JP5691385B2

JP5691385B2 - Degradation judgment system for fuel cells

Info

Publication number: JP5691385B2
Application number: JP2010237711A
Authority: JP
Inventors: 真明松末; 耕太郎池田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: JP2012089448A

Description

本発明は、燃料電池セルの不具合内容およびその度合いを検知し、その検知結果に基づいて不具合状態からの回復を制御することが可能な技術に関する。 The present invention relates to a technology capable of detecting the content and the degree of failure of a fuel cell and controlling recovery from the failure state based on the detection result.

従来技術として、特許文献１に記載された燃料電池の劣化判定システムが提案されている。この劣化判定システムは、燃料電池を構成する各燃料電池セルの触媒の還元時(例えばリフレッシュ制御時)に、発生した電気量に基づき活性化過電圧を求め、求めた活性化過電圧から燃料電池の出力電圧を推定する。そして、推定した出力電圧と電圧センサによって検知される実際の出力電圧とを比較し、比較結果に基づき燃料電池の劣化を判定する。 As a prior art, a fuel cell deterioration determination system described in Patent Document 1 has been proposed. This degradation determination system obtains an activation overvoltage based on the amount of electricity generated when the catalyst of each fuel cell constituting the fuel cell is reduced (for example, during refresh control), and outputs the fuel cell from the obtained activation overvoltage. Estimate the voltage. Then, the estimated output voltage is compared with the actual output voltage detected by the voltage sensor, and deterioration of the fuel cell is determined based on the comparison result.

特開２００９−０４５６４５号公報JP 2009-045645 A 特開２００９−２３１２２５号公報JP 2009-231225 A

しかしながら、上記従来技術では、電気量から燃料電池の劣化を判定することは可能であるが、燃料電池の劣化部位を特定してはいないため、劣化の回復制御を行う際に、劣化部位に適応した制御を行うことができない。そして、劣化部位に適応した制御を行っていないため、劣化回復制御の効率が悪い場合がある。 However, in the above prior art, it is possible to determine the deterioration of the fuel cell from the amount of electricity, but since the deterioration part of the fuel cell is not specified, it is adapted to the deterioration part when performing recovery control of deterioration. Control cannot be performed. And since the control adapted to the degradation part is not performed, the efficiency of degradation recovery control may be bad.

そこで、本発明は、燃料電池の不具合部位を特定し、不具合の度合いを検知する技術を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for identifying a defective part of a fuel cell and detecting the degree of the defect.

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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 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.

［適用例１］
触媒電極を有する燃料電池の劣化判定システムであって、
前記燃料電池の出力電圧を予め定められた降下パターンで降下制御することにより、前記出力電圧が降下している際に発生する電流を積算した電気量を測定する第１の測定処理を実行することが可能な測定部と、
測定した電気量と、あらかじめ設定されている電気量の基準値とを比較して、前記触媒電極の触媒の劣化に応じた電気量の変化および前記触媒を担持する担体の劣化に応じた電気量の変化を求めることにより、前記触媒と前記担体のいずれが劣化しているかを判定する劣化判定部と、
を備えることを特徴とする劣化判定システム。
上記構成によれば、燃料電池の不具合部位を特定して検知することができる。具体的には、触媒電極の劣化として、触媒が劣化しているのか担体が劣化しているのかを判定することができる。また、電気量の変化から劣化の度合い、すなわち、不具合の度合いを検知することができる。 [Application Example 1]
A fuel cell deterioration determination system having a catalyst electrode,
A first measurement process is performed to measure the amount of electricity obtained by integrating the current generated when the output voltage drops by controlling the output voltage of the fuel cell to drop with a predetermined drop pattern. A measuring unit capable of
A comparison between the measured amount of electricity and a preset reference value for the amount of electricity, changes in the amount of electricity according to the deterioration of the catalyst of the catalyst electrode and the amount of electricity according to the deterioration of the carrier supporting the catalyst A deterioration determination unit that determines which of the catalyst and the carrier is deteriorated by obtaining a change in
A deterioration determination system comprising:
According to the said structure, the malfunction site | part of a fuel cell can be pinpointed and detected. Specifically, it is possible to determine whether the catalyst has deteriorated or the carrier has deteriorated as the deterioration of the catalyst electrode. In addition, the degree of deterioration, that is, the degree of malfunction can be detected from the change in the amount of electricity.

［適用例２］
適用例１記載の燃料電池の劣化判定システムであって、
前記測定部は、前記燃料電池のカソードに対してエアブローを実行した後で、前記第１の測定処理を実行し、
前記劣化判定部は、前記担体の劣化の判定のための前記電気量の基準値である担体用基準値と前記測定した電気量とを比較し、前記担体用基準値よりも前記測定した電気量が減少している場合には、前記担体に劣化があると判定する
ことを特徴とする劣化判定システム。
上記構成によれば、燃料電池のカソードに対してエアブローを実行することにより、触媒の劣化の有無に関わらず、担体の劣化に応じた電気量の変化のみを測定することができるので、担体の劣化およびその度合いを検知することが可能となる。 [Application Example 2]
A fuel cell deterioration determination system according to Application Example 1,
The measurement unit performs the first measurement process after performing air blowing on the cathode of the fuel cell,
The deterioration determination unit compares the measured electric quantity with a reference value for the carrier, which is a reference value of the electric quantity for determining the deterioration of the carrier, and measures the measured electric quantity from the reference value for the carrier. In the case of decreasing, the deterioration determination system is characterized in that it is determined that the carrier is deteriorated.
According to the above configuration, by performing air blow on the cathode of the fuel cell, it is possible to measure only the change in the amount of electricity according to the deterioration of the carrier regardless of the presence or absence of catalyst deterioration. It becomes possible to detect deterioration and its degree.

［適用例３］
適用例２記載の燃料電池の劣化判定システムであって、
前記劣化判定部による前記担体の劣化の判定後において、
前記測定部は、前記第１の測定処理を実行し、
前記劣化判定部は、前記触媒のみの劣化の判定のための前記電気量の基準値である触媒用基準値と前記測定した電気量とを比較し、前記触媒用基準値よりも前記測定した電気量が減少している場合には、前記触媒に劣化があると判定する
ことを特徴とする劣化判定システム。
上記構成によれば、触媒のみの劣化およびその度合いを検知することが可能となる。 [Application Example 3]
A fuel cell deterioration determination system according to Application Example 2,
After determining the deterioration of the carrier by the deterioration determining unit,
The measurement unit performs the first measurement process,
The deterioration determination unit compares a reference value for the catalyst, which is a reference value of the amount of electricity for determining deterioration of only the catalyst, and the measured amount of electricity, and compares the measured electricity with respect to the reference value for the catalyst. When the amount is reduced, it is determined that the catalyst is deteriorated.
According to the above configuration, it is possible to detect the deterioration and the degree of the catalyst alone.

［適用例４］
適用例３記載の燃料電池の劣化判定システムであって、
前記測定部は、前記燃料電池へ供給するエアストイキを理論値よりも少ない所定値に低減した環境下で、前記第１の測定処理を実行する
ことを特徴とする劣化判定システム。
上記構成によれば、触媒の劣化に応じた電気量の変化をより容易に求めることができるので、触媒の劣化およびその度合いをより容易に検知することが可能となる。 [Application Example 4]
A fuel cell deterioration determination system according to Application Example 3,
The degradation determination system, wherein the measurement unit executes the first measurement process in an environment where an air stoichiometric gas supplied to the fuel cell is reduced to a predetermined value smaller than a theoretical value.
According to the above configuration, since the change in the amount of electricity according to the deterioration of the catalyst can be obtained more easily, it is possible to more easily detect the deterioration and the degree of the catalyst.

［適用例５］
適用例１ないし適用例４のいずれか一つに記載の燃料電池の劣化判定システムであって、
前記測定部は、前記出力電圧の降下制御時における所定の電圧において発生する電流もしくは発生する電流値のピークにおける電圧の少なくとも１つを前記電気量に対応するパラメータとして測定する第２の測定処理を実行することが可能であり、
前記劣化判定部は、前記電気量の基準値に対応する前記パラメータの基準値として、あらかじめ設定されたパラメータ用基準値を用いる
ことを特徴とする劣化判定システム。
上記構成によれば、発生する電流を積算した電気量の測定が困難な場合においても簡易的に劣化の判定を行うことができる。 [Application Example 5]
A fuel cell deterioration determination system according to any one of Application Examples 1 to 4,
The measurement unit performs a second measurement process of measuring at least one of a current generated at a predetermined voltage or a voltage at a peak of a generated current value at the time of output voltage drop control as a parameter corresponding to the electric quantity. Is possible to perform
The deterioration determining unit uses a preset parameter reference value as a reference value of the parameter corresponding to the reference value of the amount of electricity.
According to the above configuration, it is possible to easily determine the deterioration even when it is difficult to measure the amount of electricity obtained by integrating the generated current.

［適用例６］
適用例１記載の燃料電池の劣化判定システムであって、
前記測定部は、前記燃料電池のインピーダンスもしくは前記燃料電池に供給された冷媒温度を測定することが可能であり、
前記劣化判定部は、測定したインピーダンスがあらかじめ設定されているインピーダンスダンス用基準値以上の場合もしくは測定した冷媒温度があらかじめ設定されている冷媒温度用基準値以上の場合において、前記触媒もしくは前記担体が劣化していると判定した場合には、前記触媒電極に乾燥部位があると判定する
ことを特徴とする劣化判定システム。
上記構成によれば、触媒電極に乾燥部位があることを判定することができ、電気量の変化から乾燥の度合いを検知することが可能となる。 [Application Example 6]
A fuel cell deterioration determination system according to Application Example 1,
The measurement unit can measure the impedance of the fuel cell or the temperature of the refrigerant supplied to the fuel cell,
When the measured impedance is equal to or higher than a preset reference value for impedance dance, or when the measured refrigerant temperature is equal to or higher than a preset reference value for refrigerant temperature, the deterioration determination unit determines whether the catalyst or the carrier is When it is determined that the catalyst electrode is deteriorated, it is determined that the catalyst electrode has a dry portion.
According to the above configuration, it is possible to determine that the catalyst electrode has a dry portion, and it is possible to detect the degree of drying from the change in the amount of electricity.

