JP7437765B2 - Information processing device, power supply system, information processing method, and program - Google Patents

Information processing device, power supply system, information processing method, and program Download PDF

Info

Publication number
JP7437765B2
JP7437765B2 JP2020193461A JP2020193461A JP7437765B2 JP 7437765 B2 JP7437765 B2 JP 7437765B2 JP 2020193461 A JP2020193461 A JP 2020193461A JP 2020193461 A JP2020193461 A JP 2020193461A JP 7437765 B2 JP7437765 B2 JP 7437765B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
polarization
voltage
index
difference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020193461A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022082099A (en
Inventor
祐太朗 秋元
敬一 岡島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Tsukuba NUC
Original Assignee
University of Tsukuba NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Tsukuba NUC filed Critical University of Tsukuba NUC
Priority to JP2020193461A priority Critical patent/JP7437765B2/en
Publication of JP2022082099A publication Critical patent/JP2022082099A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7437765B2 publication Critical patent/JP7437765B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Description

本発明は、情報処理装置、電力供給システム、情報処理方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to an information processing device, a power supply system, an information processing method, and a program.

従来、出力電流を測定しながら出力電圧を測定することで燃料電池の電流電圧特性を取得し、電流値を大中小の領域毎に分けて、燃料電池の濃度電圧損失、抵抗電圧損失及び活性化電圧損失を個別に求め、濃度電圧損失、抵抗電圧損失及び活性化電圧損失特性に燃料電池動作のモデル式をフィッティングさせることにより、拡散層、電解質膜及び触媒層の物理パラメータを推定することを特徴とする燃料電池の物理パラメータ推定方法が開示されている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, the current-voltage characteristics of a fuel cell are obtained by measuring the output voltage while measuring the output current, and the current value is divided into large, medium, and small regions to determine concentration voltage loss, resistance voltage loss, and activation of the fuel cell. It is characterized by estimating the physical parameters of the diffusion layer, electrolyte membrane, and catalyst layer by calculating the voltage loss individually and fitting the fuel cell operation model equation to the concentration voltage loss, resistance voltage loss, and activation voltage loss characteristics. A method for estimating physical parameters of a fuel cell is disclosed (for example, see Patent Document 1).

特開2009-026567号公報JP2009-026567A 特開2010-123279号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-123279 特開2009-117110号公報Japanese Patent Application Publication No. 2009-117110

しかしながら、上記の技術は、静的な物理パラメータを推定するものであり、燃料電池の動作中に動的に変化するパラメータを推定し、動作性能を向上させるための手法を簡便・適切に導出することはできなかった。 However, the above technology estimates static physical parameters, and it is necessary to estimate parameters that dynamically change during fuel cell operation and derive a simple and appropriate method for improving operating performance. I couldn't do that.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、実稼働中における燃料電池の動作を向上させるための手法を簡便または適切に導出することができる情報処理装置、電力供給システム、情報処理方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and provides an information processing device, a power supply system, and a power supply system that can easily or appropriately derive a method for improving the operation of a fuel cell during actual operation. One of the purposes is to provide information processing methods and programs.

この発明に係る情報処理装置、電力供給システム、情報処理方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
(1):この発明の一態様に係る情報処理装置は、燃料電池セルが出力する電流に関する電流指標および電圧に関する電圧指標を取得する取得部と、前記電流指標を複数のモデルに適用して複数の分極を導出する処理部と、前記電圧に関する電圧指標が閾値未満である場合に、前記複数の分極のそれぞれに対して設定された基準分極のそれぞれと、前記複数の分極のそれぞれとの差異とを比較して、比較結果に基づいて、前記燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させるための手法を導出する導出部とを備える。
An information processing device, a power supply system, an information processing method, and a program according to the present invention employ the following configuration.
(1): An information processing device according to one aspect of the present invention includes an acquisition unit that acquires a current index related to a current output by a fuel cell cell and a voltage index related to a voltage, and a plurality of a processing unit that derives the polarization of the plurality of polarizations, and a difference between each of the reference polarizations set for each of the plurality of polarizations and each of the plurality of polarizations when the voltage index related to the voltage is less than a threshold; and a derivation unit that derives a method for increasing the voltage value output by the fuel cell based on the comparison result.

(2):上記(1)の態様において、前記複数の分極は、抵抗分極および濃度分極を含み、前記処理部は、抵抗分極を導出する第1モデルに前記電流指標を適用して抵抗分極、濃度分極を導出する第2モデルに前記電流指標を適用して濃度分極を導出し、前記導出部は、前記電圧指標が閾値未満である場合に、前記抵抗分極と前記電流指標に対して設定された基準抵抗分極との抵抗分極差異と、前記濃度分極と前記電流指標に対して設定された基準濃度分極との濃度分極差異とを比較して、比較結果に基づいて、前記燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させるための手法を導出する。 (2): In the aspect of (1) above, the plurality of polarizations include resistance polarization and concentration polarization, and the processing unit applies the current index to a first model for deriving resistance polarization to generate resistance polarization, The current index is applied to a second model for deriving concentration polarization to derive concentration polarization, and the derivation unit is set for the resistance polarization and the current index when the voltage index is less than a threshold value. The difference in resistance polarization from the reference resistance polarization set for the current index is compared with the difference in concentration polarization between the concentration polarization and the reference concentration polarization set for the current index, and based on the comparison result, the fuel cell outputs We will derive a method to increase the voltage value.

(3):上記(2)の態様において、前記複数の分極は、更に活性化分極を含み、前記処理部は、活性化分極を導出する第3モデルに前記電流指標を適用して活性化分極を導出し、前記導出部は、前記電圧指標が閾値未満である場合に、前記抵抗分極差異と、前記濃度分極差異と、前記活性化分極と前記電流指標に対して設定された基準活性化分極との活性化分極差異とを比較して、比較結果に基づいて、前記燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させるための手法を導出する。 (3): In the aspect of (2) above, the plurality of polarizations further include activation polarization, and the processing unit applies the current index to a third model for deriving activation polarization to generate activation polarization. and the deriving unit calculates a reference activation polarization set for the resistance polarization difference, the concentration polarization difference, the activation polarization, and the current index when the voltage index is less than a threshold value. A method for increasing the voltage value output by the fuel cell is derived based on the comparison result.

(4):上記(1)から(3)のいずれかの態様において、前記取得部は、更に前記燃料電池セルの温度を取得し、前記複数のモデルのうち一部または全部のモデルは、前記電流指標に加え、前記取得部が取得した温度に関する指標を用いて前記分極を導出するモデルである。 (4): In any one of the above (1) to (3), the acquisition unit further acquires the temperature of the fuel cell, and some or all of the plurality of models are In this model, the polarization is derived using an index related to temperature acquired by the acquisition unit in addition to the current index.

