃料電池システムにおける湿潤過剰判定方法であって、
(a)前記燃料電池に対して一定の周波数および振幅にて交流電流を印加する工程と、
(b)前記燃料電池を構成する所定の単セルにおける出力電圧から前記交流電流に起因する交流電圧成分を分離して、経時的に前記交流電圧成分の電圧値を取得する工程と、
(c)前記燃料電池が、該燃料電池が備える電解質膜の水分量が発電のために充分な湿潤状態にあるか否かを判定する工程であって、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧、又は、前記交流電圧成分の電圧値と前記交流電流の電流値とから導出される抵抗値について平均化処理を行なって平均化値を生成すると共に、該平均化値が基準値よりも小さいときに、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定する工程と、
(d)前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定されたときに、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧値のばらつきの大きさを示す統計値を求め、該ばらつきの大きさを示す統計値が基準値を超える場合に、前記燃料電池が湿潤過剰であると判定する工程と
を備える湿潤過剰判定方法。 - 固体高分子型燃料電池を備える燃料電池システムにおける湿潤過剰判定方法であって、
(a)前記燃料電池に対して一定の周波数および振幅にて交流電流を印加する工程と、
(b)前記燃料電池を構成する所定の単セルにおける出力電圧から前記交流電流に起因する交流電圧成分を分離して、経時的に前記交流電圧成分の電圧値を取得する工程と、
(c)前記燃料電池が、該燃料電池が備える電解質膜の水分量が発電のために充分な湿潤状態にあるか否かを判定する工程であって、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧、又は、前記交流電圧成分の電圧値と前記交流電流の電流値とから導出される抵抗値について平均化処理を行なって平均化値を逐次生成すると共に、逐次生成された前記平均化値のうち最も頻度の高い最頻平均化値を求め、該最頻平均化値が基準値よりも小さいときに、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定する工程と、
(d)前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定されたときに、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧値のばらつきの大きさを示す統計値を求め、該ばらつきの大きさを示す統計値が基準値を超える場合に、前記燃料電池が湿潤過剰であると判定する工程と
を備える湿潤過剰判定方法。 - 固体高分子型燃料電池を備える燃料電池システムにおける湿潤過剰判定方法であって、
(a)前記燃料電池に対して一定の周波数および振幅にて交流電流を印加する工程と、
(b)前記燃料電池を構成する所定の単セルにおける出力電圧から前記交流電流に起因する交流電圧成分を分離して、経時的に前記交流電圧成分の電圧値を取得する工程と、
(c)前記燃料電池の内部温度を検出する工程と、
(d)前記燃料電池が、該燃料電池が備える電解質膜の水分量が発電のために充分な湿潤状態にあるか否かを判定する工程であって、前記燃料電池の内部温度が基準温度よりも低い場合に、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定する工程と、
(e)前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定されたときに、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧値のばらつきの大きさを示す統計値を求め、該ばらつきの大きさを示す統計値が基準値を超える場合に、前記燃料電池が湿潤過剰であると判定する工程と
を備える湿潤過剰判定方法。 - 固体高分子型燃料電池を備える燃料電池システムにおける湿潤過剰判定方法であって、
(a)前記燃料電池に対して一定の周波数および振幅にて交流電流を印加する工程と、
(b)前記燃料電池を構成する所定の単セルにおける出力電圧から前記交流電流に起因する交流電圧成分を分離して、経時的に前記交流電圧成分の電圧値を取得する工程と、
(c)前記燃料電池が、該燃料電池が備える電解質膜の水分量が発電のために充分な湿潤状態にあるか否かを判定する工程であって、前記燃料電池に対して供給される燃料ガスおよび/または酸化ガスの流量が所定量以下の場合に、前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定する工程と、
(d)前記燃料電池が前記湿潤状態にあると判定されたときに、経時的に取得された前記交流電圧成分の電圧値のばらつきの大きさを示す統計値を求め、該ばらつきの大きさを示す統計値が基準値を超える場合に、前記燃料電池が湿潤過剰であると判定する工程と
を備える湿潤過剰判定方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005237489A JP4892888B2 (ja) | 2005-08-18 | 2005-08-18 | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法 |
CN2006800300531A CN101243571B (zh) | 2005-08-18 | 2006-08-04 | 燃料电池系统及燃料电池系统的运转方法 |
KR1020087006505A KR100985164B1 (ko) | 2005-08-18 | 2006-08-04 | 연료전지 시스템 및 연료전지 시스템의 운전방법 |
US11/990,388 US20090286109A1 (en) | 2005-08-18 | 2006-08-04 | Fuel cell system and driving method of fuel cell system |
DE112006002187T DE112006002187T5 (de) | 2005-08-18 | 2006-08-04 | Brennstoffzellensystem und Betriebsverfahren für das Brennstoffzellensystem |
PCT/JP2006/315900 WO2007020882A1 (ja) | 2005-08-18 | 2006-08-04 | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005237489A JP4892888B2 (ja) | 2005-08-18 | 2005-08-18 | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007053013A JP2007053013A (ja) | 2007-03-01 |
JP4892888B2 true JP4892888B2 (ja) | 2012-03-07 |
Family