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池の劣化判定システムや、燃料電池の劣化判定方法、燃料電池システム、燃料電池の制御方法などの種々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, for example, in various forms such as a fuel cell deterioration determination system, a fuel cell deterioration determination method, a fuel cell system, and a fuel cell control method. It is possible to realize.

本発明の燃料電池の劣化状態判定の基本概念について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about the basic concept of deterioration state determination of the fuel cell of this invention. 第１実施例としての燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the fuel cell system as 1st Example. 燃料電池の劣化状態判定制御の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of deterioration state determination control of a fuel cell. 触媒担体劣化判定制御の手順について示すフローチャートである。It is a flowchart shown about the procedure of catalyst carrier deterioration determination control. 触媒担体の劣化の有無と電気量との関係について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about the relationship between the presence or absence of deterioration of a catalyst support | carrier, and an electric quantity. 触媒担体劣化対策制御について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about catalyst carrier deterioration countermeasure control. 触媒劣化判定制御の手順について示すフローチャートである。It is a flowchart shown about the procedure of catalyst deterioration determination control. 触媒劣化対策制御について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about catalyst deterioration countermeasure control. 第２実施例として触媒劣化判定制御の他の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other procedure of catalyst deterioration determination control as 2nd Example. 第３実施例として触媒担体劣化判定制御の別の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another procedure of catalyst carrier deterioration determination control as 3rd Example. 第４実施例として触媒劣化判定制御の別の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another procedure of catalyst degradation determination control as 4th Example. 第５実施例として乾燥状態判定制御の手順について示すフローチャートである。It is a flowchart shown about the procedure of dry condition determination control as 5th Example. 乾燥抑制制御の一例について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about an example of drying suppression control. 乾燥抑制制御の他の一例について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about another example of drying suppression control. 第６実施例として過加湿状態判定制御の手順について示すフローチャートである。It is a flowchart shown about the procedure of over humidification state determination control as 6th Example. 排水制御の一例について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about an example of drainage control.

本発明の実施の形態を、実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．劣化状態判定の基本概念：
Ｂ．劣化状態判定を実行する燃料電池システムの構成例：
Ｃ．第１実施例：
Ｄ．第２実施例：
Ｅ．第３実施例：
Ｆ．第４実施例：
Ｇ．第５実施例：
Ｈ．第６実施例：
Ｉ．変形例： Embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. Basic concept of deterioration state judgment:
B. Configuration example of a fuel cell system that performs deterioration state determination:
C. First embodiment:
D. Second embodiment:
E. Third embodiment:
F. Fourth embodiment:
G. Example 5:
H. Example 6:
I. Variation:

Ａ．劣化状態判定の基本概念：
図１は、本発明の燃料電池の劣化状態判定の基本概念について示す説明図である。従来から、燃料電池の触媒電極において、触媒（例えばＰｔ）を担持する触媒担体（例えばＣ）上には、電気二重層が形成されることが知られている。そして、この電気二重層は、図に示すように、燃料電池の出力電圧をあらかじめ定められた降下パターンで電圧降下させる走査制御（以下、「電圧降下走査制御」とも呼ぶ）を行ったときに発生した電流の積算値である電気量として検出されることがわかっている。 A. Basic concept of deterioration state judgment:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a basic concept of determination of a deterioration state of a fuel cell according to the present invention. Conventionally, in a catalyst electrode of a fuel cell, it is known that an electric double layer is formed on a catalyst carrier (for example, C) that supports a catalyst (for example, Pt). As shown in the figure, this electric double layer is generated when scanning control (hereinafter also referred to as “voltage drop scanning control”) is performed to drop the output voltage of the fuel cell in a predetermined drop pattern. It is known that it is detected as an electric quantity that is an integrated value of the measured current.

さらに、今回、触媒電極中の触媒のうち、燃料電池の電気化学反応に寄与しない触媒上においても、電気二重層が形成されることがわかった。従って、触媒上に形成された電気二重層も、触媒担体上に形成された電気二重層と同様に、電圧降下走査制御において発生した電気量として検出可能であることがわかった。 Furthermore, this time, it has been found that an electric double layer is also formed on the catalyst in the catalyst electrode that does not contribute to the electrochemical reaction of the fuel cell. Therefore, it was found that the electric double layer formed on the catalyst can also be detected as the amount of electricity generated in the voltage drop scanning control, similarly to the electric double layer formed on the catalyst carrier.

従って、図に示すように、電圧降下走査制御を行ったときに発生した電気量には、電気化学反応による電気量、触媒担体の電気二重層の電気量、および、反応に寄与しない触媒の電気二重層の電気量が含まれることになる。 Therefore, as shown in the figure, the amount of electricity generated when performing the voltage drop scanning control includes the amount of electricity due to the electrochemical reaction, the amount of electricity in the electric double layer of the catalyst carrier, and the electricity amount of the catalyst that does not contribute to the reaction. The amount of electricity in the double layer will be included.

そして、例えば、燃料電池に供給されるカソードおよびアノードのガスや温度等の環境条件が同じ状態で電圧降下走査制御を実行して、電圧降下走査制御において発生した電気量の減少を検知すれば、これに応じて、触媒の劣化や触媒担体の劣化を推定し、減少量に応じて劣化の度合いを推定することが可能と考えられる。さらに、燃料電池に供給されるカソードガス（酸化ガス）の状態をコントロールして、反応に寄与あるいは寄与しない触媒部位をコントロールし、電気量を測定することにより、触媒電極のうちの触媒と触媒担体のいずれが劣化しているか及び劣化の度合いを、検知・推定することができると考えられる。 And, for example, if the voltage drop scanning control is executed under the same environmental conditions such as cathode and anode gas and temperature supplied to the fuel cell, and the decrease in the amount of electricity generated in the voltage drop scanning control is detected, Accordingly, it is considered possible to estimate the deterioration of the catalyst and the catalyst carrier and to estimate the degree of deterioration according to the amount of decrease. Furthermore, by controlling the state of the cathode gas (oxidizing gas) supplied to the fuel cell, controlling the catalytic site that does or does not contribute to the reaction, and measuring the amount of electricity, the catalyst and catalyst carrier in the catalyst electrode It is considered that it is possible to detect / estimate which one is degraded and the degree of degradation.

以下の実施例では、説明した劣化判定の基本概念を適用した劣化判定について説明する。 In the following embodiments, deterioration determination to which the basic concept of deterioration determination described above is applied will be described.

Ｂ．劣化状態判定を実行する燃料電池システムの構成例：
図２は、第１実施例としての燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。この燃料電池システム１０は、車両に搭載される燃料電池システムを例に示している。 B. Configuration example of a fuel cell system that performs deterioration state determination:
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system as the first embodiment. This fuel cell system 10 shows a fuel cell system mounted on a vehicle as an example.

燃料電池システム１０は、燃料電池１００と、アノードガス（燃料ガス）供給系２００およびカソードガス（酸化ガス）供給系３００と、冷却系４００と、電力制御系５００と、制御部６００と、を備えている。 The fuel cell system 10 includes a fuel cell 100, an anode gas (fuel gas) supply system 200 and a cathode gas (oxidizing gas) supply system 300, a cooling system 400, a power control system 500, and a control unit 600. ing.

燃料電池１００は、アノードに供給されるアノードガスとしての燃料ガス（水素）と、カソードに供給されるカソードガスとしての酸化ガス（空気、厳密には空気に含まれる酸素）との電気化学反応により電力を発生する。燃料電池１００には、燃料電池１００の出力電圧を検出する電圧センサＶと、燃料電池１００の出力電流を検出する電流センサＡが設けられている。 The fuel cell 100 is formed by an electrochemical reaction between a fuel gas (hydrogen) as an anode gas supplied to an anode and an oxidizing gas (air, strictly speaking, oxygen contained in air) as a cathode gas supplied to a cathode. Generate power. The fuel cell 100 is provided with a voltage sensor V that detects the output voltage of the fuel cell 100 and a current sensor A that detects the output current of the fuel cell 100.

この燃料電池１００としては、固体高分子電解質膜を用いた燃料電池セルで構成される燃料電池が対象となる。また、燃料電池１００は、複数の燃料電池セルを積層したスタック構造を有するものとする。燃料電池セルは、図示は省略するが、基本的に、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly）をセパレータで挟持した構成を有している。ＭＥＡは、イオン交換膜からなる電解質膜と、電解質膜のアノード側の面上に形成された触媒電極（「アノード側触媒電極」とも呼ぶ）と、電解質膜のカソード側の面上に形成された触媒電極（「カソード側触媒電極」とも呼ぶ）とで構成される。ＭＥＡとセパレータとの間には、アノード側およびカソード側に、それぞれガス拡散層（ＧＤＬ）が設けられている。また、セパレータとガス拡散層に接する面には、アノードガスやカソードガスのガスを流す溝状のガス流路が形成されている。ただし、セパレータとガス拡散層との間に、ガス流路部が別途設けられる場合もある。 The fuel cell 100 is a fuel cell composed of fuel cells using a solid polymer electrolyte membrane. The fuel cell 100 has a stack structure in which a plurality of fuel cells are stacked. Although not shown, the fuel cell basically has a configuration in which a membrane-electrode assembly (MEA) is sandwiched between separators. The MEA was formed on an electrolyte membrane made of an ion exchange membrane, a catalyst electrode formed on the anode side surface of the electrolyte membrane (also referred to as “anode side catalyst electrode”), and a cathode side surface of the electrolyte membrane. It is comprised with a catalyst electrode (it is also called a "cathode side catalyst electrode"). Between the MEA and the separator, gas diffusion layers (GDL) are respectively provided on the anode side and the cathode side. In addition, a groove-like gas flow path for flowing an anode gas or a cathode gas is formed on the surface in contact with the separator and the gas diffusion layer. However, a gas flow path portion may be separately provided between the separator and the gas diffusion layer.