(5):上記(1)から(4)のいずれかの態様において、前記導出部は、前記取得された電流指標および電圧指標を、電流指標を所定の範囲に区画したカテゴリに基づいて分類し、前記分類の結果に対応する1つの電流指標および1つの電圧指標に基づいて複数の分極を導出し、前記電圧に関する電圧指標が閾値未満である場合に、分類の結果に対応付けられた複数の基準分極のそれぞれと、導出した前記複数の分極のそれぞれとを比較して、前記手法を導出する。 (5): In any of the aspects (1) to (4) above, the derivation unit classifies the acquired current index and voltage index based on categories in which the current index is divided into predetermined ranges. , derive a plurality of polarizations based on one current index and one voltage index corresponding to the classification result, and when the voltage index regarding the voltage is less than a threshold, a plurality of polarizations corresponding to the classification result are derived. The method is derived by comparing each of the reference polarizations with each of the plurality of derived polarizations.

(6):上記(2)の態様において、前記導出部は、前記抵抗分極差異と前記濃度分極差異とのうち大きい差異に対応付けられた手法を、前記電圧値を上昇させるための手法に決定する。 (6): In the aspect of (2) above, the derivation unit determines a method associated with a larger difference between the resistance polarization difference and the concentration polarization difference as the method for increasing the voltage value. do.

(7):上記(6)の態様において、前記抵抗分極差異が大きい場合、前記燃料電池セルを冷却させるための制御を実行し、前記濃度分極差異が大きい場合、前記燃料電池セルの水素の排出口を開放させ、且つ前記燃料電池セルに流入させる空気または酸素の量を調整する制御を実行する、制御部を更に備える。 (7): In the aspect of (6) above, when the resistance polarization difference is large, control for cooling the fuel cell is executed, and when the concentration polarization difference is large, hydrogen is discharged from the fuel cell. The fuel cell apparatus further includes a control section that executes control to open the outlet and adjust the amount of air or oxygen flowing into the fuel cell.

(8):上記(3)の態様において、前記導出部は、前記抵抗分極差異と前記濃度分極差異と前記活性化分極差異とのうち最も大きい差異に対応付けられた手法を、前記電圧値を上昇させるための手法に決定する。 (8): In the aspect of (3) above, the derivation unit calculates the voltage value using a method associated with the largest difference among the resistance polarization difference, the concentration polarization difference, and the activation polarization difference. Decided on a method to raise it.

(9):上記(8)の態様において、前記抵抗分極差異が最も大きい場合、前記燃料電池セルを冷却させるための制御を実行し、前記濃度分極差異が最も大きい場合、前記燃料電池セルの水素の排出口を開放させ、且つ前記燃料電池セルに流入させる空気または酸素の量を調整する制御を実行し、前記活性化分極差異が最も大きい場合、前記燃料電池セルに供給する水素の圧力を上昇させる制御を実行する、制御部を更に備える。 (9): In the aspect of (8) above, when the resistance polarization difference is the largest, control for cooling the fuel cell is executed, and when the concentration polarization difference is the largest, the hydrogen in the fuel cell is control to open the exhaust port of the fuel cell and adjust the amount of air or oxygen flowing into the fuel cell, and when the activation polarization difference is the largest, increase the pressure of hydrogen supplied to the fuel cell. The apparatus further includes a control section that executes control to control the operation.

(10):この発明の一態様に係る電力供給システムは、上記(1)から(9)のいずれかの態様の情報処理装置と、複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックと、を有する。 (10): A power supply system according to one aspect of the present invention includes the information processing device according to any one of the aspects (1) to (9) above, and a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked. have

(11):上記(10)の態様において、前記燃料電池セルに水素を供給する第1供給設備と、前記燃料電池セルに空気または酸素を供給する第2供給設備と、前記燃料電池セルを冷却する冷却設備と、を更に備える。 (11): In the aspect of (10) above, a first supply facility for supplying hydrogen to the fuel cell, a second supply facility for supplying air or oxygen to the fuel cell, and cooling the fuel cell. The apparatus further includes a cooling facility.

(12):この発明の一態様に係る情報処理方法は、コンピュータが、燃料電池セルが出力する電流に関する電流指標および電圧に関する電圧指標を取得し、前記電流指標を複数のモデルに適用して複数の分極を導出し、前記電圧に関する電圧指標が閾値未満である場合に、前記複数の分極のそれぞれに対して設定された基準分極のそれぞれと、前記複数の分極のそれぞれとの差異とを比較して、比較結果に基づいて、前記燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させるための手法を導出する。 (12): In the information processing method according to one aspect of the present invention, a computer acquires a current index related to a current output by a fuel cell and a voltage index related to a voltage, and applies the current index to a plurality of models to generate a plurality of and when a voltage index related to the voltage is less than a threshold, compare each of the reference polarizations set for each of the plurality of polarizations with the difference between each of the plurality of polarizations. Based on the comparison results, a method for increasing the voltage value output by the fuel cell is derived.

(13):この発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータに、燃料電池セルが出力する電流に関する電流指標および電圧に関する電圧指標を取得させ、前記電流指標を複数のモデルに適用して複数の分極を導出させ、前記電圧に関する電圧指標が閾値未満である場合に、前記複数の分極のそれぞれに対して設定された基準分極のそれぞれと、前記複数の分極のそれぞれとの差異とを比較して、比較結果に基づいて、前記燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させるための手法を導出させる。 (13): The program according to one aspect of the present invention causes a computer to obtain a current index regarding the current output from a fuel cell and a voltage index regarding the voltage, and applies the current index to a plurality of models to obtain a plurality of polarizations. is derived, and when the voltage index regarding the voltage is less than a threshold, comparing each of the reference polarizations set for each of the plurality of polarizations with the difference between each of the plurality of polarizations, Based on the comparison results, a method for increasing the voltage value output by the fuel cell is derived.

上記(1)-(13)の態様によれば、情報処理装置が、電圧に関する電圧指標が閾値未満である場合に、複数の分極のそれぞれに対して設定された複数の基準分極のそれぞれと、実測された複数の分極のそれぞれとの差異とを比較して、比較結果に基づいて、燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させるための手法を導出することにより、燃料電池の動作を向上させるための制御手法を簡便または適切に導出することができる。また、情報処理装置は、燃料電池スタックが稼働している際に、複数の燃料電池セルのうち、例えば、電圧値が低下した燃料電池セルの電圧値を上昇させる手法を導出することができるため、燃料電池スタック全体の動作を向上させるための制御手法を簡便または適切に導出することができる。 According to aspects (1) to (13) above, when the voltage index related to voltage is less than the threshold value, the information processing device selects each of the plurality of reference polarizations set for each of the plurality of polarizations, Improve the operation of the fuel cell by comparing the difference between each of the multiple polarizations actually measured and deriving a method for increasing the voltage value output by the fuel cell based on the comparison results. A control method can be derived simply or appropriately. In addition, the information processing device can derive a method for increasing the voltage value of a fuel cell whose voltage value has decreased, for example, among a plurality of fuel cells when the fuel cell stack is in operation. , it is possible to easily or appropriately derive a control method for improving the operation of the entire fuel cell stack.