ID=37757543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005237489A Expired - Fee Related JP4892888B2 (ja) | 2005-08-18 | 2005-08-18 | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20090286109A1 (ja) |
JP (1) | JP4892888B2 (ja) |
KR (1) | KR100985164B1 (ja) |
CN (1) | CN101243571B (ja) |
DE (1) | DE112006002187T5 (ja) |
WO (1) | WO2007020882A1 (ja) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5217147B2 (ja) * | 2006-10-18 | 2013-06-19 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システムおよびその膜含水量調節方法 |
JP5157163B2 (ja) * | 2006-12-27 | 2013-03-06 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム及び燃料電池システム搭載移動体 |
JP5187481B2 (ja) * | 2007-05-22 | 2013-04-24 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
JP5267835B2 (ja) * | 2007-06-25 | 2013-08-21 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム及び燃料電池システムのインピーダンス測定方法 |
JP5327557B2 (ja) | 2009-11-18 | 2013-10-30 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池のセル水分量の状態を判定する方法、その装置、燃料電池のセル水分量の状態を制御する方法、その装置及び燃料電池システム |
CN102148386A (zh) * | 2010-02-04 | 2011-08-10 | 扬光绿能股份有限公司 | 燃料电池系统及其燃料产生反应控制方法与计算机 |
KR101090705B1 (ko) | 2010-11-25 | 2011-12-08 | 강남대학교 산학협력단 | 연료전지 스택의 상태 진단 방법 |
DE102011087802A1 (de) * | 2011-12-06 | 2013-06-06 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betrieb desselben |
CN104704381B (zh) * | 2012-10-09 | 2017-03-08 | 日产自动车株式会社 | 层叠电池的阻抗测量装置 |
JP6314799B2 (ja) | 2014-11-13 | 2018-04-25 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム及び燃料電池の制御方法 |
FR3030900A1 (fr) * | 2014-12-19 | 2016-06-24 | Michelin & Cie | Systeme de mesure de l'hygrometrie d'une membrane echangeuse d'ions dans une pile a combustible |
KR101702224B1 (ko) * | 2015-06-23 | 2017-02-03 | 강남대학교 산학협력단 | 스펙트럼을 이용한 연료전지 스택의 상태 진단 장치 및 그 방법 |
JP6455363B2 (ja) | 2015-08-27 | 2019-01-23 | 株式会社Soken | 診断装置 |
EP3361540B1 (en) * | 2015-10-05 | 2019-04-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell state determination method and state determination device |
KR101918365B1 (ko) | 2016-12-10 | 2018-11-14 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 차량 제어시스템 및 제어방법 |
KR102667347B1 (ko) * | 2016-12-27 | 2024-05-21 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 시스템 및 그 제어방법 |
CN114976143B (zh) * | 2022-06-29 | 2023-06-16 | 北京亿华通科技股份有限公司 | 燃料电池系统控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
DE102022209931A1 (de) * | 2022-09-21 | 2024-03-21 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Diagnoseverfahren zur Diagnose eines Zustands einer elektrochemischen Zelle eines elektrochemischen Energiewandlers |
DE102022213889A1 (de) * | 2022-12-19 | 2024-06-20 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zum Bestimmen einer Regenerationsmaßnahme in einem Brennstoffzellenstapel |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3509168B2 (ja) * | 1994-02-23 | 2004-03-22 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
CN1160819C (zh) * | 1997-04-10 | 2004-08-04 | 磁电机技术有限公司 | 高分子电解质-燃料电池膜片湿度的调节方法与高分子电解质-燃料电池 |
JP4200576B2 (ja) * | 1999-02-23 | 2008-12-24 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
JP2002352827A (ja) * | 2001-05-22 | 2002-12-06 | Denso Corp | 燃料電池システム |
JP5119565B2 (ja) * | 2001-09-12 | 2013-01-16 | 株式会社デンソー | 燃料電池システム |
JP2005032587A (ja) * | 2003-07-07 | 2005-02-03 | Denso Corp | 燃料電池システム |
JP2005063946A (ja) * | 2003-07-24 | 2005-03-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システム,燃料電池運転方法,プログラム,および記録媒体 |