カソードガス供給系３００は、吸気口３１０を介してカソードガス（酸化ガス）としての空気を取り込んで圧縮送出するためのコンプレッサ３２０と、空気（エア）を燃料電池１００に供給するためのカソードガス供給流路３３０と、燃料電池１００から排出されたカソードオフガス（酸化オフガス）を排気口３５０から排出するためのカソードオフガス排出流路３４０と、を備える。カソードガス供給流路３３０のコンプレッサ３２０の出力側には、カソードガスの流量を検出する流量センサＦｃが設けられている。カソードオフガス排出流路３４０には、燃料電池１００内のカソードガス（酸化ガス）の圧力を調整するための背圧調整バルブ３４２が設けられている。また、カソードオフガス排出流路３４０のうち、燃料電池１００の出口側には、カソードガス（酸化ガス）の圧力を検出する圧力センサＰｃが設けられている。カソードガス供給流路３３０およびカソードオフガス排出流路３４０には、燃料電池１００から排出されたカソードオフガス（酸化オフガス）を用いてコンプレッサ３２０から圧送されたカソードガス（酸化ガス）を加湿する加湿部３６０が設けられている。加湿部３６０で水分交換等されたカソードオフガスは、排ガスとして排気口３５０から大気中に排気される。なお、コンプレッサ３２０、背圧調整バルブ３４２、および、加湿部３６０は、制御部６００からの指示に従って動作する。 The cathode gas supply system 300 takes in air as cathode gas (oxidizing gas) through the intake port 310 and compresses and sends the air, and cathode gas supply for supplying air (air) to the fuel cell 100. A flow path 330 and a cathode off gas discharge flow path 340 for discharging the cathode off gas (oxidation off gas) discharged from the fuel cell 100 from the exhaust port 350 are provided. A flow rate sensor Fc for detecting the flow rate of the cathode gas is provided on the output side of the compressor 320 in the cathode gas supply channel 330. The cathode off gas discharge channel 340 is provided with a back pressure adjustment valve 342 for adjusting the pressure of the cathode gas (oxidizing gas) in the fuel cell 100. In addition, a pressure sensor Pc that detects the pressure of the cathode gas (oxidizing gas) is provided on the outlet side of the fuel cell 100 in the cathode offgas discharge channel 340. In the cathode gas supply channel 330 and the cathode offgas discharge channel 340, a humidification unit 360 that humidifies the cathode gas (oxidation gas) pumped from the compressor 320 using the cathode offgas (oxidation offgas) discharged from the fuel cell 100. Is provided. The cathode off-gas that has undergone moisture exchange or the like in the humidifying unit 360 is exhausted from the exhaust port 350 to the atmosphere as exhaust gas. The compressor 320, the back pressure adjustment valve 342, and the humidification unit 360 operate according to instructions from the control unit 600.

アノードガス供給系２００は、アノードガス（燃料ガス）としての高圧の水素ガスを貯蔵した水素ガスタンク２１０と、水素ガスタンク２１０の水素ガスを燃料電池１００に供給するためのアノードガス供給流路２２０と、燃料電池１００から排出されたアノードオフガス（燃料オフガス）としての水素オフガスをアノードガス供給流路２２０に戻すためのアノードガス循環流路２３０と、を備える。アノードガス供給流路２２０には、水素ガスタンク２１０からの水素ガスの供給を遮断または許容する開閉バルブ２２２と、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ２２４と、水素ガスの流量を調整する水素供給部２２６とが設けられている。また、アノードガス供給流路２２０の燃料電池１００の入口側には、供給するアノードガスとしての水素ガスの圧力を検出する圧力センサＰａが設けられている。アノードガス循環流路２３０には、アノードガス循環流路２３０内のアノードオフガスとしての水素オフガスをアノードガス供給流路２２０側へ送り出す水素ガスポンプ２３２が設けられている。また、アノードガス循環流路２３０には、気液分離部２３４および排気排水バルブ２３６を介して、排気口３５０につながる排出流路２３８が接続されている。また、アノードガス循環流路２３０の水素ガスポンプ２３２の出力側には、アノードガス供給流路２２０に戻すアノードガスとしての水素ガスの流量を流量センサＦａが設けられている。気液分離部２３４は、水素オフガスに含まれる水分を回収する。排気排水バルブ２３６は、気液分離部２３４で回収された水分およびアノードガス循環流路２３０内の不純物を含む水素オフガスを排出する。排気排水バルブ２３６から排出された水素オフガスは、排気口３５０から排ガスとして大気中に排気される。なお、開閉バルブ２２２、レギュレータ２２４、水素供給部２２６、水素ガスポンプ２３２、気液分離部２３４、および、排気排水バルブ２３６は、制御部６００からの指示に従って動作する。 The anode gas supply system 200 includes a hydrogen gas tank 210 that stores high-pressure hydrogen gas as an anode gas (fuel gas), an anode gas supply channel 220 for supplying the hydrogen gas in the hydrogen gas tank 210 to the fuel cell 100, And an anode gas circulation passage 230 for returning hydrogen offgas as anode offgas (fuel offgas) discharged from the fuel cell 100 to the anode gas supply passage 220. The anode gas supply channel 220 includes an open / close valve 222 that shuts off or allows the supply of hydrogen gas from the hydrogen gas tank 210, a regulator 224 that adjusts the pressure of the hydrogen gas, and a hydrogen supply unit 226 that adjusts the flow rate of the hydrogen gas. And are provided. A pressure sensor Pa that detects the pressure of hydrogen gas as the anode gas to be supplied is provided on the inlet side of the fuel cell 100 in the anode gas supply flow path 220. The anode gas circulation channel 230 is provided with a hydrogen gas pump 232 that sends out hydrogen off-gas as the anode off-gas in the anode gas circulation channel 230 to the anode gas supply channel 220 side. Further, a discharge flow path 238 connected to the exhaust port 350 is connected to the anode gas circulation flow path 230 via a gas-liquid separation unit 234 and an exhaust drainage valve 236. Further, a flow rate sensor Fa is provided on the output side of the hydrogen gas pump 232 of the anode gas circulation flow path 230 for the flow rate of hydrogen gas as the anode gas returned to the anode gas supply flow path 220. The gas-liquid separator 234 collects moisture contained in the hydrogen off gas. The exhaust / drain valve 236 discharges the hydrogen off-gas containing moisture collected by the gas-liquid separator 234 and impurities in the anode gas circulation channel 230. The hydrogen off-gas discharged from the exhaust / drain valve 236 is exhausted from the exhaust port 350 to the atmosphere as exhaust gas. The open / close valve 222, the regulator 224, the hydrogen supply unit 226, the hydrogen gas pump 232, the gas-liquid separation unit 234, and the exhaust / drain valve 236 operate according to instructions from the control unit 600.

冷却系４００は、冷却部４１０と、冷媒を燃料電池１００に供給する冷媒供給流路４２０と、燃料電池から排出される冷媒を燃料電池１００に戻す冷媒排出流路４３０と、を備える。冷却部４１０は、冷媒供給流路４２０を介して燃料電池１００に冷媒を供給し、燃料電池１００の冷却に供された後の冷媒を冷媒排出流路４３０を介して受け取ることにより、冷媒を循環させて、燃料電池１００の冷却を実行する。冷媒としては、水、不凍液等を用いることができる。なお、冷媒供給流路４２０には冷却前冷媒温度を検出する温度センサＴｉが設けられ、冷媒排出流路４３０には冷却後冷媒温度を検出する温度センサＴｏが設けられている。 The cooling system 400 includes a cooling unit 410, a refrigerant supply channel 420 that supplies the refrigerant to the fuel cell 100, and a refrigerant discharge channel 430 that returns the refrigerant discharged from the fuel cell to the fuel cell 100. The cooling unit 410 circulates the refrigerant by supplying the refrigerant to the fuel cell 100 via the refrigerant supply channel 420 and receiving the refrigerant after being provided for cooling of the fuel cell 100 via the refrigerant discharge channel 430. Then, the fuel cell 100 is cooled. As the refrigerant, water, antifreeze, or the like can be used. The refrigerant supply channel 420 is provided with a temperature sensor Ti for detecting the refrigerant temperature before cooling, and the refrigerant discharge channel 430 is provided with a temperature sensor To for detecting the refrigerant temperature after cooling.

電力制御系５００は、二次電池５１０や、二次電池制御部５２０、モータ５３０、出力制御部５４０、図示しない各種の補機制御部等を備える。二次電池制御部５２０は、二次電池５１０の充放電を制御する。モータ５３０は、燃料電池システム１０が搭載される車両の主動力源を構成する。出力制御部５４０は、燃料電池１００あるいは二次電池５１０からの電力のモータ５３０への電力の供給を制御する。この出力制御部５４０は、例えば、モータ５３０が三相交流モータの場合には、直流を三相交流に変換する三相インバータで構成される。補機制御部は、たとえば、水素ガスポンプ２３２や、コンプレッサ３２０等の各装置を駆動するための電力の供給を制御する。 The power control system 500 includes a secondary battery 510, a secondary battery control unit 520, a motor 530, an output control unit 540, various auxiliary machine control units (not shown), and the like. The secondary battery control unit 520 controls charging / discharging of the secondary battery 510. The motor 530 constitutes a main power source of a vehicle on which the fuel cell system 10 is mounted. The output control unit 540 controls the supply of electric power from the fuel cell 100 or the secondary battery 510 to the motor 530. For example, when the motor 530 is a three-phase AC motor, the output control unit 540 includes a three-phase inverter that converts direct current into three-phase alternating current. The accessory control unit controls the supply of electric power for driving each device such as the hydrogen gas pump 232 and the compressor 320, for example.

制御部６００は、上述した各センサおよび各要素からの信号を受けとり、受け取った信号に基づいて、各要素の動作を制御することにより、燃料電池１００または二次電池５１０からの電力の出力を制御する。また、本実施例においては、特に、以下で説明するように、燃料電池の劣化状態の判定動作を制御する。制御部６００は、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、および、ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成されている。 The control unit 600 receives signals from the above-described sensors and elements, and controls the output of the power from the fuel cell 100 or the secondary battery 510 by controlling the operation of each element based on the received signals. To do. In the present embodiment, in particular, as described below, the determination operation of the deterioration state of the fuel cell is controlled. The control unit 600 is configured as a microcomputer including a CPU, a ROM, and a RAM inside.

Ｃ．第１実施例：
図３は、燃料電池の劣化状態判定制御の手順を示すフローチャートである。この劣化状態判定制御は、燃料電池１００の動作条件を同じとして、判定条件を同じとするために、燃料電池システム１０の環境条件として同じ条件が設定される状態、例えば、燃料電池システム１０の起動時等において、制御部６００によって実行されるものとする。本例では、燃料電池システムの起動時において実行されるものとする。 C. First embodiment:
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of fuel cell deterioration state determination control. In this deterioration state determination control, the operating conditions of the fuel cell 100 are the same, and the determination conditions are the same, so that the same conditions are set as the environmental conditions of the fuel cell system 10, for example, activation of the fuel cell system 10 It is assumed that it is executed by the control unit 600 at times. In this example, it is executed at the time of starting the fuel cell system.

この劣化状態判定制御は、触媒担体劣化判定制御（ステップＳ１０）、触媒劣化判定制御（ステップＳ２０）の順に実行され、燃料電池の触媒電極についての劣化状態の判定、より具体的には、触媒電極の触媒担体と触媒のいずれが劣化しているかが判定される。 This deterioration state determination control is executed in the order of catalyst carrier deterioration determination control (step S10) and catalyst deterioration determination control (step S20), and determination of deterioration state of the catalyst electrode of the fuel cell, more specifically, the catalyst electrode. It is determined which of the catalyst carrier and the catalyst is deteriorated.

図４は、触媒担体劣化判定制御の手順について示すフローチャートである。この制御を開始すると、まず、温度に応じた触媒担体の劣化判定のための基準値（以下、「担体用基準値」と呼ぶ）を取得しておく（ステップＳ１０２）。なお、この担体用基準値は、あらかじめ実験的に求めて、制御部６００内の図示しない不揮発性のＲＡＭに記憶されている。 FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of catalyst carrier deterioration determination control. When this control is started, first, a reference value (hereinafter referred to as “support reference value”) for determining deterioration of the catalyst carrier according to the temperature is acquired (step S102). The carrier reference value is experimentally obtained in advance and stored in a nonvolatile RAM (not shown) in the control unit 600.

次に、エアブロー制御を行った後で、リフレッシュ運転を実行することにより、燃料電池１００の電圧降下走査制御を実行する（ステップＳ１０４）。この電圧降下走査制御時において発生した電流を測定し、この電流を積算することにより発生した電気量を求め（ステップＳ１０６）、求めた電気量が担体用基準値以下であるか否か判断する（ステップＳ１０８）。 Next, after performing the air blow control, the voltage drop scanning control of the fuel cell 100 is executed by executing the refresh operation (step S104). The current generated during the voltage drop scanning control is measured, and the amount of electricity generated by integrating the current is obtained (step S106), and it is determined whether or not the obtained amount of electricity is less than or equal to the carrier reference value ( Step S108).

図５は、触媒担体の劣化の有無と電気量との関係について示す説明図である。なお、図は、説明をわかりやすくするために、カソード側の触媒電極を、触媒（Ｐｔ）と触媒担体（Ｃ）とに区別し、さらに、空気（Ａｉｒ）供給の上流側と下流側とに区別して示している。図５（Ａ）に示すように、エアブロー制御を行うと、反応を阻害している水分が除去され、触媒電極中の触媒のほとんど全ては電気化学反応に寄与されるので、触媒上には電気二重層は形成されず、触媒担体上にのみ電気二重層が形成される。そして、図５（Ｂ）に示すように、触媒担体が劣化して触媒担体の量が減少した場合には、これに応じて触媒担体上に形成される電気二重層が減少するので、電圧降下走査制御時に発生する電気量が減少することになる。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the presence or absence of deterioration of the catalyst carrier and the amount of electricity. In the drawing, for the sake of easy understanding, the catalyst electrode on the cathode side is classified into the catalyst (Pt) and the catalyst carrier (C), and further, on the upstream side and the downstream side of the air (Air) supply. Shown separately. As shown in FIG. 5A, when air blow control is performed, moisture that hinders the reaction is removed, and almost all of the catalyst in the catalyst electrode contributes to the electrochemical reaction. A double layer is not formed, and an electric double layer is formed only on the catalyst support. Then, as shown in FIG. 5B, when the amount of the catalyst carrier is reduced due to deterioration of the catalyst carrier, the electric double layer formed on the catalyst carrier is reduced accordingly, so that the voltage drop The amount of electricity generated during scanning control is reduced.

そこで、触媒担体の劣化が発生していない触媒電極の触媒担体に形成された電気二重層により発生する電気量をあらかじめ実験的に求めておき、これを担体用基準値としておけば、この担体用基準値と電圧降下走査制御によって求めた電気量とを比較して、求めた電気量が担体用基準値よりも減少していれば、触媒担体の劣化が発生していると判定し（ステップＳ１１０）、劣化度合いに応じて触媒担体劣化対策制御を実行する（ステップＳ１１２）。 Therefore, if the amount of electricity generated by the electric double layer formed on the catalyst carrier of the catalyst electrode in which the catalyst carrier has not deteriorated is experimentally determined in advance, and this is used as the reference value for the carrier, this carrier The reference value and the amount of electricity obtained by the voltage drop scanning control are compared. If the obtained amount of electricity is smaller than the reference value for the carrier, it is determined that the catalyst carrier has deteriorated (step S110). ), Catalyst carrier deterioration countermeasure control is executed in accordance with the degree of deterioration (step S112).

触媒担体劣化対策制御後、あるいは、求めた電気量が担体用基準値よりも大きく触媒担体劣化がない場合には、通常運転制御を実行させ（ステップＳ１１４）、触媒担体劣化判定制御を終了する。 After the catalyst carrier deterioration countermeasure control or when the obtained electric quantity is larger than the carrier reference value and there is no catalyst carrier deterioration, normal operation control is executed (step S114), and the catalyst carrier deterioration determination control is terminated.

図６は、触媒担体劣化対策制御について示す説明図である。図６に示すように、触媒担体が劣化していると判定された場合には、劣化の度合い、すなわち、Δ電気量（＝基準値―測定値）に応じて、高負荷運転時における供給する空気（Ａｉｒ）のストイキ（エアストイキ：空気供給理論値に対する実際の空気供給値）を増加させる。これにより、高負荷運転でのフラッディングを防止して、電力出力を確保するとともにドライバビリティを確保することができる。 FIG. 6 is an explanatory view showing catalyst carrier deterioration countermeasure control. As shown in FIG. 6, when it is determined that the catalyst carrier is deteriorated, the catalyst carrier is supplied during high load operation according to the degree of deterioration, that is, Δelectric amount (= reference value−measured value). Increase the stoichiometric air (air stoichiometry: actual air supply value relative to the theoretical air supply value). As a result, flooding during high load operation can be prevented to ensure power output and drivability.

図７は、触媒劣化判定制御の手順について示すフローチャートである。この制御を開始すると、まず、温度に応じた触媒の劣化判定のための基準値（以下、「触媒用基準値」と呼ぶ）を取得しておく（ステップＳ２０２）。触媒反応に寄与しない触媒の部位は、温度に応じて制御することが可能である。そして、温度に応じて発生する触媒反応に寄与しない触媒上に形成される電気二重層に対応する電気量が触媒用基準値としてわかっていれば、この触媒用基準値に対して測定した電気量が減少しているか否かを調べることにより、触媒の劣化を判定し、その度合いを推定することができる。なお、この触媒用基準値としては、あらかじめ実験的に求めた触媒用初期基準値から触媒担体の劣化による変動分を減算した値が用いられる。また、触媒用初期基準値は、制御部６００内の図示しない不揮発性のＲＡＭに記憶されている。このように、触媒担体の劣化分を減算しておけば、精度よく触媒の劣化のみを検出し、その度合いを推定することができる。 FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of catalyst deterioration determination control. When this control is started, first, a reference value (hereinafter referred to as “catalyst reference value”) for determining deterioration of the catalyst according to the temperature is acquired (step S202). The portion of the catalyst that does not contribute to the catalytic reaction can be controlled according to the temperature. Then, if the amount of electricity corresponding to the electric double layer formed on the catalyst that does not contribute to the catalytic reaction generated according to temperature is known as the reference value for catalyst, the amount of electricity measured with respect to this reference value for catalyst By examining whether or not the catalyst is decreasing, it is possible to determine the deterioration of the catalyst and estimate its degree. As the catalyst reference value, a value obtained by subtracting a variation due to deterioration of the catalyst carrier from an initial catalyst reference value experimentally obtained in advance is used. Further, the catalyst initial reference value is stored in a nonvolatile RAM (not shown) in the control unit 600. In this way, if the deterioration of the catalyst carrier is subtracted, only the deterioration of the catalyst can be detected accurately and the degree thereof can be estimated.

次に、リフレッシュ運転を実行することにより、燃料電池１００の電圧降下走査制御を実行する（ステップＳ２０４）。なお、リフレッシュ運転は、ガスの供給を停止させて、出力電流を変化させることにより電圧降下走査制御を実行するものである。この電圧降下走査制御時において発生した電流を測定し、この電流を積算することにより発生した電気量を求め（ステップＳ２０６）、求めた電気量が触媒用基準値以下であるか否か判断する（ステップＳ２０８）。 Next, the voltage drop scanning control of the fuel cell 100 is executed by executing the refresh operation (step S204). In the refresh operation, the voltage drop scanning control is executed by stopping the gas supply and changing the output current. The current generated during the voltage drop scanning control is measured, and the amount of electricity generated by integrating this current is obtained (step S206), and it is determined whether or not the obtained amount of electricity is equal to or less than the reference value for the catalyst ( Step S208).

なお、触媒の劣化有無と電気量との関係も、触媒担体の劣化の場合と同様に、触媒が劣化して触媒の量が減少した場合には、これに応じて触媒上に形成される電気二重層が減少するので、電圧降下走査制御時に発生する電気量が減少することになる。 The relationship between the presence / absence of catalyst deterioration and the amount of electricity is also the same as in the case of catalyst carrier deterioration, when the amount of catalyst decreases due to catalyst deterioration. Since the double layer is reduced, the amount of electricity generated during the voltage drop scanning control is reduced.

そこで、触媒の劣化が発生していない触媒に形成された電気二重層により発生する電気量をあらかじめ実験的に求めておき、これを触媒用初期基準値としておけば、この触媒用初期基準値から触媒担体劣化に応じた電気量の変化分を減算することにより触媒用基準値とすることができる。そして、触媒用基準値と電圧降下走査制御によって求めた電気量とを比較して、求めた電気量が触媒用基準値よりも減少していれば、触媒の劣化が発生していると判定し（ステップＳ２１０）、劣化度合いに応じて触媒劣化対策制御を実行する（ステップＳ２１２）。 Therefore, if the amount of electricity generated by the electric double layer formed on the catalyst in which the catalyst has not deteriorated is experimentally obtained in advance, and this is set as the initial reference value for the catalyst, the initial reference value for the catalyst is used. The reference value for catalyst can be obtained by subtracting the amount of change in electricity according to catalyst carrier deterioration. Then, the catalyst reference value is compared with the amount of electricity obtained by the voltage drop scanning control, and if the obtained amount of electricity is smaller than the catalyst reference value, it is determined that the catalyst has deteriorated. (Step S210), catalyst deterioration countermeasure control is executed according to the degree of deterioration (Step S212).

触媒劣化対策制御後、あるいは、求めた電気量が触媒用基準値よりも大きく触媒劣化がない場合には、通常運転制御を実行させ（ステップＳ２１４）、触媒劣化判定制御を終了する。 After the catalyst deterioration countermeasure control or when the obtained electric quantity is larger than the catalyst reference value and there is no catalyst deterioration, normal operation control is executed (step S214), and the catalyst deterioration determination control is ended.

図８は、触媒劣化対策制御について示す説明図である。図８に示すように、触媒が劣化していると判定された場合には、劣化の度合い、すなわち、Δ電気量（＝基準値―測定値）に応じて、エア背圧を増加させる。これにより、触媒反応の度合いを高めることができ、電力出力を確保するとともにドライバビリティを確保することができる。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing catalyst deterioration countermeasure control. As shown in FIG. 8, when it is determined that the catalyst is deteriorated, the air back pressure is increased in accordance with the degree of deterioration, that is, the Δelectric amount (= reference value−measured value). Thereby, the degree of catalytic reaction can be increased, and power output can be ensured and drivability can be ensured.

なお、触媒劣化対策としては、上記エア背圧制御だけでなく、ＩＶ推定制御における触媒表面積の変更や基準ＩＶ値の変更を行うようにしてもよい。 As a catalyst deterioration countermeasure, not only the air back pressure control but also the catalyst surface area change or reference IV value change in IV estimation control may be performed.

以上説明したように、触媒担体劣化判定、触媒劣化判定を実行し、電圧降下走査制御により求めた電気量の変化から、触媒電極の劣化、特に、触媒電極を構成する触媒担体に劣化が発生しているのか、触媒に劣化が発生しているかを判定することができる。また、変化量に応じて劣化の度合いを推定することができ、推定した劣化の度合いに応じて劣化対策制御を実行することができる。 As described above, the catalyst carrier deterioration determination and the catalyst deterioration determination are executed, and the deterioration of the catalyst electrode, in particular, the deterioration of the catalyst carrier constituting the catalyst electrode occurs from the change in the electric quantity obtained by the voltage drop scanning control. It can be determined whether the catalyst has deteriorated or has deteriorated. Further, the degree of deterioration can be estimated according to the amount of change, and deterioration countermeasure control can be executed according to the estimated degree of deterioration.

Ｄ．第２実施例：
図９は、第２実施例として触媒劣化判定制御の他の手順を示すフローチャートである。この触媒劣化判定制御は、図７に示した触媒劣化判定制御のステップＳ２０２，Ｓ２０４が、ステップＳ２０１，Ｓ２０２ｂ，Ｓ２０４ｂに置き換えられている点が異なっており、他のステップは同じである。 D. Second embodiment:
FIG. 9 is a flowchart showing another procedure of the catalyst deterioration determination control as the second embodiment. This catalyst deterioration determination control is different in that steps S202 and S204 of the catalyst deterioration determination control shown in FIG. 7 are replaced with steps S201, S202b and S204b, and the other steps are the same.

この制御では、まず、ステップＳ２０１において、リフレッシュ運転のようにガスの供給をストップさせるのではなく、カソードに供給するカソードガス（空気）のストイキを通常運転時に比べて低下させた酸素欠状態となるような低ストイキ条件(例えば、通常ストイキ比１．５に対して、１．０)で燃料電池１００が動作するように制御する。低ストイキ条件で酸素欠状態とすることにより、温度により触媒反応に寄与しない触媒部位を制御するよりも、より容易にかつ精度よく触媒反応に寄与しない触媒の部位を制御することが可能である。そして、低ストイキ条件および温度に応じて発生する触媒反応に寄与しない触媒上に形成される電気二重層に対応する電気量が触媒用基準値としてわかっていれば、この触媒用基準値に対して測定した電気量が減少しているか否かを調べることにより、触媒の劣化を判定し、その度合いを推定することができる。そこで、ステップＳ２０２ｂでは、低ストイキ条件および温度に応じて発生する触媒用基準値を取得する。なお、この触媒用基準値としては、あらかじめ実験的に求めた触媒用初期基準値から触媒担体の劣化による変動分を減算した値が用いられる。そして、出力電流を変化させることにより、燃料電池１００の電圧降下走査制御を実行する（ステップＳ２０４ｂ）。 In this control, first, in step S201, the supply of gas is not stopped as in the refresh operation, but the state of lack of oxygen in which the stoichiometry of the cathode gas (air) supplied to the cathode is reduced as compared with the normal operation is set. Control is performed so that the fuel cell 100 operates under such a low stoichiometric condition (for example, 1.0 for a normal stoichiometric ratio of 1.5). By setting the oxygen-deficient state under low stoichiometric conditions, it is possible to control the portion of the catalyst that does not contribute to the catalytic reaction more easily and accurately than to control the portion of the catalyst that does not contribute to the catalytic reaction depending on the temperature. If the amount of electricity corresponding to the electric double layer formed on the catalyst that does not contribute to the catalytic reaction generated according to the low stoichiometric condition and temperature is known as the reference value for the catalyst, By examining whether or not the measured amount of electricity is decreasing, it is possible to determine the degree of deterioration by determining the deterioration of the catalyst. Therefore, in step S202b, a catalyst reference value generated according to the low stoichiometric condition and temperature is acquired. As the catalyst reference value, a value obtained by subtracting a variation due to deterioration of the catalyst carrier from an initial catalyst reference value experimentally obtained in advance is used. Then, the voltage drop scanning control of the fuel cell 100 is executed by changing the output current (step S204b).

そして、電圧降下走査制御時において発生した電流を測定し、この電流を積算することにより発生した電気量を求め（ステップＳ２０６）、求めた電気量が触媒用基準値以下であるか否か判断する（ステップＳ２０８）ことにより、触媒判定劣化判定（ステップＳ２１０）、触媒劣化対策制御（ステップＳ２１２）、通常運転制御（ステップＳ２１４）が実行される。 Then, the current generated during the voltage drop scanning control is measured, and the amount of electricity generated by integrating the current is obtained (step S206), and it is determined whether or not the obtained amount of electricity is equal to or less than the catalyst reference value. By performing (Step S208), catalyst determination deterioration determination (Step S210), catalyst deterioration countermeasure control (Step S212), and normal operation control (Step S214) are executed.

以上説明したように、本実施例の触媒劣化判定制御においても、触媒劣化判定および劣化の度合いに応じた対策制御を実行することができる。特に、本実施例では、供給するガスのストイキ条件を低ストイキ条件として酸素欠状態とすることにより、温度により触媒反応に寄与しない触媒部位を制御するよりも、より容易にかつ精度よく触媒反応に寄与しない触媒の部位を制御することが可能であるので、より精度よく触媒の劣化判定および劣化の度合いに応じた対策制御が可能となる。 As described above, also in the catalyst deterioration determination control of this embodiment, it is possible to execute the countermeasure control according to the catalyst deterioration determination and the degree of deterioration. In particular, in this embodiment, by making the stoichiometric condition of the gas to be supplied a low stoichiometric condition and making an oxygen-deficient state, the catalytic reaction can be performed more easily and accurately than controlling the catalytic site that does not contribute to the catalytic reaction by temperature. Since it is possible to control the part of the catalyst that does not contribute, it is possible to determine the deterioration of the catalyst and control the countermeasure according to the degree of deterioration with higher accuracy.

Ｅ．第３実施例：
図１０は、第３実施例として触媒担体劣化判定制御の別の手順を示すフローチャートである。この触媒担体劣化判定制御は、図４に示した触媒担体劣化判定制御のステップＳ１０２，Ｓ１０６，Ｓ１０８が、ステップＳ１０２ｃ，Ｓ１０６ｃ，Ｓ１０８ｃに置き換えられている点が異なっており、他のステップは同じである。 E. Third embodiment:
FIG. 10 is a flowchart showing another procedure of catalyst carrier deterioration determination control as the third embodiment. This catalyst carrier deterioration determination control is different in that steps S102, S106, and S108 of the catalyst carrier deterioration determination control shown in FIG. 4 are replaced with steps S102c, S106c, and S108c, and the other steps are the same. is there.

電気量は電流の積算値であり、ある電圧値における電流値も触媒担体の劣化を反映するものであると考えられる。そこで、本制御では、以下で説明するように、電圧降下走査制御において、電気量を測定するのではなく、ある電圧値における電流値を測定し、劣化判定のための基準値（以下、「担体用電流基準値」と呼ぶ）と比較することにより、劣化の判定をするものである。 The amount of electricity is an integrated value of current, and the current value at a certain voltage value is considered to reflect the deterioration of the catalyst carrier. Therefore, in this control, as described below, in the voltage drop scanning control, instead of measuring the amount of electricity, the current value at a certain voltage value is measured, and a reference value (hereinafter referred to as “carrier” Is referred to as “current reference value”) to determine deterioration.

この制御では、まず、ステップＳ１０２ｃにおいて、温度に応じた電気量の担体用基準値ではなく、温度に応じた所定電圧の値における担体電流基準値を取得する。なお、所定電圧の値は、あらかじめ規定された値である。ステップＳ１０６ｃでは、エアブロー制御およびリフレッシュ運転における電圧降下走査制御を実行して（ステップＳ１０４）、所定電圧の値において発生した電流値を測定し、測定した電流値が担体用電流基準値以下であるか否か判断する（ステップＳ１０８ｃ）。そして、触媒担体劣化判定（ステップＳ１１０）、触媒担体劣化対策制御（ステップＳ１１２）、通常運転制御（ステップＳ１１４）が実行される。 In this control, first, in step S102c, the carrier current reference value at the value of a predetermined voltage according to the temperature is acquired instead of the carrier reference value of the electric quantity according to the temperature. Note that the value of the predetermined voltage is a value defined in advance. In step S106c, the voltage drop scanning control in the air blow control and the refresh operation is executed (step S104), the current value generated at a predetermined voltage value is measured, and whether the measured current value is equal to or less than the carrier current reference value. It is determined whether or not (step S108c). Then, catalyst carrier deterioration determination (step S110), catalyst carrier deterioration countermeasure control (step S112), and normal operation control (step S114) are executed.

以上説明したように、本実施例の触媒担体劣化判定制御においては、触媒担体の劣化を反映するものとして、電気量の代わりにある電圧値における電流値を用いることにより、触媒担体劣化判定およびその度合いに応じた対策制御を実行することができる。従って、本例の場合には、電圧降下走査制御において発生する電流値を全て測定することができない場合に、簡単に触媒担体劣化判定およびその度合いに応じた対策制御を実行することが可能である。 As described above, in the catalyst carrier deterioration determination control of the present embodiment, the catalyst carrier deterioration determination and its current value at a certain voltage value are used instead of the electric quantity to reflect the catalyst carrier deterioration. Countermeasure control corresponding to the degree can be executed. Therefore, in the case of this example, when all the current values generated in the voltage drop scanning control cannot be measured, it is possible to easily execute the catalyst carrier deterioration determination and the countermeasure control according to the degree. .

Ｆ．第４実施例：
図１１は、第４実施例として触媒劣化判定制御の別の手順を示すフローチャートである。この触媒劣化判定制御は、図７に示した触媒劣化判定制御のステップＳ２０２，Ｓ２０６，Ｓ２０８が、ステップＳ２０２ｃ，Ｓ２０６ｃ，Ｓ２０８ｃに置き換えられている点が異なっており、他のステップは同じである。 F. Fourth embodiment:
FIG. 11 is a flowchart showing another procedure of catalyst deterioration determination control as the fourth embodiment. This catalyst deterioration determination control is different in that steps S202, S206, and S208 of the catalyst deterioration determination control shown in FIG. 7 are replaced with steps S202c, S206c, and S208c, and the other steps are the same.

第３実施例で説明した触媒担体劣化判定制御（図１０参照）と同様に、
電気量は電流の積算値であり、ある電圧値における電流値も触媒の劣化を反映するものであると考えられる。そこで、本制御においても、以下で説明するように、電圧降下走査制御において、電気量を測定するのではなく、ある電圧値における電流値を測定し、劣化判定のための基準値（以下、「触媒用電流基準値」と呼ぶ）と比較することにより、劣化の判定をするものである。 Similar to the catalyst carrier deterioration determination control (see FIG. 10) described in the third embodiment,
The amount of electricity is an integrated value of current, and the current value at a certain voltage value is considered to reflect the deterioration of the catalyst. Therefore, also in this control, as described below, in the voltage drop scanning control, instead of measuring the amount of electricity, the current value at a certain voltage value is measured, and a reference value (hereinafter, “ The deterioration is determined by comparing with a “current reference value for catalyst”).

この制御では、まず、ステップＳ２０２ｃにおいて、温度に応じた電気量の触媒用基準値ではなく、温度に応じた所定電圧の値における触媒用電流基準値を取得する。なお、所定電圧の値は、あらかじめ規定された値である。そして、ステップＳ２０４において、リフレッシュ運転における電圧降下走査制御を実行し、ステップＳ２０６ｃにおいて、所定電圧の値において発生した電流値を測定し、ステップＳ２０８ｃにおいて、測定した電流値が触媒用電流基準値以下であるか否か判断する。なお、触媒用電流基準値は、あらかじめ実験的に求めた触媒用電流初期基準値から触媒担体の劣化による変動分を減算した値が用いられる。そして、触媒劣化判定（ステップＳ２１０）、触媒劣化対策制御（ステップＳ２１２）、通常運転制御（ステップＳ２１４）が実行される。 In this control, first, in step S202c, the catalyst current reference value at the value of the predetermined voltage according to the temperature is acquired instead of the catalyst reference value of the electric quantity according to the temperature. Note that the value of the predetermined voltage is a value defined in advance. In step S204, the voltage drop scanning control in the refresh operation is executed. In step S206c, the current value generated at the predetermined voltage value is measured. In step S208c, the measured current value is equal to or less than the catalyst current reference value. Judge whether there is. As the catalyst current reference value, a value obtained by subtracting a variation due to deterioration of the catalyst carrier from a catalyst current initial reference value obtained experimentally in advance is used. Then, catalyst deterioration determination (step S210), catalyst deterioration countermeasure control (step S212), and normal operation control (step S214) are executed.

以上説明したように、本実施例の触媒劣化判定制御においても、触媒の劣化を反映するものとして、電気量の代わりにある電圧値における電流値を用いることにより、触媒劣化判定およびその度合いに応じた対策制御を実行することができる。従って、本例の場合にも、第３実施例の触媒担体劣化判定制御と同様に、電圧降下走査制御において発生する電流値を全て測定することができない場合に、簡単に触媒劣化判定およびその度合いに応じた対策制御を実行することが可能である。 As described above, also in the catalyst deterioration determination control of the present embodiment, by using the current value at a certain voltage value instead of the amount of electricity as the reflection of the catalyst deterioration, the catalyst deterioration determination and the degree thereof are determined. Can implement countermeasure control. Therefore, also in the case of this example, similarly to the catalyst carrier deterioration determination control of the third embodiment, when all the current values generated in the voltage drop scanning control cannot be measured, the catalyst deterioration determination and its degree are easily performed. It is possible to execute countermeasure control according to the situation.

Ｇ．第５実施例：
燃料電池の乾燥状態が進むと、その乾燥度合いに応じて、電圧降下走査制御時において発生する電気量が減少する。これは、燃料電池の乾燥状態の度合いに応じて、触媒電極の触媒担体と触媒のいずれかにおける電気二重層の形成が減少して、これに対応する電気量が減少し、上記第１実施例〜第４実施例で説明した触媒電極の触媒担体あるいは触媒の劣化状態と同様の状態となると考えられる。そこで、以下で説明するように、電圧降下走査制御時において発生する電気量を利用して、燃料電池の乾燥状態判定およびその度合いに対応する対策制御を実行することができる。 G. Example 5:
As the drying state of the fuel cell proceeds, the amount of electricity generated during the voltage drop scanning control decreases according to the degree of drying. This is because, depending on the degree of dryness of the fuel cell, the formation of an electric double layer in either the catalyst carrier of the catalyst electrode or the catalyst is reduced, and the corresponding amount of electricity is reduced. It is thought that it will be in the same state as the catalyst carrier of the catalyst electrode or the deterioration state of the catalyst described in the fourth embodiment. Therefore, as described below, it is possible to execute the countermeasure control corresponding to the dry state determination of the fuel cell and the degree thereof using the amount of electricity generated during the voltage drop scanning control.

図１２は、第５実施例として乾燥状態判定制御の手順について示すフローチャートである。この乾燥状態判定制御は、燃料電池１００の動作条件を同じとして、判定条件を同じとするために、燃料電池システム１０の環境条件として同じ条件が設定される状態、例えば、燃料電池システム１０の起動時等において、制御部６００によって実行されるものとする。本例では、燃料電池システムの起動時において実行されるものとする。 FIG. 12 is a flowchart showing a procedure of dry state determination control as the fifth embodiment. In this dry state determination control, the operating conditions of the fuel cell 100 are the same, and the determination conditions are the same, so that the same conditions are set as the environmental conditions of the fuel cell system 10, for example, activation of the fuel cell system 10 It is assumed that it is executed by the control unit 600 at times. In this example, it is executed at the time of starting the fuel cell system.

この制御を開始すると、まず、燃料電池のインピーダンスの基準値（以下、「インピーダンス用基準値」と呼ぶ）および燃料電池の乾燥状態判定のための基準値（以下、「乾燥用基準値」と呼ぶ）を取得しておく（ステップＳ３０２）。インピーダンス用基準値は、初期状態における燃料電池のインピーダンスの値であり、あらかじめ実験的に求めて、制御部６００内の図示しない不揮発性のＲＡＭに記憶されている。また、乾燥用基準値は、燃料電池の基準となる乾湿状態において、触媒媒電極に形成される電気二重層に対応する電気量の値であり、あらかじめ実験的に求めて、制御部６００内の図示しない不揮発性のＲＡＭに記憶されている。 When this control is started, first, the reference value of the impedance of the fuel cell (hereinafter referred to as “impedance reference value”) and the reference value for determining the dry state of the fuel cell (hereinafter referred to as “drying reference value”). ) Is acquired (step S302). The impedance reference value is the value of the impedance of the fuel cell in the initial state, and is experimentally obtained in advance and stored in a nonvolatile RAM (not shown) in the control unit 600. In addition, the reference value for drying is a value of the amount of electricity corresponding to the electric double layer formed on the catalyst medium electrode in the wet and dry state that serves as a reference for the fuel cell. It is stored in a nonvolatile RAM (not shown).

次に燃料電池１００のインピーダンスの測定を実行する（ステップＳ３０４）。このインピーダンスの測定は、燃料電池のインピーダンスの測定法として一般的な交流インピーダンス法により測定することができる。また、リフレッシュ運転を実行することにより、燃料電池１００の電圧降下走査制御を実行する（ステップＳ３０６）。この電圧降下走査制御時において発生した電流を測定し、この電流を積算することにより発生した電気量を求める（ステップＳ３０８）。 Next, the measurement of the impedance of the fuel cell 100 is executed (step S304). The impedance can be measured by a general alternating current impedance method as a method for measuring the impedance of the fuel cell. Moreover, the voltage drop scanning control of the fuel cell 100 is executed by executing the refresh operation (step S306). The current generated during the voltage drop scanning control is measured, and the amount of electricity generated by integrating the current is obtained (step S308).

そして、測定したインピーダンスがインピーダンス用基準値以上で、燃料電池１００が乾燥状態であるか否か判断し（ステップＳ３１０）、さらに乾燥状態である場合には、さらに、求めた電気量が乾燥用基準値以下で、触媒電極が劣化状態と同様の状態であるか否か判断する（ステップＳ３１２）。 Then, it is determined whether or not the measured impedance is equal to or greater than the impedance reference value and the fuel cell 100 is in a dry state (step S310). It is determined whether or not the catalyst electrode is in the same state as the deteriorated state below the value (step S312).

求めた電気量が乾燥用基準値以下であり、触媒電極が劣化状態であると判定された場合には、乾燥抑制制御要と判定し（ステップＳ３１４）、乾燥度合いに応じて乾燥抑制制御を実行させる（ステップＳ３１６）。そして、再び、インピーダンスの測定を行い（ステップＳ３１８）、測定したインピーダンスがインピーダンス用基準値未満と判断されるまで（ステップＳ３２０）、乾燥抑制制御（ステップＳ３１６）およびインピーダンス測定（ステップＳ３１８）を繰り返し実行する。 When it is determined that the obtained amount of electricity is equal to or less than the drying reference value and the catalyst electrode is in a deteriorated state, it is determined that the drying suppression control is necessary (step S314), and the drying suppression control is executed according to the degree of drying. (Step S316). Then, impedance is measured again (step S318), and drying suppression control (step S316) and impedance measurement (step S318) are repeatedly executed until it is determined that the measured impedance is less than the impedance reference value (step S320). To do.

測定インピーダンスがインピーダンス用基準値未満で燃料電池１００が乾燥状態でないと判断された場合、あるいは、求めた電気量が乾燥用基準値未満で触媒電極の劣化がないと判断された場合には、通常運転制御を実行させ（ステップＳ３２２）、乾燥状態判定制御を終了する。 When it is determined that the measured impedance is less than the reference value for impedance and the fuel cell 100 is not in a dry state, or when it is determined that the obtained amount of electricity is less than the reference value for drying and there is no deterioration of the catalyst electrode, Operation control is executed (step S322), and dry state determination control is terminated.

図１３は乾燥抑制制御の一例について示す説明図である。図１３に示すように、乾燥抑制制御要と判定された場合には、触媒電極の劣化の度合いとして検出される乾燥の度合い、すなわち、Δ電気量（＝基準値―測定値）に応じて、エア背圧を増加させる。これにより、カソードを流れる空気の流速を低減させて、水分の持ち去りを低減し、乾燥状態を抑制することが可能となる。また、触媒反応の度合いを高めて水の生成量を増加させて、乾燥状態を抑制することが可能となる。これにより、電力出力を確保するとともにドライバビリティを確保することができる。 FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of drying suppression control. As shown in FIG. 13, when it is determined that the drying suppression control is necessary, according to the degree of drying detected as the degree of deterioration of the catalyst electrode, that is, Δ electric quantity (= reference value−measured value), Increase air back pressure. As a result, the flow rate of the air flowing through the cathode can be reduced, moisture removal can be reduced, and the dry state can be suppressed. In addition, it is possible to suppress the dry state by increasing the amount of water generated by increasing the degree of catalytic reaction. As a result, power output can be ensured and drivability can be ensured.

図１４は乾燥抑制制御の他の一例について示す説明図である。図１４に示すように、乾燥抑制制御要と判定された場合には、触媒電極の劣化の度合いとして検出される乾燥の度合い、すなわち、Δ電気量（＝基準値―測定値）に応じて、アノードガス（燃料ガス：水素ガス）の流量を増加させる。これによっても、乾燥状態を抑制することが可能となる。これによっても、電力出力を確保するとともにドライバビリティを確保することができる。 FIG. 14 is an explanatory diagram showing another example of the drying suppression control. As shown in FIG. 14, when it is determined that the drying suppression control is necessary, according to the degree of drying detected as the degree of deterioration of the catalyst electrode, that is, the Δelectric amount (= reference value−measured value), Increase the flow rate of anode gas (fuel gas: hydrogen gas). This also makes it possible to suppress the dry state. This also ensures power output and drivability.

以上説明したように、本実施例では、電圧降下走査制御時において発生する電気量を利用して、燃料電池の乾燥状態判定およびその度合いに対応する対策制御を実行することができる。 As described above, in this embodiment, it is possible to execute the countermeasure control corresponding to the dry state determination of the fuel cell and the degree thereof by using the amount of electricity generated during the voltage drop scanning control.

Ｈ．第６実施例：
燃料電池の湿潤状態が進み過加湿状態となると、その過加湿の度合いに応じて、電圧降下走査制御時において発生する電気量が増加する。これは、燃料電池の過加湿の度合いに応じて、例えば、触媒電極の反応に寄与しない触媒が増加し、電気二重層の形成が増加して、これに対応する電気量が増加するためと考えられる。そこで、以下で説明するように、電圧降下走査制御時において発生する電気量を利用して、燃料電池の過加湿状態およびその度合いに対応する対策制御を実行することができる。 H. Example 6:
When the wet state of the fuel cell advances and becomes an excessively humidified state, the amount of electricity generated during the voltage drop scanning control increases according to the degree of excessively humidified. This is considered to be because, for example, the number of catalysts that do not contribute to the reaction of the catalyst electrode increases according to the degree of over-humidification of the fuel cell, the formation of the electric double layer increases, and the amount of electricity corresponding to this increases. It is done. Therefore, as described below, countermeasure control corresponding to the excessively humidified state and the degree of the fuel cell can be executed using the amount of electricity generated during the voltage drop scanning control.

図１５は、第６実施例として過加湿状態判定制御の手順について示すフローチャートである。この過加湿状態判定制御も、燃料電池１００の動作条件を同じとして、判定条件を同じとするために、燃料電池システム１０の環境条件として同じ条件が設定される状態、例えば、燃料電池システム１０の起動時等において、制御部６００によって実行されるものとする。本例では、燃料電池システムの起動時において実行されるものとする。 FIG. 15 is a flowchart showing the procedure of overhumidification state determination control as the sixth embodiment. This over-humidified state determination control also has the same operating condition of the fuel cell 100 and the same determination condition, so that the same condition is set as the environmental condition of the fuel cell system 10, for example, the fuel cell system 10 It is assumed that it is executed by the control unit 600 at the time of starting up. In this example, it is executed at the time of starting the fuel cell system.

この制御を開始すると、まず、燃料電池のインピーダンス用基準値および燃料電池の過加湿状態判定のための基準値（以下、「過加湿用基準値」と呼ぶ）を取得しておく（ステップＳ４０２）。過加湿用基準値は、燃料電池の基準となる乾湿状態において、触媒媒電極に形成される電気二重層に対応する電気量の値であり、あらかじめ実験的に求めて、制御部６００内の図示しない不揮発性のＲＡＭに記憶されている。 When this control is started, first, a reference value for the impedance of the fuel cell and a reference value for determining the overhumidity state of the fuel cell (hereinafter referred to as “overhumidified reference value”) are acquired (step S402). . The reference value for overhumidification is a value of the amount of electricity corresponding to the electric double layer formed on the catalyst medium electrode in the dry and humid state as a reference of the fuel cell, and is obtained experimentally in advance and is shown in the control unit 600. Is stored in a non-volatile RAM.

次に燃料電池１００のインピーダンスの測定を実行する（ステップＳ４０４）。また、リフレッシュ運転を実行することにより、燃料電池１００の電圧降下走査制御を実行して（ステップＳ４０６）、この電圧降下走査制御時において発生した電流を測定し、この電流を積算することにより発生した電気量を求める（ステップＳ４０８）。 Next, the measurement of the impedance of the fuel cell 100 is executed (step S404). Further, by executing the refresh operation, the voltage drop scanning control of the fuel cell 100 is executed (step S406), the current generated at the time of the voltage drop scanning control is measured, and this current is accumulated. The amount of electricity is obtained (step S408).

そして、測定したインピーダンスがインピーダンス用基準値以上で、燃料電池１００が過加湿状態であるか否か判断し（ステップＳ４１０）、さらに過加湿状態である場合には、さらに、求めた電気量が過加湿用基準値以上であるか否か判断する（ステップＳ４１２）。 Then, it is determined whether or not the measured impedance is equal to or greater than the impedance reference value and the fuel cell 100 is in an excessively humidified state (step S410). It is determined whether or not the reference value for humidification is not less than (step S412).

求めた電気量が過加湿用基準値以上である場合には、過加湿状態を抑制するために排水制御要であると判定し（ステップＳ４１４）、過加湿度合いに応じて排水制御を実行させる（ステップＳ４１６）。そして、再び、インピーダンスの測定を行い（ステップＳ４１８）、測定したインピーダンスがインピーダンス用基準値より大きいと判断されるまで（ステップＳ４２０）、排水制御（ステップＳ４１６）およびインピーダンス測定（ステップＳ４１８）を繰り返し実行する。 If the calculated amount of electricity is equal to or greater than the reference value for overhumidification, it is determined that drainage control is necessary to suppress the overhumidity state (step S414), and drainage control is executed according to the degree of overhumidity ( Step S416). Then, the impedance is measured again (step S418), and the drainage control (step S416) and the impedance measurement (step S418) are repeatedly executed until it is determined that the measured impedance is larger than the impedance reference value (step S420). To do.

図１６は排水制御の一例について示す説明図である。図１６に示すように、排水制御要と判定された場合には、電気量の変化の度合いとして検出される過加湿の度合い、すなわち、Δ電気量（＝測定値―基準値）に応じて、実行するエアブロー時間を変化させる。これにより、カソードを流れる空気の流量を変化させて、水分の持ち去りを変化させ、過加湿状態を抑制することが可能となる。また、これにより、電力出力を確保するとともにドライバビリティを確保することができる。また、過加湿の度合いに応じてエアブロー時間を調整することができるので、無駄を省き燃費を向上させることができる。 FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of drainage control. As shown in FIG. 16, when it is determined that drainage control is necessary, according to the degree of excessive humidification detected as the degree of change in electric quantity, that is, Δ electric quantity (= measured value−reference value), Change the air blow time to be executed. As a result, it is possible to change the flow rate of air flowing through the cathode, change moisture removal, and suppress an excessively humidified state. As a result, power output can be secured and drivability can be secured. In addition, since the air blow time can be adjusted according to the degree of excessive humidification, waste can be saved and fuel consumption can be improved.

以上説明したように、本実施例では、電圧降下走査制御時において発生する電気量を利用して、燃料電池の過加湿状態およびその度合いに対応する対策制御を実行することができる。 As described above, in this embodiment, countermeasure control corresponding to the overhumidity state and the degree of the fuel cell can be executed using the amount of electricity generated during the voltage drop scanning control.

Ｉ．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る。 I. Variation:
In addition, this invention is not restricted to said Example and embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it is possible to implement in various aspects.

Ｉ１．変形例１：
第１実施例における劣化判定制御は、図３に示したように、図４に示した触媒担体劣化判定制御と図７に示した触媒劣化制御を連続して順に実行する場合を例に説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、燃料電池のある起動時に触媒担体劣化判定制御を行い、次の起動時に触媒劣化判定制御を行うようにしてもよい。すなわち、時間的には必ずしも連続して行う必要はなく、触媒担体劣化判定制御の後、触媒劣化判定制御を行うようにすればよい。 I1. Modification 1:
As shown in FIG. 3, the deterioration determination control in the first embodiment will be described by taking as an example a case where the catalyst carrier deterioration determination control shown in FIG. 4 and the catalyst deterioration control shown in FIG. However, it is not limited to this. For example, the catalyst carrier deterioration determination control may be performed at a certain startup of the fuel cell, and the catalyst deterioration determination control may be performed at the next startup. That is, it is not always necessary to continuously perform the process, and the catalyst deterioration determination control may be performed after the catalyst carrier deterioration determination control.

Ｉ２．変形例２：
第３実施例では、触媒担体の劣化を反映するものとして、電気量の代わりにある電圧値における電流値を用いた場合を示しており、第４実施例では、触媒劣化を反映するものとして、電気量の代わりにある電圧値における電流値を用いた場合を示しているが、電気量の代わりに、発生する電流のピーク値における電圧の値を用いてもよい。この場合においても、同様に、簡単に触媒担体劣化判定およびその度合いに応じた対策制御や、触媒劣化判定およびその度合いに応じた対策制御を実行することが可能である。 I2. Modification 2:
In the third embodiment, the case where a current value at a certain voltage value is used instead of the quantity of electricity is shown as reflecting the deterioration of the catalyst carrier, and in the fourth embodiment, the deterioration of the catalyst is reflected. Although the case where the current value at a certain voltage value is used instead of the amount of electricity is shown, the voltage value at the peak value of the generated current may be used instead of the amount of electricity. Also in this case, similarly, it is possible to easily execute the catalyst carrier deterioration determination and countermeasure control according to the degree thereof, or the catalyst deterioration determination and countermeasure control according to the degree thereof.

また、第２実施例の触媒劣化判定制御や、第５実施例の乾燥状態判定制御、第６実施例の過加湿状態判定制御においても、電気量の代わりに、電圧値における電流値や発生する電流のピーク値における電圧の値を用いてもよい。 In addition, in the catalyst deterioration determination control of the second embodiment, the dry state determination control of the fifth embodiment, and the excessively humidified state determination control of the sixth embodiment, a current value or a voltage value is generated instead of the amount of electricity. A voltage value at the peak value of the current may be used.

Ｉ３．変形例３：
なお、第５実施例では、インピーダンスを測定し、インピーダンス用基準値と比較することにより、乾燥状態にあるか否か判断しており、また、第６実施例では、インピーダンスを測定し、インピーダンス用基準値と比較することにより、過加湿状態にあるか否か判断しているが、冷媒温度を測定し、冷媒温度用基準値と測定冷媒温度とを比較して、冷媒温度用基準値以上である場合に乾燥状態にあると判断し、あるいは、過加湿状態にあると判断するようにしてもよい。この場合には、交流インピーダンス法によるインピーダンス測定を実行するための手段が不要となり、システムの簡素化に有利である。 I3. Modification 3:
In the fifth embodiment, the impedance is measured and compared with a reference value for impedance to determine whether or not it is in a dry state. In the sixth embodiment, the impedance is measured and used for impedance. Although it is determined whether or not it is in an overhumidified state by comparing with the reference value, the refrigerant temperature is measured, and the refrigerant temperature reference value is compared with the measured refrigerant temperature, In some cases, it may be determined to be in a dry state, or may be determined to be in an overhumidified state. In this case, means for performing impedance measurement by the AC impedance method is not necessary, which is advantageous for simplification of the system.

Ｉ４．変形例４：
上記実施例では、車両に搭載される燃料電池システムを例に示しているが、車両のみならず、二輪車や船舶、飛行機、ロボット等の種々の移動体に適用可能である。また、移動体に搭載された燃料電池システムに限らず、定置型の燃料電池システムや携帯型の燃料電池システムにも適用可能である。 I4. Modification 4:
In the above embodiment, the fuel cell system mounted on the vehicle is shown as an example, but the present invention can be applied not only to the vehicle but also to various moving bodies such as a motorcycle, a ship, an airplane, and a robot. Further, the present invention is not limited to a fuel cell system mounted on a moving body, but can be applied to a stationary fuel cell system and a portable fuel cell system.

１０…燃料電池システム
１００…燃料電池
２００…アノードガス供給系
２１０…水素ガスタンク
２２０…アノードガス供給流路
２２２…開閉バルブ
２２４…レギュレータ
２２６…水素供給部
２３０…アノードガス循環流路
２３２…水素ガスポンプ
２３４…気液分離部
２３６…排気排水バルブ
２３８…排出流路
３００…カソードガス供給系
３１０…吸気口
３２０…コンプレッサ
３３０…カソードガス供給流路
３４０…カソードオフガス排出流路
３４２…背圧調整バルブ
３５０…排気口
３６０…加湿部
４００…冷却系
４１０…冷却部
４２０…冷媒供給流路
４３０…冷媒排出流路
５００…電力制御系
５１０…二次電池
５２０…二次電池制御部
５３０…モータ
５４０…出力制御部
６００…制御装置
６００…制御部
Ｖ…電圧センサ
Ａ…電流センサ
Ｐａ…圧力センサ
Ｆａ…流量センサ
Ｆｃ…流量センサ
Ｐｃ…圧力センサ
Ｔｉ…温度センサ
Ｔｏ…温度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell system 100 ... Fuel cell 200 ... Anode gas supply system 210 ... Hydrogen gas tank 220 ... Anode gas supply flow path 222 ... Opening / closing valve 224 ... Regulator 226 ... Hydrogen supply part 230 ... Anode gas circulation flow path 232 ... Hydrogen gas pump 234 ... gas-liquid separator 236 ... exhaust drain valve 238 ... discharge flow path 300 ... cathode gas supply system 310 ... intake port 320 ... compressor 330 ... cathode gas supply flow path 340 ... cathode off-gas discharge flow path 342 ... back pressure adjustment valve 350 ... Exhaust port 360 ... Humidifying unit 400 ... Cooling system 410 ... Cooling unit 420 ... Refrigerant supply channel 430 ... Refrigerant discharge channel 500 ... Power control system 510 ... Secondary battery 520 ... Secondary battery control unit 530 ... Motor 540 ... Output control Unit 600 ... Control device 600 ... Control unit V ... Voltage sensor A ... Current sensors Pa ... pressure sensor Fa ... flow sensor Fc ... flow sensor Pc ... pressure sensor Ti ... temperature sensor To ... Temperature sensor

Claims

A fuel cell deterioration determination system having a catalyst electrode,
A first measurement process is performed to measure the amount of electricity obtained by integrating the current generated when the output voltage drops by controlling the output voltage of the fuel cell to drop with a predetermined drop pattern. A measuring unit capable of
A comparison between the measured amount of electricity and a preset reference value for the amount of electricity, changes in the amount of electricity according to the deterioration of the catalyst of the catalyst electrode and the amount of electricity according to the deterioration of the carrier supporting the catalyst A deterioration determination unit that determines which of the catalyst and the carrier is deteriorated by obtaining a change in
A deterioration determination system comprising:

A fuel cell deterioration determination system according to claim 1,
The measurement unit performs the first measurement process after performing air blowing on the cathode of the fuel cell,
The deterioration determination unit compares the measured electric quantity with a reference value for the carrier, which is a reference value of the electric quantity for determining the deterioration of the carrier, and measures the measured electric quantity from the reference value for the carrier. In the case of decreasing, the deterioration determination system is characterized in that it is determined that the carrier is deteriorated.

A fuel cell deterioration determination system according to claim 2,
After determining the deterioration of the carrier by the deterioration determining unit,
The measurement unit performs the first measurement process,
The deterioration determination unit compares a reference value for the catalyst, which is a reference value of the amount of electricity for determining deterioration of only the catalyst, and the measured amount of electricity, and compares the measured electricity with respect to the reference value for the catalyst. When the amount is reduced, it is determined that the catalyst is deteriorated.

A fuel cell degradation determination system according to claim 3,
The degradation determination system, wherein the measurement unit executes the first measurement process in an environment where an air stoichiometric gas supplied to the fuel cell is reduced to a predetermined value smaller than a theoretical value.

A fuel cell deterioration determination system according to any one of claims 1 to 4,
The measurement unit performs a second measurement process of measuring at least one of a current generated at a predetermined voltage or a voltage at a peak of a generated current value at the time of output voltage drop control as a parameter corresponding to the electric quantity. Is possible to perform
The deterioration determining unit uses a preset parameter reference value as a reference value of the parameter corresponding to the reference value of the amount of electricity.

A fuel cell deterioration determination system according to claim 1,
The measurement unit can measure the impedance of the fuel cell or the temperature of the refrigerant supplied to the fuel cell,
When the measured impedance is equal to or higher than a preset reference value for impedance dance, or when the measured refrigerant temperature is equal to or higher than a preset reference value for refrigerant temperature, the deterioration determination unit determines whether the catalyst or the carrier is When it is determined that the catalyst electrode is deteriorated, it is determined that the catalyst electrode has a dry portion.