上記(4)の態様によれば、情報処理装置は、温度に関する指標を用いて分極を導出するモデルを適用して分極を導出することにより、燃料電池セルの状態や環境を考慮した燃料電池の動作を向上させるための制御手法を導出することができる。 According to the aspect (4) above, the information processing device derives polarization by applying a model that derives polarization using an index related to temperature, thereby generating a fuel cell that takes into account the state and environment of the fuel cell. Control techniques can be derived to improve performance.

上記(5)の態様によれば、情報処理装置は、複数の分極のそれぞれに対して設定され且つ分類したカテゴリに対応付けられた基準分極のそれぞれと、実測された複数の分極のそれぞれとを比較して、上記の手法を導出することにより、より精度よく制御手法を導出することができる。例えば、燃料電池セルに接続された負荷によって燃料電池セルが出力する電流が変動しても、この影響が抑制されるためである。 According to the aspect (5) above, the information processing device stores each of the reference polarizations set for each of the plurality of polarizations and associated with the classified category, and each of the plurality of actually measured polarizations. By comparing and deriving the above method, a control method can be derived with higher accuracy. For example, even if the current output from the fuel cell changes due to the load connected to the fuel cell, this effect is suppressed.

上記(7)、(9)によれば、制御装置は、各種設備を制御することにより、燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させることができる。 According to (7) and (9) above, the control device can increase the voltage value output by the fuel cell by controlling various equipment.

情報処理装置を含む燃料電池システム1の構成の一例を示す図である。1 is a diagram showing an example of the configuration of a fuel cell system 1 including an information processing device. 初期値情報152の内容の一例を示す図である。5 is a diagram showing an example of the contents of initial value information 152. FIG. モデル情報154の内容の一例を示す図である。3 is a diagram showing an example of the contents of model information 154. FIG. 理論電圧(Theoretical voltage)と、各分極(Activation loss, Concentration loss, Ohmic loss)と、燃料電池セルが出力する電圧との関係の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the relationship between a theoretical voltage, each polarization (activation loss, concentration loss, Ohmic loss), and a voltage output by a fuel cell. 検出値情報156の内容の一例を示す図である。15 is a diagram showing an example of the contents of detected value information 156. FIG. 制御装置100により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an example of the flow of processing executed by the control device 100. FIG. 制御装置100により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an example of the flow of processing executed by the control device 100. FIG. ステップS204-ステップS208等について説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining steps S204 to S208 and the like. 分極の比較結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the comparison result of polarization. 燃料電池セルが出力する電圧の変位と、検出濃度分極と基準活性化分極との差異の変位との一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a change in the voltage output by a fuel cell and a change in the difference between the detected concentration polarization and the reference activation polarization. 本実施形態の処理で得られるI-V曲線と、他の手法により得られるI-V曲線とを示す図である。It is a figure which shows the IV curve obtained by the process of this embodiment, and the IV curve obtained by other methods. 「All data」、「Reference」および「Prоpоsed」を生成するために用いられたプロットデータを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing plot data used to generate “All data,” “Reference,” and “Proposed.” 電流密度が500mA/cmのときの各手法の分極を示す図である。It is a figure which shows the polarization of each method when a current density is 500 mA/cm <2> . 第2実施形態の制御装置100が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of processing performed by control device 100 of a 2nd embodiment.

以下、図面を参照し、本発明の情報処理装置、電力供給システム、情報処理方法、およびプログラムの実施形態について説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of an information processing device, a power supply system, an information processing method, and a program according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

<第1実施形態>
図1は、情報処理装置を含む燃料電池システム1の構成の一例を示す図である。燃料電池システム1は、燃料電池ユニット10と、制御装置100とを備える。燃料電池ユニット10と、制御装置100とは通信線または無線通信を介して通信可能である。
<First embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a fuel cell system 1 including an information processing device. The fuel cell system 1 includes a fuel cell unit 10 and a control device 100. The fuel cell unit 10 and the control device 100 can communicate via a communication line or wireless communication.

[燃料電池ユニット]
燃料電池ユニット10は、例えば、燃料電池スタック20と、エアポンプ30と、エア流量制御機構32と、冷却ファン40と、水素タンク50と、水素流量制御機構52と、センサ群70とを備える。
[Fuel cell unit]
The fuel cell unit 10 includes, for example, a fuel cell stack 20, an air pump 30, an air flow control mechanism 32, a cooling fan 40, a hydrogen tank 50, a hydrogen flow control mechanism 52, and a sensor group 70.

燃料電池スタック20は、例えば、固体高分子形型燃料電池である。燃料電池スタック20は、例えば、複数の燃料電池セルが積層された積層体を含む。燃料電池セルは、アノード反応ガス(例えば水素)とカソード反応ガス(例えば酸素)とを反応させることにより起電力を発生させる。燃料電池スタック20は、発生させた電力を不図示の負荷に出力する。 The fuel cell stack 20 is, for example, a polymer electrolyte fuel cell. The fuel cell stack 20 includes, for example, a stacked body in which a plurality of fuel cells are stacked. A fuel cell generates an electromotive force by reacting an anode reaction gas (eg, hydrogen) and a cathode reaction gas (eg, oxygen). The fuel cell stack 20 outputs the generated power to a load (not shown).

エアポンプ30は、燃料電池スタック20のカソード反応ガスの供給口に空気を供給する。エア流量制御機構32は、空気バルブや、空気流量コントローラを含み、制御装置100の制御に基づいて、燃料電池スタック20に供給する空気の流量を制御する。 The air pump 30 supplies air to the cathode reaction gas supply port of the fuel cell stack 20 . The air flow control mechanism 32 includes an air valve and an air flow controller, and controls the flow rate of air supplied to the fuel cell stack 20 based on the control of the control device 100.

冷却ファン40は、制御装置100の制御に基づいて、燃料電池スタック20に風を送り、燃料電池スタック20を冷却する。 The cooling fan 40 sends air to the fuel cell stack 20 under the control of the control device 100 to cool the fuel cell stack 20 .

水素タンク50には、高圧の水素が貯蔵され、燃料電池スタック20のアノード反応ガスの供給口に水素を供給する。水素流量制御機構52は、水素バルブや、水素流量コントローラを含み、制御装置100の制御に基づいて、水素タンク50から燃料電池スタック20に供給する水素の流量を制御する。 High-pressure hydrogen is stored in the hydrogen tank 50 and is supplied to the anode reaction gas supply port of the fuel cell stack 20 . The hydrogen flow control mechanism 52 includes a hydrogen valve and a hydrogen flow controller, and controls the flow rate of hydrogen supplied from the hydrogen tank 50 to the fuel cell stack 20 based on the control of the control device 100.

センサ群70は、例えば、電流センサや、電圧センサ、温度センサなどを含む。電流センサは、各燃料電池セルにより出力される電流値を検出する。電圧センサは、各燃料電池セルにより出力される電圧値を検出する。温度センサは、各燃料電池セルの温度を検出する。 The sensor group 70 includes, for example, a current sensor, a voltage sensor, a temperature sensor, and the like. The current sensor detects the current value output by each fuel cell. The voltage sensor detects the voltage value output by each fuel cell. The temperature sensor detects the temperature of each fuel cell.