EP1501146A3 (en) * | 2003-07-24 | 2007-04-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell system, fuel cell operation method, program, and recording medium |
JP2005108673A (ja) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
JP4720105B2 (ja) * | 2004-05-20 | 2011-07-13 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池診断装置及び燃料電池診断方法 |
US20050287402A1 (en) * | 2004-06-23 | 2005-12-29 | Maly Douglas K | AC impedance monitoring of fuel cell stack |
CN1333483C (zh) * | 2004-12-10 | 2007-08-22 | 清华大学 | 氢/氧质子交换膜燃料电池堆的水淹诊断方法 |
JP5017783B2 (ja) * | 2005-03-09 | 2012-09-05 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池システム |
-
2005
- 2005-08-18 JP JP2005237489A patent/JP4892888B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-08-04 WO PCT/JP2006/315900 patent/WO2007020882A1/ja active Application Filing
- 2006-08-04 DE DE112006002187T patent/DE112006002187T5/de not_active Withdrawn
- 2006-08-04 CN CN2006800300531A patent/CN101243571B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-08-04 US US11/990,388 patent/US20090286109A1/en not_active Abandoned
- 2006-08-04 KR KR1020087006505A patent/KR100985164B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20090286109A1 (en) | 2009-11-19 |
WO2007020882A1 (ja) | 2007-02-22 |
KR20080036649A (ko) | 2008-04-28 |
KR100985164B1 (ko) | 2010-10-05 |
CN101243571B (zh) | 2011-10-05 |
DE112006002187T5 (de) | 2008-06-12 |
CN101243571A (zh) | 2008-08-13 |
JP2007053013A (ja) | 2007-03-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4892888B2 (ja) | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法 | |
JP5338903B2 (ja) | 燃料電池の水素濃度推定装置、燃料電池システム | |
CN111244505B (zh) | 燃料电池监视装置以及判定燃料电池的状态的方法 | |
JP5168848B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP5017783B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP4300346B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP6149475B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP2007207442A (ja) | 燃料電池システム | |
US9147896B2 (en) | Fuel cell system comprising an anode pressure controller | |
CN102034995A (zh) | 利用燃料电池堆的电池电压预测来改进燃料电池系统性能的方法 | |
US20200006792A1 (en) | Fuel cell system and method for inferring wet state of fuel cell | |
JP2008047368A (ja) | 燃料電池システム | |
JP5521909B2 (ja) | 燃料電池システムおよび該燃料電池システムを搭載する移動体 | |
JP2012089448A (ja) | 燃料電池の劣化判定システム | |
JP2020198208A (ja) | 燃料電池システム | |
JP5402433B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP2020080274A (ja) | 燃料電池システム | |
JP2015109137A (ja) | 燃料電池システム | |
JP2010205483A (ja) | 燃料電池システム、および、燃料電池の過熱状態検出方法 | |
JP2004241201A (ja) | 燃料電池の状態推定装置及びその方法 | |
JP2010080287A (ja) | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 | |
JP2012089449A (ja) | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 | |
JP2021012769A (ja) | 燃料電池システム | |
JP2008041624A (ja) | 燃料電池システム | |
JP2004296317A (ja) | 固体高分子形燃料電池の制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080603 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110308 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110425 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111122 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111205 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150106 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |