JP5321230B2 - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the shape change of an electrode even if a defect is generated in a portion relating to operation for suppressing the shape change of the electrode after the shutdown of power generation and continue the use of a fuel cell. <P>SOLUTION: A fuel cell system 10 is equipped with: a stop-time potential shutdown suppressing part conducting potential suppressing operation for suppressing voltage rising in a fuel cell 15 after the shutdown of power generation during the shutdown of a fuel cell system; a defect detection part detecting a defect in the stop-time potential shutdown suppressing part; and an electrode oxidation suppressing part conducting oxidation suppressing operation suppressing the oxidation of an electrode of a fuel cell 15 after starting on and after the next time of the fuel cell system 10 when the defect detecting part detects the defect. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、燃料電池を備える燃料電池システム、および、その制御方法に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell, and a control method thereof.

燃料電池システムにおいて、燃料電池が発電を停止する際には、発電停止後に燃料電池内で生じ得る種々の不具合を抑制するために、特別な動作を行なう場合がある。例えば、発電停止後の燃料電池のアノード側流路とカソード側流路とを、空気によって掃気する構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In the fuel cell system, when the fuel cell stops power generation, a special operation may be performed in order to suppress various problems that may occur in the fuel cell after power generation is stopped. For example, a configuration has been proposed in which the anode side channel and the cathode side channel of the fuel cell after power generation is stopped are scavenged with air (see, for example, Patent Document 1).

発電停止後に燃料電池内で生じ得る不具合としては、例えば、アノードとカソードとの間でガスのクロスリークが生じること等に起因して燃料電池内で内部電池が形成され、カソードが望ましくない程度に高電位となって、カソードが形態変化する症状を起こす場合が挙げられる。ここで、カソードの形態変化とは、カソードにおける触媒の状態(触媒金属を担持するカーボン粒子の粒径や比表面積など)が、高電位となることによって変化することをいう。上記したようにアノード流路を空気により掃気することにより、カソードの高電位化を抑制し、カソードの形態変化を抑制することが可能となる。高電位に起因するカソードの形態変化を抑制するために、発電停止時に燃料電池システムで行なわれる他の動作としては、例えば、発電停止後にアノードとカソードの間を短絡させる動作が挙げられる。   Problems that may occur in the fuel cell after power generation is stopped include, for example, that an internal cell is formed in the fuel cell due to gas cross-leakage between the anode and the cathode, and the cathode is undesirable. There is a case in which the potential of the cathode causes a morphological change of the shape. Here, the change in the form of the cathode means that the state of the catalyst in the cathode (the particle size, specific surface area, etc. of the carbon particles supporting the catalyst metal) changes as a result of a high potential. As described above, by scavenging the anode flow path with air, it is possible to suppress the cathode from increasing in potential and to suppress the cathode shape change. Another operation performed in the fuel cell system when power generation is stopped in order to suppress the cathode shape change caused by the high potential is, for example, an operation of short-circuiting between the anode and the cathode after power generation is stopped.

特開2006−351396号公報JP 2006-351396 A 特開2005−129243号公報JP 2005-129243 A 特開2008−004564号公報JP 2008-004564 A 特開2007−328972号公報JP 2007-328972 A

しかしながら、燃料電池システムにおいて、発電停止時に上記のような動作を行なう場合であっても、この動作に係る部位に不具合が生じた場合には、カソードの高電位化が起こり、カソードの形態変化が進行することになる。上記した発電停止時のカソードの高電位化を抑える動作に係る部位に不具合が発生しても、カソードの形態変化は少しずつ進行するため、直ちに燃料電池による発電が不能になるわけではない。そのため、たとえ、上記した動作に係る部位の不具合を検出したとしても、通常は、そのままある程度の期間、燃料電池の使用を継続できることが望まれるが、燃料電池を使用し続けることにより、許容できる範囲を超えてカソードの形態変化が進行してしまう場合も生じ得る。   However, in the fuel cell system, even when the above-described operation is performed when power generation is stopped, if a problem occurs in a part related to this operation, the cathode potential increases, and the cathode shape changes. Will progress. Even if a problem occurs in a portion related to the operation of suppressing the high potential of the cathode when the power generation is stopped as described above, the shape change of the cathode proceeds little by little, so that the power generation by the fuel cell is not immediately disabled. For this reason, even if a malfunction of a part related to the above-described operation is detected, it is usually desired that the fuel cell can be used for a certain period of time. However, an allowable range can be obtained by continuing to use the fuel cell. In some cases, the shape change of the cathode may proceed beyond this.

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、発電停止後の電極の形態変化を抑制するための動作に係る部位に不具合が発生したとしても、電極の形態変化を抑制しつつ燃料電池の使用を継続可能にすることを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and even if a failure occurs in a portion related to an operation for suppressing the change in the shape of the electrode after the power generation is stopped, the change in the shape of the electrode is performed. It aims at enabling the use of the fuel cell to be continued while suppressing.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実施することが可能である。
[形態1]
燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの停止時に、発電停止後の前記燃料電池における電圧上昇を抑制するための電位抑制動作を行なう停止時電位抑制部と、
前記停止時電位抑制部における不具合を検知する不具合検知部と、
前記不具合検知部が前記不具合を検知した場合には、前記燃料電池システムの次回以降の起動後に、前記燃料電池が備える電極の酸化を抑制する酸化抑制動作を行なう電極酸化抑制部と
を備え、
前記燃料電池は、
電解質膜と一対の電極とを備える発電体を複数積層して成り、
各々の前記発電体が備える一方の電極であるアノード上に形成されて、水素を含有する燃料ガスが流れるセル内燃料ガス流路と、各々の前記セル内燃料ガス流路に対して前記燃料ガスを給排する燃料ガスマニホールドと、を備えるアノード側流路と、
各々の前記発電体が備える一方の電極であるカソード上に形成されて、酸素を含有する酸化ガスが流れるセル内酸化ガス流路と、各々の前記セル内酸化ガス流路に対して前記酸化ガスを給排する酸化ガスマニホールドと、を備えるカソード側流路と、を備え、
前記停止時電位抑制部は、前記電位抑制動作として、前記燃料電池の発電停止時に、前記アノード側流路内に水素を封入した状態で、前記カソード側流路に対する空気の流出入を抑制した流出入抑制状態にする第1の電位抑制動作を行ない、
前記不具合検知部は、前記カソード側流路における前記流出入抑制状態の形成の不良に起因して前記カソード側流路内に空気が流入する不具合を検知し、
前記電極酸化抑制部は、前記酸化抑制動作として、前記燃料電池システムの次回以降の起動後の再停止時に前記燃料電池の発電停止後にも前記冷却水を循環させる第1の酸化抑制動作と、前記燃料電池システムの次回以降の起動後の発電中に通常の発電制御に比べて前記冷却水の循環量を増加させる第2の酸化抑制動作と、のうちの少なくとも一方を行なう
燃料電池システム。
[形態2]
燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの停止時に、発電停止後の前記燃料電池における電圧上昇を抑制するための電位抑制動作を行なう停止時電位抑制部と、
前記停止時電位抑制部における不具合を検知する不具合検知部と、
前記不具合検知部が前記不具合を検知した場合には、前記燃料電池システムの次回以降の起動後に、前記燃料電池が備える電極の酸化を抑制する酸化抑制動作を行なう電極酸化抑制部と
を備え、
前記燃料電池は、
電解質膜と一対の電極とを備える発電体を複数積層して成り、
各々の前記発電体が備える一方の電極であるアノード上に形成されて、水素を含有する燃料ガスが流れるセル内燃料ガス流路と、各々の前記セル内燃料ガス流路に対して前記燃料ガスを給排する燃料ガスマニホールドと、を備えるアノード側流路と、
各々の前記発電体が備える一方の電極であるカソード上に形成されて、酸素を含有する酸化ガスが流れるセル内酸化ガス流路と、各々の前記セル内酸化ガス流路に対して前記酸化ガスを給排する酸化ガスマニホールドと、を備えるカソード側流路と、を備え、
前記停止時電位抑制部は、前記電位抑制動作として、前記燃料電池の発電停止時に、前記アノード側流路内に水素を封入した状態で、前記カソード側流路に対する空気の流出入を抑制した流出入抑制状態にする第1の電位抑制動作を行ない、
前記不具合検知部は、前記カソード側流路における前記流出入抑制状態の形成の不良に起因して前記カソード側流路内に空気が流入する不具合を検知し、
前記電極酸化抑制部は、前記酸化抑制動作として、前記燃料電池システムの停止時に前記燃料電池の発電を停止して前記アノード側流路内に水素を封入する際に、酸化抑制動作を行なわない通常のシステム停止時における水素の封入圧よりも高い圧力で、前記アノード側流路内に水素を封入する第3の酸化抑制動作を行なう
燃料電池システム。
[形態3]
燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの停止時に、発電停止後の前記燃料電池における電圧上昇を抑制するための電位抑制動作を行なう停止時電位抑制部と、
前記停止時電位抑制部における不具合を検知する不具合検知部と、
前記不具合検知部が前記不具合を検知した場合には、前記燃料電池システムの次回以降の起動後に、前記燃料電池が備える電極の酸化を抑制する酸化抑制動作を行なう電極酸化抑制部と
を備え、
前記燃料電池は、
電解質膜と一対の電極とを備える発電体を複数積層して成り、
各々の前記発電体が備える一方の電極であるアノード上に形成されて、水素を含有する燃料ガスが流れるセル内燃料ガス流路と、各々の前記セル内燃料ガス流路に対して前記燃料ガスを給排する燃料ガスマニホールドと、を備えるアノード側流路と、
各々の前記発電体が備える一方の電極であるカソード上に形成されて、酸素を含有する酸化ガスが流れるセル内酸化ガス流路と、各々の前記セル内酸化ガス流路に対して前記酸化ガスを給排する酸化ガスマニホールドと、を備えるカソード側流路と、を備え、
前記停止時電位抑制部は、前記電位抑制動作として、前記燃料電池の発電停止時に、前記アノード側流路内を、前記燃料ガスに代えて、前記アノード上における反応性が水素に比べて低い不活性ガスで置き換える第2の電位抑制動作を行ない、
前記不具合検知部は、前記アノード側流路における流出入抑制状態の不良により前記アノード側流路内に水素が流入する不具合を検知し、
前記電極酸化抑制部は、前記酸化抑制動作として、前記燃料電池システムの次回以降の起動後の再停止時に前記燃料電池の発電停止後にも前記冷却水を循環させる第1の酸化抑制動作と、前記燃料電池システムの次回以降の起動後の発電中に通常の発電制御に比べて前記冷却水の循環量を増加させる第2の酸化抑制動作と、のうちの少なくとも一方を行なう
燃料電池システム。
[形態4]
燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの停止時に、発電停止後の前記燃料電池における電圧上昇を抑制するための電位抑制動作を行なう停止時電位抑制部と、
前記停止時電位抑制部における不具合を検知する不具合検知部と、
前記不具合検知部が前記不具合を検知した場合には、前記燃料電池システムの次回以降の起動後に、前記燃料電池が備える電極の酸化を抑制する酸化抑制動作を行なう電極酸化抑制部と
を備え、
前記燃料電池は、
電解質膜と一対の電極とを備える発電体を複数積層して成り、
各々の前記発電体が備える一方の電極であるアノード上に形成されて、水素を含有する燃料ガスが流れるセル内燃料ガス流路と、各々の前記セル内燃料ガス流路に対して前記燃料ガスを給排する燃料ガスマニホールドと、を備えるアノード側流路と、
各々の前記発電体が備える一方の電極であるカソード上に形成されて、酸素を含有する酸化ガスが流れるセル内酸化ガス流路と、各々の前記セル内酸化ガス流路に対して前記酸化ガスを給排する酸化ガスマニホールドと、を備えるカソード側流路と、を備え、
前記停止時電位抑制部は、前記電位抑制動作として、前記燃料電池の発電停止時に、前記燃料電池に対する水素を含有する燃料ガスの供給を停止した後に、前記アノード側流路内を封止してアノードとカソードを短絡させて、前記アノード側流路内の水素を消費させる第3の電位抑制動作を行ない、
前記不具合検知部は、前記短絡の動作が不十分であるという不具合を検知し、
前記電極酸化抑制部は、前記酸化抑制動作として、前記燃料電池システムの次回以降の起動後の再停止時に前記燃料電池の発電停止後にも前記冷却水を循環させる第1の酸化抑制動作と、前記燃料電池システムの次回以降の起動後の発電中に通常の発電制御に比べて前記冷却水の循環量を増加させる第2の酸化抑制動作と、のうちの少なくとも一方を行なう
燃料電池システム。
上記形態1から形態4までのいずれかに記載の燃料電池システムによれば、停止時電位抑制部における不具合を不具合検知部が検出したときには、電極酸化抑制部が、燃料電池システムの次回以降の起動後に、電極の酸化を抑制する酸化抑制動作を行なう。そのため、停止時電位抑制部に不具合が生じて発電停止後の燃料電池において望ましくない電圧上昇が生じる場合であっても、電極の酸化を抑制することができる。これにより、停止時電位抑制部に不具合が発生した場合であっても、電極酸化を抑制しつつ、燃料電池の使用を継続可能にすることができる。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[Form 1]
A fuel cell system comprising a fuel cell,
When the fuel cell system is stopped, a stop-time potential suppression unit that performs a potential suppression operation for suppressing a voltage increase in the fuel cell after power generation is stopped;
A fault detection unit for detecting a fault in the stop potential suppression unit;
An electrode oxidation suppression unit that performs an oxidation suppression operation for suppressing oxidation of an electrode included in the fuel cell after the next startup of the fuel cell system when the failure detection unit detects the failure;
With
The fuel cell
A plurality of power generation bodies each including an electrolyte membrane and a pair of electrodes are stacked,
An in-cell fuel gas passage formed on an anode, which is one electrode of each of the power generation bodies, through which a fuel gas containing hydrogen flows, and the fuel gas with respect to each of the in-cell fuel gas passages An anode side flow path comprising a fuel gas manifold for supplying and discharging
An in-cell oxidizing gas channel formed on a cathode, which is one of the electrodes included in each of the power generators, through which an oxidizing gas containing oxygen flows, and the oxidizing gas with respect to each of the in-cell oxidizing gas channel An oxidant gas manifold for supplying and discharging gas, and a cathode side flow path comprising:
The potential control unit at the time of stop is an outflow that suppresses the inflow and outflow of air to the cathode side channel in a state where hydrogen is enclosed in the anode side channel when the fuel cell stops power generation as the potential suppression operation. Performing the first potential suppression operation to enter the input suppression state,
The defect detection unit detects a defect in which air flows into the cathode-side channel due to poor formation of the inflow / outflow suppression state in the cathode-side channel,
The electrode oxidation suppression unit includes, as the oxidation suppression operation, a first oxidation suppression operation that circulates the cooling water even after power generation of the fuel cell is stopped when the fuel cell system is restarted after the next startup. During power generation after the next startup of the fuel cell system, at least one of a second oxidation suppression operation for increasing the circulating amount of the cooling water as compared with normal power generation control is performed.
Fuel cell system.
[Form 2]
A fuel cell system comprising a fuel cell,
When the fuel cell system is stopped, a stop-time potential suppression unit that performs a potential suppression operation for suppressing a voltage increase in the fuel cell after power generation is stopped;
A fault detection unit for detecting a fault in the stop potential suppression unit;
An electrode oxidation suppression unit that performs an oxidation suppression operation for suppressing oxidation of an electrode included in the fuel cell after the next startup of the fuel cell system when the failure detection unit detects the failure;
With
The fuel cell
A plurality of power generation bodies each including an electrolyte membrane and a pair of electrodes are stacked,
An in-cell fuel gas passage formed on an anode, which is one electrode of each of the power generation bodies, through which a fuel gas containing hydrogen flows, and the fuel gas with respect to each of the in-cell fuel gas passages An anode side flow path comprising a fuel gas manifold for supplying and discharging
An in-cell oxidizing gas channel formed on a cathode, which is one of the electrodes included in each of the power generators, through which an oxidizing gas containing oxygen flows, and the oxidizing gas with respect to each of the in-cell oxidizing gas channel An oxidant gas manifold for supplying and discharging gas, and a cathode side flow path comprising:
The potential control unit at the time of stop is an outflow that suppresses the inflow and outflow of air to the cathode side channel in a state where hydrogen is enclosed in the anode side channel when the fuel cell stops power generation as the potential suppression operation. Performing the first potential suppression operation to enter the input suppression state,
The defect detection unit detects a defect in which air flows into the cathode-side channel due to poor formation of the inflow / outflow suppression state in the cathode-side channel,
The electrode oxidation suppression unit normally does not perform an oxidation suppression operation when the fuel cell system stops generating power and encloses hydrogen in the anode-side flow path when the fuel cell system is stopped as the oxidation suppression operation. A third oxidation suppression operation is performed in which hydrogen is sealed in the anode-side flow path at a pressure higher than the hydrogen charging pressure when the system is stopped.
Fuel cell system.
[Form 3]
A fuel cell system comprising a fuel cell,
When the fuel cell system is stopped, a stop-time potential suppression unit that performs a potential suppression operation for suppressing a voltage increase in the fuel cell after power generation is stopped;
A fault detection unit for detecting a fault in the stop potential suppression unit;
An electrode oxidation suppression unit that performs an oxidation suppression operation for suppressing oxidation of an electrode included in the fuel cell after the next startup of the fuel cell system when the failure detection unit detects the failure;
With
The fuel cell
A plurality of power generation bodies each including an electrolyte membrane and a pair of electrodes are stacked,
An in-cell fuel gas passage formed on an anode, which is one electrode of each of the power generation bodies, through which a fuel gas containing hydrogen flows, and the fuel gas with respect to each of the in-cell fuel gas passages An anode side flow path comprising a fuel gas manifold for supplying and discharging
An in-cell oxidizing gas channel formed on a cathode, which is one of the electrodes included in each of the power generators, through which an oxidizing gas containing oxygen flows, and the oxidizing gas with respect to each of the in-cell oxidizing gas channel An oxidant gas manifold for supplying and discharging gas, and a cathode side flow path comprising:
The potential suppression unit at the time of stop is a low potential of the reactivity on the anode as compared with hydrogen instead of the fuel gas in the anode side flow path when the power generation of the fuel cell is stopped as the potential suppression operation. Perform the second potential suppression operation to replace with active gas,
The failure detection unit detects a failure of hydrogen flowing into the anode-side flow channel due to a defect in an inflow / outflow suppression state in the anode-side flow channel,
The electrode oxidation suppression unit includes, as the oxidation suppression operation, a first oxidation suppression operation that circulates the cooling water even after power generation of the fuel cell is stopped when the fuel cell system is restarted after the next startup. During power generation after the next startup of the fuel cell system, at least one of a second oxidation suppression operation for increasing the circulating amount of the cooling water as compared with normal power generation control is performed.
Fuel cell system.
[Form 4]
A fuel cell system comprising a fuel cell,
When the fuel cell system is stopped, a stop-time potential suppression unit that performs a potential suppression operation for suppressing a voltage increase in the fuel cell after power generation is stopped;
A fault detection unit for detecting a fault in the stop potential suppression unit;
An electrode oxidation suppression unit that performs an oxidation suppression operation for suppressing oxidation of an electrode included in the fuel cell after the next startup of the fuel cell system when the failure detection unit detects the failure;
With
The fuel cell
A plurality of power generation bodies each including an electrolyte membrane and a pair of electrodes are stacked,
An in-cell fuel gas passage formed on an anode, which is one electrode of each of the power generation bodies, through which a fuel gas containing hydrogen flows, and the fuel gas with respect to each of the in-cell fuel gas passages An anode side flow path comprising a fuel gas manifold for supplying and discharging
An in-cell oxidizing gas channel formed on a cathode, which is one of the electrodes included in each of the power generators, through which an oxidizing gas containing oxygen flows, and the oxidizing gas with respect to each of the in-cell oxidizing gas channel An oxidant gas manifold for supplying and discharging gas, and a cathode side flow path comprising:
The stop-time potential suppressing unit seals the anode-side flow path after stopping the supply of the fuel gas containing hydrogen to the fuel cell when the power generation of the fuel cell is stopped as the potential suppressing operation. Short-circuiting the anode and the cathode to perform a third potential suppressing operation for consuming hydrogen in the anode-side flow path;
The defect detection unit detects a problem that the short-circuit operation is insufficient,
The electrode oxidation suppression unit includes, as the oxidation suppression operation, a first oxidation suppression operation that circulates the cooling water even after power generation of the fuel cell is stopped when the fuel cell system is restarted after the next startup. During power generation after the next startup of the fuel cell system, at least one of a second oxidation suppression operation for increasing the circulating amount of the cooling water as compared with normal power generation control is performed.
Fuel cell system.
According to the fuel cell system according to any one of the first to fourth aspects, when the malfunction detection unit detects a malfunction in the stop potential suppression unit, the electrode oxidation suppression unit starts the fuel cell system after the next time. Later, an oxidation suppression operation for suppressing the oxidation of the electrode is performed. Therefore, even when a malfunction occurs in the stop potential suppressing unit and an undesirable voltage increase occurs in the fuel cell after power generation is stopped, the oxidation of the electrode can be suppressed. Thereby, even if it is a case where a malfunction generate | occur | produces in the electric potential suppression part at the time of a stop, use of a fuel cell can be continued, suppressing electrode oxidation.

[適用例1]
燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの停止時に、発電停止後の前記燃料電池における電圧上昇を抑制するための電位抑制動作を行なう停止時電位抑制部と、
前記停止時電位抑制部における不具合を検知する不具合検知部と、
前記不具合検知部が前記不具合を検知した場合には、前記燃料電池システムの次回以降の起動後に、前記燃料電池が備える電極の酸化を抑制する酸化抑制動作を行なう電極酸化抑制部と
を備える燃料電池システム。
[Application Example 1]
A fuel cell system comprising a fuel cell,
When the fuel cell system is stopped, a stop-time potential suppression unit that performs a potential suppression operation for suppressing a voltage increase in the fuel cell after power generation is stopped;
A fault detection unit for detecting a fault in the stop potential suppression unit;
A fuel cell comprising: an electrode oxidation suppression unit that performs an oxidation suppression operation for suppressing oxidation of an electrode included in the fuel cell after the next activation of the fuel cell system when the failure detection unit detects the failure. system.

適用例1に記載の燃料電池システムによれば、停止時電位抑制部における不具合を不具合検知部が検出したときには、電極酸化抑制部が、燃料電池システムの次回以降の起動後に、電極の酸化を抑制する酸化抑制動作を行なう。そのため、停止時電位抑制部に不具合が生じて発電停止後の燃料電池において望ましくない電圧上昇が生じる場合であっても、電極の酸化を抑制することができる。これにより、停止時電位抑制部に不具合が発生した場合であっても、電極酸化を抑制しつつ、燃料電池の使用を継続可能にすることができる。   According to the fuel cell system described in Application Example 1, when the malfunction detection unit detects a malfunction in the stop potential suppression unit, the electrode oxidation suppression unit suppresses electrode oxidation after the next startup of the fuel cell system. An oxidation suppression operation is performed. Therefore, even when a malfunction occurs in the stop potential suppressing unit and an undesirable voltage increase occurs in the fuel cell after power generation is stopped, the oxidation of the electrode can be suppressed. Thereby, even if it is a case where a malfunction generate | occur | produces in the electric potential suppression part at the time of a stop, use of a fuel cell can be continued, suppressing electrode oxidation.

[適用例2]
適用例1記載の燃料電池システムであって、前記電極酸化抑制部は、前記燃料電池システムの次回以降の起動後の再停止時において、前記酸化抑制動作を行なう燃料電池システム。適用例2に記載の燃料電池システムによれば、酸化抑制動作を、次回以降の起動後の再停止時に行なうため、停止時電位抑制部に不具合が発生した場合であっても、酸化抑制動作を行なうことによって発電中の燃料電池が影響を受けることがない。
[Application Example 2]
The fuel cell system according to Application Example 1, wherein the electrode oxidation suppression unit performs the oxidation suppression operation when the fuel cell system is restarted after the next startup. According to the fuel cell system described in Application Example 2, since the oxidation suppression operation is performed at the time of re-stop after the next start-up, the oxidation suppression operation is performed even when a malfunction occurs in the stop potential suppression unit. By doing so, the fuel cell during power generation is not affected.

[適用例3]
適用例1記載の燃料電池システムであって、前記電極酸化抑制部は、前記燃料電池システムの次回以降の起動後の発電中において、前記酸化抑制動作を行なう燃料電池システム。適用例3に記載の燃料電池システムによれば、酸化抑制動作を、停止時電位抑制部の不具合を検出した後の発電中に行なうため、酸化抑制動作を行なうことによって、停止時電位抑制部における不具合の発生前の燃料電池が影響を受けることがない。
[Application Example 3]
The fuel cell system according to Application Example 1, wherein the electrode oxidation suppression unit performs the oxidation suppression operation during power generation after the next startup of the fuel cell system. According to the fuel cell system described in Application Example 3, since the oxidation suppression operation is performed during power generation after detecting the malfunction of the stop potential suppression unit, the oxidation suppression operation is performed in the stop potential suppression unit. The fuel cell before the failure occurs is not affected.

[適用例4]
適用例1ないし3いずれか記載の燃料電池システムであって、前記電極酸化抑制部は、前記酸化抑制動作として、前記燃料電池の冷却効率を向上させる動作を行なう燃料電池システム。適用例4に記載の燃料電池システムによれば、燃料電池の冷却効率を向上させることにより、停止時電位抑制部に不具合が発生して発電停止後の燃料電池において望ましくない程度に電圧が上昇する場合であっても、電極の酸化反応の進行を抑制することができる。
[Application Example 4]
4. The fuel cell system according to any one of application examples 1 to 3, wherein the electrode oxidation suppression unit performs an operation of improving cooling efficiency of the fuel cell as the oxidation suppression operation. According to the fuel cell system described in Application Example 4, by improving the cooling efficiency of the fuel cell, a malfunction occurs in the stop potential suppressing unit, and the voltage rises to an undesirable level in the fuel cell after power generation is stopped. Even in this case, the progress of the oxidation reaction of the electrode can be suppressed.

[適用例5]
適用例4記載の燃料電池システムであって、前記電極酸化抑制部は、前記燃料電池の冷却効率を向上させる動作を行なうことにより、前記燃料電池システムの次回以降の起動後の再停止時において前記不具合に起因する電圧上昇が起こる際に、前記燃料電池の温度をより低くすることが可能であると判断される場合には、前記燃料電池の冷却効率を向上させる動作を行ない、前記燃料電池の冷却効率を向上させる動作を行なうことにより、前記燃料電池システムの次回以降の起動後の再停止時において前記不具合に起因する電圧上昇が起こる際に、前記燃料電池の温度をより低くすることができないと判断される場合には、前記燃料電池の冷却効率を向上させる動作を行なわない燃料電池システム。適用例5に記載の燃料電池システムによれば、不具合に起因する電圧上昇時における燃料電池の温度を低下させる効果が得られないと判断されるときには、燃料電池の冷却効率を向上させる動作を行なわないため、燃料電池の冷却効率を向上させる動作に起因するシステム効率の低下を抑制することができる。
[Application Example 5]
The fuel cell system according to Application Example 4, wherein the electrode oxidation suppression unit performs the operation of improving the cooling efficiency of the fuel cell, so that when the fuel cell system is restarted after the next startup, When it is determined that the temperature of the fuel cell can be lowered when a voltage increase due to a malfunction occurs, an operation for improving the cooling efficiency of the fuel cell is performed, and the fuel cell By performing the operation to improve the cooling efficiency, the temperature of the fuel cell cannot be lowered when the voltage rise due to the malfunction occurs at the time of re-stop after the next startup of the fuel cell system. A fuel cell system that does not perform an operation of improving the cooling efficiency of the fuel cell. According to the fuel cell system described in Application Example 5, when it is determined that the effect of lowering the temperature of the fuel cell at the time of voltage increase due to a malfunction cannot be obtained, an operation for improving the cooling efficiency of the fuel cell is performed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in system efficiency due to an operation for improving the cooling efficiency of the fuel cell.

[適用例6]
適用例4または5記載の燃料電池システムであって、さらに、前記燃料電池システムが停止している停止時間を実測することによって学習する停止時間学習部を備え、前記電極酸化抑制部は、前記停止時間学習部における学習結果に基づいて、停止時間内において不具合に起因する電圧上昇が起こると判断される場合に、前記燃料電池の冷却効率を向上させる動作を行なう燃料電池システム。適用例6に記載の燃料電池システムによれば、不具合に起因する電圧上昇が停止時間内に起こらない場合に、燃料電池の冷却効率を向上させる動作を行なうことを抑制することができるため、燃料電池の冷却効率を向上させる動作に起因するシステム効率の低下を抑制することができる。
[Application Example 6]
The fuel cell system according to Application Example 4 or 5, further including a stop time learning unit that learns by actually measuring a stop time in which the fuel cell system is stopped, and the electrode oxidation suppression unit includes the stop A fuel cell system that performs an operation of improving the cooling efficiency of the fuel cell when it is determined that a voltage increase due to a malfunction occurs within a stop time based on a learning result in a time learning unit. According to the fuel cell system described in Application Example 6, since it is possible to suppress the operation for improving the cooling efficiency of the fuel cell when the voltage increase due to the malfunction does not occur within the stop time, the fuel cell system can be suppressed. It is possible to suppress a decrease in system efficiency due to an operation for improving the cooling efficiency of the battery.

[適用例7]
適用例4ないし6いずれか記載の燃料電池システムであって、前記燃料電池は、電解質膜と一対の電極とを備える発電体を複数積層して成り、前記燃料電池は、各々の前記発電体が備える一方の電極であるアノード上に形成されて、水素を含有する燃料ガスが流れるセル内燃料ガス流路と、各々の前記セル内燃料ガス流路に対して前記燃料ガスを給排する燃料ガスマニホールドと、を備えるアノード側流路と、各々の前記発電体が備える一方の電極であるカソード上に形成されて、酸素を含有する酸化ガスが流れるセル内酸化ガス流路と、各々の前記セル内酸化ガス流路に対して前記酸化ガスを給排する酸化ガスマニホールドと、を備えるカソード側流路と、を備え、前記停止時電位抑制部は、前記電位抑制動作として、前記アノード側流路内に前記燃料ガスを封入した状態で、前記カソード側流路に対する空気の流出入を抑制した流出入抑制状態とする動作を行なう燃料電池システム。適用例7に記載の燃料電池システムによれば、カソード側流路に対する空気の流出入を抑制することにより、アノード側流路内に燃料ガスが封入されていても、発電体において内部電池が形成されることを抑制し、カソードが高電位となって燃料電池の電圧が望ましくない程度に上昇するのを抑制することができる。
[Application Example 7]
The fuel cell system according to any one of Application Examples 4 to 6, wherein the fuel cell is formed by stacking a plurality of power generation bodies each including an electrolyte membrane and a pair of electrodes, and each of the power generation bodies includes the fuel cell. An in-cell fuel gas channel formed on an anode, which is one of the electrodes, through which hydrogen-containing fuel gas flows, and a fuel gas for supplying and discharging the fuel gas to and from each in-cell fuel gas channel An anode-side flow path including a manifold, an in-cell oxidizing gas flow path that is formed on a cathode that is one electrode of each of the power generators, and in which an oxidizing gas containing oxygen flows, and each of the cells A cathode-side flow path that includes an oxidizing gas manifold that supplies and discharges the oxidizing gas to and from the inner oxidizing gas flow path, and the stop-time potential suppressing unit performs the anode-side flow path as the potential suppressing operation. Wherein the fuel gas while enclosing the fuel cell system for operation of the inflow and outflow suppression while suppressing the inflow and outflow of air to the cathode side flow path. According to the fuel cell system described in Application Example 7, by suppressing the inflow and outflow of air with respect to the cathode side flow path, even when fuel gas is sealed in the anode side flow path, an internal battery is formed in the power generator. It is possible to prevent the cathode from becoming a high potential and the voltage of the fuel cell from being raised to an undesirable level.

[適用例8]
適用例4ないし6いずれか記載の燃料電池システムであって、前記燃料電池は、電解質膜と一対の電極とを備える発電体を複数積層して成り、前記燃料電池は、各々の前記発電体が備える一方の電極であるアノード上に形成されて、水素を含有する燃料ガスが流れるセル内燃料ガス流路と、各々の前記セル内燃料ガス流路に対して前記燃料ガスを給排する燃料ガスマニホールドと、を備えるアノード側流路と、各々の前記発電体が備える一方の電極であるカソード上に形成されて、酸素を含有する酸化ガスが流れるセル内酸化ガス流路と、各々の前記セル内酸化ガス流路に対して前記酸化ガスを給排する酸化ガスマニホールドと、を備えるカソード側流路と、を備え、前記停止時電位抑制部は、前記電位抑制動作として、前記アノード側流路内を、前記燃料ガスに代えて、前記アノード上における反応性が水素に比べて低い不活性ガスで置き換える動作を行なう燃料電池システム。適用例8に記載の燃料電池システムによれば、アノード側流路内を不活性ガスによって置き換えることにより、発電体において内部電池が形成されることを抑制し、カソードが高電位となって燃料電池の電圧が望ましくない程度に上昇するのを抑制することができる。
[Application Example 8]
The fuel cell system according to any one of Application Examples 4 to 6, wherein the fuel cell is formed by stacking a plurality of power generation bodies each including an electrolyte membrane and a pair of electrodes, and each of the power generation bodies includes the fuel cell. An in-cell fuel gas channel formed on an anode, which is one of the electrodes, through which hydrogen-containing fuel gas flows, and a fuel gas for supplying and discharging the fuel gas to and from each in-cell fuel gas channel An anode-side flow path including a manifold, an in-cell oxidizing gas flow path that is formed on a cathode that is one electrode of each of the power generators, and in which an oxidizing gas containing oxygen flows, and each of the cells A cathode-side flow path that includes an oxidizing gas manifold that supplies and discharges the oxidizing gas to and from the inner oxidizing gas flow path, and the stop-time potential suppressing unit performs the anode-side flow path as the potential suppressing operation. And the place of the fuel gas, a fuel cell system reactive performs an operation to replace a low inert gas as compared to the hydrogen on the anode. According to the fuel cell system described in Application Example 8, by replacing the inside of the anode side flow path with an inert gas, the formation of the internal cell in the power generator is suppressed, and the cathode becomes a high potential and the fuel cell. Can be prevented from rising to an undesirable level.

[適用例9]
適用例4ないし6いずれか記載の燃料電池システムであって、前記停止時電位抑制部は、前記電位抑制動作として、前記燃料電池に対する水素を含有する燃料ガスの供給を停止した後に、前記燃料電池を短絡させる動作を行なう燃料電池システム。適用例9に記載の燃料電池システムによれば、燃料ガスの供給を停止した後に燃料電池を短絡させることにより、燃料電池内部で水素を消費させて、燃料電池内に残留する水素量を低減することができる。これにより、発電体において内部電池が形成されることを抑制し、カソードが高電位となって燃料電池の電圧が望ましくない程度に上昇するのを抑制することができる。
[Application Example 9]
7. The fuel cell system according to any one of Application Examples 4 to 6, wherein the stop-time potential suppressing unit stops the supply of fuel gas containing hydrogen to the fuel cell as the potential suppressing operation, and then stops the fuel cell. A fuel cell system that operates to short circuit According to the fuel cell system described in Application Example 9, hydrogen is consumed inside the fuel cell by reducing the amount of hydrogen remaining in the fuel cell by short-circuiting the fuel cell after the supply of the fuel gas is stopped. be able to. Thereby, it is possible to suppress the formation of the internal battery in the power generation body, and to suppress the cathode from becoming a high potential and the voltage of the fuel cell from rising to an undesirable level.

[適用例10]
適用例2記載の燃料電池システムであって、前記燃料電池は、電解質膜と一対の電極とを備える発電体を複数積層して成り、前記燃料電池は、各々の前記発電体が備える一方の電極であるアノード上に形成されて、水素を含有する燃料ガスが流れるセル内燃料ガス流路と、各々の前記セル内燃料ガス流路に対して前記燃料ガスを給排する燃料ガスマニホールドと、を備えるアノード側流路と、各々の前記発電体が備える一方の電極であるカソード上に形成されて、酸素を含有する酸化ガスが流れるセル内酸化ガス流路と、各々の前記セル内酸化ガス流路に対して前記酸化ガスを給排する酸化ガスマニホールドと、を備えるカソード側流路と、を備え、前記燃料電池システムは、システム停止に伴って前記燃料電池の発電を停止する際には、前記アノード側流路内に前記燃料ガスを封入する動作を行ない、前記電極酸化抑制部は、前記酸化抑制動作として、酸化抑制動作を行なわない通常のシステム停止時において前記アノード側流路内に前記燃料ガスを封入する際の封入圧よりも高い圧力で、前記アノード側流路内に前記燃料ガスを封入する動作を行なう燃料電池システム。適用例10に記載の燃料電池システムによれば、システム停止時におけるアノード側流路への燃料ガスの封入圧を高めることにより、停止時電位抑制部に不具合が発生している場合であっても、燃料電池の電圧上昇のタイミングを遅らせることができる。これにより、燃料電池システムの停止中に実際に電圧上昇が起こる頻度を低下させることができ、これにより、燃料電池が備える電極の酸化を抑制することができる。
[Application Example 10]
The fuel cell system according to Application Example 2, wherein the fuel cell is formed by stacking a plurality of power generation bodies each including an electrolyte membrane and a pair of electrodes, and the fuel cell includes one electrode included in each power generation body. An in-cell fuel gas passage formed on the anode, through which a fuel gas containing hydrogen flows, and a fuel gas manifold for supplying and discharging the fuel gas to and from each of the in-cell fuel gas passages. An anode-side flow path provided, an in-cell oxidizing gas flow path through which an oxidizing gas containing oxygen flows, formed on a cathode that is one electrode of each of the power generators, and the in-cell oxidizing gas flow A cathode-side flow path provided with an oxidizing gas manifold that supplies and discharges the oxidizing gas to and from the passage, and the fuel cell system is configured to stop power generation of the fuel cell when the system is stopped. Previous The fuel gas is sealed in the anode-side flow path, and the electrode oxidation suppression unit operates as the oxidation suppression operation in the anode-side flow path during the normal system stop when the oxidation suppression operation is not performed. A fuel cell system that performs an operation of sealing the fuel gas in the anode-side flow path at a pressure higher than a sealing pressure when the gas is sealed. According to the fuel cell system described in Application Example 10, even when a malfunction occurs in the stop-time potential suppressing unit by increasing the fuel gas sealing pressure in the anode-side flow path when the system is stopped. The timing of the fuel cell voltage increase can be delayed. As a result, the frequency at which the voltage rise actually occurs during the stop of the fuel cell system can be reduced, whereby the oxidation of the electrodes provided in the fuel cell can be suppressed.

[適用例11]
適用例10記載の燃料電池システムであって、前記電極酸化抑制部は、前記通常のシステム停止時における前記封入圧よりも高い圧力で、前記アノード側流路内に前記燃料ガスを封入したときには、前記燃料電池システムについて設定した基準の停止時間内に、前記不具合に起因する電圧上昇が起こらなくなると判断される場合に、前記封入圧を高める動作を行なう燃料電池システム。適用例11記載の燃料電池システムによれば、アノード側流路内に燃料ガスを封入する封入圧を高めても電圧上昇が起こると判断される場合には、燃料ガスの封入圧を高めないため、不具合に起因する電圧上昇が起きるときに、電圧上昇している時間を抑制することができる。
[Application Example 11]
In the fuel cell system according to Application Example 10, when the electrode oxidation suppression unit seals the fuel gas in the anode-side flow path at a pressure higher than the sealing pressure when the normal system is stopped, A fuel cell system that performs an operation of increasing the sealing pressure when it is determined that a voltage increase due to the malfunction does not occur within a reference stop time set for the fuel cell system. According to the fuel cell system of Application Example 11, if it is determined that the voltage rises even if the sealing pressure for sealing the fuel gas in the anode-side flow path is increased, the fuel gas sealing pressure is not increased. When the voltage rise due to the malfunction occurs, the time during which the voltage is raised can be suppressed.

[適用例12]
適用例10または11記載の燃料電池システムであって、前記停止時電位抑制部は、前記電位抑制動作として、前記アノード側流路内に前記燃料ガスを封入した状態で、前記カソード側流路に対する空気の流出入を抑制した流出入抑制状態とする動作を行なう燃料電池システム。適用例12に記載の燃料電池システムによれば、カソード側流路に対する空気の流出入を抑制することにより、アノード側流路内に燃料ガスが封入されていても、発電体において内部電池が形成されることを抑制し、カソードが高電位となって燃料電池の電圧が望ましくない程度に上昇するのを抑制することができる。
[Application Example 12]
The fuel cell system according to Application Example 10 or 11, wherein the potential suppression unit at the time of stop is the potential suppression operation with respect to the cathode-side flow channel in a state where the fuel gas is sealed in the anode-side flow channel. A fuel cell system that performs an operation to suppress an inflow / outflow of air while suppressing the inflow / outflow of air. According to the fuel cell system described in Application Example 12, the internal battery is formed in the power generation body even if fuel gas is sealed in the anode-side flow path by suppressing the inflow and outflow of air to the cathode-side flow path. It is possible to prevent the cathode from becoming a high potential and the voltage of the fuel cell from being raised to an undesirable level.

[適用例13]
適用例10または11記載の燃料電池システムであって、前記停止時電位抑制部は、前記電位抑制動作として、前記燃料電池に対する水素を含有する燃料ガスの供給を停止した後に、前記燃料電池を短絡させる動作を行なう燃料電池システム。適用例13に記載の燃料電池システムによれば、燃料ガスの供給を停止した後に燃料電池を短絡させることにより、燃料電池内部で水素を消費させて、燃料電池内に残留する水素量を低減することができる。これにより、発電体において内部電池が形成されることを抑制し、カソードが高電位となって燃料電池の電圧が望ましくない程度に上昇するのを抑制することができる。
[Application Example 13]
12. The fuel cell system according to application example 10 or 11, wherein the stop-time potential suppression unit short-circuits the fuel cell after stopping supply of fuel gas containing hydrogen to the fuel cell as the potential suppression operation. A fuel cell system that performs the operation. According to the fuel cell system described in the application example 13, the fuel cell is short-circuited after the supply of the fuel gas is stopped, thereby consuming hydrogen inside the fuel cell and reducing the amount of hydrogen remaining in the fuel cell. be able to. Thereby, it is possible to suppress the formation of the internal battery in the power generation body, and to suppress the cathode from becoming a high potential and the voltage of the fuel cell from rising to an undesirable level.

本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、燃料電池システムの制御方法などの形態で実現することが可能である。   The present invention can be realized in various forms other than those described above. For example, the present invention can be realized in the form of a control method for a fuel cell system.

燃料電池システム10の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a fuel cell system 10. FIG. 単セル70を表わす分解斜視図である。2 is an exploded perspective view showing a single cell 70. FIG. 燃料電池の停止時における電圧推移の様子を表わす説明図である。It is explanatory drawing showing the mode of the voltage transition at the time of a stop of a fuel cell. システム停止時制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。It is a flowchart showing a control processing routine at the time of system stop. 不具合検出処理ルーチンを表わすフローチャートである。It is a flowchart showing a malfunction detection processing routine. 不具合検出処理ルーチンを表わすフローチャートである。It is a flowchart showing a malfunction detection processing routine. 不具合検出処理ルーチンを表わすフローチャートである。It is a flowchart showing a malfunction detection processing routine. 電極電位と酸化量と燃料電池温度の関係を調べた結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having investigated the relationship between electrode potential, oxidation amount, and fuel cell temperature. 不具合検出後停止時処理ルーチンを表わすフローチャートである。It is a flowchart showing the process routine at the time of a stop after malfunction detection. 水素封入圧と、電圧が再上昇するまでの時間との関係を表わす図である。It is a figure showing the relationship between hydrogen filling pressure and time until a voltage rises again. システム停止時制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。It is a flowchart showing a control processing routine at the time of system stop. 酸化抑制動作要否判定処理ルーチンを表わすフローチャートである。It is a flowchart showing an oxidation suppression operation necessity determination processing routine. 燃料電池システム110の概略構成を表わすブロック図である。2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a fuel cell system 110. FIG. 燃料電池システム210の概略構成を表わすブロック図である。2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a fuel cell system 210. FIG. 燃料電池の停止時における電圧推移の様子を表わす説明図である。It is explanatory drawing showing the mode of the voltage transition at the time of a stop of a fuel cell.

A.燃料電池システム10の全体構成:
図1は、本発明の第1実施例としての燃料電池システム10の構成を示すブロック図である。本実施例の燃料電池システム10は、燃料電池15と、水素タンク20と、コンプレッサ30と、水素遮断弁40と、可変調圧弁42と、水素循環ポンプ44と、パージ弁46と、第1のカソード封止弁48と、負荷接続部51と、電圧センサ52と、報知装置54と、環境温度センサ55と、冷媒循環ポンプ60と、ラジエータ61と、冷媒温度センサ63と、制御部50と、を備えている。
A. Overall configuration of the fuel cell system 10:
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a fuel cell system 10 as a first embodiment of the present invention. The fuel cell system 10 of the present embodiment includes a fuel cell 15, a hydrogen tank 20, a compressor 30, a hydrogen shut-off valve 40, a modulatable pressure valve 42, a hydrogen circulation pump 44, a purge valve 46, a first valve A cathode sealing valve 48, a load connection unit 51, a voltage sensor 52, a notification device 54, an environmental temperature sensor 55, a refrigerant circulation pump 60, a radiator 61, a refrigerant temperature sensor 63, a control unit 50, It has.

燃料電池15は、固体高分子型の燃料電池であり、発電体としての単セル70を複数積層したスタック構造を有している。図2は、燃料電池15を構成する単セル70を表わす分解斜視図である。単セル70は、MEA(膜−電極接合体、Membrane Electrode Assembly)71と、ガス拡散層72,73と、ガスセパレータ74,75と、を備えている。ここで、MEA71は、電解質膜と、電解質膜の各々の面に形成された電極であるアノードおよびカソードと、によって構成される。このMEA71は、ガス拡散層72,73によって挟持されており、MEA71およびガス拡散層72,73から成るサンドイッチ構造は、さらに両側からガスセパレータ74,75によって挟持されている(ただし、ガス拡散層72は、ガス拡散層73が配置される面の裏面に配置されるため、図2では図示せず)。   The fuel cell 15 is a solid polymer type fuel cell, and has a stack structure in which a plurality of single cells 70 as power generation bodies are stacked. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the single cell 70 constituting the fuel cell 15. The unit cell 70 includes an MEA (Membrane Electrode Assembly) 71, gas diffusion layers 72 and 73, and gas separators 74 and 75. Here, the MEA 71 includes an electrolyte membrane and an anode and a cathode that are electrodes formed on each surface of the electrolyte membrane. The MEA 71 is sandwiched between the gas diffusion layers 72 and 73, and the sandwich structure composed of the MEA 71 and the gas diffusion layers 72 and 73 is sandwiched between the gas separators 74 and 75 from both sides (however, the gas diffusion layer 72 is provided). (It is not shown in FIG. 2 because it is disposed on the back surface of the surface on which the gas diffusion layer 73 is disposed).

MEA71を構成する電解質膜は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。カソードおよびアノードは、電解質膜上に形成された層であり、電気化学反応を進行する触媒金属(例えば白金)を担持するカーボン粒子と、プロトン伝導性を有する高分子電解質と、を備えている。ガス拡散層72,73は、ガス透過性および電子伝導性を有する部材によって構成されており、例えば、発泡金属や金属メッシュなどの金属製部材や、カーボンクロスやカーボンペーパなどのカーボン製部材により形成することができる。   The electrolyte membrane constituting the MEA 71 is a proton conductive ion exchange membrane formed of a solid polymer material, for example, a fluororesin, and exhibits good electrical conductivity in a wet state. The cathode and the anode are layers formed on the electrolyte membrane, and include carbon particles supporting a catalytic metal (for example, platinum) that progresses an electrochemical reaction, and a polymer electrolyte having proton conductivity. The gas diffusion layers 72 and 73 are made of a member having gas permeability and electron conductivity, and are formed of, for example, a metal member such as foam metal or metal mesh, or a carbon member such as carbon cloth or carbon paper. can do.

ガスセパレータ74,75は、ガス不透過な導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン等のカーボン製部材や、プレス成形したステンレス鋼などの金属製部材により形成されている。ガスセパレータ74,75は、MEA71との間に形成される反応ガス(水素を含有する燃料ガスあるいは酸素を含有する酸化ガス)の流路の壁面を成す部材であって、その表面には、ガス流路を形成するための凹凸形状が形成されている。表面に溝88が形成されたガスセパレータ74とMEA71との間には、酸化ガスの流路であるセル内酸化ガス流路が形成される。また、表面に溝89が形成されたガスセパレータ75とMEA71との間には、燃料ガスの流路であるセル内燃料ガス流路が形成される。単セル70を組み立てる際には、MEA71の外周にシール部(図示せず)を配置して、単セル70内のガス流路のシール性を確保しつつ、ガスセパレータ74、75間を接合する。   The gas separators 74 and 75 are formed of a gas-impermeable conductive member, for example, a carbon-made member such as dense carbon that has been made to be gas-impermeable by compressing carbon, or a metal member such as press-formed stainless steel. ing. The gas separators 74 and 75 are members that form walls of a flow path of a reaction gas (a fuel gas containing hydrogen or an oxidizing gas containing oxygen) formed between the gas separators 74 and 75. An uneven shape for forming the flow path is formed. Between the gas separator 74 having the groove 88 formed on the surface and the MEA 71, an in-cell oxidizing gas flow path that is a flow path for the oxidizing gas is formed. In addition, an in-cell fuel gas flow path, which is a flow path for the fuel gas, is formed between the gas separator 75 having a groove 89 formed on the surface and the MEA 71. When assembling the single cell 70, a seal portion (not shown) is arranged on the outer periphery of the MEA 71, and the gas separators 74 and 75 are joined together while ensuring the sealing performance of the gas flow path in the single cell 70. .

ここで、ガスセパレータ74,75では、セル内ガス流路を形成するための溝88,89が設けられた面の裏面において、凹部87が形成されている(ただし、ガスセパレータ74の裏面に形成される凹部87は図示せず)。これらの凹部87は、ガスセパレータ74,75上にガス拡散層72,73が配置される領域全体と重なる範囲にわたって形成されており、隣り合う単セル70間で、冷媒の流路であるセル間冷媒流路を形成する。なお、セル間冷媒流路は、各単セル70間に設けるのではなく、例えば、単セル70を所定数積層する毎に設けることとしても良い。   Here, in the gas separators 74 and 75, a recess 87 is formed on the back surface of the surface provided with the grooves 88 and 89 for forming the in-cell gas flow path (however, formed on the back surface of the gas separator 74). The recessed portion 87 is not shown). These recesses 87 are formed over a range that overlaps the entire region where the gas diffusion layers 72 and 73 are arranged on the gas separators 74 and 75, and between the adjacent single cells 70 between the cells that are the flow paths of the refrigerant. A refrigerant flow path is formed. Note that the inter-cell refrigerant flow path is not provided between the single cells 70 but may be provided, for example, every time a predetermined number of single cells 70 are stacked.

ガスセパレータ74,75は、その外周近くの互いに対応する位置に、複数の孔部を備えている。単セル70を複数積層して燃料電池を組み立てると、各セパレータの対応する位置に設けられた孔部は、互いに重なり合って、ガスセパレータの積層方向に燃料電池内部を貫通する流路を形成する。具体的には、孔部83は、各セル内酸化ガス流路に酸化ガスを分配する酸化ガス供給マニホールドを形成し、孔部84は、各セル内酸化ガス流路から酸化ガスが集合する酸化ガス排出マニホールドを形成する。また、孔部85は、各セル内燃料ガス流路に燃料ガスを分配する燃料ガス供給マニホールドを形成し、孔部86は、各セル内燃料ガス流路から燃料ガスが集合する燃料ガス排出マニホールドを形成する。また、孔部81は、各セル間冷媒流路に冷媒を分配する冷媒供給マニホールドを形成し、孔部82は、各セル間冷媒流路から冷媒が集合する冷媒排出マニホールドを形成する。   The gas separators 74 and 75 are provided with a plurality of holes at positions corresponding to each other near the outer periphery thereof. When a fuel cell is assembled by stacking a plurality of single cells 70, holes provided at corresponding positions of the separators overlap each other to form a flow path that penetrates the fuel cell in the stacking direction of the gas separators. Specifically, the hole 83 forms an oxidant gas supply manifold that distributes the oxidant gas to each in-cell oxidant gas flow path, and the hole 84 oxidizes the oxidant gas that collects from each in-cell oxidant gas flow path. A gas exhaust manifold is formed. The hole 85 forms a fuel gas supply manifold that distributes the fuel gas to each in-cell fuel gas flow path, and the hole 86 forms a fuel gas discharge manifold that collects the fuel gas from each in-cell fuel gas flow path. Form. Moreover, the hole 81 forms a refrigerant supply manifold that distributes the refrigerant to the inter-cell refrigerant flow path, and the hole 82 forms a refrigerant discharge manifold that collects the refrigerant from the inter-cell refrigerant flow path.

本実施例の燃料電池15は、単セル70を複数積層して成る積層体の両端に、出力端子を備える集電板(ターミナル)78、絶縁板(インシュレータ)77、エンドプレート76を順次配置することによって形成される。なお、燃料電池15は、図示しない保持部材(例えば、双方のエンドプレート76にボルトで結合されたテンションプレート)によって、単セル70の積層方向に締結圧がかかった状態で保持される。   In the fuel cell 15 of the present embodiment, a current collector plate (terminal) 78 having an output terminal, an insulating plate (insulator) 77, and an end plate 76 are sequentially arranged on both ends of a laminated body formed by laminating a plurality of single cells 70. Formed by. The fuel cell 15 is held in a state where fastening pressure is applied in the stacking direction of the single cells 70 by a holding member (not shown) (for example, a tension plate coupled to both end plates 76 by bolts).

図1に戻り、水素タンク20は、燃料ガスとしての水素ガスが貯蔵される貯蔵装置であり、水素供給流路22を介して燃料電池15の水素供給マニホールドに接続されている。水素供給流路22上において、水素タンク20から近い順に、水素遮断弁40と、可変調圧弁42とが設けられている。可変調圧弁42は、水素タンク20から燃料電池15へ供給される水素圧(水素量)を調整可能な調圧弁である。なお、水素タンク20は、高圧の水素ガスを貯蔵する水素ボンベとする他、水素吸蔵合金を備えて水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることによって水素を蓄えるタンクとすることもできる。   Returning to FIG. 1, the hydrogen tank 20 is a storage device that stores hydrogen gas as a fuel gas, and is connected to a hydrogen supply manifold of the fuel cell 15 via a hydrogen supply channel 22. On the hydrogen supply flow path 22, a hydrogen cutoff valve 40 and a modulatable pressure valve 42 are provided in order from the hydrogen tank 20. The adjustable pressure valve 42 is a pressure regulating valve capable of adjusting the hydrogen pressure (hydrogen amount) supplied from the hydrogen tank 20 to the fuel cell 15. The hydrogen tank 20 may be a hydrogen cylinder that stores high-pressure hydrogen gas, or may be a tank that includes a hydrogen storage alloy and stores hydrogen by storing the hydrogen in the hydrogen storage alloy.

燃料電池15の水素排出マニホールドには、水素排出流路24が接続されている。この水素排出流路24には、パージ弁46が設けられている。また、水素供給流路22と水素排出流路24とを接続して、接続流路25が設けられている。接続流路25は、可変調圧弁42よりも下流側で水素供給流路22に接続し、パージ弁46よりも上流側で水素排出流路24に接続している。接続流路25には、流路内を水素が循環する際の駆動力を発生する水素循環ポンプ44が設けられている。   A hydrogen discharge passage 24 is connected to the hydrogen discharge manifold of the fuel cell 15. A purge valve 46 is provided in the hydrogen discharge channel 24. Further, a connection flow path 25 is provided by connecting the hydrogen supply flow path 22 and the hydrogen discharge flow path 24. The connection channel 25 is connected to the hydrogen supply channel 22 on the downstream side of the adjustable pressure valve 42 and is connected to the hydrogen discharge channel 24 on the upstream side of the purge valve 46. The connection channel 25 is provided with a hydrogen circulation pump 44 that generates a driving force when hydrogen circulates in the channel.

水素タンク20から水素供給流路22を介して供給される水素は、燃料電池15で電気化学反応に供され、水素排出流路24に排出される。水素排出流路24に排出された水素は、接続流路25を経由して、再び水素供給流路22に導かれる。このように、燃料電池システム10において水素は、水素排出流路24の一部、接続流路25、水素供給流路22の一部、および、燃料電池15内に形成される燃料ガスの流路(これらの流路を併せて、水素循環流路と呼ぶ)を循環する。なお、燃料電池15の発電時には、通常はパージ弁46は閉弁されているが、循環する水素中の不純物(窒素や水蒸気等)が増加したときにはパージ弁46は適宜開弁され、これによって、不純物濃度が増加した水素ガスの一部がシステムの外部に排出される。また、電気化学反応の進行による水素の消費や、パージ弁46の開弁によって、水素循環流路内の水素量が不足するときには、可変調圧弁42を介して水素タンク20から水素循環流路へと水素が補われる。   Hydrogen supplied from the hydrogen tank 20 via the hydrogen supply flow path 22 is supplied to the electrochemical reaction in the fuel cell 15 and discharged to the hydrogen discharge flow path 24. The hydrogen discharged to the hydrogen discharge channel 24 is guided again to the hydrogen supply channel 22 via the connection channel 25. As described above, in the fuel cell system 10, hydrogen is part of the hydrogen discharge passage 24, the connection passage 25, part of the hydrogen supply passage 22, and the fuel gas passage formed in the fuel cell 15. (These flow paths are collectively referred to as a hydrogen circulation flow path). During the power generation of the fuel cell 15, the purge valve 46 is normally closed. However, when impurities (nitrogen, water vapor, etc.) in the circulating hydrogen increase, the purge valve 46 is opened as appropriate. Part of the hydrogen gas with increased impurity concentration is discharged outside the system. Further, when the amount of hydrogen in the hydrogen circulation channel is insufficient due to the consumption of hydrogen due to the progress of the electrochemical reaction or the opening of the purge valve 46, the hydrogen tank 20 is transferred from the hydrogen tank 20 to the hydrogen circulation channel via the adjustable pressure valve 42. And hydrogen is supplemented.

コンプレッサ30は、外部から空気を取り込んで圧縮し、酸化ガスとして燃料電池15に供給するための装置であり、空気供給流路32を介して、燃料電池15の酸化ガス供給マニホールドに接続されている。コンプレッサ30には、その停止時に外部から空気供給流路32への空気の流入を遮断可能にするための第2のカソード封止弁49が設けられている。なお、コンプレッサ30は、その停止時には、空気が流れる際の流路抵抗が極めて大きくなる。そのため、コンプレッサ30の停止時に、コンプレッサ30を介した外部から空気供給流路32への空気の流入が、実質的に行なわれなくなる場合には、第2のカソード封止弁49は、設けないこととしても良い。   The compressor 30 is a device that takes in air from the outside, compresses it, and supplies it as oxidant gas to the fuel cell 15, and is connected to the oxidant gas supply manifold of the fuel cell 15 via the air supply channel 32. . The compressor 30 is provided with a second cathode sealing valve 49 for making it possible to block the inflow of air from the outside to the air supply flow path 32 when the compressor 30 is stopped. When the compressor 30 is stopped, the flow resistance when the air flows becomes extremely large. Therefore, when the compressor 30 is stopped, the second cathode sealing valve 49 should not be provided if the inflow of air from the outside to the air supply flow path 32 through the compressor 30 is substantially not performed. It is also good.

また、燃料電池15の酸化ガス排出マニホールドには、空気排出流路34が接続されている。コンプレッサ30から空気供給流路32を介して供給される空気は、燃料電池15で電気化学反応に供され、空気排出流路34を介して燃料電池15の外部に排出される。この空気排出流路34には、第1のカソード封止弁48が設けられている。第1のカソード封止弁48は、燃料電池15の発電時には開弁されており、燃料電池15の発電停止時には閉弁される。   An air discharge passage 34 is connected to the oxidizing gas discharge manifold of the fuel cell 15. The air supplied from the compressor 30 via the air supply flow path 32 is subjected to an electrochemical reaction in the fuel cell 15 and discharged to the outside of the fuel cell 15 via the air discharge flow path 34. The air discharge channel 34 is provided with a first cathode sealing valve 48. The first cathode sealing valve 48 is opened when the fuel cell 15 generates power, and is closed when the fuel cell 15 stops generating power.

燃料電池15の各集電板78には、配線56を介して負荷57が接続されている。負荷57は、例えば、二次電池や、電力消費装置(モータなど)とすることができる。また、この配線56には、燃料電池15と負荷57との間の接続を入り切りするスイッチとしての負荷接続部51が設けられている。負荷接続部51は、燃料電池15の発電時には、燃料電池15と負荷57とが接続されるように切り替えられ、燃料電池15の発電停止時には、燃料電池15と負荷57との接続が遮断されるように切り替えられる。   A load 57 is connected to each current collecting plate 78 of the fuel cell 15 via a wiring 56. The load 57 can be, for example, a secondary battery or a power consuming device (such as a motor). The wiring 56 is provided with a load connecting portion 51 as a switch for turning on and off the connection between the fuel cell 15 and the load 57. The load connection unit 51 is switched so that the fuel cell 15 and the load 57 are connected when the fuel cell 15 generates power, and the connection between the fuel cell 15 and the load 57 is interrupted when the power generation of the fuel cell 15 is stopped. Are switched as follows.

電圧センサ52は、燃料電池15の燃料電池電圧Vfを検出するためのセンサである。報知装置54は、後述する電位抑制動作に生じた不具合が検出されたときに、不具合を検出した旨を、燃料電池システム10の使用者に報知するための装置である。不具合の報知は、例えば、表示装置への表示により行なっても良く、あるいは、音声による報知としても良い。   The voltage sensor 52 is a sensor for detecting the fuel cell voltage Vf of the fuel cell 15. The notification device 54 is a device for notifying the user of the fuel cell system 10 that a failure has been detected when a failure that has occurred in a potential suppression operation described later is detected. The notification of the defect may be performed, for example, by display on a display device, or may be notified by voice.

ラジエータ61は、冷媒流路62に設けられ、冷媒流路62内を流れる冷媒を冷却する。冷媒流路62は、燃料電池15の既述した冷媒供給マニホールドおよび冷媒排出マニホールドに接続されている。また、冷媒流路には冷媒循環ポンプ60が設けられており、冷媒循環ポンプ60を駆動することにより、ラジエータ61と燃料電池15との間で冷媒を循環させて、燃料電池15の内部温度を調節可能となっている。冷媒流路62において、燃料電池15の冷媒排出マニホールドとの接続部近傍には、冷媒の温度を検出するための冷媒温度センサ63が設けられている。   The radiator 61 is provided in the refrigerant channel 62 and cools the refrigerant flowing in the refrigerant channel 62. The refrigerant flow path 62 is connected to the refrigerant supply manifold and the refrigerant discharge manifold described above of the fuel cell 15. In addition, a refrigerant circulation pump 60 is provided in the refrigerant flow path, and by driving the refrigerant circulation pump 60, the refrigerant is circulated between the radiator 61 and the fuel cell 15, and the internal temperature of the fuel cell 15 is increased. It is adjustable. In the refrigerant flow path 62, a refrigerant temperature sensor 63 for detecting the temperature of the refrigerant is provided in the vicinity of the connection portion between the fuel cell 15 and the refrigerant discharge manifold.

制御部50は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行するCPUと、CPUで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたROMと、同じくCPUで各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされるRAMと、各種信号を入出力する入出力ポート等を備える。制御部50は、コンプレッサ30、水素遮断弁40、可変調圧弁42、負荷接続部51、第1のカソード封止弁48、第2のカソード封止弁49、水素循環ポンプ44、パージ弁46、報知装置54、冷媒循環ポンプ60等に対して駆動信号を出力する。また、電圧センサ52や冷媒温度センサ63、あるいは燃料電池システム10の環境温度(外気温)を検出する環境温度センサ55等から、検出信号を取得する。また、制御部50は、所定期間の時間を計測可能なタイマ機能を有している。   The control unit 50 is configured as a logic circuit centered on a microcomputer, and more specifically, a CPU that executes predetermined calculations in accordance with a preset control program, and controls necessary for executing various arithmetic processes by the CPU. A ROM in which programs, control data, and the like are stored in advance, a RAM in which various data necessary for performing various arithmetic processes in the CPU, and an input / output port for inputting and outputting various signals are also provided. The control unit 50 includes a compressor 30, a hydrogen shutoff valve 40, a modulatable pressure valve 42, a load connection unit 51, a first cathode sealing valve 48, a second cathode sealing valve 49, a hydrogen circulation pump 44, a purge valve 46, A drive signal is output to the notification device 54, the refrigerant circulation pump 60, and the like. Further, a detection signal is acquired from the voltage sensor 52, the refrigerant temperature sensor 63, the environmental temperature sensor 55 that detects the environmental temperature (outside air temperature) of the fuel cell system 10, or the like. Further, the control unit 50 has a timer function that can measure the time of a predetermined period.

B.電位抑制動作:
燃料電池システム10では、その起動時に燃料電池15の発電を開始する際には、制御部50が、発電のための駆動信号を各部に出力する。具体的には、制御部50は、外部から燃料電池システム10の起動の指示を受信すると、負荷接続部51を制御して燃料電池15と負荷57とを接続させる。また、制御部50は、水素遮断弁40を開弁させると共に、可変調圧弁42を調整し、入力した負荷要求に基づいてコンプレッサ30を駆動制御すると共に、水素循環ポンプ44および冷媒循環ポンプ60を駆動させ、第1のカソード封止弁48を開弁制御する。そして、例えば負荷57がモータである場合には、負荷57に対しても、負荷要求に応じた駆動信号を出力する。なお、燃料電池15の発電時には、パージ弁46については、所定のタイミングで適宜開弁制御を行なう。
B. Potential suppression operation:
In the fuel cell system 10, when starting the power generation of the fuel cell 15 at the time of startup, the control unit 50 outputs a drive signal for power generation to each unit. Specifically, when receiving an instruction for starting the fuel cell system 10 from the outside, the control unit 50 controls the load connecting unit 51 to connect the fuel cell 15 and the load 57. Further, the control unit 50 opens the hydrogen shut-off valve 40, adjusts the adjustable pressure control valve 42, controls the compressor 30 based on the input load request, and controls the hydrogen circulation pump 44 and the refrigerant circulation pump 60. The first cathode sealing valve 48 is controlled to open. For example, when the load 57 is a motor, a drive signal corresponding to the load request is also output to the load 57. When the fuel cell 15 generates electricity, the purge valve 46 is appropriately controlled to open at a predetermined timing.

このような燃料電池システム10が運転停止要求を受信すると、制御部50は、システム停止処理を行なう。具体的には、制御部50は、負荷接続部51を制御して、燃料電池15と負荷57との接続を遮断する。また、制御部50は、水素遮断弁40を閉弁させると共に、水素循環ポンプ44およびコンプレッサ30を駆動停止させることにより、燃料電池15への燃料ガスおよび酸化ガスの供給を停止させる。また、発電停止中は、パージ弁46は閉弁状態に維持される。これにより、セル内燃料ガス流路と、燃料ガスマニホールドと、水素遮断弁40に一端が閉塞された水素供給流路22と、パージ弁46に一端が閉塞された水素排出流路24と、接続流路25と、から成る燃料ガスの流路(以下、アノード側流路と呼ぶ)は、水素が封入された状態となる。さらに、発電停止時には、制御部50は冷媒循環ポンプ60を駆動停止させる。   When such a fuel cell system 10 receives an operation stop request, the control unit 50 performs a system stop process. Specifically, the control unit 50 controls the load connecting unit 51 to cut off the connection between the fuel cell 15 and the load 57. Further, the control unit 50 closes the hydrogen shut-off valve 40 and stops the supply of the fuel gas and the oxidizing gas to the fuel cell 15 by stopping the driving of the hydrogen circulation pump 44 and the compressor 30. Further, the purge valve 46 is maintained in the closed state during the power generation stop. Thereby, the fuel gas flow path in the cell, the fuel gas manifold, the hydrogen supply flow path 22 whose one end is closed by the hydrogen shut-off valve 40, and the hydrogen discharge flow path 24 whose one end is closed by the purge valve 46 are connected. The fuel gas flow path (hereinafter referred to as the anode-side flow path) composed of the flow path 25 is in a state in which hydrogen is enclosed. Further, when power generation is stopped, the control unit 50 stops driving the refrigerant circulation pump 60.

また、燃料電池システム10の停止時には、空気排出流路34に設けられた第1のカソード封止弁48と、コンプレッサ30に設けられた第2のカソード封止弁49と、の閉弁が行なわれる。これにより、燃料電池15の停止時には、セル内酸化ガス流路と、酸化ガスマニホールドと、第1のカソード封止弁48に一端が閉塞された空気排出流路34と、第2のカソード封止弁49に一端が閉塞された空気供給流路32と、から成る酸化ガスの流路(以下、カソード側流路と呼ぶ)は、空気が封入された状態となる。すなわち、アノード側流路と共にカソード側流路もまた、ガスの導入および排出が抑制された状態(以下、流出入抑制状態と呼ぶ)となる。本実施例では、発電停止後の燃料電池15における電位の過剰な上昇を抑制するための電位抑制動作として、アノード側流路内に水素を封入した状態でアノード側流路を流出入抑制状態にすると共に、カソード側流路もまた流出入抑制状態にする動作を行っている。以下に、燃料電池システムの停止後における燃料電池の電位上昇と、本実施例における電位抑制動作について説明する。   When the fuel cell system 10 is stopped, the first cathode sealing valve 48 provided in the air discharge passage 34 and the second cathode sealing valve 49 provided in the compressor 30 are closed. It is. Thereby, when the fuel cell 15 is stopped, the oxidizing gas channel in the cell, the oxidizing gas manifold, the air discharge channel 34 whose one end is closed by the first cathode sealing valve 48, and the second cathode sealing. An oxidizing gas passage (hereinafter referred to as a cathode-side passage) comprising an air supply passage 32 closed at one end by the valve 49 is in a state in which air is enclosed. That is, the cathode side channel as well as the anode side channel are in a state where introduction and discharge of gas are suppressed (hereinafter referred to as an inflow / outflow suppression state). In this embodiment, as a potential suppression operation for suppressing an excessive increase in potential in the fuel cell 15 after power generation is stopped, the anode-side channel is put into an inflow / outflow-suppressed state with hydrogen enclosed in the anode-side channel. At the same time, the cathode-side flow path is also in an inflow / outflow suppression state. Hereinafter, the rise in the potential of the fuel cell after the fuel cell system is stopped and the potential suppression operation in this embodiment will be described.

図3は、燃料電池の停止時における電圧推移の様子を表わす説明図である。図3(A)は、本実施例の燃料電池システム10における電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成(特に、カソード側流路における第1のカソード封止弁48および第2のカソード封止弁49による封止)が正常に行なわれているときの停止時電圧推移の様子を表わす。また、図3(B)は、燃料電池システム10における電位抑制動作に不具合が発生したときの停止時電圧推移の様子を表わす。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing the state of voltage transition when the fuel cell is stopped. FIG. 3A shows the formation of an inflow / outflow suppression state as a potential suppression operation in the fuel cell system 10 of the present embodiment (particularly, the first cathode sealing valve 48 and the second cathode sealing in the cathode side channel). The state of the voltage transition at the stop when the sealing by the valve 49 is normally performed is shown. FIG. 3B shows a state of voltage change at the time of stop when a malfunction occurs in the potential suppression operation in the fuel cell system 10.

燃料電池15では、停止時には、水素遮断弁40およびパージ弁46が閉弁されることによって、アノード側流路は流出入抑制状態となる。このような状態で負荷57との接続が遮断されたときには、燃料電池15の電圧は、ある程度高い値(停止直後はOCVに対応する値)を示す。その後、単セル70内においては、電解質膜を介してアノード側からカソード側へと水素が拡散し、拡散した水素とカソード側の空気(酸素)とがカソード上で反応して、セル内酸化ガス流路内の酸素が消費される。また、電解質膜を介してカソード側からアノード側への酸素の拡散も進行し、これらによってセル内酸化ガス流路内の酸素が減少し、燃料電池15の電圧は降下し始める。アノード側流路に封入される水素量が充分に多い場合には、上記のようなカソード側流路内の酸素量の減少と共に燃料電池15の電圧が低下し、やがて、安定した低電圧状態(例えば、略0V)となる。   When the fuel cell 15 is stopped, the hydrogen cutoff valve 40 and the purge valve 46 are closed, so that the anode-side flow path is in an inflow / outflow suppression state. When the connection with the load 57 is interrupted in such a state, the voltage of the fuel cell 15 shows a somewhat high value (a value corresponding to the OCV immediately after the stop). Thereafter, in the single cell 70, hydrogen diffuses from the anode side to the cathode side through the electrolyte membrane, and the diffused hydrogen and cathode side air (oxygen) react on the cathode, and the oxidizing gas in the cell Oxygen in the flow path is consumed. In addition, the diffusion of oxygen from the cathode side to the anode side also proceeds through the electrolyte membrane, thereby reducing the oxygen in the in-cell oxidizing gas flow path, and the voltage of the fuel cell 15 starts to drop. When the amount of hydrogen enclosed in the anode-side flow path is sufficiently large, the voltage of the fuel cell 15 decreases with a decrease in the amount of oxygen in the cathode-side flow path as described above, and eventually a stable low voltage state ( For example, approximately 0V).

ここで、カソード側流路における流出入抑制状態が充分に保たれている場合には、燃料電池15の電圧が一旦低下すると、この低電圧状態を維持することができる。しかしながら、カソード側流路における流出入抑制状態の形成に不具合が発生した場合、例えば、第1のカソード封止弁48あるいは第2のカソード封止弁49に不具合が発生した場合には、一旦酸素濃度が低下したカソード側流路内へと、空気排出流路34あるいは空気供給流路32を介して空気(酸素)が流入することにより、再び燃料電池の電圧上昇が起こる。具体的には、上記のようにカソード側流路へと空気が流入すると、電解質膜を介してカソード側からアノード側へと空気が拡散することにより、アノード上において部分的に水素濃度が高い領域と低い領域とが生じて内部電池が形成される。このように内部電池が形成された状態では、カソードが高電位となる。具体的には、アノード上で水素濃度が高い領域では、通常の電池反応が進行するが、アノード上で水素濃度が低い領域では、カソードの構成要素、特に触媒担持担体(本実施例ではカーボン粒子)の酸化が進行する。これにより、アノード上で水素濃度が高い領域と低い領域との間で電子のやり取りが行なわれ、外部の回路には電子が流れない状態となる。そして、触媒担持担体の酸化により、触媒担持担体の粒径や比表面積が変化して、カソードの形態変化が進行する。このようなカソードが高電位となった状態は、燃料電池全体の電圧の上昇として検出される。図3(A)では、電位抑制動作が正常に行なわれている状態として、わずかな空気の流入を許容する第1のカソード封止弁48および/または第2のカソード封止弁49を用いる場合の電圧変化の様子を表わしている。わずかに空気が流入することにより、燃料電池の電圧が一旦降下した後、流入する空気量に応じた時間の経過後に、電圧の再上昇が生じる。これに対して、図3(B)では、第1のカソード封止弁48および/または第2のカソード封止弁49に不具合が発生して、望ましくない量の空気が燃料電池へと流入する場合の電圧変化の様子を表わしている。このように、より多くの空気が流入する場合には、燃料電池の電圧が一旦降下した後に、より早いタイミングで、より大きく、電圧が再上昇する。なお、カソード側流路における流出入抑制状態が完全に保たれる場合には、電圧の再上昇が起こらない電圧推移のパターンを示すこととなる。このように、システム停止時にアノード側流路内に水素を封入する動作を行なう本実施例の燃料電池システム10では、第1のカソード封止弁48および第2のカソード封止弁49は、発電停止後の燃料電池における過剰な電圧上昇(正常範囲として許容される電圧上昇を超える電圧上昇)を抑制するための電位抑制動作を行なう停止時電位抑制部として機能する。   Here, when the inflow / outflow suppression state in the cathode side flow path is sufficiently maintained, the low voltage state can be maintained once the voltage of the fuel cell 15 is lowered. However, when a problem occurs in the formation of the inflow / outflow suppression state in the cathode side flow path, for example, when a problem occurs in the first cathode sealing valve 48 or the second cathode sealing valve 49, the oxygen once When air (oxygen) flows into the cathode-side flow path where the concentration has decreased via the air discharge flow path 34 or the air supply flow path 32, the voltage of the fuel cell rises again. Specifically, when air flows into the cathode side flow path as described above, the air diffuses from the cathode side to the anode side through the electrolyte membrane, so that a region where the hydrogen concentration is partially high on the anode. As a result, an internal battery is formed. In such a state where the internal battery is formed, the cathode has a high potential. Specifically, the normal cell reaction proceeds in the region where the hydrogen concentration is high on the anode, but in the region where the hydrogen concentration is low on the anode, the components of the cathode, particularly the catalyst-supporting carrier (carbon particles in the present example). ) Oxidation proceeds. As a result, electrons are exchanged between a region having a high hydrogen concentration and a region having a low hydrogen concentration on the anode, so that electrons do not flow to an external circuit. Then, due to the oxidation of the catalyst support, the particle size and specific surface area of the catalyst support change, and the cathode shape changes. Such a state in which the cathode is at a high potential is detected as an increase in the voltage of the entire fuel cell. In FIG. 3A, the first cathode sealing valve 48 and / or the second cathode sealing valve 49 that allow a slight inflow of air is used as a state in which the potential suppressing operation is normally performed. This shows how the voltage changes. When the air flows in slightly, the voltage of the fuel cell once drops, and then the voltage rises again after the time corresponding to the amount of air flowing in. On the other hand, in FIG. 3B, a malfunction occurs in the first cathode sealing valve 48 and / or the second cathode sealing valve 49, and an undesirable amount of air flows into the fuel cell. The state of voltage change in the case is shown. Thus, when more air flows in, after the voltage of the fuel cell once drops, the voltage increases again at an earlier timing. In addition, when the inflow / outflow suppression state in the cathode side flow path is completely maintained, a voltage transition pattern in which the voltage does not rise again is shown. As described above, in the fuel cell system 10 of this embodiment that performs the operation of filling hydrogen into the anode-side flow path when the system is stopped, the first cathode sealing valve 48 and the second cathode sealing valve 49 are configured to generate power. It functions as a stop-time potential suppressing unit that performs a potential suppressing operation for suppressing an excessive voltage increase (a voltage increase exceeding a voltage increase permitted as a normal range) in the fuel cell after the stop.

ここで、上記のように燃料電池の電圧が再上昇した後には、燃料電池の電圧は再び降下する。これは、カソード側流路へと空気が流入することによって、カソード側からアノード側へと電解質膜を介して空気が拡散すると共に、アノード側流路に残留する水素がカソード側へと拡散することにより、アノード側流路における水素濃度が低下することによる。   Here, after the fuel cell voltage rises again as described above, the fuel cell voltage falls again. This is because when air flows into the cathode side flow path, air diffuses from the cathode side to the anode side through the electrolyte membrane, and hydrogen remaining in the anode side flow path diffuses to the cathode side. This is because the hydrogen concentration in the anode-side flow path is reduced.

C.システム停止時に実行される処理の概要:
本実施例の燃料電池システム10は、その停止時に、既述した電位抑制動作を行なうと共に、電位抑制動作における不具合の発生の有無を検出し、不具合の発生を検出したときには、電圧上昇に起因する電極の酸化を抑制する処理を行なうことを特徴としている。図4は、燃料電池システム10の制御部50において、システム停止時に実行されるシステム停止時制御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、燃料電池システム10に対して発電停止の指示が入力された際に起動される。
C. Overview of processing executed when the system stops:
The fuel cell system 10 according to the present embodiment performs the above-described potential suppressing operation when the fuel cell system 10 is stopped, and detects whether or not a failure has occurred in the potential suppressing operation. It is characterized by performing a treatment for suppressing the oxidation of the electrode. FIG. 4 is a flowchart showing a system stop time control process routine executed by the control unit 50 of the fuel cell system 10 when the system is stopped. This routine is started when a power generation stop instruction is input to the fuel cell system 10.

本ルーチンが起動されると、制御部50は、まず、不具合判定フラグが1に設定されているか否かを判断する(ステップS100)。この不具合判定フラグは、後述する不具合検出処理において電位抑制動作の不具合が検出されたときに1に設定されるものであり、初期値は0に設定されている。ステップS100において不具合判定フラグが0に設定されている場合には、未だ電位抑制動作の不具合が検出されていないことになるため、制御部50は、通常の停止時制御を行なう(ステップS110)。具体的には、燃料電池15と負荷57との接続を遮断し、電位抑制動作としてアノード側流路およびカソード側流路を流出入抑制状態にして、さらに、冷媒の循環を停止させる。このとき、アノード側流路における水素の封入圧力は、可変調圧弁42によって、所定の規定値に調節される。   When this routine is started, the control unit 50 first determines whether or not the failure determination flag is set to 1 (step S100). This defect determination flag is set to 1 when a defect in potential suppression operation is detected in a defect detection process described later, and the initial value is set to 0. If the failure determination flag is set to 0 in step S100, the failure in the potential suppression operation has not been detected yet, and thus the control unit 50 performs normal stop time control (step S110). Specifically, the connection between the fuel cell 15 and the load 57 is cut off, and the anode-side flow path and the cathode-side flow path are brought into an inflow / outflow suppression state as a potential suppression operation, and further, the circulation of the refrigerant is stopped. At this time, the hydrogen filling pressure in the anode-side flow path is adjusted to a predetermined specified value by the adjustable pressure valve 42.

その後、制御部50は、不具合検出処理を行ない(ステップS120)、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成における不具合の有無を判断する(ステップS130)。この不具合検出処理については、後に詳述する。不具合検出処理によって不具合の発生が検出されると、制御部50は、不具合判定フラグを1に設定して(ステップS140)、本ルーチンを終了する。   Thereafter, the control unit 50 performs defect detection processing (step S120), and determines whether there is a defect in the formation of the inflow / outflow suppression state as the potential suppression operation (step S130). This defect detection process will be described in detail later. When occurrence of a defect is detected by the defect detection process, the control unit 50 sets a defect determination flag to 1 (step S140), and ends this routine.

上記のように電位抑制動作の不具合が検出されて、ステップS140において不具合判定フラグが1に設定されると、次回にシステム停止時制御処理ルーチンが起動されたときには、制御部50は、ステップS100において、不具合判定フラグが1に設定されているものと判断する。この場合には、制御部50は、不具合検出後停止時処理を実行して(ステップS150)、本ルーチンを終了する。電位抑制動作において不具合が発生しているときには、既述したように、発電停止後に望ましくない電圧の再上昇が起こって電極の酸化が進行する可能性がある。そこで、本実施例では、不具合判定フラグが1に設定されているときには、このような電極酸化を抑制するために、酸化抑制のための不具合検出後停止時処理を実行している。不具合検出後停止時処理については、後に詳述する。本実施例では、一旦不具合判定フラグが1に設定されると、その後に燃料電池システム10の起動と停止を繰り返す際に、発電停止を行なう毎にステップS100において不具合判定フラグが1に設定されていると判断されて、不具合検出後停止時処理が行なわれる。   As described above, when a failure in the potential suppression operation is detected and the failure determination flag is set to 1 in step S140, the next time the system stop time control processing routine is started, the control unit 50 determines in step S100. It is determined that the defect determination flag is set to 1. In this case, the control unit 50 executes a stop time process after detecting a failure (step S150), and ends this routine. When a malfunction occurs in the potential suppression operation, as described above, there is a possibility that an undesirable voltage re-rise occurs after power generation is stopped and the oxidation of the electrode proceeds. Therefore, in this embodiment, when the defect determination flag is set to 1, in order to suppress such electrode oxidation, a stop process after detection of a defect for suppressing oxidation is executed. The processing at the time of stopping after detecting a defect will be described in detail later. In this embodiment, once the failure determination flag is set to 1, the failure determination flag is set to 1 in step S100 every time power generation is stopped when the fuel cell system 10 is repeatedly started and stopped thereafter. If it is determined that there is a failure, the stop process is performed after the failure is detected.

なお、ステップS130において不具合の発生が無いと判断されると、制御部50は、不具合判定フラグを0に維持して本ルーチンを終了する。この場合には、次回にシステム停止時制御処理ルーチンが起動されたときには、ステップS100において不具合判定フラグが0に設定されていると判断され、不具合検出処理を再び行なうことになる。   If it is determined in step S130 that no defect has occurred, the control unit 50 maintains the defect determination flag at 0 and ends this routine. In this case, the next time the system stop time control processing routine is started, it is determined in step S100 that the failure determination flag is set to 0, and the failure detection processing is performed again.

D.電位抑制動作の不具合の検出:
以下に、ステップS120における不具合検出処理について説明する。本実施例では、電圧センサ52が検出した燃料電池電圧Vfに基づいて、電位抑制動作の不具合を検出している。燃料電池電圧Vfに基づいた電位抑制動作の不具合検出の方法として、以下に、3つの方法を例示して説明する。
D. Detection of malfunctions in potential suppression operation:
Hereinafter, the defect detection process in step S120 will be described. In this embodiment, the malfunction of the potential suppression operation is detected based on the fuel cell voltage Vf detected by the voltage sensor 52. As a method of detecting a failure in the potential suppression operation based on the fuel cell voltage Vf, three methods will be described below as an example.

D−1.第1の不具合検出方法:
図5は、ステップS120の工程の一例として、第1の不具合検出処理を表わすフローチャートである。本ルーチンは、ステップS110において通常の停止時制御が行なわれた後に起動される。本ルーチンが起動されると、制御部50は、タイマをリセットし、停止処理を行なってからの経過時間Tpを0に設定する(ステップS200)。その後、制御部50は、電圧センサ52から、燃料電池電圧Vfを取得する(ステップS210)。そして、電圧変化量ΔVfを算出する(ステップS220)。ここで、ステップS210では、短い時間間隔で燃料電池電圧Vfを2度取得しており、ステップS220では、取得した2つの燃料電池電圧Vf間の変化量を、測定の時間間隔で除することによって、単位時間当たりの電圧変化量ΔVfを求めている。
D-1. First defect detection method:
FIG. 5 is a flowchart showing a first defect detection process as an example of the process of step S120. This routine is started after normal stop time control is performed in step S110. When this routine is started, the control unit 50 resets the timer and sets an elapsed time Tp after the stop process to 0 (step S200). Thereafter, the control unit 50 acquires the fuel cell voltage Vf from the voltage sensor 52 (step S210). Then, the voltage change amount ΔVf is calculated (step S220). Here, in step S210, the fuel cell voltage Vf is acquired twice at short time intervals, and in step S220, the amount of change between the two acquired fuel cell voltages Vf is divided by the measurement time interval. The voltage change amount ΔVf per unit time is obtained.

次に、制御部50は、ステップS220で求めた電圧変化量ΔVfと、基準値Xv1とを比較する(ステップS230)。基準値Xv1とは、電位抑制動作としてのカソード側流路の流出入抑制状態が正常に維持されている場合には、たとえ図3(A)のように若干の電圧上昇が起きても生じ得ない電圧変化量ΔVfの値(正の値)として、予め定めて制御部50内に記憶された値である。電圧変化量ΔVfが、この基準値Xv1を越える場合には、燃料電池15の停止後に電圧が低電圧状態となった後、電圧が急上昇したと考えられ、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成(第1のカソード封止弁48および/または第2のカソード封止弁49による封止)に不具合が発生したと判断される。ΔVfが基準値Xv1に達する時点を、図3(B)中に示す。   Next, the control unit 50 compares the voltage change amount ΔVf obtained in step S220 with the reference value Xv1 (step S230). The reference value Xv1 can occur even if a slight voltage rise occurs as shown in FIG. 3A when the cathode-side flow-through suppression state as a potential suppression operation is normally maintained. This is a value that is determined in advance and stored in the control unit 50 as the value (positive value) of the voltage variation ΔVf that is not present. When the voltage change amount ΔVf exceeds the reference value Xv1, it is considered that the voltage has suddenly increased after the fuel cell 15 is stopped and then the voltage has suddenly increased. It is determined that a defect has occurred in the formation (sealing by the first cathode sealing valve 48 and / or the second cathode sealing valve 49). The time point at which ΔVf reaches the reference value Xv1 is shown in FIG.

ステップS230において電圧変化量ΔVfが基準値Xv1を越えているときには、不具合発生と判断され(ステップS240)、制御部50は、報知装置54に対して駆動信号を出力して報知装置54による報知の動作を行なわせ(ステップS250)、本ルーチンを終了する。また、ステップS230において電圧変化量ΔVfが基準値Xv1を越えていないときには、電位抑制動作が正常であると判断され(ステップS260)、制御部50は、経過時間Tpと基準時間Xt1との比較を行なう(ステップS270)。ここで、基準時間Xt1は、この基準時間内に電圧の急上昇が検出されないときには、その後に電圧の急上昇が起こる可能性がほとんど無く、電位抑制動作が正常であると判断して良い基準値として、予め定めて制御部50に記憶された値である。経過時間Tpが基準時間Xt1を越える場合には、制御部50は、電位抑制動作が正常であると判断した状態で本ルーチンを終了する。経過時間Tpが基準時間Xt1以下であるときには、制御部50は、ステップS210に戻り、経過時間Tpが基準時間Xt1を越えるまで、電圧変化量ΔVfに基づいて不具合発生の有無の判断を繰り返す。   When the voltage change amount ΔVf exceeds the reference value Xv1 in step S230, it is determined that a failure has occurred (step S240), and the control unit 50 outputs a drive signal to the notification device 54 to notify the notification device 54 of the notification. An operation is performed (step S250), and this routine is terminated. When the voltage change amount ΔVf does not exceed the reference value Xv1 in step S230, it is determined that the potential suppression operation is normal (step S260), and the control unit 50 compares the elapsed time Tp with the reference time Xt1. This is performed (step S270). Here, the reference time Xt1 is a reference value that can be determined that the potential suppression operation is normal since there is almost no possibility of the voltage suddenly increasing after that when the voltage suddenly is not detected within the reference time. The value is predetermined and stored in the control unit 50. When the elapsed time Tp exceeds the reference time Xt1, the control unit 50 ends this routine with determining that the potential suppression operation is normal. When the elapsed time Tp is less than or equal to the reference time Xt1, the control unit 50 returns to step S210 and repeats the determination of whether or not a failure has occurred based on the voltage change amount ΔVf until the elapsed time Tp exceeds the reference time Xt1.

なお、図5では、経過時間Tpが基準時間Xt1を越えたときには電位抑制動作が正常であると判断した状態で本ルーチンを終了することとしたが、異なる構成としても良い。例えば、ステップS260で正常と判断されたときには、ステップS210に戻ることとして、燃料電池システム10の停止中は、電圧変化量ΔVに基づく判断を繰り返し行なうこととしても良い。   In FIG. 5, when the elapsed time Tp exceeds the reference time Xt1, this routine is ended in a state in which it is determined that the potential suppression operation is normal. However, a different configuration may be used. For example, when it is determined to be normal in step S260, the process may return to step S210, and the determination based on the voltage change amount ΔV may be repeatedly performed while the fuel cell system 10 is stopped.

D−2.第2の不具合検出方法:
図6は、ステップS120の工程の一例として、第2の不具合検出処理を表わすフローチャートである。第2の不具合検出処理は、第1の不具合検出処理に代えて実行可能な処理であり、第1の不具合検出処理と共通する工程については工程番号を200番台から300番台に変更し、詳しい説明を省略する。以下では、第1の不具合検出処理と異なる部分について説明する。
D-2. Second defect detection method:
FIG. 6 is a flowchart showing a second defect detection process as an example of the process of step S120. The second defect detection process is a process that can be executed in place of the first defect detection process. For the steps common to the first defect detection process, the process number is changed from the 200th to the 300th. Is omitted. Below, a different part from a 1st malfunction detection process is demonstrated.

本ルーチンにおいても、制御部50は、燃料電池電圧Vfの取得(ステップS310)および電圧変化量ΔVfの算出(ステップS320)の後に、ステップS320で求めた電圧変化量ΔVfと、基準値Xv2とを比較する(ステップS330)。ここで、基準値Xv2は、ステップS230における基準値Xv1と同様に、流出入抑制状態の不具合に起因する電圧の急上昇を検出するための基準値である。ΔVfが基準値Xv2に達する時点を、図3(B)中に示す。   Also in this routine, after acquiring the fuel cell voltage Vf (step S310) and calculating the voltage change amount ΔVf (step S320), the control unit 50 obtains the voltage change amount ΔVf obtained in step S320 and the reference value Xv2. Compare (step S330). Here, the reference value Xv2 is a reference value for detecting a rapid increase in voltage caused by a malfunction in the inflow / outflow suppression state, similarly to the reference value Xv1 in step S230. The time point at which ΔVf reaches the reference value Xv2 is shown in FIG.

ステップS330において電圧変化量ΔVfが基準値Xv2を越えている場合には、制御部50は、燃料電池電圧Vfを、基準値Xv3と比較する(ステップS335)。基準値Xv3とは、カソード側流路の流出入抑制状態が正常に維持されている場合には、たとえ図3(A)のように若干の電圧上昇が起きても到達しない燃料電池電圧Vfの値として、予め定めて制御部50内に記憶された値である。また、ステップS335において比較に用いる燃料電池電圧Vfとしては、ステップS310で2度取得した燃料電池電圧のうちの、後で検出した値を用いればよい。燃料電池電圧Vfが、この基準値Xv3を越える場合には、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成(第1のカソード封止弁48および/または第2のカソード封止弁49による封止)に不具合が発生したと判断される。基準値Xv3を、図3(A)、(B)中に示す。なお、ステップS330で電圧変化量ΔVfが基準値Xv2以下である場合、および、ステップS335で燃料電池電圧Vfが基準値Xv3以下である場合には、ステップS260と同様に電位抑制動作が正常であると判断される(ステップS360)。   When the voltage change amount ΔVf exceeds the reference value Xv2 in step S330, the control unit 50 compares the fuel cell voltage Vf with the reference value Xv3 (step S335). The reference value Xv3 is the value of the fuel cell voltage Vf that does not reach even if a slight voltage rise occurs as shown in FIG. 3A when the inflow / outflow suppression state of the cathode side channel is normally maintained. The value is a value that is determined in advance and stored in the control unit 50. Further, as the fuel cell voltage Vf used for comparison in step S335, a value detected later in the fuel cell voltage acquired twice in step S310 may be used. When the fuel cell voltage Vf exceeds the reference value Xv3, an inflow / outflow suppression state is formed as a potential suppression operation (sealing by the first cathode sealing valve 48 and / or the second cathode sealing valve 49). ) Is determined to have failed. The reference value Xv3 is shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B). When the voltage change amount ΔVf is equal to or smaller than the reference value Xv2 in step S330 and when the fuel cell voltage Vf is equal to or smaller than the reference value Xv3 in step S335, the potential suppressing operation is normal as in step S260. Is determined (step S360).

このように、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成における不具合の発生を検出する際に、電圧変化量ΔVfだけでなく、燃料電池電圧Vfを用いることにより、不具合発生を検出する際の精度を向上させることができる。   Thus, when detecting the occurrence of a malfunction in the formation of the inflow / outflow suppression state as the potential suppression operation, not only the voltage change amount ΔVf but also the fuel cell voltage Vf is used to detect the malfunction occurrence. Can be improved.

D−3.第3の不具合検出方法:
図7は、ステップS120の工程の一例として、第3の不具合検出処理を表わすフローチャートである。第3の不具合検出処理は、第1の不具合検出処理に代えて実行可能な処理であり、第1の不具合検出処理と共通する工程については工程番号を200番台から400番台に変更し、詳しい説明を省略する。以下では、第1の不具合検出処理と異なる部分について説明する。
D-3. Third defect detection method:
FIG. 7 is a flowchart showing a third defect detection process as an example of the process of step S120. The third defect detection process is a process that can be executed in place of the first defect detection process. For processes common to the first defect detection process, the process number is changed from the 200th to the 400th, and a detailed description is given. Is omitted. Below, a different part from a 1st malfunction detection process is demonstrated.

本ルーチンにおいても、制御部50は、燃料電池電圧Vfの取得(ステップS410)および電圧変化量ΔVfの算出(ステップS420)の後に、ステップS420で求めた電圧変化量ΔVfと、基準値Xv4とを比較する(ステップS430)。ここで、基準値Xv4は、ステップS230における基準値Xv1と同様に、流出入抑制状態の不具合に起因する電圧の急上昇を検出するための基準値である。ΔVfが基準値Xv4に達する時点を、図3(B)中に示す。   Also in this routine, after acquiring the fuel cell voltage Vf (step S410) and calculating the voltage change amount ΔVf (step S420), the control unit 50 obtains the voltage change amount ΔVf obtained in step S420 and the reference value Xv4. Compare (step S430). Here, the reference value Xv4 is a reference value for detecting a rapid increase in voltage caused by the malfunction of the inflow / outflow suppression state, similarly to the reference value Xv1 in step S230. The time point at which ΔVf reaches the reference value Xv4 is shown in FIG.

ステップS430において電圧変化量ΔVfが基準値Xv4を越えている場合には、制御部50は、タイマを参照して、電圧変化量ΔVfが基準値Xv4を越えたときの経過時間Tp1を取得する(ステップS432)。経過時間Tp1を、図3(B)中に示す。そして、経過時間Tp1と基準時間Xt2とを比較する(ステップS435)。ここで、カソード側流路の流出入抑制状態が正常に維持されている場合には、たとえ図3(A)のように若干の電圧上昇が起きる場合であっても、カソード側流路に空気が流入して電圧上昇が起こるまでにはある程度長い時間がかかる。上記基準時間Xt2とは、この時間内に電圧上昇が起こった場合には、許容範囲を超える空気がカソード側流路内に流入していると判断するための基準値として、予め定めて制御部50内に記憶された値である。経過時間Tp1が、この基準時間Xt2よりも小さい場合には、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成(特に、第1のカソード封止弁48による封止)に不具合が発生したと判断される。基準時間Xt2を、図3(A)、(B)中に示す。なお、ステップS430で電圧変化量ΔVfが基準値Xv4以下である場合、および、ステップS435で経過時間Tp1が基準時間Xt2以上である場合には、ステップS260と同様に電位抑制動作が正常であると判断される(ステップS460)。   If the voltage change amount ΔVf exceeds the reference value Xv4 in step S430, the control unit 50 refers to the timer to obtain the elapsed time Tp1 when the voltage change amount ΔVf exceeds the reference value Xv4 ( Step S432). The elapsed time Tp1 is shown in FIG. Then, the elapsed time Tp1 is compared with the reference time Xt2 (step S435). Here, when the inflow / outflow suppression state of the cathode side channel is normally maintained, even if a slight voltage rise occurs as shown in FIG. It takes a certain amount of time for the voltage to rise and the voltage to rise. The reference time Xt2 is determined in advance as a reference value for determining that air exceeding the allowable range flows into the cathode-side flow path when a voltage rise occurs within this time. The value stored in 50. When the elapsed time Tp1 is smaller than the reference time Xt2, it is determined that a problem has occurred in the formation of the inflow / outflow suppression state as the potential suppression operation (particularly, the sealing by the first cathode sealing valve 48). The The reference time Xt2 is shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B). When the voltage change amount ΔVf is equal to or less than the reference value Xv4 in step S430 and when the elapsed time Tp1 is equal to or greater than the reference time Xt2 in step S435, the potential suppression operation is normal as in step S260. Judgment is made (step S460).

このように、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成における不具合の発生を検出する際に、電圧変化量ΔVfだけでなく、電圧上昇までの経過時間Tp1を用いることにより、不具合発生を検出する際の精度を向上させることができる。   Thus, when detecting the occurrence of a malfunction in the formation of the inflow / outflow suppression state as the potential suppression operation, the occurrence of the malfunction is detected by using not only the voltage change amount ΔVf but also the elapsed time Tp1 until the voltage rises. Accuracy can be improved.

E.不具合検出後に実行される不具合検出後停止時処理:
以下に、ステップS150における不具合検出後停止時処理について説明する。本実施例では、不具合を検知した後の次回以降のシステム起動後の再停止時には、電極酸化を抑制する酸化抑制動作として、燃料電池15内を循環させる冷媒である冷却水の循環量を増加させる処理を行ない、燃料電池15の冷却効率を向上させている。固体高分子型燃料電池である燃料電池15は、運転温度が65〜100℃程度であり、発電中は環境温度よりも高温となっている。そして、燃料電池15が発電を停止した後には、燃料電池15の温度は徐々に低下して環境温度に近づく。燃料電池システム10の停止時には、通常は、既述したように冷媒循環ポンプ60の駆動を停止させているため、燃料電池15の発電停止後の温度低下は、主として大気中への放熱によって徐々に進行する。これに対して、燃料電池15の発電停止後にも冷媒循環ポンプ60を駆動して冷媒を循環させる場合には、燃料電池15から冷媒への放熱が積極的に行なわれることによって、燃料電池15の冷却の効率を高めることができる。本実施例では、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成における不具合発生時には、冷媒循環ポンプ60を駆動して燃料電池15を積極的に冷却することによって、化学反応である触媒担持カーボンの酸化反応を抑制し、電極の形態変化を抑えている。
E. Processing when stopping after detecting a defect executed after detecting a defect:
Below, the process at the time of a stop after the malfunction detection in step S150 is demonstrated. In this embodiment, at the time of re-stop after the next system startup after detecting the malfunction, the circulation amount of the cooling water which is the refrigerant circulating in the fuel cell 15 is increased as an oxidation suppression operation for suppressing the electrode oxidation. Processing is performed to improve the cooling efficiency of the fuel cell 15. The fuel cell 15 which is a polymer electrolyte fuel cell has an operating temperature of about 65 to 100 ° C., and is higher than the environmental temperature during power generation. After the fuel cell 15 stops generating power, the temperature of the fuel cell 15 gradually decreases and approaches the environmental temperature. When the fuel cell system 10 is stopped, since the driving of the refrigerant circulation pump 60 is normally stopped as described above, the temperature drop after the power generation stop of the fuel cell 15 is gradually caused mainly by heat radiation to the atmosphere. proceed. On the other hand, when the refrigerant circulation pump 60 is driven and the refrigerant is circulated even after the power generation of the fuel cell 15 is stopped, the heat release from the fuel cell 15 to the refrigerant is actively performed. Cooling efficiency can be increased. In this embodiment, when trouble occurs in the formation of the inflow / outflow suppression state as the potential suppression operation, the refrigerant circulation pump 60 is driven to actively cool the fuel cell 15 to oxidize the catalyst-supported carbon, which is a chemical reaction. The reaction is suppressed and the change in the shape of the electrode is suppressed.

図8は、カソードにおける電極電位と、カソードに流れる酸化電流から算出した酸化量と、燃料電池温度との関係を調べた結果を示す説明図である。ここでは、燃料電池15を構成する単セル70と同様の単セルを用意し、アノード側に水素を供給すると共にカソード側に窒素を供給し、負荷に接続することなく、図中の横軸に示したカソードの電極電位に対応する電圧を単セルに印可して、流れた電流(酸化電流)を測定して酸化量を算出した。流れる酸化電流が大きいほど、触媒担持カーボンの酸化反応が増大して、酸化量が大きくなる。単セルの温度としては、40℃、60℃、80℃の3段階を設定し、各々の温度について、カソード電極電位を1.0V〜1.5Vまで0.1V刻みで変化させて、酸化量を求めた。なお、単セルに供給する各ガスは、フル加湿(飽和水蒸気圧まで加湿)とした。図8に示すように、同じカソード電極電位で比較すると、温度が低いほど酸化量は少なくなる。したがって、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成における不具合が発生してカソード電位が上昇した場合であっても、燃料電池15の温度をより低くすることによって、触媒担持カーボンの酸化反応を抑制して電極の形態変化を抑えることができるといえる。   FIG. 8 is an explanatory diagram showing the results of examining the relationship between the electrode potential at the cathode, the oxidation amount calculated from the oxidation current flowing through the cathode, and the fuel cell temperature. Here, a single cell similar to the single cell 70 constituting the fuel cell 15 is prepared, hydrogen is supplied to the anode side, nitrogen is supplied to the cathode side, and the horizontal axis in FIG. A voltage corresponding to the indicated electrode potential of the cathode was applied to the single cell, and the amount of oxidation was calculated by measuring the flowing current (oxidation current). As the oxidation current flowing increases, the oxidation reaction of the catalyst-supporting carbon increases and the amount of oxidation increases. As the temperature of the single cell, three stages of 40 ° C., 60 ° C., and 80 ° C. are set, and for each temperature, the cathode electrode potential is changed in increments of 0.1 V from 1.0 V to 1.5 V, and the oxidation amount Asked. Each gas supplied to the single cell was fully humidified (humidified to saturated water vapor pressure). As shown in FIG. 8, when compared at the same cathode electrode potential, the lower the temperature, the smaller the amount of oxidation. Therefore, even when a problem occurs in the formation of the inflow / outflow suppression state as the potential suppression operation and the cathode potential increases, the oxidation reaction of the catalyst-supported carbon is suppressed by lowering the temperature of the fuel cell 15. Thus, it can be said that changes in the shape of the electrode can be suppressed.

本実施例のステップS150としての不具合検出後停止時処理では、通常の停止時制御と同様に、燃料電池15と負荷57との接続を遮断すると共に、アノード側流路およびカソード側流路を流出入抑制状態とするが、冷媒循環ポンプ60に対しては、駆動を続行すように駆動信号を出力する制御を行なっている。なお、本実施例では、冷媒循環ポンプ60を駆動する場合であっても、燃料電池15の温度を環境温度以下にすることはできない。そのため、例えば、冷媒温度センサ63が検出する冷媒温度が、環境温度センサ55が検出する環境温度に対して、充分に下がりきったと判断される場合には、冷媒循環ポンプ60を停止させることとしても良い。   In the stop process after failure detection as step S150 of the present embodiment, the connection between the fuel cell 15 and the load 57 is interrupted and the anode side channel and the cathode side channel flow out, as in the normal stop control. Although it is in the on-suppression state, the refrigerant circulation pump 60 is controlled to output a drive signal so as to continue driving. In the present embodiment, even when the refrigerant circulation pump 60 is driven, the temperature of the fuel cell 15 cannot be made lower than the environmental temperature. Therefore, for example, when it is determined that the refrigerant temperature detected by the refrigerant temperature sensor 63 has sufficiently decreased with respect to the environmental temperature detected by the environmental temperature sensor 55, the refrigerant circulation pump 60 may be stopped. good.

以上のように構成された本実施例の燃料電池システム10によれば、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成における不具合発生が検出されたときには、冷媒を循環させて燃料電池15を積極的に降温させることによって、カソードに流れる酸化電流を抑えて電極の形態変化を抑制することができる。すなわち、燃料電池システム10の停止時に通常の停止時制御を行なって電位抑制動作の不具合が検出されたときには、それ以降にシステムを起動した後の再停止時に、燃料電池15の積極的な冷却を行なうため、電位抑制動作に不具合が発生していても、システム停止時における触媒の形態変化の進行を抑制することができる。特に、電位抑制動作における不具合の発生は、直ちに燃料電池15による発電の継続を困難にするものではなく、引き続きある程度の期間、燃料電池システム10を通常通り動作させることが可能となる不具合である。本実施例によれば、このような、ある程度の期間は通常通りの使用が可能となる不具合発生時に、カソードの酸化の程度が許容できる状態を、より長く維持することが可能になる。   According to the fuel cell system 10 of the present embodiment configured as described above, when the occurrence of a malfunction in the formation of the inflow / outflow suppression state as the potential suppression operation is detected, the refrigerant is circulated to actively move the fuel cell 15. By lowering the temperature, the oxidation current flowing to the cathode can be suppressed, and the change in the shape of the electrode can be suppressed. That is, when a malfunction of the potential suppression operation is detected by performing normal stop control when the fuel cell system 10 is stopped, the fuel cell 15 is actively cooled when the system is restarted after that. Therefore, even if a malfunction occurs in the potential suppression operation, it is possible to suppress the progress of the catalyst shape change when the system is stopped. In particular, the occurrence of a malfunction in the potential suppression operation does not immediately make it difficult to continue the power generation by the fuel cell 15, but it is a malfunction that allows the fuel cell system 10 to continue to operate normally for a certain period of time. According to the present embodiment, it is possible to maintain a state in which the degree of oxidation of the cathode can be allowed for a longer time when such a malfunction that allows normal use for a certain period of time occurs.

このとき、電極酸化抑制動作としてのシステム停止時の冷媒循環ポンプ60の駆動は、上記不具合発生が検出されたときのみ行なっているため、電極の形態変化の抑制のために燃料電池システム10のエネルギ効率を必要以上に低下させることがない。例えば、燃料電池システム10の停止時には常に冷媒循環ポンプ60を駆動する構成とすることも可能であるが、不具合発生時に限定して冷媒循環ポンプ60を駆動することにより、冷媒循環ポンプ60の駆動に起因するシステム全体のエネルギ効率の低下を抑制することができる。また、燃料電池15の発電時から、冷媒循環ポンプ60の駆動量をより多く設定することによって発電時の温度をより低くし、これによって発電停止時の燃料電池温度をより低く抑えて、電圧再上昇時の燃料電池温度を抑制することも可能である。しかしながら、この場合には、発電時の燃料電池温度を抑制することによって、燃料電池の発電効率が低下する可能性がある。本実施例によれば、不具合を検出した後の発電停止時にのみ冷媒循環ポンプ60を用いた燃料電池15の積極的な冷却を行なうため、発電時の発電効率が影響を受けることがない。   At this time, since the refrigerant circulation pump 60 is driven only when the above-described malfunction is detected as the electrode oxidation suppressing operation, the energy of the fuel cell system 10 is suppressed in order to suppress the electrode shape change. The efficiency is not reduced more than necessary. For example, the refrigerant circulation pump 60 can be driven at all times when the fuel cell system 10 is stopped. However, the refrigerant circulation pump 60 can be driven by driving the refrigerant circulation pump 60 only when a malfunction occurs. The resulting reduction in the energy efficiency of the entire system can be suppressed. In addition, since the fuel cell 15 generates power, the refrigerant circulation pump 60 is set to have a larger driving amount to lower the temperature during power generation, thereby lowering the temperature of the fuel cell when power generation is stopped. It is also possible to suppress the fuel cell temperature during the rise. However, in this case, the power generation efficiency of the fuel cell may be reduced by suppressing the fuel cell temperature during power generation. According to the present embodiment, since the fuel cell 15 is actively cooled using the refrigerant circulation pump 60 only when power generation is stopped after detecting a malfunction, the power generation efficiency during power generation is not affected.

さらに、本実施例の燃料電池システム10によれば、ステップS120において、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成における不具合発生を、燃料電池電圧Vfに基づいて判定している。燃料電池電圧Vfを検出する電圧センサは、燃料電池の発電状態をモニタするために通常設けられるものであり、このような電圧センサの検出値を用いることにより、不具合発生の検出のために特別な装置を設けることなく、燃料電池システムの構成の複雑化を抑えつつ、上記不具合発生を検出することが可能になる。   Furthermore, according to the fuel cell system 10 of the present embodiment, in step S120, occurrence of a malfunction in the formation of the inflow / outflow suppression state as the potential suppression operation is determined based on the fuel cell voltage Vf. The voltage sensor for detecting the fuel cell voltage Vf is usually provided for monitoring the power generation state of the fuel cell. By using the detection value of such a voltage sensor, a special sensor for detecting the occurrence of a malfunction is provided. Without providing a device, it is possible to detect the occurrence of the above problem while suppressing the complexity of the configuration of the fuel cell system.

F.第2実施例:
第1実施例では、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成における不具合が発生したときには、不具合検出後停止時処理において必ず冷媒の冷媒循環ポンプ60の駆動を実行しているが、異なる構成としても良い。以下に、第2実施例として、システムにおける発電停止から電圧再上昇までの経過時間に基づいて、冷媒循環ポンプ60の駆動を実行するか否かを判断する構成について説明する。
F. Second embodiment:
In the first embodiment, when a failure occurs in the formation of the inflow / outflow suppression state as the potential suppression operation, the refrigerant circulation pump 60 is always driven in the stop process after the failure detection. Also good. Hereinafter, as a second embodiment, a configuration for determining whether or not to drive the refrigerant circulation pump 60 based on the elapsed time from the stop of power generation to the voltage re-rise in the system will be described.

第2実施例の燃料電池システムは、第1実施例の燃料電池システム10と同じシステム構成を有しているため、各構成要素には第1実施例と同じ参照番号を付して、詳しい説明を省略する。第2実施例の燃料電池システム10は、そのシステム停止時に発電を停止する際には、第1実施例と同様に図4に示したシステム停止時制御処理ルーチンを実行する。このとき、ステップS120の不具合検出処理としては、第1実施例と同様に、種々の方法を選択することができる。なお、第2実施例では、ステップS120の不具合検出処理としていずれの処理を選択する場合であっても、不具合を検出したときには、図7に示した第3の不具合検出処理のステップS432と同様に、経過時間Tp1を求めると共に、求めた経過時間Tp1を制御部50内に記憶する処理を行なっている。すなわち、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成における不具合発生に起因して発電停止後に一旦低下した電圧が再上昇するときの経過時間Tp1を求める処理を行なうと共に、これを記憶している。   Since the fuel cell system of the second embodiment has the same system configuration as that of the fuel cell system 10 of the first embodiment, each component is given the same reference numeral as that of the first embodiment, and detailed description thereof will be given. Is omitted. The fuel cell system 10 of the second embodiment executes the system stop time control processing routine shown in FIG. 4 as in the first embodiment when stopping power generation when the system is stopped. At this time, as the defect detection process in step S120, various methods can be selected as in the first embodiment. In the second embodiment, even when any process is selected as the defect detection process in step S120, when a defect is detected, similarly to step S432 of the third defect detection process shown in FIG. The elapsed time Tp1 is obtained, and the obtained elapsed time Tp1 is stored in the control unit 50. That is, a process for obtaining the elapsed time Tp1 when the voltage once lowered after the power generation is stopped due to the occurrence of the trouble in the inflow / outflow suppression state as the potential suppression operation is performed and stored.

図9は、第2実施例の燃料電池システム10が、図4のシステム停止時制御処理ルーチンを実行する際に、ステップS150において実行する不具合検出後停止時処理ルーチンを表わすフローチャートである。すなわち、本実施例では、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成における不具合発生が既に検出されて、不具合判定フラグが1に設定(ステップS100)された状態で発電停止を行なう際に、図9に示す処理が実行される。   FIG. 9 is a flowchart showing a malfunction detection stop time processing routine executed in step S150 when the fuel cell system 10 of the second embodiment executes the system stop time control processing routine of FIG. That is, in this embodiment, when the occurrence of a malfunction in the formation of the inflow / outflow suppression state as the potential suppression operation has already been detected and the power generation is stopped in a state where the malfunction determination flag is set to 1 (step S100), The process shown in 9 is executed.

本ルーチンが起動されると、制御部50は、電圧再上昇時における経過時間Tp1を取得する(ステップS500)。この電圧再上昇時における経過時間Tp1は、既述したように、今回より前のシステム停止時において、ステップS120の不具合検出処理で不具合を検出した際に、制御部50内に記憶しておいたものである。次に、制御部50は、発電停止時の冷媒温度と環境温度とを取得する(ステップS510)。すなわち、冷媒温度センサ63の検出信号を取得すると共に、環境温度センサ55の検出信号を取得する。ここで、燃料電池15から排出される冷媒の温度である冷媒温度センサ63の検出温度は、燃料電池15の内部温度を表わすと考えることができる。   When this routine is started, the control unit 50 acquires the elapsed time Tp1 when the voltage is increased again (step S500). As described above, the elapsed time Tp1 at the time of the voltage re-rise is stored in the control unit 50 when a failure is detected in the failure detection process in step S120 when the system is stopped before this time. Is. Next, the control part 50 acquires the refrigerant | coolant temperature and environmental temperature at the time of a power generation stop (step S510). That is, the detection signal of the refrigerant temperature sensor 63 is acquired, and the detection signal of the environmental temperature sensor 55 is acquired. Here, the temperature detected by the refrigerant temperature sensor 63, which is the temperature of the refrigerant discharged from the fuel cell 15, can be considered to represent the internal temperature of the fuel cell 15.

次に、制御部50は、経過時間Tp1における冷媒温度Rtを導出する(ステップS520)。ここで、発電停止後には、冷媒温度は、燃料電池15の内部温度と共に次第に低下し、やがて環境温度にほぼ等しい値となる。このような発電停止後の冷媒温度は、発電停止時の冷媒温度と、発電停止時の環境温度と、発電停止時からの経過時間に応じて定まる。本実施例の燃料電池システム10では、このような発電停止時の冷媒温度、発電停止時の環境温度、および発電停止時からの経過時間と、冷媒温度との関係を、予め実験的にあるいはシミュレーションにより求めてマップとして制御部50内に記憶している。ステップS520では、ステップS510で取得した発電停止時の冷媒温度および環境温度に基づいて、上記マップを参照して、ステップS500で取得した経過時間Tp1における冷媒温度Rtを求めている。   Next, the controller 50 derives the refrigerant temperature Rt at the elapsed time Tp1 (step S520). Here, after power generation is stopped, the refrigerant temperature gradually decreases with the internal temperature of the fuel cell 15, and eventually becomes a value substantially equal to the environmental temperature. The refrigerant temperature after power generation is stopped is determined according to the refrigerant temperature when power generation is stopped, the environmental temperature when power generation is stopped, and the elapsed time from when power generation is stopped. In the fuel cell system 10 of the present embodiment, the relationship between the refrigerant temperature when the power generation is stopped, the ambient temperature when the power generation is stopped, the elapsed time since the power generation is stopped, and the refrigerant temperature is experimentally or simulated in advance. And stored in the control unit 50 as a map. In step S520, the refrigerant temperature Rt at the elapsed time Tp1 acquired in step S500 is obtained based on the refrigerant temperature and the environmental temperature at the time of power generation stop acquired in step S510 with reference to the map.

経過時間Tp1における冷媒温度Rtを求めると、制御部50は、この冷媒温度Rtが、最小値に達しているか否か、すなわち、経過時間Tp1において冷媒温度(燃料電池温度)が下がりきった状態になるか否かを判断する(ステップS530)。具体的には、ステップS520で求めた冷媒温度Rtと環境温度との差が、予め定めた基準値以下であって、両者がほぼ等しい温度となっている場合には、冷媒温度Rが下がりきると判断することができる。あるいは、ステップS520において経過時間Tp1における冷媒温度Rtを予測する際に、経過時間Tp1の前後において、マップに基づいて求められる冷媒温度の変化量ΔRtをさらに求め、この冷媒温度の変化量ΔRtが0以上である場合には、冷媒温度Rが下がりきると判断することができる。 When the refrigerant temperature Rt at the elapsed time Tp1 is obtained, the control unit 50 determines whether or not the refrigerant temperature Rt has reached the minimum value, that is, the refrigerant temperature (fuel cell temperature) has been lowered at the elapsed time Tp1. It is determined whether or not (step S530). Specifically, the difference between the refrigerant temperature Rt and the ambient temperature obtained in step S520 is equal to or less than a predetermined reference value, if the two are almost equal temperature, lower the refrigerant temperature R t Can be judged. Alternatively, when the refrigerant temperature Rt at the elapsed time Tp1 is predicted in step S520, the refrigerant temperature change ΔRt obtained based on the map is further obtained before and after the elapsed time Tp1, and the refrigerant temperature change ΔRt is 0. When it is above, it can be determined that the refrigerant temperature Rt is reduced.

ステップS530において冷媒温度が下がりきらない(最小値ではない)と判断される場合には、制御部50は、冷媒循環ポンプ60を駆動しつつ、停止時制御(燃料電池15と負荷57との接続を遮断すると共に、アノード側流路およびカソード側流路を流出入抑制状態とする)を行ない(ステップS540)、本ルーチンを終了する。このように冷媒循環ポンプ60を駆動することにより、燃料電池15の内部温度の降下が促進される。経過時間Tp1において冷媒温度が下がりきらないと判断される場合に、このように燃料電池15の冷却を促進することで、不具合に起因する電圧上昇が起こる経過時間Tp1における実際の燃料電池温度を、より低くすることができる。燃料電池の電圧上昇時の温度をより低くすることにより、第1実施例と同様に、酸化電流を抑制して電極の形態変化を抑えることができる。   When it is determined in step S530 that the refrigerant temperature does not fall completely (not the minimum value), the control unit 50 controls the stop-time control (connection between the fuel cell 15 and the load 57) while driving the refrigerant circulation pump 60. And the anode-side channel and the cathode-side channel are set in an inflow / outflow suppression state (step S540), and this routine is terminated. By driving the refrigerant circulation pump 60 in this way, a drop in the internal temperature of the fuel cell 15 is promoted. When it is determined that the refrigerant temperature does not fall down at the elapsed time Tp1, the actual fuel cell temperature at the elapsed time Tp1 at which the voltage rise due to the malfunction occurs by promoting the cooling of the fuel cell 15 in this way, Can be lower. By lowering the temperature when the voltage of the fuel cell rises, as in the first embodiment, the oxidation current can be suppressed and the electrode shape change can be suppressed.

ステップS530で、経過時間Tp1において冷媒温度が下がりきる(最小値になる)と判断される場合には、制御部50は、冷媒循環ポンプ60を駆動することなく、通常の停止時制御を行ない(ステップS550)、本ルーチンを終了する。不具合に起因する電圧上昇時である経過時間Tp1において冷媒温度が下がりきる場合には、発電停止時に冷媒循環ポンプ80を駆動して冷却を促進しても、電圧上昇における燃料電池温度をそれ以上低下させる効果が得られないためである。   If it is determined in step S530 that the refrigerant temperature is lowered (becomes the minimum value) at the elapsed time Tp1, the control unit 50 performs normal stop time control without driving the refrigerant circulation pump 60 ( Step S550), this routine is finished. If the refrigerant temperature has fallen at the elapsed time Tp1 when the voltage rises due to a malfunction, even if the refrigerant circulation pump 80 is driven to stop cooling when power generation is stopped, the fuel cell temperature at the voltage rise is further reduced. This is because the effect to be obtained cannot be obtained.

以上のように構成された第2実施例の燃料電池システム10によれば、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成における不具合が発生したときに、不具合に起因する電圧上昇時に冷媒温度(燃料電池温度)が下がりきらないと判断される場合にのみ、酸化抑制動作として冷媒循環ポンプ60を駆動して、燃料電池15の冷却を積極的に行なっている。そして、冷媒循環ポンプ60を駆動しても、不具合に起因する電圧上昇時の冷媒温度をより低くできないと判断される場合には、冷媒循環ポンプ60の駆動を行なわない。したがって、効果が得難いにもかかわらず冷媒循環ポンプ60を駆動してエネルギを消費することが無く、システムにおけるエネルギ効率の低下を抑制することができる。特に、本実施例では、不具合が検出された後は、システムを停止する毎に停止時の冷媒温度および環境温度を取得して、電圧上昇時(経過時間Tp1)における冷媒温度Rtを予測している。そのため、システム停止時の条件が変動する場合であっても、冷媒循環ポンプ60を駆動するか否かの判断を適切に行なうことができる。   According to the fuel cell system 10 of the second embodiment configured as described above, when a failure occurs in the formation of the inflow / outflow suppression state as the potential suppression operation, the refrigerant temperature (fuel) is increased when the voltage rises due to the failure. Only when it is determined that the battery temperature is not lowered, the refrigerant circulation pump 60 is driven as an oxidation suppression operation to actively cool the fuel cell 15. If it is determined that the refrigerant temperature at the time of the voltage rise caused by the malfunction cannot be lowered even if the refrigerant circulation pump 60 is driven, the refrigerant circulation pump 60 is not driven. Therefore, the refrigerant circulation pump 60 is not driven to consume energy even though it is difficult to obtain the effect, and a reduction in energy efficiency in the system can be suppressed. In particular, in the present embodiment, after a failure is detected, every time the system is stopped, the refrigerant temperature and the environmental temperature at the time of stop are obtained, and the refrigerant temperature Rt at the time of voltage increase (elapsed time Tp1) is predicted. Yes. Therefore, it is possible to appropriately determine whether or not to drive the refrigerant circulation pump 60 even when the conditions when the system is stopped fluctuate.

G.第2実施例の変形例:
G−1.第1の変形例:
第2実施例では、経過時間Tp1における予測された冷媒温度Rtに基づいて、停止時に冷媒循環ポンプ60を駆動することによって経過時間Tp1における燃料電池温度をさらに低下させることができる場合には、停止時には必ず冷媒循環ポンプ60を駆動しているが、異なる構成としても良い。例えば、第2実施例におけるステップS530の判断に代えて、あるいはステップS530の判断に加えて、燃料電池システム10が停止する毎に、停止時間中に電圧再上昇が起こるか否かを判断してもよい。そして、停止時間中に電圧再上昇が起こる場合にのみ、停止時に冷媒循環ポンプ60を駆動することとしても良い。
G. Modification of the second embodiment:
G-1. First modification:
In the second embodiment, if the fuel cell temperature at the elapsed time Tp1 can be further lowered by driving the refrigerant circulation pump 60 at the time of stop based on the predicted refrigerant temperature Rt at the elapsed time Tp1, the stop is performed. Sometimes the refrigerant circulation pump 60 is always driven, but a different configuration may be used. For example, instead of the determination in step S530 in the second embodiment or in addition to the determination in step S530, each time the fuel cell system 10 is stopped, it is determined whether or not a voltage re-rise occurs during the stop time. Also good. And it is good also as driving the refrigerant circulation pump 60 at the time of a stop only when voltage rise rises during a stop time.

燃料電池システム10の停止時間は、例えば、燃料電池システム10を停止して起動する毎に停止時間を検出し、検出した停止時間に基づいて学習を行なうことにより求めればよい。学習の方法としては、例えば、それまでの停止時間の平均値を算出することによって停止時間を求めることができる。あるいは、それまでの停止時間のうちの、最も頻度が高い停止時間を求めても良い。このような学習に基づいて求めた停止時間と経過時間Tp1との比較を、ステップS530の判断に代えて、あるいは、ステップS530の判断と共に行ない、停止時間中に電圧再上昇が起こる場合にだけ、冷媒循環ポンプ60を駆動すればよい。これにより、停止中に電圧再上昇が起こらない場合には、冷媒循環ポンプ60を駆動することがなくなり、冷媒循環ポンプ60の駆動に起因するシステム効率の低下を抑制できる。   The stop time of the fuel cell system 10 may be obtained, for example, by detecting the stop time every time the fuel cell system 10 is stopped and started and learning based on the detected stop time. As a learning method, for example, the stop time can be obtained by calculating an average value of the stop times so far. Or you may obtain | require the stop time with the highest frequency among the stop times until then. The comparison between the stop time obtained based on such learning and the elapsed time Tp1 is performed in place of the determination in step S530 or together with the determination in step S530, and only when the voltage rises again during the stop time. The refrigerant circulation pump 60 may be driven. As a result, when the voltage does not rise again during the stop, the refrigerant circulation pump 60 is not driven, and a decrease in system efficiency due to the driving of the refrigerant circulation pump 60 can be suppressed.

また、上記のように学習を行なって停止時間を求める場合には、さらに、停止するときの時刻を考慮して、停止時間の平均値や最も頻度の高い停止時間を求めても良い。あるいは、燃料電池システム10を車両などの移動体の駆動用電源として用いる場合のように、燃料電池システム10の使用場所が変化する場合には、例えばGPS信号を用いて燃料電池システム10の停止場所を検出可能にして、停止場所ごとに、停止時間の平均値や最も頻度の高い停止時間を求めても良い。なお、学習結果に基づいて停止時間を求める場合に、停止時の時間や場所によっては、学習結果を利用できない場合も考えられる。そのような場合には、停止時間中に電圧再上昇が起こるものとして、冷媒循環ポンプ60の駆動に係る制御を行なえばよい。これにより、停止時間が長くなって電圧再上昇が起きたとしても、燃料電池の温度低下の効率を向上させて電極酸化を抑制することができる。   Further, when learning is performed and the stop time is obtained as described above, the average stop time or the most frequent stop time may be obtained in consideration of the time when the vehicle stops. Alternatively, when the location where the fuel cell system 10 is used changes, such as when the fuel cell system 10 is used as a power source for driving a moving body such as a vehicle, the location where the fuel cell system 10 is stopped using, for example, GPS signals May be detected, and the average value of the stop time or the most frequent stop time may be obtained for each stop place. In addition, when calculating | requiring stop time based on a learning result, depending on the time and place at the time of a stop, the case where a learning result cannot be used is also considered. In such a case, the control relating to the driving of the refrigerant circulation pump 60 may be performed on the assumption that the voltage rises again during the stop time. Thereby, even if the stop time becomes longer and the voltage rises again, it is possible to improve the temperature reduction efficiency of the fuel cell and suppress electrode oxidation.

G−2.第2の変形例:
第2実施例では、経過時間Tp1における予測された冷媒温度Rtに基づいて、停止時に冷媒循環ポンプ60を駆動するか否かだけを判断しているが、停止時における冷媒循環ポンプ60の駆動量を、さらに変更させることとしても良い。例えば、経過時間Tp1における予測された冷媒温度Rtと、検出した環境温度との差に基づいて、冷媒循環ポンプ60の駆動量を調節しても良い。具体的には、経過時間Tp1における予測された冷媒温度Rtと、検出した環境温度との差が大きいほど、冷媒循環ポンプ60の駆動量を多くすればよい。予測された冷媒温度Rtと環境温度との差が大きいほど、冷媒循環ポンプ60の駆動量を増加させることによる冷却効率向上の効果が得やすいため、冷媒循環ポンプ60を駆動することによる効果を高めることができる。また、予測された冷媒温度Rtと環境温度との差が小さく、冷媒循環ポンプ60を駆動することによる冷却の効果が小さい場合には、冷媒循環ポンプ60を駆動することで消費するエネルギ量を抑えて、システム効率の低下を抑制することができる。
G-2. Second modification:
In the second embodiment, based on the estimated refrigerant temperature Rt at the elapsed time Tp1, it is determined only whether or not the refrigerant circulation pump 60 is driven at the time of stop. However, the driving amount of the refrigerant circulation pump 60 at the time of stop is determined. May be further changed. For example, the driving amount of the refrigerant circulation pump 60 may be adjusted based on the difference between the predicted refrigerant temperature Rt at the elapsed time Tp1 and the detected environmental temperature. Specifically, the driving amount of the refrigerant circulation pump 60 may be increased as the difference between the predicted refrigerant temperature Rt at the elapsed time Tp1 and the detected environmental temperature is larger. The greater the difference between the predicted refrigerant temperature Rt and the ambient temperature, the easier it is to obtain the effect of improving the cooling efficiency by increasing the drive amount of the refrigerant circulation pump 60. Therefore, the effect of driving the refrigerant circulation pump 60 is enhanced. be able to. In addition, when the difference between the predicted refrigerant temperature Rt and the ambient temperature is small and the cooling effect by driving the refrigerant circulation pump 60 is small, the amount of energy consumed is suppressed by driving the refrigerant circulation pump 60. Thus, a decrease in system efficiency can be suppressed.

また、ステップS530において経過時間Tp1における冷媒温度が下がりきらないと判断され、停止時に冷媒循環ポンプ60を駆動した後に、冷媒温度センサ63を用いて冷媒温度を実測し、冷媒循環ポンプ60の駆動によって、経過時間Tp1において冷媒温度が下がりきるようになったか否かを判断することとしても良い。そして、冷媒循環ポンプ60を駆動してもなお、経過時間Tp1において冷媒温度が下がりきらない場合には、その後に燃料電池システム10を起動して再び停止させる際には、冷媒循環ポンプ60の駆動量をさらに増加させて、燃料電池15を冷却する程度を高めることとしても良い。   Further, in step S530, it is determined that the refrigerant temperature does not fall at the elapsed time Tp1, and after the refrigerant circulation pump 60 is driven at the time of stoppage, the refrigerant temperature is measured using the refrigerant temperature sensor 63, and the refrigerant circulation pump 60 is driven. Further, it may be determined whether or not the refrigerant temperature has come to decrease at the elapsed time Tp1. If the refrigerant temperature still does not fall at the elapsed time Tp1 even after the refrigerant circulation pump 60 is driven, when the fuel cell system 10 is subsequently started and stopped again, the refrigerant circulation pump 60 is driven. The amount may be further increased to increase the degree to which the fuel cell 15 is cooled.

G−3.第3の変形例:
また、第2実施例では、発電停止時に冷媒循環ポンプ60を駆動するか否かの判断を、発電停止の度に行なっているが、異なる構成としても良い。例えば、燃料電池システム10の設置環境から、システム停止時の温度条件の変動が充分に小さいと判断される場合には、不具合の検出を行なったシステム停止時に、次回以降のシステム停止時における冷媒循環ポンプ60の駆動の要否を判断しても良い。この場合には、ステップS120の不具合検出処理と共に、燃料電池15の温度を実測して、不具合に起因する電圧上昇が生じるとき(経過時間Tp1)に、冷媒温度が下がりきったか否かを判断すればよい。そして、電圧上昇時に冷媒温度が下がりきっていないと判断されたときには、それ以降、燃料電池システム10を起動の後に再停止するたびに、冷媒循環ポンプ60を駆動することとすればよい。また、電圧上昇時に冷媒温度が下がりきっていると判断されたときには、それ以降、燃料電池システム10を起動の後に再停止する際、冷媒循環ポンプ60を駆動しないこととすればよい。なお、不具合検出時に燃料電池15の内部温度を実測するためには、例えば、燃料電池15の内部温度を直接検出するための温度センサ(例えば熱電対)を、燃料電池15に設ければよい。
G-3. Third modification:
In the second embodiment, whether or not the refrigerant circulation pump 60 is driven when power generation is stopped is determined every time power generation is stopped. However, a different configuration may be used. For example, when it is determined from the installation environment of the fuel cell system 10 that the temperature condition fluctuation at the time of system stop is sufficiently small, the refrigerant circulation at the next system stop after the system stop when the malfunction is detected is stopped. The necessity of driving the pump 60 may be determined. In this case, along with the failure detection process in step S120, the temperature of the fuel cell 15 is measured, and when the voltage increase due to the failure occurs (elapsed time Tp1), it is determined whether or not the refrigerant temperature has completely decreased. That's fine. Then, when it is determined that the refrigerant temperature has not fallen when the voltage increases, the refrigerant circulation pump 60 may be driven each time the fuel cell system 10 is restarted after the startup. In addition, when it is determined that the refrigerant temperature has fallen completely when the voltage increases, the refrigerant circulation pump 60 may not be driven when the fuel cell system 10 is restarted after the startup. In order to actually measure the internal temperature of the fuel cell 15 at the time of detecting a malfunction, for example, a temperature sensor (for example, a thermocouple) for directly detecting the internal temperature of the fuel cell 15 may be provided in the fuel cell 15.

G−4.第4の変形例:
第2実施例では、電位抑制動作の不具合が検出された後は、システム停止時に冷媒循環ポンプ60を駆動することによって、システム停止後の燃料電池15の温度を積極的に低下させているが、異なる構成としても良い。例えば、上記不具合が検出された後は、カソードの酸化抑制動作として、発電中の燃料電池15の温度を正常時に比べてより低くする処理を行なっても良い。
G-4. Fourth modification:
In the second embodiment, after the malfunction of the potential suppression operation is detected, the temperature of the fuel cell 15 after the system stop is actively lowered by driving the refrigerant circulation pump 60 when the system is stopped. Different configurations may be used. For example, after the above-described problem is detected, a process for lowering the temperature of the fuel cell 15 during power generation as compared with the normal time may be performed as an operation for suppressing the oxidation of the cathode.

このような制御を行なう際には、燃料電池システム10の起動時に、不具合判定フラグが1に設定されているか否か、すなわち、電位抑制動作の不具合が検出されているか否かを判断すればよい。そして、電位抑制動作が正常であって不具合判定フラグが0に設定されているときには、通常の発電制御を行ない、不具合判定フラグが1に設定されているときには、通常の発電制御に比べて燃料電池15の運転温度が低くなるように、冷媒循環ポンプ60の駆動量を調節すればよい。   When performing such control, it is only necessary to determine whether or not the failure determination flag is set to 1 when the fuel cell system 10 is started, that is, whether or not a failure in the potential suppression operation is detected. . When the potential suppression operation is normal and the failure determination flag is set to 0, normal power generation control is performed. When the failure determination flag is set to 1, the fuel cell is compared with the normal power generation control. What is necessary is just to adjust the drive amount of the refrigerant | coolant circulation pump 60 so that the driving | operation temperature of 15 may become low.

このような構成とすれば、不具合発生時には、発電中の燃料電池15の温度をより低く設定することにより、発電停止時に燃料電池15の温度が低下を始める際の、最初の温度をより低くすることができ、不具合に起因する電圧上昇時における燃料電池15の温度をより低くして、電極の形態変化を抑制することができる。このような発電中の燃料電池15の温度低下は、発電効率の低下を引き起こすが、電位抑制動作の不具合が検出されたときにのみ発電中の燃料電池15温度を低下させることにより、電池温度の低下に起因するシステム効率の低下を抑制することができる。なお、このように発電中の燃料電池15の温度をより低くする制御を行なう際には、発電停止時に、酸化抑制動作としてさらに冷媒循環ポンプ60を駆動する制御を行なうならば、発電停止後の燃料電池15の温度低下をさらに促進することができる。このとき、発電停止後の冷媒循環ポンプ60の駆動は、第2実施例と同様に、発電停止後の電圧上昇時(経過時間Tp1)の冷媒温度を発電停止時に予測して、冷媒循環ポンプ60を駆動する効果が得られると判断される場合にのみ行なうことが望ましい。   With such a configuration, when a malfunction occurs, the temperature of the fuel cell 15 during power generation is set lower, thereby lowering the initial temperature when the temperature of the fuel cell 15 starts to decrease when power generation is stopped. It is possible to lower the temperature of the fuel cell 15 when the voltage rises due to a malfunction, and to suppress the change in the electrode configuration. Such a decrease in the temperature of the fuel cell 15 during power generation causes a decrease in power generation efficiency. However, by reducing the temperature of the fuel cell 15 during power generation only when a malfunction of the potential suppression operation is detected, A decrease in system efficiency due to the decrease can be suppressed. When the control for lowering the temperature of the fuel cell 15 during power generation is performed as described above, if the control for further driving the refrigerant circulation pump 60 is performed as an oxidation suppression operation at the time of power generation stop, The temperature decrease of the fuel cell 15 can be further promoted. At this time, similarly to the second embodiment, the refrigerant circulation pump 60 after power generation is stopped is predicted by predicting the refrigerant temperature at the time of voltage increase (elapsed time Tp1) after power generation is stopped. It is desirable to perform this only when it is determined that the effect of driving the motor can be obtained.

H.酸化抑制動作の変形例:
H−1.水素封入圧と電圧再上昇のタイミングとの関係:
第1および第2実施例では、電極酸化を抑制するための酸化抑制動作として、不具合が検出された後、次回以降のシステム起動後に、冷媒循環ポンプ60を駆動する処理を行なって、燃料電池の冷却効率を向上させることによって、電極酸化を抑制しているが、異なる構成としても良い。以下に、電極酸化を抑制するための酸化抑制動作の変形例として、発電停止時に、アノード側流路内に封入する水素の圧力を変更する制御を行なう構成について説明する。まず、アノード側流路内に封入する水素圧と、発電停止後に電圧が再上昇するタイミングとの関係について説明する。
H. Modified example of oxidation suppression operation:
H-1. Relationship between hydrogen filling pressure and voltage re-rise timing:
In the first and second embodiments, as the oxidation suppression operation for suppressing electrode oxidation, after the malfunction is detected, after the next system start-up, a process for driving the refrigerant circulation pump 60 is performed, and the fuel cell Although the electrode oxidation is suppressed by improving the cooling efficiency, a different configuration may be adopted. Hereinafter, as a modified example of the oxidation suppression operation for suppressing electrode oxidation, a configuration for performing control to change the pressure of hydrogen sealed in the anode-side flow path when power generation is stopped will be described. First, the relationship between the hydrogen pressure sealed in the anode-side flow path and the timing at which the voltage rises again after power generation is stopped will be described.

アノード側流路内に水素を封入した状態で、カソード側流路を流出入抑制状態としたときに、カソード側流路における封止が不十分であってカソード側流路に空気が流入する場合には、既述したように、単セル内で内部電池が形成されて、カソードが高電位となる。すなわち、燃料電池の電圧は、停止後一旦低下した後に、再上昇する。このような内部電池の形成は、空気が流入してカソード上に酸素が存在するときに、アノード上において、部分的に水素濃度が高い領域と水素濃度が低い領域とが生じることによって起こる。そのため、システム停止時にアノード側流路内に水素を封入する際に、封入する水素の圧力を高めると、カソード側流路に空気が流入する場合であっても、アノード上において部分的に水素濃度が低い領域が形成される時期を遅らせることが可能になる。したがって、システム停止時にアノード側流路内に封入する燃料ガス圧を高めることにより、電圧再上昇のタイミングを遅らせ、電極酸化が開始されるタイミングを遅らせることができる。 When the cathode-side channel is in an inflow / outflow suppression state with hydrogen enclosed in the anode-side channel, the cathode-side channel is not sufficiently sealed and air flows into the cathode-side channel As described above, an internal battery is formed in a single cell, and the cathode has a high potential. That is, the voltage of the fuel cell once decreases after stopping and then increases again. The formation of such an internal battery occurs when a region with a high hydrogen concentration and a region with a low hydrogen concentration are generated on the anode when air flows in and oxygen is present on the cathode. Therefore, when hydrogen is sealed in the anode-side flow path when the system is stopped, if the hydrogen pressure to be filled is increased, even if air flows into the cathode-side flow path, the hydrogen concentration partially on the anode It becomes possible to delay the time when the low region is formed. Therefore, by increasing the fuel gas pressure sealed in the anode-side flow path when the system is stopped, the voltage re-rise timing can be delayed and the timing at which electrode oxidation is started can be delayed.

図10は、発電停止時にアノード側流路内に封入する水素の圧力と、発電停止後に電圧が再上昇するまでに要する時間との関係を調べた結果を表わす図である。アノード側流路内の水素封入圧を、大気圧に等しくしたとき(0kPaG)の電圧推移の結果を図10(A)に示し、20kPaG(大気圧基準)としたときの電圧推移の結果を図10(B)に示し、同じく50kPaGとしたときの電圧推移の結果を図10(C)に示す。いずれの場合にも、発電停止時の冷却水温は40℃である。ここで、発電停止時には、実施例の第1のカソード封止弁48および第2のカソード封止弁49と同様の封止弁を閉弁し、カソード側流路も流出入抑制状態としているが、正常に閉弁を行なった場合であっても、ごくわずかの空気が徐々にカソード側流路に流入するため、発電停止後に電圧が降下した後、電圧の再上昇が見られる。図10に示すように、停止時のアノード側流路内における水素封入圧を高くするほど、発電停止後の電圧の再上昇のタイミングが遅くなった。このような、アノード側流路内に封入する水素圧を高めることによる電圧の再上昇時を遅らせる効果は、第1のカソード封止弁に不具合が生じてより多くの空気がカソード側流路内に流入する場合にも、同様に得られる。   FIG. 10 is a diagram showing the results of examining the relationship between the pressure of hydrogen sealed in the anode-side flow path when power generation is stopped and the time required for the voltage to rise again after power generation is stopped. FIG. 10 (A) shows the result of voltage transition when the hydrogen filling pressure in the anode-side flow path is equal to atmospheric pressure (0 kPaG), and the result of voltage transition when 20 kPaG (atmospheric pressure standard) is shown. 10 (B), and the result of voltage transition when the pressure is 50 kPaG is shown in FIG. 10 (C). In either case, the cooling water temperature when power generation is stopped is 40 ° C. Here, when power generation is stopped, the same sealing valves as the first cathode sealing valve 48 and the second cathode sealing valve 49 of the embodiment are closed, and the cathode-side flow path is also in an inflow / outflow suppression state. Even when the valve is normally closed, a very small amount of air gradually flows into the cathode-side flow path, so that the voltage rises again after the voltage drops after power generation is stopped. As shown in FIG. 10, the higher the hydrogen filling pressure in the anode-side flow channel at the time of stopping, the later the timing of re-raising the voltage after stopping the power generation. Such an effect of delaying the re-rise of the voltage by increasing the hydrogen pressure sealed in the anode-side channel causes a problem in the first cathode sealing valve, so that more air is contained in the cathode-side channel. In the case of flowing into the same, the same can be obtained.

H−2.酸化抑制動作の変形例の第1の態様:
酸化抑制動作の変形例の第1の態様を以下に説明する。ここでは、発電の停止時には、図4に示したシステム停止時制御処理ルーチンを実行する。その際に、ステップS100で不具合判定フラグが1に設定されていると判断されたときには、ステップS150の不具合検出後停止時処理において、アノード側流路における水素の封入圧を、通常の停止時制御における水素の封入圧よりも高い値として予め設定した不具合時封入圧に設定する処理を行なう。すなわち、通常の停止時制御と同様に、燃料電池15と負荷57との接続を遮断して、冷媒の循環を停止させると共に、アノード側流路およびカソード側流路を流出入抑制状態とする際に、可変調圧弁42の駆動制御によって、水素の封入圧を上記不具合時封入圧に設定する。
H-2. First aspect of a modification of the oxidation suppression operation:
A first aspect of the modification example of the oxidation suppression operation will be described below. Here, when the power generation is stopped, the system stop time control processing routine shown in FIG. 4 is executed. At this time, if it is determined in step S100 that the failure determination flag is set to 1, in the stop processing after detection of failure in step S150, the hydrogen sealing pressure in the anode-side flow path is controlled by normal stop-time control. In this case, a process is performed for setting a failure-time filling pressure that is set in advance as a value higher than the hydrogen-filling pressure. That is, when the connection between the fuel cell 15 and the load 57 is cut off to stop the circulation of the refrigerant, and the anode side channel and the cathode side channel are brought into the inflow / outflow suppression state, as in the normal stop control. In addition, the hydrogen filling pressure is set to the above-described trouble-filling pressure by the drive control of the adjustable pressure valve 42.

このような構成とすれば、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成における不具合により、カソード側流路へと空気が浸入する場合であっても、不具合に起因する電圧再上昇のタイミングがより遅くなるため、電圧再上昇が起こるまでに燃料電池システム10が再起動され、電極酸化を引き起こす電圧上昇が実際には起こらなくなる可能性が高まる。その結果、電極酸化を引き起こす電圧上昇が実際に起こる頻度を低減することができ、電圧上昇に起因する電極酸化を抑制することができる。また、水素封入圧を高めることによって電圧再上昇までの時間が長くなると、電圧再上昇時までに燃料電池の降温がさらに進行するため、電圧再上昇時における燃料電池15の温度をより低くすることができる。既述したように、燃料電池温度が低いほど電圧再上昇時の酸化電流が小さくなるため、電圧再上昇時までの時間が長くなることにより、たとえ電圧再上昇が起こる場合であっても、電極酸化の反応を起こりにくくすることができる。   With such a configuration, even when air enters the cathode-side flow channel due to a problem in the formation of the inflow / outflow suppression state as the potential suppression operation, the timing of voltage re-rise due to the problem is more Therefore, the fuel cell system 10 is restarted before the voltage re-rise occurs, and the possibility that the voltage rise that causes electrode oxidation does not actually occur increases. As a result, it is possible to reduce the frequency at which the voltage increase that causes electrode oxidation actually occurs, and to suppress electrode oxidation caused by the voltage increase. Further, if the time until the voltage re-rise increases by increasing the hydrogen charging pressure, the temperature of the fuel cell 15 further decreases by the time of the voltage re-rise, so the temperature of the fuel cell 15 at the time of the voltage re-rise is further lowered. Can do. As described above, the lower the fuel cell temperature, the smaller the oxidation current at the time of voltage re-rise. Therefore, the time until the voltage re-rise becomes longer, so even if the voltage re-rise occurs, the electrode Oxidation reaction can be made difficult to occur.

H−3.酸化抑制動作の変形例の第2の態様:
図11は、酸化抑制動作の第2の変形例を実行すると共に実施例と同様のシステム構成を有する燃料電池システム10において、システムの停止時に、図4のシステム停止時制御処理ルーチンに代えて制御部50で実行されるシステム停止時制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンにおいて、図4に示す各工程に対応する工程には、工程番号を100番台から600番台に変更して付して詳しい説明を省略し、図4とは異なる処理を行なう部分についてのみ説明する。図11に示す処理では、不具合検出処理(ステップS620)によって不具合が検出されて(ステップS630)、不具合判定フラグを1に設定(ステップS640)した後に、酸化抑制動作要否判定処理(ステップS645)を実行する点が、図4の処理とは異なっている。
H-3. Second aspect of the modification of the oxidation suppression operation:
FIG. 11 shows the fuel cell system 10 that executes the second modification of the oxidation suppression operation and has the same system configuration as that of the embodiment. When the system is stopped, control is performed instead of the system stop time control processing routine of FIG. 5 is a flowchart showing a system stop time control processing routine executed by unit 50. In this routine, the steps corresponding to the steps shown in FIG. 4 are given by changing the step number from the 100s to the 600s, and detailed explanations are omitted, and only the parts that perform processing different from FIG. 4 are explained. To do. In the process shown in FIG. 11, after a defect is detected by the defect detection process (step S620) (step S630) and the defect determination flag is set to 1 (step S640), an oxidation suppression operation necessity determination process (step S645) is performed. 4 is different from the process of FIG.

図12は、図11のステップS645で実行される酸化抑制動作要否判定処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンが起動されると、制御部50は、電圧再上昇時の経過時間Tp1を取得する(ステップS700)。ここでは、既述した第2実施例と同様に、ステップS620の不具合検出処理としていずれの処理を行なう場合であっても、不具合を検出するときには、図7に示した第3の不具合検出処理のステップS432と同様に、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成における不具合発生に起因して電圧が再上昇するときの経過時間Tp1を求める処理を行なうと共に、これを制御部50内に記憶している。ステップS700では、記憶した上記経過時間Tp1を取得している。   FIG. 12 is a flowchart showing an oxidation suppression operation necessity determination processing routine executed in step S645 of FIG. When this routine is started, the control unit 50 acquires an elapsed time Tp1 when the voltage is increased again (step S700). Here, similarly to the second embodiment described above, when any defect is detected as the defect detection process in step S620, the third defect detection process shown in FIG. Similar to step S432, a process for obtaining the elapsed time Tp1 when the voltage rises again due to the occurrence of a problem in the formation of the inflow / outflow suppression state as the potential suppression operation is performed, and this is stored in the control unit 50. ing. In step S700, the stored elapsed time Tp1 is acquired.

その後、制御部50は、燃料電池システム10の停止処理を行なう際に、アノード側流路における水素の封入圧を、通常の停止時制御における水素の封入圧よりも高い値として予め設定した不具合時封入圧とした場合に、不具合に起因する電圧再上昇が起こるときの経過時間Tp2を求める(ステップS710)。ここで、ステップS700で取得した経過時間Tp1は、電位抑制動作としての流出入抑制状態の形成における不具合の程度、具体的には、第1のカソード封止弁48および第2のカソード封止弁49による封止状態の不具合の程度を反映している。すなわち、第1のカソード封止弁48および/または第2のカソード封止弁49における抜け具合(第1のカソード封止弁48や第2のカソード封止弁49を介した外部からカソード側流路への空気の流入量)が多いほど、不具合に起因する電圧再上昇が起こるまでの経過時間Tp1は短くなる。既述したように、停止時における水素の封入圧を高めるほど、不具合に起因する電圧再上昇が起こるまでの経過時間は長くなるため、カソード封止弁48,49における封止の抜け具合と、停止時における水素の封入圧とに基づいて、電圧再上昇が起こるときの経過時間Tp2を求めることができる。酸化抑制動作の変形例の第2の態様としての燃料電池システム10では、カソード封止弁48,49の抜け具合を反映する経過時間Tp1(通常の水素封入圧のときに検出された値)と、水素封入圧を所定の不具合時封入圧に上昇させたときに電圧再上昇が起こる経過時間Tp2との関係を、予め実験的に調べてマップとして制御部50内に記憶している。ステップS710では、このマップを参照し、ステップS700で取得した経過時間Tp1に基づいて、経過時間Tp2を求めている。   Thereafter, when the control unit 50 performs the stop process of the fuel cell system 10, the hydrogen filling pressure in the anode-side flow path is preset as a value higher than the hydrogen filling pressure in the normal stop-time control. In the case of the sealed pressure, an elapsed time Tp2 when the voltage re-rise due to the failure occurs is obtained (step S710). Here, the elapsed time Tp1 acquired in step S700 is the degree of malfunction in the formation of the inflow / outflow suppression state as the potential suppression operation, specifically, the first cathode sealing valve 48 and the second cathode sealing valve. 49 reflects the degree of failure of the sealed state. That is, how the first cathode sealing valve 48 and / or the second cathode sealing valve 49 is removed (from the outside through the first cathode sealing valve 48 and the second cathode sealing valve 49 to the cathode side flow). The larger the inflow amount of air into the road), the shorter the elapsed time Tp1 until the voltage re-rise due to the malfunction occurs. As described above, since the elapsed time until the voltage re-rise due to the failure occurs as the hydrogen sealing pressure at the time of stop is increased, the degree of sealing omission in the cathode sealing valves 48 and 49, Based on the hydrogen filling pressure at the time of stopping, the elapsed time Tp2 when the voltage re-rise occurs can be obtained. In the fuel cell system 10 as the second aspect of the modification example of the oxidation suppression operation, an elapsed time Tp1 (a value detected at the normal hydrogen filling pressure) reflecting the degree of the cathode sealing valves 48 and 49 being removed, and The relationship with the elapsed time Tp2 when the voltage re-rise occurs when the hydrogen filling pressure is raised to the predetermined trouble filling pressure is experimentally examined in advance and stored as a map in the control unit 50. In step S710, the map is referred to, and the elapsed time Tp2 is obtained based on the elapsed time Tp1 acquired in step S700.

次に制御部50は、ステップS710で求めた経過時間Tp2と、基準時間Xt3とを比較する(ステップS720)。ここで、基準時間Xt3は、燃料電池システム10の一般的な停止時間(停止してから次回起動するまでの時間)であって、この時間内には電極の形態変化を引き起こす電圧の再上昇が起きないようにすべき時間として予め定めて制御部50に記憶した値である。経過時間Tp2が基準時間Xt3よりも長いときには、停止時の水素封入圧を不具合時封入圧に高める場合には、基準時間Xt3以内に電圧再上昇が起こることはないと判断されるため、制御部50は、封入圧増加フラグを1に設定し(ステップS730)、本ルーチンを終了する。この封入圧増加フラグは、初期値は0に設定されている。ステップS720において、経過時間Tp2が基準時間Xt3以下であるときには、停止時の水素封入圧を不具合時封入圧に高めたとしても、基準時間Xt3以内に電圧再上昇が起こると判断されるため、制御部50は、封入圧増加フラグを0に維持し(ステップS740)、本ルーチンを終了する。酸化抑制動作要否判定処理ルーチンの終了により、図11のシステム停止時制御処理ルーチンも終了する。   Next, the control unit 50 compares the elapsed time Tp2 obtained in step S710 with the reference time Xt3 (step S720). Here, the reference time Xt3 is a general stop time of the fuel cell system 10 (the time from when the fuel cell system 10 is stopped until the next start-up), and during this time, the voltage rises again to cause the electrode shape change. It is a value stored in the control unit 50 in advance as a time that should not occur. When the elapsed time Tp2 is longer than the reference time Xt3, it is determined that the voltage rise will not occur within the reference time Xt3 when the hydrogen filling pressure at the time of stopping is increased to the troubled filling pressure. 50 sets the sealed pressure increase flag to 1 (step S730), and ends this routine. The initial value of the sealed pressure increase flag is set to 0. In step S720, when the elapsed time Tp2 is equal to or less than the reference time Xt3, it is determined that the voltage re-rise occurs within the reference time Xt3 even if the hydrogen filling pressure at the time of stoppage is increased to the troubled pressure. The unit 50 maintains the sealed pressure increase flag at 0 (step S740) and ends this routine. When the oxidation suppression operation necessity determination processing routine ends, the system stop time control processing routine of FIG. 11 also ends.

その後、燃料電池システム10の次回起動後の停止時に、図11のシステム停止時制御処理ルーチンを実行する際には、ステップS600において、不具合判定フラグが1に設定されていると判断される。不具合判定フラグが1に設定されていると判断すると、次に制御部50は、封入圧増加フラグが1に設定されているか否かを判断する(ステップS648)。封入圧増加フラグが1に設定されている場合には、制御部50は、不具合検出後停止時処理を実行し(ステップS650)、本ルーチンを終了する。具体的には、通常の停止時制御と同様に、燃料電池15と負荷57との接続を遮断して、冷媒の循環を停止させると共に、アノード側流路およびカソード側流路を流出入抑制状態とする際に、可変調圧弁42の駆動制御によって、水素の封入圧を上記不具合時封入圧に設定する。これにより、今回の停止時間が基準時間Xt3よりも短いときには、停止中に電圧再上昇が起こらず、電極酸化の進行を抑制することができる。また、ステップS648において、封入圧増加フラグが0であると判定された場合には、制御部50は、ステップS110と同様の通常の停止時制御を行ない(ステップS660)、本ルーチンを終了する。   Thereafter, when the control process routine at the time of system stop of FIG. 11 is executed when the fuel cell system 10 is stopped after the next startup, it is determined in step S600 that the failure determination flag is set to 1. If it is determined that the defect determination flag is set to 1, next, the control unit 50 determines whether or not the enclosed pressure increase flag is set to 1 (step S648). When the sealed pressure increase flag is set to 1, the control unit 50 executes a stop process after detecting a failure (step S650), and ends this routine. Specifically, similarly to the normal stop-time control, the connection between the fuel cell 15 and the load 57 is cut off to stop the circulation of the refrigerant, and the anode-side channel and the cathode-side channel are prevented from flowing in and out. In this case, the hydrogen filling pressure is set to the above-described trouble-filling pressure by the drive control of the variable pressure control valve 42. Thereby, when the current stop time is shorter than the reference time Xt3, voltage rise does not occur during the stop, and the progress of electrode oxidation can be suppressed. If it is determined in step S648 that the enclosed pressure increase flag is 0, the control unit 50 performs normal stop time control similar to step S110 (step S660), and ends this routine.

以上のような構成によれば、水素封入圧を高めたときに電圧再上昇が起こる時間として求めた経過時間Tp2が、停止時間として設定した基準時間Xt3よりも長いときには、水素封入圧を上昇させるため、停止中に電圧再上昇が生じることを抑制し、電圧再上昇に起因する電極酸化を抑制することができる。また、経過時間Tp2が基準時間Xt3以下であるときには、水素封入圧を上昇させないため、停止中に電圧再上昇が生じる場合であっても、電圧再上昇に伴って進行する電極酸化反応の進行を少なく抑え、電極酸化を抑制することができる。水素封入圧を上昇させた場合には、電圧再上昇が生じるまでの時間を遅らせることができるが、電圧再上昇が一旦起こってしまうと、流路内に封入された水素量が増加されていることにより、図10に示すように、電圧が上昇している時間がより長くなる。上記のように、水素封入圧を上昇させたとしても停止中に電圧再上昇が起こる場合には水素封入圧を上昇させないことにより、電圧が再上昇している時間を短く抑え、電極酸化反応の進行を抑制することができる。さらに、水素封入圧を高めても電極酸化抑制の効果を充分に得られないと判断されるときには水素封入圧を高めないことにより、水素封入圧を高めることに起因する燃料電池の構成部材(例えば電解質膜)の劣化を抑制することができる。   According to the above configuration, when the elapsed time Tp2 obtained as the time when the voltage re-rise occurs when the hydrogen filling pressure is increased is longer than the reference time Xt3 set as the stop time, the hydrogen filling pressure is raised. Therefore, it is possible to suppress the voltage re-rise during the stop, and to suppress the electrode oxidation caused by the voltage re-rise. In addition, when the elapsed time Tp2 is equal to or less than the reference time Xt3, the hydrogen filling pressure is not increased. Therefore, even if the voltage rises again during the stop, the progress of the electrode oxidation reaction that proceeds with the voltage rise is continued. The electrode oxidation can be suppressed with a small amount. When the hydrogen charging pressure is raised, the time until the voltage rises again can be delayed, but once the voltage rises once, the amount of hydrogen sealed in the flow path is increased. As a result, as shown in FIG. 10, the time during which the voltage is rising becomes longer. As described above, even if the hydrogen charging pressure is increased, if the voltage rises again during stoppage, the hydrogen filling pressure is not raised, so that the time during which the voltage is raised again can be kept short, and the electrode oxidation reaction can be performed. Progress can be suppressed. Further, when it is judged that the effect of suppressing electrode oxidation cannot be sufficiently obtained even if the hydrogen filling pressure is increased, by not increasing the hydrogen filling pressure, the components of the fuel cell (for example, due to increasing the hydrogen filling pressure (for example, Degradation of the electrolyte membrane) can be suppressed.

なお、ステップS648において封入圧増加フラグが0であると判定された場合には、ステップS660において、ステップS110と同様の通常の停止時制御に代えて、水素封入圧を通常の停止時よりも低く設定する停止時制御を行なっても良い。既述したように、水素封入圧を高めるほど、電圧再上昇が起きたときの電圧が上昇している時間が長くなるため、カソードの酸化反応はより多く進行することになる。水素封入圧を通常の停止時よりも低く設定することで、次回システム起動時までの電圧再上昇を避けられない場合であっても、停止中に電圧再上昇が起こる際に進行する電極酸化の反応をより少なくすることができる。   If it is determined in step S648 that the filled pressure increase flag is 0, in step S660, the hydrogen filled pressure is set lower than that in the normal stop instead of the normal stop time control similar to step S110. You may perform the control at the time of a stop to set. As described above, the higher the hydrogen filling pressure, the longer the voltage rise time when the voltage re-rise occurs, and the more the cathode oxidation reaction proceeds. By setting the hydrogen filling pressure lower than that during normal shutdown, even if it is unavoidable that the voltage will rise again until the next system start-up, the electrode oxidation that proceeds when the voltage rises again during shutdown will occur. The reaction can be reduced.

また、図12の酸化抑制動作要否判定処理では、ステップS710において水素封入圧を不具合時封入圧に高めた際に電圧再上昇するときの経過時間Tp2を求め、ステップS720においてこの経過時間Tp2と基準時間Xt3とを比較しているが、異なる構成としても良い。例えば、通常の停止時制御における水素の封入圧よりも高い不具合時封入圧を複数設定しておき、それぞれの不具合時封入圧について、その封入圧にて停止処理を行なったときに電圧再上昇が起こるまでの経過時間Tp2を求める。そして、経過時間Tp2が、基準時間Xt3を越える最小値となるときの不具合時封入圧を用いて、次回起動後の停止時における停止時制御を行なっても良い。   In the oxidation suppression operation necessity determination process of FIG. 12, the elapsed time Tp2 when the voltage is increased again when the hydrogen charging pressure is increased to the failure pressure in step S710 is obtained. In step S720, this elapsed time Tp2 is calculated. Although the reference time Xt3 is compared, a different configuration may be used. For example, multiple failure sealing pressures that are higher than the hydrogen sealing pressure in normal stop control are set, and when each failure sealing pressure is stopped at that sealing pressure, the voltage rises again. The elapsed time Tp2 until it occurs is obtained. Then, stop-time control at the time of stop after the next start-up may be performed using the failure-time sealed pressure when the elapsed time Tp2 becomes the minimum value exceeding the reference time Xt3.

H−4.酸化抑制動作の変形例の第3の態様:
上記した酸化抑制動作の変形例の第2の態様では、水素封入圧を不具合時封入圧に高めたときに電圧再上昇が起こる経過時間Tp2と、停止時間として予め定めた基準時間Xt3とを比較したが、異なる構成としても良い。例えば、燃料電池システム10を停止して起動する毎に停止時間を求め、実際の停止時間に基づいて学習を行なって基準時間Xt3を設定しても良い。学習の方法としては、例えば、それまでの停止時間の平均値を求めて基準時間Xt3とすることができる。あるいは、それまでの停止時間のうちの、最も頻度が高い停止時間を、基準時間Xt3としても良い。このような構成とすれば、水素封入圧を不具合時封入圧へと上昇させたときに、停止中に電圧再上昇が生じるか否かを、より精度良く判定することが可能になる。
H-4. Third aspect of the modification example of the oxidation suppression operation:
In the second aspect of the above-described modification of the oxidation suppression operation, the elapsed time Tp2 in which the voltage rises again when the hydrogen filling pressure is increased to the failure filling pressure is compared with the reference time Xt3 that is predetermined as the stop time. However, a different configuration may be used. For example, each time the fuel cell system 10 is stopped and started, the stop time may be obtained, and learning may be performed based on the actual stop time to set the reference time Xt3. As a learning method, for example, an average value of the stop times so far can be obtained and set as the reference time Xt3. Alternatively, the stop time with the highest frequency among the stop times up to that time may be set as the reference time Xt3. With such a configuration, it is possible to more accurately determine whether or not a voltage re-rise occurs during the stop when the hydrogen filling pressure is raised to the troubled filling pressure.

また、上記のように学習を行なって基準時間Xt3を設定する場合には、さらに停止するときの時刻を考慮して、停止時間の平均値や最も頻度の高い停止時間を求めて基準時間Xt3としても良い。あるいは、燃料電池システム10を車両などの移動体の駆動用電源として用いる場合のように、燃料電池システム10の使用場所が変化する場合には、例えばGPS信号を用いて燃料電池システム10の停止場所を検出可能にして、停止場所ごとに、停止時間の平均値や最も頻度の高い停止時間を求めて基準時間Xt3としても良い。このような場合には、図12に示した酸化抑制動作要否判定処理は、図11のステップS645のように不具合を検出したシステム停止時に実行するのではなく、不具合を検出した後の起動後の停止時に行なえばよい。具体的には、図11のステップS600で不具合判定フラグが1に設定されていると判断された後に、酸化抑制動作要否判定処理を実行すればよい。その際には、停止時の時間や停止場所を読み込んで、学習結果に基づいて基準時間Xt3を求めて、ステップS720の判断を行なえばよい。   Further, when learning is set as described above and the reference time Xt3 is set, the reference time Xt3 is determined by obtaining an average value of stop times and the most frequent stop time in consideration of the time when the vehicle further stops. Also good. Alternatively, when the location where the fuel cell system 10 is used changes, such as when the fuel cell system 10 is used as a power source for driving a moving body such as a vehicle, the location where the fuel cell system 10 is stopped using a GPS signal, for example. Can be detected, and the average value of the stop time or the most frequent stop time can be obtained for each stop place, and can be used as the reference time Xt3. In such a case, the oxidation suppression operation necessity determination process shown in FIG. 12 is not executed when the system is stopped as in step S645 in FIG. 11, but after starting after detecting the problem. This can be done at the time of stopping. Specifically, after it is determined in step S600 of FIG. 11 that the failure determination flag is set to 1, the oxidation suppression operation necessity determination process may be executed. At that time, it is only necessary to read the stop time and stop location, obtain the reference time Xt3 based on the learning result, and perform the determination in step S720.

なお、学習結果に基づいて基準時間Xt3を求める場合に、停止時の時間や場所によっては、学習結果を利用できない場合も考えられる。そのような場合には、水素封入圧を増加させない制御を行なうこととすれば、停止時間が長く電圧再上昇が起きたとしても、電圧上昇が生じる時間が長くなることを抑え、電極酸化を抑制することができる。   Note that when the reference time Xt3 is obtained based on the learning result, the learning result may not be used depending on the stop time and place. In such a case, if the control without increasing the hydrogen filling pressure is performed, even if the stop time is long and the voltage rises again, the time for the voltage rise to be long is suppressed and the electrode oxidation is suppressed. can do.

I.電位抑制動作の変形例:
I−1.電位抑制動作の変形例の第1の態様:
第1および第2実施例では、システム停止後の電圧再上昇を抑制するための電位抑制動作として、アノード側流路内に水素を封入した状態で、カソード側流路も封止して流出入抑制状態にする動作を行っているが、異なる構成としても良い。以下に、電位抑制動作の変形例の第1の態様として、アノード側流路内を不活性ガス(具体的には空気)でパージする構成について説明する。
I. Modified example of potential suppression operation:
I-1. First aspect of modification of potential suppression operation:
In the first and second embodiments, as the potential suppression operation for suppressing the voltage rise after the system is stopped, the cathode side channel is sealed and the inflow / outflow is performed while hydrogen is sealed in the anode side channel. Although the operation for the suppression state is performed, a different configuration may be used. Below, the structure which purges the inside of an anode side flow path with an inert gas (specifically air) as a 1st aspect of the modification of an electric potential suppression operation | movement is demonstrated.

図13は、電位抑制動作の変形例の第1の態様における燃料電池システム110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110において、実施例の燃料電池システム10と共通する構成要素には同じ参照番号を付して詳しい説明を省略し、実施例とは異なる部分についてのみ説明する。燃料電池システム110では、空気供給流路32から分岐して、空気供給流路32と水素供給流路22とを接続するパージガス流路38が設けられている。また、空気供給流路32とパージガス流路38との接続部には、コンプレッサ30から供給される空気が流れる流路を切り替える切替弁39が設けられている。燃料電池システム110では、発電時には、コンプレッサ30からの空気が空気供給流路32を介して燃料電池15のカソード側流路にのみ供給されるように、切替弁39が切り替えられている。   FIG. 13 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the fuel cell system 110 according to the first aspect of the modification of the potential suppressing operation. In the fuel cell system 110, the same reference numerals are given to the same components as those in the fuel cell system 10 of the embodiment, and detailed description thereof will be omitted, and only portions different from the embodiment will be described. In the fuel cell system 110, a purge gas flow path 38 that branches from the air supply flow path 32 and connects the air supply flow path 32 and the hydrogen supply flow path 22 is provided. In addition, a switching valve 39 that switches a flow path through which air supplied from the compressor 30 flows is provided at a connection portion between the air supply flow path 32 and the purge gas flow path 38. In the fuel cell system 110, at the time of power generation, the switching valve 39 is switched so that air from the compressor 30 is supplied only to the cathode side flow path of the fuel cell 15 via the air supply flow path 32.

燃料電池システム110では、停止時には図4と同様のシステム停止時制御処理ルーチンが実行されるが、通常の停止時制御(ステップS110)における電位抑制動作において、アノード側流路とカソード側流路とを流出入抑制状態とする動作に代えて、アノード側流路内を空気でパージする動作が行なわれる。具体的には、燃料電池システム110の停止時には、制御部50は、ステップS110に相当する通常の停止時制御の一部として、燃料電池15と負荷57との接続の遮断や、冷媒の循環の停止と共に、以下の処理を行なう。すなわち、水素遮断弁40を閉弁して燃料電池15に対する水素の供給を停止すると共に、パージ弁46を開弁して、アノード側流路から水素を排出可能にする。また、コンプレッサ30から供給される空気が、空気供給流路32に代えてパージガス流路38へと導かれるように、切替弁39を切り替える。これにより、コンプレッサ30から供給される空気は、パージガス流路38を介してアノード側流路へと流入する。このとき、水素循環ポンプ44を所定時間駆動することにより、アノード側流路内の水素をパージ弁46を介して外部に排出し、アノード側流路内を空気に置き換えることができる。その後、パージ弁46を閉弁すると共にコンプレッサ30を停止させることによって、アノード側流路に空気を封入した状態にすることができる。このような処理を行なえば、アノード側流路とカソード側流路の両方に空気が存在する状態となるため、システム停止後に燃料電池15において電圧再上昇が生じることがない。なお、このときカソード封止弁48,49は、開弁していても良く、閉弁しても良い。また、第2のカソード封止弁49は設けないこととしても良い。上記構成においては、アノード側流路内を空気に置き換える動作に関わる各部が、発電停止後の燃料電池における過剰な電圧上昇を抑制するための電位抑制動作を行なう停止時電位抑制部として機能する。   In the fuel cell system 110, the same system stop time control processing routine as that in FIG. 4 is executed when the fuel cell system 110 is stopped. In the potential suppression operation in the normal stop time control (step S110), the anode side flow path and the cathode side flow path Instead of the operation of setting the inflow / outflow suppression state, an operation of purging the inside of the anode side flow path with air is performed. Specifically, when the fuel cell system 110 is stopped, the control unit 50 cuts off the connection between the fuel cell 15 and the load 57 or circulates the refrigerant as part of normal stop time control corresponding to step S110. The following processing is performed along with the stop. That is, the hydrogen shutoff valve 40 is closed to stop the supply of hydrogen to the fuel cell 15, and the purge valve 46 is opened to allow hydrogen to be discharged from the anode side flow path. Further, the switching valve 39 is switched so that the air supplied from the compressor 30 is led to the purge gas flow path 38 instead of the air supply flow path 32. Thereby, the air supplied from the compressor 30 flows into the anode-side flow path via the purge gas flow path 38. At this time, by driving the hydrogen circulation pump 44 for a predetermined time, the hydrogen in the anode side channel can be discharged to the outside through the purge valve 46, and the inside of the anode side channel can be replaced with air. Thereafter, the purge valve 46 is closed and the compressor 30 is stopped, whereby air can be put in the anode-side flow path. If such a process is performed, air is present in both the anode-side flow path and the cathode-side flow path, so that the voltage does not rise again in the fuel cell 15 after the system is stopped. At this time, the cathode sealing valves 48 and 49 may be opened or closed. Further, the second cathode sealing valve 49 may not be provided. In the above configuration, each part related to the operation of replacing the inside of the anode side flow path with air functions as a stop-time potential suppressing unit that performs a potential suppressing operation for suppressing an excessive voltage increase in the fuel cell after power generation is stopped.

このように、電位抑制動作として、アノードを空気で封入する動作を行なう場合にも、この電位抑制動作に不具合が発生したときには、実施例と同様に電圧再上昇に起因する電極酸化が起こり得る。すなわち、電位抑制動作の不具合として、水素遮断弁40の封止に不具合が生じると、空気でパージしたアノード側流路内へと水素が流入することになる。これは、水素供給流路22において、水素遮断弁40よりも上流では、システムの起動時には直ちに燃料電池15に対して水素を供給可能となるように、高い水素圧力が維持されているためである。このように水素が流入すると、アノード上において水素濃度が高い領域と低い領域とが形成されることによって単セル内で内部電池が形成され、カソードが望ましくない程度に高電位となり、電圧再上昇が起こる。このような水素遮断弁40に生じた不具合に起因する電圧再上昇は、水素遮断弁40における封止の不具合の程度が大きいほど、より早く、より急激に、より長く起こる。そのため、水素遮断弁40による封止に生じた不具合は、実施例における第1ないし第3の電位抑制動作の不具合検出方法と同様に、停止後の電圧を検出することによって、燃料電池電圧Vfや、電圧変化量ΔVfあるいは経過時間Tp1に基づいて検出することができる。したがって、電位抑制動作としてアノードを空気でパージする処理を行なう場合にも、システム停止時に実施例の図4と同様のシステム停止時制御処理ルーチンをおこなって電位抑制動作の不具合を検出し、不具合検出時には、不具合検出後停止時処理(ステップS150)を行なえばよい。 As described above, even when the operation of sealing the anode with air is performed as the potential suppression operation, when a problem occurs in the potential suppression operation, electrode oxidation due to the voltage rise can occur as in the embodiment. That is, as a malfunction of the potential suppression operation, when a malfunction occurs in the sealing of the hydrogen shutoff valve 40, hydrogen flows into the anode-side channel purged with air. This is because, in the hydrogen supply passage 22, the hydrogen shut-off valve 4 0 O remote upstream, so that can be supplied hydrogen with respect to immediate fuel cell 15 at the time of system startup, for high hydrogen pressure is maintained It is. When hydrogen flows in in this way, a region with high and low hydrogen concentration is formed on the anode, thereby forming an internal battery in the single cell, the cathode becomes an undesirably high potential, and the voltage rises again. Occur. The voltage re-rise due to such a failure occurring in the hydrogen cutoff valve 40 occurs earlier, more rapidly, and longer as the degree of sealing failure in the hydrogen cutoff valve 40 increases. For this reason, the failure caused in the sealing by the hydrogen shut-off valve 40 is detected by detecting the voltage after the stop as in the first to third potential suppression operation failure detection methods in the embodiment. The voltage change amount ΔVf or the elapsed time Tp1 can be detected. Therefore, even when the process of purging the anode with air as the potential suppression operation is performed, the system stop time control processing routine similar to that of FIG. Sometimes, it is sufficient to perform a stop process after detecting a failure (step S150).

電位抑制動作としてアノードを空気でパージする処理を行なう場合には、不具合検出時に実行する酸化抑制動作としては、例えば、第1実施例と同様の冷媒循環ポンプ60を駆動する制御を行なえばよい。これにより、水素遮断弁40の封止の不具合に起因して電圧再上昇が起きても、酸化電流を抑制して、電極酸化を抑えることができる。この場合には、第1実施例と同様に、不具合検出時には常に冷媒循環ポンプ60を駆動しても良く、第2実施例のように、電圧再上昇時である経過時間Tp1において冷媒温度が下がりきっていないと判断されるときにのみ冷媒循環ポンプ60を駆動しても良い。また、第2実施例の変形例のように、経過時間Tp1において冷媒温度が下がりきらないときには、冷媒循環ポンプ60の駆動量をさらに増加させても良い。あるいは、不具合発生時には、発電中の冷媒循環ポンプ60の駆動量を増加させて、停止に先立って、発電中の燃料電池15の温度をより低くしても良い。   When the process of purging the anode with air is performed as the potential suppression operation, for example, the same control as driving the refrigerant circulation pump 60 in the first embodiment may be performed as the oxidation suppression operation performed when the malfunction is detected. As a result, even if the voltage rises again due to the sealing failure of the hydrogen cutoff valve 40, the oxidation current can be suppressed and the electrode oxidation can be suppressed. In this case, as in the first embodiment, the refrigerant circulation pump 60 may be driven at all times when a failure is detected. As in the second embodiment, the refrigerant temperature decreases at the elapsed time Tp1 when the voltage is increased again. The refrigerant circulation pump 60 may be driven only when it is determined that it is not complete. Further, as in the modification of the second embodiment, the driving amount of the refrigerant circulation pump 60 may be further increased when the refrigerant temperature does not fall down at the elapsed time Tp1. Alternatively, when a malfunction occurs, the driving amount of the refrigerant circulation pump 60 during power generation may be increased, and the temperature of the fuel cell 15 during power generation may be lowered before stopping.

なお、電位抑制動作として停止時にアノード側流路をパージする際に用いる不活性ガスは、空気以外の気体であっても良い。アノード側流路内をその不活性ガスで満たすことにより、電位上昇に係る反応が進行しなければよい。例えば、燃料ガスとして水素ガスに代えて改質ガスを用い、水素タンク20に代えて、改質器および改質器に改質燃料ガス(メタンガスを含有する天然ガス、都市ガス等)を供給する改質燃料供給部を備える場合には、この改質燃料ガスを不活性ガスとして用いて、アノード側流路をパージしても良い。このような場合にも、改質ガスを燃料電池15に供給する流路(水素供給流路22に相当する流路)に設けた遮断弁(水素遮断弁40に相当する)に不具合が発生したときには、不活性ガスで満たしたアノード側流路内に改質ガスが流入することにより電圧再上昇が起こる。そして、冷媒循環ポンプ60を駆動して燃料電池15を冷却することにより、電圧再上昇に起因する電極酸化を抑制可能となる。   Note that the inert gas used when purging the anode-side flow path at the time of stopping as the potential suppressing operation may be a gas other than air. By filling the anode side flow path with the inert gas, the reaction related to the potential increase may not proceed. For example, reformed gas is used instead of hydrogen gas as fuel gas, and reformed fuel gas (natural gas containing methane gas, city gas, etc.) is supplied to the reformer and the reformer instead of the hydrogen tank 20. When the reformed fuel supply unit is provided, the anode-side flow path may be purged using the reformed fuel gas as an inert gas. Even in such a case, a failure has occurred in the shut-off valve (corresponding to the hydrogen shut-off valve 40) provided in the flow path for supplying the reformed gas to the fuel cell 15 (flow path corresponding to the hydrogen supply flow path 22). Sometimes, the voltage rises again when the reformed gas flows into the anode-side flow path filled with the inert gas. Then, by driving the refrigerant circulation pump 60 and cooling the fuel cell 15, it is possible to suppress electrode oxidation caused by the voltage rise again.

I−2.電位抑制動作の変形例の第2の態様:
以下に、電位抑制動作の変形例の第2の態様として、発電停止後に、燃料電池15においてアノードとカソードを短絡させる構成について説明する。図14は、電位抑制動作の変形例の第2の態様における燃料電池システム210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210において、実施例の燃料電池システム10と共通する構成要素には同じ参照番号を付して詳しい説明を省略し、実施例とは異なる部分についてのみ説明する。
I-2. Second aspect of the modification of the potential suppression operation:
Hereinafter, a configuration in which the anode and the cathode are short-circuited in the fuel cell 15 after power generation is stopped will be described as a second aspect of the potential suppression operation. FIG. 14 is a block diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system 210 in the second mode of the modification of the potential suppressing operation. In the fuel cell system 210, components common to those in the fuel cell system 10 of the embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only portions different from the embodiment are described.

燃料電池システム210では、燃料電池15に対して、配線56を介して負荷57と共に短絡回路253が接続可能となっている。配線56には、燃料電池15と、負荷57あるいは短絡回路253との間の接続を切り替えるスイッチとしての負荷切り替え部251が設けられている。負荷切り替え部251は、燃料電池15の発電時には、燃料電池15と負荷57とが接続されるように切り替えられ、燃料電池15の発電停止時には、燃料電池15と短絡回路253との間が接続されるように切り替えられる。このとき、燃料電池15(各単セル70)は、アノード側とカソード側が短絡した状態となる。なお、短絡回路253は、負荷57と比較して低抵抗な回路である。   In the fuel cell system 210, a short circuit 253 can be connected to the fuel cell 15 together with the load 57 via the wiring 56. The wiring 56 is provided with a load switching unit 251 as a switch for switching the connection between the fuel cell 15 and the load 57 or the short circuit 253. The load switching unit 251 is switched so that the fuel cell 15 and the load 57 are connected when the fuel cell 15 generates power, and the fuel cell 15 and the short circuit 253 are connected when the power generation of the fuel cell 15 is stopped. Can be switched. At this time, the fuel cell 15 (each single cell 70) is in a state where the anode side and the cathode side are short-circuited. Note that the short circuit 253 is a circuit having a lower resistance than the load 57.

燃料電池システム210では、停止時には図4と同様のシステム停止時制御処理ルーチンが実行されるが、通常の停止時制御(ステップS110)における電位抑制動作において、カソード側流路を封止して流出入抑制状態とする動作に代えて、燃料電池15を短絡させる動作が行なわれる。すなわち、負荷切り替え部251を切り替えて、短絡回路253を介してアノードとカソードとを短絡させる処理が行なわれる。このとき、冷媒の循環の停止と共に、水素遮断弁40を閉弁して燃料電池15に対する水素の供給の停止が行なわれる。本変形例では、システム停止時には、パージ弁46は閉弁される。なお、本変形例では、カソード側流路の封止は行なわれない。   In the fuel cell system 210, a control process routine at the time of system stop similar to that in FIG. 4 is executed at the time of stop. However, in the potential suppression operation in the normal stop time control (step S110), the cathode side flow path is sealed and discharged. Instead of the operation for setting the on / off state, an operation for short-circuiting the fuel cell 15 is performed. That is, a process of switching the load switching unit 251 and short-circuiting the anode and the cathode via the short circuit 253 is performed. At this time, the supply of hydrogen to the fuel cell 15 is stopped by closing the circulation of the refrigerant and closing the hydrogen shut-off valve 40. In this modification, the purge valve 46 is closed when the system is stopped. In this modification, the cathode side flow path is not sealed.

このように、アノードとカソードとを短絡させると、セル内燃料ガス流路に残留する水素と、セル内酸化ガス流路に残留する酸素とによって電気化学反応が進行し、発電(短絡発電)が行なわれる。それに伴い、燃料電池15においてアノード側流路内の水素およびカソード側流路内の酸素が消費されることによって、燃料電池15(各単セル70)の電圧は低下する。このような燃料電池15における短絡の処理は、システム停止時において継続して行なわれる。上記構成においては、燃料電池15を短絡させる動作に関わる各部が、発電停止後の燃料電池における過剰な電圧上昇を抑制するための電位抑制動作を行なう停止時電位抑制部として機能する。   As described above, when the anode and the cathode are short-circuited, an electrochemical reaction proceeds by hydrogen remaining in the fuel gas flow path in the cell and oxygen remaining in the oxidation gas flow path in the cell, and power generation (short-circuit power generation) is performed. Done. Accordingly, the fuel cell 15 consumes hydrogen in the anode-side channel and oxygen in the cathode-side channel, so that the voltage of the fuel cell 15 (each single cell 70) decreases. Such short circuit processing in the fuel cell 15 is continuously performed when the system is stopped. In the above configuration, each part related to the operation of short-circuiting the fuel cell 15 functions as a stop-time potential suppressing unit that performs a potential suppressing operation for suppressing an excessive voltage increase in the fuel cell after power generation is stopped.

上記のように、電位抑制動作としてアノードとカソードとの短絡を行なう場合にも、この短絡動作に不具合が発生したときには、実施例と同様に電圧再上昇に起因する電極酸化が起こり得る。すなわち、短絡動作が充分に行なわれないと、アノード側流路内の水素が充分に消費されずに残留すると共に、外部から流入した空気がカソード側からアノード側へと拡散し、単セル内で内部電池が形成される。そして、カソードが高電位となって、電圧再上昇が起こり、電極酸化が進行する。このような電位抑制動作としての短絡における不具合は、実施例における第1あるいは第2の電位抑制動作の不具合検出方法と同様に、停止後の電圧を検出することによって、燃料電池電圧Vfや電圧変化量ΔVfに基づいて検出することができる。したがって、電位抑制動作として燃料電池15の短絡を行なう場合にも、システム停止時に実施例の図4と同様のシステム停止時制御処理ルーチンをおこなって電位抑制動作の不具合を検出し、不具合検出時には、不具合検出後停止時処理(ステップS150)を行なえばよい。   As described above, even when the anode and the cathode are short-circuited as the potential suppression operation, when a failure occurs in the short-circuit operation, electrode oxidation due to the voltage rise can occur as in the embodiment. That is, if the short-circuit operation is not performed sufficiently, the hydrogen in the anode side flow path remains without being consumed, and the air flowing in from the outside diffuses from the cathode side to the anode side, and within the single cell. An internal battery is formed. Then, the cathode becomes a high potential, the voltage rises again, and the electrode oxidation proceeds. Such a malfunction in the short circuit as the potential suppression operation is similar to the malfunction detection method of the first or second potential suppression operation in the embodiment, by detecting the voltage after the stop, thereby changing the fuel cell voltage Vf or the voltage change. It can be detected based on the quantity ΔVf. Therefore, even when the fuel cell 15 is short-circuited as a potential suppression operation, the system stop-time control processing routine similar to that in FIG. 4 of the embodiment is performed when the system is stopped to detect a failure in the potential suppression operation. What is necessary is just to perform the process at the time of a stop after malfunction detection (step S150).

電位抑制動作としてアノードとカソードとの短絡を行なう場合には、不具合検出時に実行する酸化抑制動作としては、例えば、第1実施例と同様の冷媒循環ポンプ60を駆動する制御を行なえばよい。これにより、水素遮断弁40の封止の不具合に起因して電圧再上昇が起きても、酸化電流を抑制して、電極酸化を抑えることができる。この場合には、第1実施例と同様に、不具合検出時には常に冷媒循環ポンプ60を駆動しても良く、第2実施例のように、電圧再上昇時である経過時間Tp1において冷媒温度が下がりきっていないと判断されるときにのみ冷媒循環ポンプ60を駆動しても良い。また、第2実施例の変形例のように、経過時間Tp1において冷媒温度が下がりきらないときには、冷媒循環ポンプ60の駆動量をさらに増加させても良く、あるいは、不具合発生時には、発電中の冷媒循環ポンプ60の駆動量を増加させて、停止に先立って、発電中の燃料電池15の温度をより低くしても良い。   When the anode and the cathode are short-circuited as the potential suppression operation, for example, the same control as that in the first embodiment may be performed to drive the refrigerant circulation pump 60 as the oxidation suppression operation performed when the malfunction is detected. As a result, even if the voltage rises again due to the sealing failure of the hydrogen cutoff valve 40, the oxidation current can be suppressed and the electrode oxidation can be suppressed. In this case, as in the first embodiment, the refrigerant circulation pump 60 may be driven at all times when a failure is detected. As in the second embodiment, the refrigerant temperature decreases at the elapsed time Tp1 when the voltage is increased again. The refrigerant circulation pump 60 may be driven only when it is determined that it is not complete. Further, as in the modified example of the second embodiment, when the refrigerant temperature does not fall at the elapsed time Tp1, the driving amount of the refrigerant circulation pump 60 may be further increased. The driving amount of the circulation pump 60 may be increased to lower the temperature of the fuel cell 15 during power generation prior to stopping.

J.変形例:
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。
J. et al. Variations:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

J1.変形例1:
既述した説明では、電位抑制動作に不具合が生じたときには、図3に示すように電圧再上昇が起こると共に、電圧が再上昇するタイミングが正常時に比べて遅くなるものとしていたが、異なるパターンで電圧が変化する場合もある。例えば、電位抑制動作として、アノード側流路内に水素を封入した状態で、カソード側流路を封止したり燃料電池を短絡させたりする動作を行なう場合には、アノード側流路内に封入する水素圧をより低くすると、カソード側流路における封止に不具合が発生したときの電圧変化のパターンが、図3(B)とは異なるパターンを示す。システム停止時にアノード側流路内に封入する水素圧を比較的低くした場合に、カソード側流路における封止や短絡に不具合が発生したときの電圧変化のパターンを、図15に示す。
J1. Modification 1:
In the above description, when a malfunction occurs in the potential suppression operation, the voltage re-rises as shown in FIG. 3 and the timing at which the voltage re-rises is delayed as compared with the normal time. The voltage may change. For example, when performing an operation to seal the cathode side flow path or short-circuit the fuel cell with hydrogen sealed in the anode side flow path as a potential suppression operation, enclose the anode side flow path. When the hydrogen pressure to be reduced is lower, the voltage change pattern when a failure occurs in the sealing in the cathode-side channel shows a pattern different from that in FIG. FIG. 15 shows a voltage change pattern when a failure occurs in sealing or short-circuiting in the cathode-side channel when the hydrogen pressure sealed in the anode-side channel is relatively low when the system is stopped.

アノード側流路内に封入された水素量が比較的少ない場合には、発電停止後、カソード上での水素と酸素の反応が低下すると共に、徐々にカソード側流路内に空気(酸素)が流入することにより、低電圧状態となる前に電圧低下が鈍化したり、あるいは、低電圧状態となる前に若干の電圧上昇に転じたりして、高電圧状態が比較的長く継続する電圧挙動を示す可能性がある。その結果、一旦低電圧状態になることなく、比較的高電圧な状態が続く中で、触媒酸化が進行する場合がある。   When the amount of hydrogen enclosed in the anode-side channel is relatively small, after power generation is stopped, the reaction between hydrogen and oxygen on the cathode decreases and air (oxygen) gradually enters the cathode-side channel. As a result of the inflow, the voltage drop slows down before the low voltage state is reached, or the voltage starts to slightly increase before the low voltage state is reached. May show. As a result, catalytic oxidation may proceed while a relatively high voltage state continues without once reaching a low voltage state.

このように、システム停止時にアノード側流路内に封入する水素圧が比較的低く設定されている場合には、図4のステップS120における不具合検出処理において、電圧変化量ΔVfに基づく判断に代えて、例えば、以下のような判断を行なえばよい。すなわち、システム停止後に電圧が充分に下降(例えば、図3(A)および図15に示す電圧Vt1まで下降)するまでの経過時間(図3(A)および図15に示す経過時間Tf1)を検出する。このようにして検出した経過時間tf1が、正常時の経過時間Tf1として許容できる範囲を超えている場合には、電位抑制動作に不具合が発生したと判断することができる。   As described above, when the hydrogen pressure sealed in the anode-side flow path when the system is stopped is set to be relatively low, instead of the determination based on the voltage change amount ΔVf in the failure detection process in step S120 of FIG. For example, the following determination may be made. That is, the elapsed time (elapsed time Tf1 shown in FIG. 3A and FIG. 15) until the voltage sufficiently drops (for example, drops to the voltage Vt1 shown in FIG. 3A and FIG. 15) after the system is stopped is detected. To do. When the elapsed time tf1 detected in this way exceeds the allowable range as the normal elapsed time Tf1, it can be determined that a problem has occurred in the potential suppression operation.

なお、このように、システム停止時にアノード側流路内に水素を封入するために設定された水素圧が、電位抑制動作に不具合が発生しても電圧が再上昇するパターンを示さない程度に低く設定されている場合には、水素の封入圧を上昇させる制御を行なうと、電圧が再上昇するパターンを示すようになる。そのため、停止時の水素封入圧を低く設定している場合には、不具合検出時に実行する酸化抑制動作として、水素封入圧を高める制御を行なう場合には、基準時間内の電圧が再上昇を抑制できるように、水素封入圧を充分に高めればよい。あるいは、停止時の水素封入圧を低く設定している場合の不具合検出時には、水素封入圧を高める制御を行なうことなく、水素封入圧をさらに低くする制御を行なうこととしても良い。これにより、電極酸化を起こしうる高い電圧を示す時間を短縮することができる。   As described above, the hydrogen pressure set to enclose hydrogen in the anode-side flow path when the system is stopped is low enough not to show a pattern in which the voltage rises again even if a malfunction occurs in the potential suppression operation. In the case where it is set, when the control for increasing the hydrogen sealing pressure is performed, a pattern is shown in which the voltage rises again. Therefore, when the hydrogen charging pressure at the time of stop is set low, the voltage within the reference time is suppressed from rising again when the control to increase the hydrogen charging pressure is performed as an oxidation suppression operation performed when a malfunction is detected. It is only necessary to sufficiently increase the hydrogen filling pressure so that it is possible. Alternatively, when a malfunction is detected when the hydrogen filling pressure at the time of stoppage is set low, control for further lowering the hydrogen filling pressure may be performed without performing control for increasing the hydrogen filling pressure. Thereby, the time which shows the high voltage which can raise | generate an electrode oxidation can be shortened.

J2.変形例2:
既述した説明では、電位抑制動作としてのガスの流出入抑制状態の形成や、アノード側流路のパージや、短絡における不具合発生の有無を、電圧の再上昇(電圧変化量ΔVfが基準値を超えること)を検出することによって判断していたが、異なる構成としても良い。例えば、システム停止後の電圧変化量をモニタすることによって、電圧が上昇を始める電圧変化量ΔVfを検出することに代えて、電圧が再上昇した後の再下降を検出しても良い。この場合には、例えば、システム停止時から電圧再下降までの経過時間が、基準値以下の場合には、電位抑制動作に不具合が発生したと判断することができる。システム停止時から電圧再下降までの経過時間に基づく場合には、電圧再上昇までの経過時間Tp1に基づく場合に比べて、ノイズの検出を低減して精度良く不具合発生を検出することが可能になる。また、電極酸化が最も進行するのは、再上昇した電圧がピークを示す前後であるため、システム停止時から電圧再下降までの経過時間に基づく場合には、実際に電極酸化が進行するタイミングに基づいて判断を行なうこととなり、電極酸化を抑制するための動作としての精度を向上させることができる。このような不具合発生の検出方法は、不具合に起因する電圧再上昇に付随する変化を検出可能であればよく、検出した電圧値に基づいて判断を行なうならば、不具合検出のためのシステムの複雑化を抑制することができる。
J2. Modification 2:
In the above description, the voltage re-rise (the voltage change amount ΔVf is set to the reference value) indicates whether the gas inflow / outflow suppression state as the potential suppressing operation, the purge of the anode-side flow path, or the occurrence of the malfunction in the short circuit has occurred. However, a different configuration may be used. For example, instead of detecting the voltage change amount ΔVf at which the voltage starts to rise by monitoring the voltage change amount after the system is stopped, the re-fall after the voltage has risen again may be detected. In this case, for example, when the elapsed time from the system stop to the voltage re-fall is equal to or less than the reference value, it can be determined that a problem has occurred in the potential suppression operation. When based on the elapsed time from when the system is stopped until the voltage re-falls, it is possible to detect the occurrence of a failure with high accuracy by reducing noise detection compared to the case based on the elapsed time Tp1 until the voltage re-rises. Become. In addition, since electrode oxidation is most advanced before and after the re-raised voltage shows a peak, when it is based on the elapsed time from when the system is stopped until voltage re-decrease, the timing at which electrode oxidation actually proceeds The determination is made based on this, and the accuracy of the operation for suppressing electrode oxidation can be improved. Such a fault occurrence detection method only needs to be able to detect a change associated with a voltage re-rise due to the fault. If a determination is made based on the detected voltage value, the complexity of the system for detecting the fault will be increased. Can be suppressed.

また、電位抑制動作における不具合の検出は、電圧値以外の値に基づいて行なっても良く、電位抑制動作の不具合そのものを検出しても良い。例えば、電位抑制動作としてガスの流出入抑制状態を形成する際に、カソード封止弁48,49の封止不良を検出する際には、カソード封止弁48,49の封止状態の不具合そのものを検出するセンサを、カソード封止弁48,49に設けて、カソード封止弁48,49の封止不良を直接検出することとしても良い。あるいは、電位抑制動作として燃料電池15の短絡を行なう場合には、燃料電池15と短絡回路253とを接続する回路を流れる電流を検出して、電流値が基準値以下である場合には短絡に不具合が発生していると判断しても良い。   In addition, the failure detection in the potential suppression operation may be performed based on a value other than the voltage value, or the failure itself in the potential suppression operation may be detected. For example, when forming a gas inflow / outflow suppression state as the potential suppression operation, when detecting a sealing failure of the cathode sealing valves 48, 49, the failure itself of the sealing state of the cathode sealing valves 48, 49 itself. It is also possible to provide a sensor for detecting this in the cathode sealing valves 48 and 49 and directly detect the sealing failure of the cathode sealing valves 48 and 49. Alternatively, when the fuel cell 15 is short-circuited as a potential suppression operation, the current flowing through the circuit connecting the fuel cell 15 and the short-circuit 253 is detected, and when the current value is equal to or less than the reference value, the short-circuit is performed. It may be determined that a defect has occurred.

J3.変形例3:
既述した説明では、電圧センサ52は、燃料電池15全体の電圧を検出することとしたが、異なる構成としても良い。すなわち、燃料電池15を構成するスタックを、複数の単セルから成るブロックに分割し、ブロックごとに電圧を検出しても良い。また、各単セル毎に電圧を検出しても良い。
J3. Modification 3:
In the above description, the voltage sensor 52 detects the voltage of the entire fuel cell 15, but may have a different configuration. That is, the stack constituting the fuel cell 15 may be divided into blocks each composed of a plurality of single cells, and the voltage may be detected for each block. Further, the voltage may be detected for each single cell.

J4.変形例4:
既述した説明では、電極を、触媒担持カーボン粒子と高分子電解質によって構成しているため、カソードが高電位になると、カーボン粒子が酸化することによりカソードが形態変化しているが、異なる構成としても良い。カソードは、例えば、触媒を担持する担体として、カーボン製の担体に代えてチタン酸化物製の担体を用いて形成しても良い。あるいは、担体を用いることなく、白金等の触媒金属のみによってカソードを形成しても良い。カソードの構成材料によって、カソードの酸化が起こる電位の大きさが異なるため、用いるカソードの種類に応じて、電位抑制動作における不具合を検出する際に用いる基準値を、適宜設定すればよい。このような場合であっても、酸化に起因するカソードの形態変化を抑制することにより、実施例と同様の効果を得ることができる。
J4. Modification 4:
In the above description, since the electrode is composed of catalyst-supported carbon particles and a polymer electrolyte, when the cathode is at a high potential, the shape of the cathode changes due to oxidation of the carbon particles. Also good. The cathode may be formed using, for example, a support made of titanium oxide instead of a support made of carbon as a support for supporting the catalyst. Alternatively, the cathode may be formed only from a catalyst metal such as platinum without using a carrier. Since the magnitude of the potential at which the oxidation of the cathode varies depending on the constituent material of the cathode, the reference value used when detecting a malfunction in the potential suppression operation may be appropriately set according to the type of cathode used. Even in such a case, the same effect as the embodiment can be obtained by suppressing the change in the shape of the cathode caused by oxidation.

J5.変形例5:
既述した説明では、電位抑制動作として、カソード封止弁48,49の封止を伴うガスの流出入抑制状態の形成と、アノード側流路のパージと、アノードとカソードとの短絡とのいずれかを行なったが、これらを組み合わせても良い。電位抑制動作として複数の動作を組み合わせるならば、いずれかの動作に不具合が発生した場合であっても、他の動作が正常であれば、電圧再上昇を抑制することができる。この場合にも、すべての電位抑制動作において不具合が発生して電圧再上昇が検出されたときには、既述した酸化抑制動作を実行することにより、電極の酸化を抑制することが可能になる。
J5. Modification 5:
In the above description, as the potential suppression operation, any one of the formation of a gas inflow / outflow suppression state accompanied by the sealing of the cathode sealing valves 48 and 49, the purge of the anode-side flow path, and the short-circuit between the anode and the cathode. However, these may be combined. If a plurality of operations are combined as the potential suppression operation, even if a failure occurs in any of the operations, the voltage re-rise can be suppressed if other operations are normal. Also in this case, when a failure occurs in all potential suppression operations and a voltage re-rise is detected, the oxidation of the electrodes can be suppressed by executing the above-described oxidation suppression operation.

J6.変形例6:
既述した説明では、電位抑制動作に不具合が発生したときには、以後は、電極酸化抑制動作を繰り返すこととしたが、異なる構成としても良い。すなわち、電位抑制動作が正常に復帰したと判断される場合には、酸化抑制動作を行なわない通常の制御に戻すこととしても良い。例えば、上記変形例2で説明したように、カソード封止弁48,49に不具合検出センサを設ける場合において、封止弁で異物のかみ込みが起こって不具合が検出されたときには、かみ込み不良から回復したときには、これを容易に検出することができる。
J6. Modification 6:
In the above description, when a problem occurs in the potential suppression operation, the electrode oxidation suppression operation is repeated thereafter, but a different configuration may be used. That is, when it is determined that the potential suppression operation has returned to normal, the normal control without performing the oxidation suppression operation may be restored. For example, as described in Modification 2 above, when a malfunction detection sensor is provided in the cathode sealing valves 48 and 49, when a malfunction is detected due to foreign object biting in the sealing valve, the malfunction is detected. When recovered, this can be easily detected.

J7.変形例7:
既述した説明では、燃料電池15は、固体高分子型燃料電池としたが、他種の燃料電池を備える燃料電池システムにおいても、本願発明を同様に適用することができる。発電停止後に、電解質膜を介したガスの拡散が生じやすいのは固体高分子型燃料電池である。しかしながら、他種の燃料電池であっても、電解質膜におけるピンホール等に起因する電解質膜を介したガスの移動(内部リーク)や、マニホールド周囲に配置したシール部材を介したガスの移動(外部リーク)により、発電停止後に電圧再上昇が起こる場合がある。本願を適用することにより、このような電圧再上昇に起因する電極の形態変化を抑制することが可能になる。
J7. Modification 7:
In the above description, the fuel cell 15 is a solid polymer fuel cell, but the present invention can be similarly applied to a fuel cell system including other types of fuel cells. It is a polymer electrolyte fuel cell that tends to cause gas diffusion through the electrolyte membrane after power generation is stopped. However, even in other types of fuel cells, the movement of gas through the electrolyte membrane (internal leakage) due to pinholes or the like in the electrolyte membrane, or the movement of gas through the seal member arranged around the manifold (external) Due to leakage, voltage may increase again after power generation is stopped. By applying the present application, it is possible to suppress changes in the shape of the electrode caused by such a voltage re-rise.

10,110,210…燃料電池システム
15…燃料電池
20…水素タンク
22…水素供給流路
24…水素排出流路
25…接続流路
30…コンプレッサ
32…空気供給流路
34…空気排出流路
38…パージガス流路
39…切替弁
40…水素遮断弁
42…可変調圧弁
44…水素循環ポンプ
46…パージ弁
48…第1のカソード封止弁
49…第2のカソード封止弁
50…制御部
51…負荷接続部
52…電圧センサ
54…報知装置
55…環境温度センサ
56…配線
57…負荷
60…冷媒循環ポンプ
61…ラジエータ
62…冷媒流路
63…冷媒温度センサ
70…単セル
71…MEA
72,73…ガス拡散層
74,75…ガスセパレータ
76…エンドプレート
78…集電板
80…冷媒循環ポンプ
81,82,83,84,85,86…孔部
87…凹部
88,89…溝
251…負荷切り替え部
253…短絡回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,110,210 ... Fuel cell system 15 ... Fuel cell 20 ... Hydrogen tank 22 ... Hydrogen supply flow path 24 ... Hydrogen discharge flow path 25 ... Connection flow path 30 ... Compressor 32 ... Air supply flow path 34 ... Air discharge flow path 38 ... Purge gas flow path 39 ... Switching valve 40 ... Hydrogen cutoff valve 42 ... Modulatable pressure valve 44 ... Hydrogen circulation pump 46 ... Purge valve 48 ... First cathode sealing valve 49 ... Second cathode sealing valve 50 ... Control unit 51 ... Load connection 52 ... Voltage sensor 54 ... Notification device 55 ... Environmental temperature sensor 56 ... Wiring 57 ... Load 60 ... Refrigerant circulation pump 61 ... Radiator 62 ... Refrigerant flow path 63 ... Refrigerant temperature sensor 70 ... Single cell 71 ... MEA
72, 73 ... Gas diffusion layer 74, 75 ... Gas separator 76 ... End plate 78 ... Current collecting plate 80 ... Refrigerant circulation pump 81, 82, 83, 84, 85, 86 ... Hole 87 ... Recess 88, 89 ... Groove 251 ... Load switching unit 253 ... Short circuit

Claims (7)

燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの停止時に、発電停止後の前記燃料電池における電圧上昇を抑制するための電位抑制動作を行なう停止時電位抑制部と、
前記停止時電位抑制部における不具合を検知する不具合検知部と、
前記不具合検知部が前記不具合を検知した場合には、前記燃料電池システムの次回以降の起動後に、前記燃料電池が備える電極の酸化を抑制する酸化抑制動作を行なう電極酸化抑制部と
を備え
前記燃料電池は、
電解質膜と一対の電極とを備える発電体を複数積層して成り、
各々の前記発電体が備える一方の電極であるアノード上に形成されて、水素を含有する燃料ガスが流れるセル内燃料ガス流路と、各々の前記セル内燃料ガス流路に対して前記燃料ガスを給排する燃料ガスマニホールドと、を備えるアノード側流路と、
各々の前記発電体が備える一方の電極であるカソード上に形成されて、酸素を含有する酸化ガスが流れるセル内酸化ガス流路と、各々の前記セル内酸化ガス流路に対して前記酸化ガスを給排する酸化ガスマニホールドと、を備えるカソード側流路と、を備え、
前記停止時電位抑制部は、前記電位抑制動作として、前記燃料電池の発電停止時に、前記アノード側流路内に水素を封入した状態で、前記カソード側流路に対する空気の流出入を抑制した流出入抑制状態にする第1の電位抑制動作を行ない、
前記不具合検知部は、前記カソード側流路における前記流出入抑制状態の形成の不良に起因して前記カソード側流路内に空気が流入する不具合を検知し、
前記電極酸化抑制部は、前記酸化抑制動作として、前記燃料電池システムの次回以降の起動後の再停止時に前記燃料電池の発電停止後にも前記冷却水を循環させる第1の酸化抑制動作と、前記燃料電池システムの次回以降の起動後の発電中に通常の発電制御に比べて前記冷却水の循環量を増加させる第2の酸化抑制動作と、のうちの少なくとも一方を行なう
燃料電池システム。
A fuel cell system comprising a fuel cell,
When the fuel cell system is stopped, a stop-time potential suppression unit that performs a potential suppression operation for suppressing a voltage increase in the fuel cell after power generation is stopped;
A fault detection unit for detecting a fault in the stop potential suppression unit;
An electrode oxidation suppression unit that performs an oxidation suppression operation that suppresses oxidation of electrodes included in the fuel cell after the next startup of the fuel cell system when the failure detection unit detects the failure ; and
The fuel cell
A plurality of power generation bodies each including an electrolyte membrane and a pair of electrodes are stacked,
An in-cell fuel gas passage formed on an anode, which is one electrode of each of the power generation bodies, through which a fuel gas containing hydrogen flows, and the fuel gas with respect to each of the in-cell fuel gas passages An anode side flow path comprising a fuel gas manifold for supplying and discharging
An in-cell oxidizing gas channel formed on a cathode, which is one of the electrodes included in each of the power generators, through which an oxidizing gas containing oxygen flows, and the oxidizing gas with respect to each of the in-cell oxidizing gas channel An oxidant gas manifold for supplying and discharging gas, and a cathode side flow path comprising:
The potential control unit at the time of stop is an outflow that suppresses the inflow and outflow of air to the cathode side channel in a state where hydrogen is enclosed in the anode side channel when the fuel cell stops power generation as the potential suppression operation. Performing the first potential suppression operation to enter the input suppression state,
The defect detection unit detects a defect in which air flows into the cathode-side channel due to poor formation of the inflow / outflow suppression state in the cathode-side channel,
The electrode oxidation suppression unit includes, as the oxidation suppression operation, a first oxidation suppression operation that circulates the cooling water even after power generation of the fuel cell is stopped when the fuel cell system is restarted after the next startup. A fuel cell system that performs at least one of a second oxidation suppression operation that increases a circulating amount of the cooling water as compared with normal power generation control during power generation after the next startup of the fuel cell system.
燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの停止時に、発電停止後の前記燃料電池における電圧上昇を抑制するための電位抑制動作を行なう停止時電位抑制部と、
前記停止時電位抑制部における不具合を検知する不具合検知部と、
前記不具合検知部が前記不具合を検知した場合には、前記燃料電池システムの次回以降の起動後に、前記燃料電池が備える電極の酸化を抑制する酸化抑制動作を行なう電極酸化抑制部と
を備え
前記燃料電池は、
電解質膜と一対の電極とを備える発電体を複数積層して成り、
各々の前記発電体が備える一方の電極であるアノード上に形成されて、水素を含有する燃料ガスが流れるセル内燃料ガス流路と、各々の前記セル内燃料ガス流路に対して前記燃料ガスを給排する燃料ガスマニホールドと、を備えるアノード側流路と、
各々の前記発電体が備える一方の電極であるカソード上に形成されて、酸素を含有する酸化ガスが流れるセル内酸化ガス流路と、各々の前記セル内酸化ガス流路に対して前記酸化ガスを給排する酸化ガスマニホールドと、を備えるカソード側流路と、を備え、
前記停止時電位抑制部は、前記電位抑制動作として、前記燃料電池の発電停止時に、前記アノード側流路内に水素を封入した状態で、前記カソード側流路に対する空気の流出入を抑制した流出入抑制状態にする第1の電位抑制動作を行ない、
前記不具合検知部は、前記カソード側流路における前記流出入抑制状態の形成の不良に起因して前記カソード側流路内に空気が流入する不具合を検知し、
前記電極酸化抑制部は、前記酸化抑制動作として、前記燃料電池システムの停止時に前記燃料電池の発電を停止して前記アノード側流路内に水素を封入する際に、酸化抑制動作を行なわない通常のシステム停止時における水素の封入圧よりも高い圧力で、前記アノード側流路内に水素を封入する第3の酸化抑制動作を行なう
燃料電池システム。
A fuel cell system comprising a fuel cell,
When the fuel cell system is stopped, a stop-time potential suppression unit that performs a potential suppression operation for suppressing a voltage increase in the fuel cell after power generation is stopped;
A fault detection unit for detecting a fault in the stop potential suppression unit;
An electrode oxidation suppression unit that performs an oxidation suppression operation that suppresses oxidation of electrodes included in the fuel cell after the next startup of the fuel cell system when the failure detection unit detects the failure ; and
The fuel cell
A plurality of power generation bodies each including an electrolyte membrane and a pair of electrodes are stacked,
An in-cell fuel gas passage formed on an anode, which is one electrode of each of the power generation bodies, through which a fuel gas containing hydrogen flows, and the fuel gas with respect to each of the in-cell fuel gas passages An anode side flow path comprising a fuel gas manifold for supplying and discharging
An in-cell oxidizing gas channel formed on a cathode, which is one of the electrodes included in each of the power generators, through which an oxidizing gas containing oxygen flows, and the oxidizing gas with respect to each of the in-cell oxidizing gas channel An oxidant gas manifold for supplying and discharging gas, and a cathode side flow path comprising:
The potential control unit at the time of stop is an outflow that suppresses the inflow and outflow of air to the cathode side channel in a state where hydrogen is enclosed in the anode side channel when the fuel cell stops power generation as the potential suppression operation. Performing the first potential suppression operation to enter the input suppression state,
The defect detection unit detects a defect in which air flows into the cathode-side channel due to poor formation of the inflow / outflow suppression state in the cathode-side channel,
The electrode oxidation suppression unit normally does not perform an oxidation suppression operation when the fuel cell system stops generating power and encloses hydrogen in the anode-side flow path when the fuel cell system is stopped as the oxidation suppression operation. A fuel cell system for performing a third oxidation suppression operation for sealing hydrogen into the anode-side flow path at a pressure higher than the hydrogen charging pressure when the system is stopped .
燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの停止時に、発電停止後の前記燃料電池における電圧上昇を抑制するための電位抑制動作を行なう停止時電位抑制部と、
前記停止時電位抑制部における不具合を検知する不具合検知部と、
前記不具合検知部が前記不具合を検知した場合には、前記燃料電池システムの次回以降の起動後に、前記燃料電池が備える電極の酸化を抑制する酸化抑制動作を行なう電極酸化抑制部と
を備え
前記燃料電池は、
電解質膜と一対の電極とを備える発電体を複数積層して成り、
各々の前記発電体が備える一方の電極であるアノード上に形成されて、水素を含有する燃料ガスが流れるセル内燃料ガス流路と、各々の前記セル内燃料ガス流路に対して前記燃料ガスを給排する燃料ガスマニホールドと、を備えるアノード側流路と、
各々の前記発電体が備える一方の電極であるカソード上に形成されて、酸素を含有する酸化ガスが流れるセル内酸化ガス流路と、各々の前記セル内酸化ガス流路に対して前記酸化ガスを給排する酸化ガスマニホールドと、を備えるカソード側流路と、を備え、
前記停止時電位抑制部は、前記電位抑制動作として、前記燃料電池の発電停止時に、前記アノード側流路内を、前記燃料ガスに代えて、前記アノード上における反応性が水素に比べて低い不活性ガスで置き換える第2の電位抑制動作を行ない、
前記不具合検知部は、前記アノード側流路における流出入抑制状態の不良により前記アノード側流路内に水素が流入する不具合を検知し、
前記電極酸化抑制部は、前記酸化抑制動作として、前記燃料電池システムの次回以降の起動後の再停止時に前記燃料電池の発電停止後にも前記冷却水を循環させる第1の酸化抑制動作と、前記燃料電池システムの次回以降の起動後の発電中に通常の発電制御に比べて前記冷却水の循環量を増加させる第2の酸化抑制動作と、のうちの少なくとも一方を行なう
燃料電池システム。
A fuel cell system comprising a fuel cell,
When the fuel cell system is stopped, a stop-time potential suppression unit that performs a potential suppression operation for suppressing a voltage increase in the fuel cell after power generation is stopped;
A fault detection unit for detecting a fault in the stop potential suppression unit;
An electrode oxidation suppression unit that performs an oxidation suppression operation that suppresses oxidation of electrodes included in the fuel cell after the next startup of the fuel cell system when the failure detection unit detects the failure ; and
The fuel cell
A plurality of power generation bodies each including an electrolyte membrane and a pair of electrodes are stacked,
An in-cell fuel gas passage formed on an anode, which is one electrode of each of the power generation bodies, through which a fuel gas containing hydrogen flows, and the fuel gas with respect to each of the in-cell fuel gas passages An anode side flow path comprising a fuel gas manifold for supplying and discharging
An in-cell oxidizing gas channel formed on a cathode, which is one of the electrodes included in each of the power generators, through which an oxidizing gas containing oxygen flows, and the oxidizing gas with respect to each of the in-cell oxidizing gas channel An oxidant gas manifold for supplying and discharging gas, and a cathode side flow path comprising:
The potential suppression unit at the time of stop is a low potential of the reactivity on the anode as compared with hydrogen instead of the fuel gas in the anode side flow path when the power generation of the fuel cell is stopped as the potential suppression operation. Perform the second potential suppression operation to replace with active gas,
The failure detection unit detects a failure of hydrogen flowing into the anode-side flow channel due to a defect in an inflow / outflow suppression state in the anode-side flow channel,
The electrode oxidation suppression unit includes, as the oxidation suppression operation, a first oxidation suppression operation that circulates the cooling water even after power generation of the fuel cell is stopped when the fuel cell system is restarted after the next startup. A fuel cell system that performs at least one of a second oxidation suppression operation that increases a circulating amount of the cooling water as compared with normal power generation control during power generation after the next startup of the fuel cell system.
燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの停止時に、発電停止後の前記燃料電池における電圧上昇を抑制するための電位抑制動作を行なう停止時電位抑制部と、
前記停止時電位抑制部における不具合を検知する不具合検知部と、
前記不具合検知部が前記不具合を検知した場合には、前記燃料電池システムの次回以降の起動後に、前記燃料電池が備える電極の酸化を抑制する酸化抑制動作を行なう電極酸化抑制部と
を備え
前記燃料電池は、
電解質膜と一対の電極とを備える発電体を複数積層して成り、
各々の前記発電体が備える一方の電極であるアノード上に形成されて、水素を含有する燃料ガスが流れるセル内燃料ガス流路と、各々の前記セル内燃料ガス流路に対して前記燃料ガスを給排する燃料ガスマニホールドと、を備えるアノード側流路と、
各々の前記発電体が備える一方の電極であるカソード上に形成されて、酸素を含有する酸化ガスが流れるセル内酸化ガス流路と、各々の前記セル内酸化ガス流路に対して前記酸化ガスを給排する酸化ガスマニホールドと、を備えるカソード側流路と、を備え、
前記停止時電位抑制部は、前記電位抑制動作として、前記燃料電池の発電停止時に、前記燃料電池に対する水素を含有する燃料ガスの供給を停止した後に、前記アノード側流路内を封止してアノードとカソードを短絡させて、前記アノード側流路内の水素を消費させる第3の電位抑制動作を行ない、
前記不具合検知部は、前記短絡の動作が不十分であるという不具合を検知し、
前記電極酸化抑制部は、前記酸化抑制動作として、前記燃料電池システムの次回以降の起動後の再停止時に前記燃料電池の発電停止後にも前記冷却水を循環させる第1の酸化抑制動作と、前記燃料電池システムの次回以降の起動後の発電中に通常の発電制御に比べて前記冷却水の循環量を増加させる第2の酸化抑制動作と、のうちの少なくとも一方を行なう
燃料電池システム。
A fuel cell system comprising a fuel cell,
When the fuel cell system is stopped, a stop-time potential suppression unit that performs a potential suppression operation for suppressing a voltage increase in the fuel cell after power generation is stopped;
A fault detection unit for detecting a fault in the stop potential suppression unit;
An electrode oxidation suppression unit that performs an oxidation suppression operation that suppresses oxidation of electrodes included in the fuel cell after the next startup of the fuel cell system when the failure detection unit detects the failure ; and
The fuel cell
A plurality of power generation bodies each including an electrolyte membrane and a pair of electrodes are stacked,
An in-cell fuel gas passage formed on an anode, which is one electrode of each of the power generation bodies, through which a fuel gas containing hydrogen flows, and the fuel gas with respect to each of the in-cell fuel gas passages An anode side flow path comprising a fuel gas manifold for supplying and discharging
An in-cell oxidizing gas channel formed on a cathode, which is one of the electrodes included in each of the power generators, through which an oxidizing gas containing oxygen flows, and the oxidizing gas with respect to each of the in-cell oxidizing gas channel An oxidant gas manifold for supplying and discharging gas, and a cathode side flow path comprising:
The stop-time potential suppressing unit seals the anode-side flow path after stopping the supply of the fuel gas containing hydrogen to the fuel cell when the power generation of the fuel cell is stopped as the potential suppressing operation. Short-circuiting the anode and the cathode to perform a third potential suppressing operation for consuming hydrogen in the anode-side flow path;
The defect detection unit detects a problem that the short-circuit operation is insufficient,
The electrode oxidation suppression unit includes, as the oxidation suppression operation, a first oxidation suppression operation that circulates the cooling water even after power generation of the fuel cell is stopped when the fuel cell system is restarted after the next startup. A fuel cell system that performs at least one of a second oxidation suppression operation that increases a circulating amount of the cooling water as compared with normal power generation control during power generation after the next startup of the fuel cell system.
請求項1、3、および4のうちのいずれか1項に記載の燃料電池システムであって、
前記電極酸化抑制部は、
前記酸化抑制動作として少なくとも前記第1の酸化抑制動作を行ない、
前記不具合の検知時に発電停止から電圧上昇までに要した経過時間に基づいて、前記第1の酸化抑制動作を行なうことにより、前記経過時間の経過時に前記燃料電池の温度をより低くすることが可能であると判断される場合には、前記第1の酸化抑制動作を行ない、
前記第1の酸化抑制動作を行なっても、前記経過時間の経過時に前記燃料電池の温度をより低くすることができないと判断される場合には、前記第1の酸化抑制動作を行なわない
燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 1, 3, and 4 ,
The electrode oxidation suppression unit is
Performing at least the first oxidation suppression operation as the oxidation suppression operation,
The temperature of the fuel cell can be lowered when the elapsed time has elapsed by performing the first oxidation suppression operation based on the elapsed time required from the stoppage of power generation to the voltage increase when the malfunction is detected. If it is determined that, the first oxidation suppression operation is performed,
If it is determined that the temperature of the fuel cell cannot be lowered when the elapsed time has elapsed even if the first oxidation suppression operation is performed, the fuel cell that does not perform the first oxidation suppression operation system.
請求項1および3から5のうちのいずれか1項に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムが停止している停止時間を実測することによって学習する停止時間学習部を備え、
前記電極酸化抑制部は、
前記酸化抑制動作として少なくとも前記第1の酸化抑制動作を行ない、
前記停止時間学習部が学習した停止時間と、前記不具合の検知時に発電停止から電圧上昇までに要した経過時間とに基づいて、前記停止時間内に前記経過時間が経過すると判断される場合には、前記第1の酸化抑制動作を行ない、
前記停止時間内に前記経過時間が経過しない判断される場合には、前記第1の酸化抑制動作を行なわない
燃料電池システム。
A fuel cell system according to any one of claims 1 and 3 to 5 ,
A stop time learning unit that learns by actually measuring the stop time when the fuel cell system is stopped;
The electrode oxidation suppression unit is
Performing at least the first oxidation suppression operation as the oxidation suppression operation,
When it is determined that the elapsed time elapses within the stop time based on the stop time learned by the stop time learning unit and the elapsed time required from the power generation stop to the voltage increase when the malfunction is detected Performing the first oxidation suppressing operation,
A fuel cell system that does not perform the first oxidation suppression operation when it is determined that the elapsed time does not elapse within the stop time .
請求項2に記載の燃料電池システムであって、
前記電極酸化抑制部は、
前記酸化抑制動作として前記第3の酸化抑制動作を行なうと、前記燃料電池システムについて設定した基準の停止時間内に、前記不具合に起因する電圧上昇が起らなくなると判断される場合に、前記第3の酸化抑制動作を行ない、
前記酸化抑制動作として前記第3の酸化抑制動作を行なっても、前記基準の停止時間内に前記電圧上昇が起こると判断される場合には、前記第3の酸化抑制動作を行なわない
燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 2 , wherein
The electrode oxidation suppression unit is
When the third oxidation suppression operation is performed as the oxidation suppression operation, it is determined that the voltage increase due to the malfunction does not occur within the reference stop time set for the fuel cell system . 3) Oxidation suppression operation
Even if the third oxidation suppression operation is performed as the oxidation suppression operation, if it is determined that the voltage rise occurs within the reference stop time, the fuel cell system that does not perform the third oxidation suppression operation .
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