[制御装置]
制御装置100は、例えば、取得部110と、処理部120と、導出部130と、制御部140と、記憶部150とを備える。取得部110、処理部120、導出部130、および制御部140は、例えば、ECU(Electronic Control Unit)やCPU(Central Processing Unit)等のコンピュータプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。これらの機能部は、ASSP(Application Specific Standard Product)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等の演算に寄与する計算用ハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
[Control device]
The control device 100 includes, for example, an acquisition section 110, a processing section 120, a derivation section 130, a control section 140, and a storage section 150. The acquisition unit 110, the processing unit 120, the derivation unit 130, and the control unit 140 are realized, for example, by a computer processor such as an ECU (Electronic Control Unit) or a CPU (Central Processing Unit) executing a program (software). . These functional units are realized by calculation hardware (including circuits) that contribute to calculations, such as ASSP (Application Specific Standard Product), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and FPGA (Field-Programmable Gate Array). It may be implemented by a combination of software and hardware.

記憶部150は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、ROM(Read Only Memory)などの不揮発性の記憶媒体を備える記憶装置、またはRAM(Random Access Memory)等の揮発性の記憶媒体を備える記憶装置により実現される。記憶部150には、例えば、初期値情報152と、モデル情報154と、検出値情報156とが記憶されている。これらの情報の詳細については後述する。 The storage unit 150 is, for example, a storage device including a nonvolatile storage medium such as an HDD (Hard Disk Drive), a flash memory, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), or a ROM (Read Only Memory), or a RAM (Random Access Memory). This is realized by a storage device equipped with a volatile storage medium such as memory. The storage unit 150 stores, for example, initial value information 152, model information 154, and detected value information 156. Details of this information will be described later.

[初期値情報]
図2は、初期値情報152の内容の一例を示す図である。初期値情報152は、燃料電池スタック20の初期(例えば出荷時や使用を開始する基準時)の状態を示す。初期値情報152は、例えば、電流密度(mA/cm)のレンジであるカテゴリに対して、電流密度(mA/cm)、電圧(V)、温度(℃)、後述するモデル式に基づく電圧(V)、活性化分極(V)、抵抗分極(V)、および濃度分極(V)が対応付けられた情報である。ここでは「電流指標」の一例として「電流密度」を用いた。例えば、図2に示すように、カテゴリ分けの際に、電流密度が小さい範囲では、小さい電流レンジ(2mA/cm)が設定され、電流密度が大きい範囲では、大きい電流レンジ(25mA/cm)が設定される。この理由は、各レンジの標本数(サンプルデータ数)をほぼ同数とするためである。
[Initial value information]
FIG. 2 is a diagram showing an example of the contents of the initial value information 152. The initial value information 152 indicates the initial state of the fuel cell stack 20 (for example, at the time of shipment or at the reference time of starting use). The initial value information 152 includes, for example, current density (mA/cm 2 ), voltage (V), temperature (° C.), and information based on a model formula described later for a category that is a range of current density (mA/cm 2 ). This is information in which voltage (V), activation polarization (V), resistance polarization (V), and concentration polarization (V) are associated. Here, "current density" is used as an example of "current index". For example, as shown in FIG. 2, when categorizing, a small current range (2 mA/cm 2 ) is set for a range where the current density is low, and a large current range (25 mA/cm 2 ) is set for a range where the current density is high . ) is set. The reason for this is to make the number of samples (number of sample data) of each range approximately the same.

[モデル情報]
モデル情報154は、例えば、下記の式(1)に示す燃料電池セルが出力する電圧等を導出するモデルを含む。「V」はフィッティング電圧であり、「E」は理論電圧である。「ηact」は活性化分極であり、「ηоhmic」は抵抗分極であり、「ηcоn」は濃度分極である。
[Model information]
The model information 154 includes, for example, a model for deriving the voltage etc. output by the fuel cell shown in equation (1) below. "V" is the fitting voltage and "E 0 " is the theoretical voltage. “η act ” is the activation polarization, “η оhmic ” is the resistive polarization, and “η con ” is the concentration polarization.

Figure 0007437765000001
Figure 0007437765000001

モデル情報154は、例えば、上記の式(1)に代えて(または加えて)、下記の式(2)に示す燃料電池セルが出力する電圧等を導出するモデルを用いてもよい。本実施形態では、下記の式(2)を用いるものとして説明する。「E(T)」は温度情報が加味された理論電圧である。「ηact(T)」は温度情報が加味された活性化分極であり、「ηоhmic(T)」は温度情報が加味された抵抗分極であり、「ηcоn(T)」は温度情報が加味された濃度分極である。[T]は、例えば、燃料電池セルの温度(運転温度)である。[T]は、温度センサに検出された温度または温度に基づく指標である。 For the model information 154, for example, instead of (or in addition to) the above equation (1), a model for deriving the voltage etc. output by the fuel cell shown in the following equation (2) may be used. This embodiment will be described using the following equation (2). “E (T) ” is a theoretical voltage with temperature information taken into consideration. "η act(T) " is the activation polarization with temperature information taken into consideration, "η оhmic(T) " is the resistance polarization with temperature information taken into account, and "η con(T) " is the activation polarization with temperature information added. It is the concentration polarization that has been taken into account. [T] is, for example, the temperature (operating temperature) of the fuel cell. [T] is the temperature detected by the temperature sensor or an index based on the temperature.

Figure 0007437765000002
Figure 0007437765000002

上記の式(2)は、下記の式(3)のように表現することができる。「T[b+aln{i}-A」は活性化分極を導出する項であり、「R(T)・i」は抵抗分極を導出する項であり、「m(T)exp{n・i}」は濃度分極を導出する項である。図3に示すように、モデルに用いられる各種パラメータはモデル情報154として記憶部150に記憶されている。[参考文献1]Akimoto Y, Okajima K. Semi-Empirical Equation of PEMFC Considering Operation Temperature. Energy Technology Policy. 2014; 1(1):91-96 The above equation (2) can be expressed as the following equation (3). "T[b+aln{i}-A" is a term for deriving activation polarization, "R (T)・i" is a term for deriving resistance polarization, and "m (T) exp{n・i} ” is a term for deriving concentration polarization. As shown in FIG. 3, various parameters used in the model are stored in the storage unit 150 as model information 154. [Reference 1] Akimoto Y, Okajima K. Semi-Empirical Equation of PEMFC Considering Operation Temperature. Energy Technology Policy. 2014; 1(1):91-96

Figure 0007437765000003
Figure 0007437765000003


Figure 0007437765000004
Figure 0007437765000004

図4は、理論電圧E(Theoretical voltage)と、各分極(Activation loss, Concentration loss, Ohmic loss)と、燃料電池セルが出力する出力電圧との関係の一例を示す図である。図4の縦軸は燃料電池セルが出力する電圧[V]を示し、図4の横軸は燃料電池セルが出力する電流[A]を示している。図4の一点鎖線は、理論電圧Eから活性化分極(Activation loss)が除去された電圧である。図4の二点鎖線は、理論電圧Eから活性化分極および濃度分極(Concentration loss)が除去された電圧である。図4の実線は、出力電圧であり、理論電圧Eから活性化分極、濃度分極、および抵抗分極(Ohmic loss)が除去された電圧である。図4に示すように、電流が小さい領域では、活性化分極の影響が支配的であり、抵抗分極および濃度分極の影響は小さい。また、電流の小さい領域では、活性化分極が変化するが、他の領域では活性化分極の影響の変化は小さい。一方、電流が大きい領域では抵抗分極または濃度分極の影響が増大する傾向となる。図4に示すように、フィッティング電圧は、活性化分極、抵抗分極、および濃度分極の影響が加味されて導出される。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the theoretical voltage E (Theoretical voltage), each polarization (Activation loss, Concentration loss, Ohmic loss), and the output voltage output from the fuel cell. The vertical axis in FIG. 4 indicates the voltage [V] output by the fuel cell, and the horizontal axis in FIG. 4 indicates the current [A] output by the fuel cell. The one-dot chain line in FIG. 4 is a voltage obtained by removing activation polarization (activation loss) from the theoretical voltage E. The two-dot chain line in FIG. 4 is a voltage obtained by removing activation polarization and concentration loss from the theoretical voltage E. The solid line in FIG. 4 is the output voltage, which is the voltage obtained by removing activation polarization, concentration polarization, and resistance polarization (Ohmic loss) from the theoretical voltage E. As shown in FIG. 4, in the region where the current is small, the influence of activation polarization is dominant, and the influence of resistance polarization and concentration polarization is small. Further, in a region where the current is small, the activation polarization changes, but in other regions, the change in the influence of the activation polarization is small. On the other hand, in a region where the current is large, the influence of resistance polarization or concentration polarization tends to increase. As shown in FIG. 4, the fitting voltage is derived by taking into account the effects of activation polarization, resistance polarization, and concentration polarization.

[検出値情報]
図5は、検出値情報156の内容の一例を示す図である。検出値情報156は、各燃料電池セルが出力する電流の電流密度(mA/cm)と、電圧(V)と、温度(℃)とが互いに対応付けられた情報である。検出値情報156は、センサ群70が所定周期ごとに検出した情報である。
[Detection value information]
FIG. 5 is a diagram showing an example of the contents of the detected value information 156. The detected value information 156 is information in which the current density (mA/cm 2 ) of the current output by each fuel cell, the voltage (V), and the temperature (° C.) are associated with each other. The detected value information 156 is information detected by the sensor group 70 at predetermined intervals.

[機能部]
取得部110は、燃料電池セルが出力する電流値、電圧値、および温度を取得する。温度をモデルに適用しない場合は、取得部110は、温度の取得を省略してもよい。取得部110は、センサ群70が検出した情報をセンサ群70から取得し、取得した情報(検出値情報156)を記憶部150に記憶させる。
[Functional part]
The acquisition unit 110 acquires the current value, voltage value, and temperature output by the fuel cell. When temperature is not applied to the model, the acquisition unit 110 may omit temperature acquisition. The acquisition unit 110 acquires information detected by the sensor group 70 from the sensor group 70, and stores the acquired information (detected value information 156) in the storage unit 150.

処理部120は、電流指標および温度に基づく指標を複数のモデルに適用して複数の分極を導出する。処理部120は、検出値情報156の電流値に基づく指標および温度に基づく指標をモデル情報154に含まれるモデルに適用して抵抗分極を導出し、検出値情報156の電流値に基づく指標および温度に基づく指標をモデル情報154に含まれるモデルに適用して濃度分極を導出する。処理部120は、検出値情報156の電流値に基づく指標および温度に基づく指標をモデル情報154に含まれるモデルに適用して活性化分極を導出する。電流指標または電流値に基づく指標は、例えば、電流値や電流密度、またはこれらに基づいて得られて指標である。具体的な例については後述する。温度に基づく指標は、例えば、燃料電池セルの運転温度や運転温度から得られた指標である。処理部120は、温度を省略して、各分極を導出してもよい。 The processing unit 120 applies current indicators and temperature-based indicators to a plurality of models to derive a plurality of polarizations. The processing unit 120 derives resistance polarization by applying the current value-based index and the temperature-based index of the detected value information 156 to the model included in the model information 154, and applies the current value-based index and temperature-based index of the detected value information 156 to the model included in the model information 154. The concentration polarization is derived by applying the index based on the model information 154 to the model included in the model information 154. The processing unit 120 applies the current value-based index and the temperature-based index of the detected value information 156 to the model included in the model information 154 to derive activation polarization. The current index or the index based on the current value is, for example, a current value, a current density, or an index obtained based on these. A specific example will be described later. The temperature-based index is, for example, the operating temperature of the fuel cell or an index obtained from the operating temperature. The processing unit 120 may omit the temperature and derive each polarization.

導出部130は、電圧に関する電圧指標が閾値未満である場合に、複数の分極のそれぞれに対して設定された基準分極のそれぞれと、複数の分極のそれぞれとの差異とを比較して、比較結果に基づいて、燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させるための手法を導出する。電圧指標については後述する。 When the voltage index related to voltage is less than the threshold value, the derivation unit 130 compares each of the reference polarizations set for each of the plurality of polarizations with the difference between each of the plurality of polarizations, and calculates the comparison result. Based on this, we will derive a method for increasing the voltage value output by the fuel cell. The voltage index will be described later.

導出部130は、検出値情報156の電圧値が閾値電圧未満である場合に、抵抗分極差異と、濃度分極差異と、活性化分極差異とを比較して、比較結果に基づいて、燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させるための手法を導出する。抵抗分極差異は、抵抗分極と電流指標に対して設定された基準抵抗分極(例えば検出値情報156の電流密度のカテゴリに対応する初期値情報152の抵抗分極)との差異である。濃度分極差異は、濃度分極と電流指標に対して設定された基準濃度分極(例えば検出値情報156の電流密度のカテゴリに対応する初期値情報152の濃度分極)との差異である。活性化分極差異は、活性化分極と電流指標に対して設定された基準活性化分極(例えば検出値情報156の電流密度のカテゴリに対応する初期値情報152の活性化分極)との差異である。 When the voltage value of the detected value information 156 is less than the threshold voltage, the derivation unit 130 compares the resistance polarization difference, the concentration polarization difference, and the activation polarization difference, and based on the comparison result, determines whether the fuel cell is We will derive a method to increase the voltage value output by. The resistance polarization difference is the difference between the resistance polarization and the reference resistance polarization set for the current index (for example, the resistance polarization of the initial value information 152 corresponding to the current density category of the detected value information 156). The concentration polarization difference is the difference between the concentration polarization and the reference concentration polarization set for the current index (for example, the concentration polarization of the initial value information 152 corresponding to the current density category of the detected value information 156). The activation polarization difference is the difference between the activation polarization and the reference activation polarization set for the current index (for example, the activation polarization of the initial value information 152 corresponding to the current density category of the detected value information 156). .

「手法」は、冷却手法、パージ手法、および水素圧力上昇手法を含む。冷却手法は、冷却ファン40を作動させて燃料電池セルを冷却することである。パージ手法は、パージ制御を実行することである。パージ制御は、燃料電池セルの水素の排出口を開放させ、且つエアポンプ30の流量を水素の量に応じて調整する制御である。水素圧力上昇手法は、水素タンク50が供給する燃料である水素を供給する際の圧力を上昇させることである。「手法を導出する」とは、冷却手法、パージ手法、水素圧力上昇手法のうち、いずれの手法を適用するかを決定することや、どの順番でどの手法を適用するかを決定することを含む。 "Methods" include cooling techniques, purging techniques, and hydrogen pressure raising techniques. The cooling method is to operate the cooling fan 40 to cool the fuel cell. The purge method is to perform purge control. Purge control is control that opens the hydrogen discharge port of the fuel cell and adjusts the flow rate of the air pump 30 according to the amount of hydrogen. The hydrogen pressure increasing method is to increase the pressure when hydrogen, which is the fuel supplied by the hydrogen tank 50, is supplied. "Deriving a method" includes determining which method to apply among the cooling method, purge method, and hydrogen pressure increase method, and determining which method to apply in which order. .

「閾値電圧」は、上記の比較結果に基づいて、燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させるための手法を導出する処理を行った場合に、燃料電池セルが出力する電圧がゼロにならないことを条件に決定される値である。「閾値電圧」は、制御サイクルを考慮して、燃料電池セルが出力する電圧がゼロにならない程度のマージンを設けて設定される値である。 "Threshold voltage" means that the voltage output by the fuel cell does not become zero when a process is performed to derive a method for increasing the voltage value output by the fuel cell based on the above comparison results. This value is determined based on the following conditions. The "threshold voltage" is a value set with a margin such that the voltage output from the fuel cell does not become zero, taking into account the control cycle.

制御部140は、導出部130により導出された手法に基づいて制御を実行する。冷却手法を実行する場合、制御部140は、冷却ファン40を制御する。パージ手法を実行する場合、制御部140は、不図示の排出口を開放させる制御を実行すると共に、エア流量制御機構32を制御する。水素圧力上昇手法を実行する場合、制御部140は、水素流量制御機構52を制御する。 The control unit 140 executes control based on the method derived by the derivation unit 130. When executing the cooling method, the control unit 140 controls the cooling fan 40. When executing the purge method, the control unit 140 executes control to open a discharge port (not shown), and also controls the air flow rate control mechanism 32. When executing the hydrogen pressure increase method, the control unit 140 controls the hydrogen flow rate control mechanism 52.

以下、制御装置100が実行する処理について、フローチャートを参照して説明する。 The processing executed by the control device 100 will be described below with reference to a flowchart.

[フローチャート(その1)]
図6は、制御装置100により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。本処理は、燃料電池スタック20が稼働する前に実行される処理である。まず、制御装置100は、初期値情報152を設定する(ステップS100)。次に、制御装置100は、閾値電圧Vaを設定する(ステップS102)。
[Flowchart (Part 1)]
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the flow of processing executed by the control device 100. This process is a process executed before the fuel cell stack 20 starts operating. First, the control device 100 sets initial value information 152 (step S100). Next, the control device 100 sets a threshold voltage Va (step S102).

初期値情報152と閾値電圧Vaとのうち一方または双方は、ユーザの操作によって設定されてもよいし、制御装置100が実行するプログラムに埋め込まれていてもよい。また、制御装置100は、ネットワークを介して取得した初期値情報を初期値情報152として設定し、ネットワークを介して取得した閾値電圧を閾値電圧Vaとして設定してもよい。ネットワークは、インターネットやLAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)、セルラー網などを含む。これにより、初期値情報152および閾値電圧Vaが設定されて、本フローチャートの処理が終了する。 One or both of the initial value information 152 and the threshold voltage Va may be set by a user's operation, or may be embedded in a program executed by the control device 100. Further, the control device 100 may set the initial value information obtained via the network as the initial value information 152, and may set the threshold voltage obtained via the network as the threshold voltage Va. Networks include the Internet, LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network), cellular network, and the like. As a result, the initial value information 152 and the threshold voltage Va are set, and the processing of this flowchart ends.

[フローチャート(その2)]
図7は、制御装置100により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。本処理は、図6のフローチャートの処理後に実行される処理である。
[Flowchart (Part 2)]
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the flow of processing executed by the control device 100. This process is a process executed after the process in the flowchart of FIG.

まず、制御装置100は、燃料電池スタック20の運転が開始されたか否かを判定する(ステップS200)。燃料電池スタック20の運転が開始された場合、取得部110は、センサ群70から各燃料電池セルの電流値、電圧値、および温度を取得し、取得した情報から処理に用いる電流指標、電圧指標(電圧値V1)、および温度を取得する。(ステップS202)。 First, the control device 100 determines whether or not the operation of the fuel cell stack 20 has started (step S200). When the operation of the fuel cell stack 20 is started, the acquisition unit 110 acquires the current value, voltage value, and temperature of each fuel cell from the sensor group 70, and uses the acquired information to determine the current index and voltage index used for processing. (voltage value V1) and temperature are acquired. (Step S202).

ここで、取得部110は、例えば、所定周期ごとに取得された電流、電圧、および温度の検出値から電流指標のカテゴリごとに1つの電圧指標および1つの温度を得る。電流指標のカテゴリごとの1つの電圧指標および1つの温度は、例えば、カテゴリの範囲内の電流指標に対応する検出値が統計処理された値であって、カテゴリの範囲内の各電流指標に対応付けられた電圧指標の平均値や、温度の平均値、電圧指標の中央値、温度の中央値、外れ値を除いて統計的に得られた値等である。これらの値が以降の処理(分極を求める処理)に用いられる。例えば、ステップS202の処理において、カテゴリの範囲外の電流指標が得られた場合に、取得部110は、カテゴリの範囲外の電流指標が得られる前に得られたカテゴリの範囲内の電流指標に対応する検出値に対して統計処理を行ってカテゴリの電圧指標および温度を取得する。電流指標および温度も、上記と同様に求められてもよい。電流指標は、カテゴリに対して設定された指標であってもよい。この処理により、検出値の偏りが抑制され、以降の処理で得られる結果(例えば導出される分極)の精度が向上する。なお、以降の処理に用いる、電圧指標、電圧指標または温度は、検出値であってもよい。 Here, the acquisition unit 110 obtains, for example, one voltage index and one temperature for each category of current index from the detected values of current, voltage, and temperature acquired at predetermined intervals. One voltage indicator and one temperature for each category of current indicators are, for example, values obtained by statistically processing detected values corresponding to current indicators within the range of the category, and correspond to each current indicator within the range of the category. These include the average value of the attached voltage index, the average value of temperature, the median value of voltage index, the median value of temperature, and a statistically obtained value excluding outlier values. These values are used in subsequent processing (processing to obtain polarization). For example, in the process of step S202, when a current index outside the category range is obtained, the acquisition unit 110 uses the current index within the category range obtained before the current index outside the category range is obtained. Statistical processing is performed on the corresponding detected values to obtain the voltage index and temperature of the category. The current index and temperature may also be determined in the same manner as above. The current index may be an index set for a category. This process suppresses bias in detected values and improves the accuracy of results obtained in subsequent processes (for example, derived polarization). Note that the voltage index, voltage index, or temperature used in subsequent processing may be a detected value.

次に、処理部120が、ステップS202で取得した電圧値V1が閾値電圧Va未満であるか否かを判定する(ステップS204)。すなわち、電圧値V1が閾値電圧Va未満である燃料電池セルが存在するか否かが判定される。電圧値V1が閾値電圧Va未満でない場合、ステップS202の処理に戻る。なお、電圧値V1は、検出値でもよいし、ステップS202で得られた電流指標のカテゴリに対応する電圧値であってもよい。 Next, the processing unit 120 determines whether the voltage value V1 acquired in step S202 is less than the threshold voltage Va (step S204). That is, it is determined whether there is a fuel cell whose voltage value V1 is less than the threshold voltage Va. If the voltage value V1 is not less than the threshold voltage Va, the process returns to step S202. Note that the voltage value V1 may be a detected value or may be a voltage value corresponding to the category of the current index obtained in step S202.

電圧値V1が閾値電圧Va未満である場合、処理部120は、各分極を求める(ステップS206)。各分極は、例えば、ステップS202で得られた各指標(電流指標および温度)に基づいて導出される。次に、導出部130は、求めた分極のそれぞれと、初期値情報152の分極との差異を導出する(ステップS208)。ステップS206およびステップS208の処理は、ステップS202とステップS204との間で実行されてもよい。上記の[ステップS204-ステップS208、および以降の判定処理(ステップS210、S214、S218)]については、図8、図9を参照して後述する。 If the voltage value V1 is less than the threshold voltage Va, the processing unit 120 calculates each polarization (step S206). Each polarization is derived, for example, based on each index (current index and temperature) obtained in step S202. Next, the derivation unit 130 derives the difference between each of the obtained polarizations and the polarization of the initial value information 152 (step S208). The processes in step S206 and step S208 may be performed between step S202 and step S204. The above [steps S204 to S208 and subsequent determination processing (steps S210, S214, S218)] will be described later with reference to FIGS. 8 and 9.

次に、導出部130は、ステップS208で導出した差異である抵抗分極差異と濃度分極差異と活性化分極差異とを比較して、これらのうち活性化分極差異が最大であるか否かを判定する(ステップS210)。活性化分極差異が最大である場合、制御部140が、水素流量制御機構52を制御して、水素を供給する際の圧力を上昇させる(ステップS212)。活性化分極は、触媒活性による運転温度と圧力の上昇により低減されるため、燃料供給圧力が上昇するように制御が実行される。 Next, the deriving unit 130 compares the resistance polarization difference, the concentration polarization difference, and the activation polarization difference, which are the differences derived in step S208, and determines whether the activation polarization difference is the largest among them. (Step S210). When the activation polarization difference is the maximum, the control unit 140 controls the hydrogen flow rate control mechanism 52 to increase the pressure when supplying hydrogen (step S212). Since activation polarization is reduced by an increase in operating temperature and pressure due to catalyst activity, control is performed to increase the fuel supply pressure.

活性化分極差異が最大でない場合、導出部130は、抵抗分極差異と、濃度分極差異と、活性化分極差異とを比較して、これらのうち抵抗分極差異が最大であるか否かを判定する(ステップS214)。抵抗分極差異が最大である場合、制御部140が、冷却ファン40を作動させて燃料電池セルを冷却させる(ステップS216)。抵抗分極は、イオン交換膜の乾燥(ドライアウト)により生じるため、乾燥を緩和させるために運転温度を低下させる処理が実行される。 If the activation polarization difference is not the maximum, the derivation unit 130 compares the resistance polarization difference, the concentration polarization difference, and the activation polarization difference, and determines whether the resistance polarization difference is the maximum among them. (Step S214). If the resistance polarization difference is the maximum, the control unit 140 operates the cooling fan 40 to cool the fuel cell (step S216). Since resistance polarization occurs due to drying (dryout) of the ion exchange membrane, a process of lowering the operating temperature is performed to alleviate the drying.

抵抗分極差異が最大でない場合、導出部130は、抵抗分極差異と、濃度分極差異と、活性化分極差異とを比較して、これらのうち濃度分極差異が最大であるか否かを判定する(ステップS210)。濃度分極差異が最大である場合、制御部140が、パージ制御を実行する(ステップS220)。濃度分極は、反応ガスの反応と反応ガスの流量との偏差や反応表面積の減少(フラッディング)により発生するため、水素の排出口の開放と、反応ガスの流量の調整とを行う制御が実行されることで低減される。 If the resistance polarization difference is not the maximum, the derivation unit 130 compares the resistance polarization difference, the concentration polarization difference, and the activation polarization difference, and determines whether the concentration polarization difference is the maximum among them ( Step S210). If the concentration polarization difference is the maximum, the control unit 140 executes purge control (step S220). Concentration polarization occurs due to a deviation between the reaction of the reactant gas and the flow rate of the reactant gas, or a reduction in the reaction surface area (flooding). Therefore, control is performed to open the hydrogen exhaust port and adjust the flow rate of the reactant gas. It is reduced by

ステップS218またはS220の処理後、制御部140は、燃料電池スタック20の運転が終了したか否かを判定する(ステップS222)。燃料電池スタック20の運転が終了していない場合、ステップS202に戻り、燃料電池スタック20の運転が終了した場合、本フローチャートの処理が終了する。 After the processing in step S218 or S220, the control unit 140 determines whether or not the operation of the fuel cell stack 20 has ended (step S222). If the operation of the fuel cell stack 20 has not ended, the process returns to step S202, and if the operation of the fuel cell stack 20 has ended, the process of this flowchart ends.

なお、上記の処理において、活性化分極差異が第1閾値以上である場合に、水素を供給する際の圧力を上昇させる制御が実行され、抵抗分極差異が第2閾値以上である場合に、冷却ファン40が作動する制御が実行され、濃度分極差異が第3閾値以上である場合に、パージ制御が実行されてもよい。また、上記のフローチャートの処理の順序は適宜変更されてもよい。 In addition, in the above process, when the activation polarization difference is equal to or higher than the first threshold value, control is executed to increase the pressure when supplying hydrogen, and when the resistance polarization difference is equal to or higher than the second threshold value, the cooling Purge control may be executed when the control for operating the fan 40 is executed and the concentration polarization difference is equal to or greater than a third threshold value. Further, the order of processing in the above flowchart may be changed as appropriate.

[ステップS204-ステップS208、および以降の判定処理(ステップS210、S214、S218)]について説明する。 [Step S204-Step S208 and subsequent determination processing (Steps S210, S214, S218)] will be explained.

図8は、ステップS204-ステップS208等について説明するための図である。制御装置100は、検出値情報156をカテゴリに分類する。制御装置100は、カテゴリに対応する電圧値V1が閾値電圧Va未満(例えば0.25V未満)であると判定すると、カテゴリに対応する電流指標、温度をモデル情報154のモデル式(例えば上述した式(3))に適用して、活性化分極(検出活性化分極)、抵抗分極(検出抵抗分極)、および濃度分極(検出濃度分極)を求める。制御装置100は、電圧値V1が閾値電圧Va未満となったときの電流指標に対応するカテゴリを決定し、カテゴリ(図8では100-125)に対応する電流指標、電圧指標および温度に基づいて各分極を導出する。制御装置100は、初期値情報152から上記のカテゴリに対応する、基準活性化分極、基準抵抗分極、および基準濃度分極を取得する。そして、制御装置100は、同じ種別の分極同士を比較して、分極間の差異を導出する。制御装置100は、検出活性化分極と基準活性化分極との差異、検出抵抗分極と基準抵抗分極との差異、および検出濃度分極と基準濃度分極との差異を導出する。以下、検出活性化分極、検出抵抗分極、および検出濃度分極を区別しない場合は、「検出分極」と称し、基準活性化分極、基準抵抗分極、および基準濃度分極を区別しない場合は、「基準分極」と称する場合がある。 FIG. 8 is a diagram for explaining steps S204 to S208, etc. The control device 100 classifies the detected value information 156 into categories. When the control device 100 determines that the voltage value V1 corresponding to the category is less than the threshold voltage Va (for example, less than 0.25V), the control device 100 sets the current index and temperature corresponding to the category to the model formula of the model information 154 (for example, the above-mentioned formula). (3)) is applied to obtain activation polarization (detection activation polarization), resistance polarization (detection resistance polarization), and concentration polarization (detection concentration polarization). The control device 100 determines the category corresponding to the current index when the voltage value V1 becomes less than the threshold voltage Va, and based on the current index, voltage index, and temperature corresponding to the category (100-125 in FIG. 8). Derive each polarization. The control device 100 obtains the reference activation polarization, reference resistance polarization, and reference concentration polarization corresponding to the above categories from the initial value information 152. Then, the control device 100 compares the polarizations of the same type and derives the difference between the polarizations. The control device 100 derives the difference between the detected activation polarization and the reference activation polarization, the difference between the detected resistance polarization and the reference resistance polarization, and the difference between the detected concentration polarization and the reference concentration polarization. Hereinafter, when detection activation polarization, detection resistance polarization, and detection concentration polarization are not distinguished, they are referred to as "detection polarization," and when reference activation polarization, reference resistance polarization, and reference concentration polarization are not distinguished, they are referred to as "reference polarization." ” is sometimes called.

図9は、分極の比較結果の一例を示す図である。図示する例では、検出分極から基準分極を減算した電圧[V]を示している。例えば、本例の様に検出濃度分極と基準濃度分極との差異が他の差異に比べて大きい場合、制御部140は、前述したようにパージ制御を実行する。 FIG. 9 is a diagram showing an example of polarization comparison results. In the illustrated example, the voltage [V] obtained by subtracting the reference polarization from the detected polarization is shown. For example, when the difference between the detected concentration polarization and the reference concentration polarization is larger than other differences as in this example, the control unit 140 executes purge control as described above.

図10は、燃料電池セルが出力する電圧(セル電圧[V])の変位と、濃度分極[V]の変位との一例を示す図である。例えば、燃料電池セルに対する制御を一定(電流を20A)にし、低流量、低動作温度で燃料電池セルを稼働させることで、時間が経過するとフラッディングが生じるように実験を行った。フラッディングとは、発電時に生成される水が燃料電池内に滞留してアノードガスの供給および反応を阻害する現象である。この場合、燃料電池セルが出力する電圧は時間の経過によって減少した。燃料電池セル(CELL 5)が出力する電圧が閾値電圧Va(例えば0.25V)未満となった時刻Txに、前述した図7のフローチャートのステップS206以降の処理が実行され、前述した図9で示したように検出濃度分極から基準濃度分極を減算した電圧(Concentration overpotential)が最大であると判定され、制御部140は、パージ制御を実行した。パージ制御が実行されると、濃度分極が減少傾向となり、燃料電池セルが出力する電圧が上昇した。このように、実験結果では、フラッディングの障害が除去された。 FIG. 10 is a diagram showing an example of a change in the voltage (cell voltage [V]) output by a fuel cell and a change in concentration polarization [V]. For example, an experiment was conducted in which the control for the fuel cell was kept constant (current 20 A) and the fuel cell was operated at a low flow rate and low operating temperature so that flooding would occur over time. Flooding is a phenomenon in which water generated during power generation remains in the fuel cell and inhibits the supply and reaction of anode gas. In this case, the voltage output by the fuel cell decreased over time. At the time Tx when the voltage output by the fuel cell (CELL 5) becomes lower than the threshold voltage Va (for example, 0.25V), the processes from step S206 onward in the flowchart of FIG. 7 described above are executed, and the processes in FIG. As shown, it was determined that the voltage (concentration overpotential) obtained by subtracting the reference concentration polarization from the detected concentration polarization was the maximum, and the control unit 140 executed purge control. When purge control was executed, the concentration polarization tended to decrease, and the voltage output from the fuel cell increased. Thus, in the experimental results, the flooding obstacle was removed.

上記のように、制御装置100は、種別ごとの検出分極と基準分極との差異を比較して、比較結果に基づいて、燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させるための手法を導出することにより、燃料電池の動作を向上させるための制御手法を簡便または適切に導出することができる。更に、制御装置100は、導出した手法を実行することにより、燃料電池の動作を向上させることができる。 As described above, the control device 100 compares the difference between the detected polarization for each type and the reference polarization, and derives a method for increasing the voltage value output by the fuel cell based on the comparison result. Accordingly, a control method for improving the operation of the fuel cell can be easily or appropriately derived. Furthermore, the control device 100 can improve the operation of the fuel cell by executing the derived method.

[電流指標をカテゴリに分類する処理についての説明]
図11は、本実施形態の処理で得られるI-V曲線と、他の手法により得られるI-V曲線とを示す図である。図10の縦軸は燃料電池セルが出力するセル電圧[V]を示し、図10の横軸は燃料電池セルが出力する電流密度[A/cm]を示している。図中、「Reference」は、前述した[参考文献1]において、式(2)を用いて実験により得られたものである。「Reference」が示すI-V曲線は、燃料電池セルの特性を示す基準となるI-V曲線である。具体的には、「Reference」は、本実施形態の図7のフローチャートの処理を適用せずに、任意の電流値のときの燃料電池セル電圧と温度を計測し、所定温度に到達した場合に、冷却ファンが作動して燃料電池セルを冷却する処理が行われて得られたI-V曲線である。「All data」は、所定周期で得られたすべてのデータを用いて本実施形態の図7のステップS204以降の処理を実行して生成されたI-V曲線を示している。「Prоpоsed」は、前述した図7のフローチャートの処理を行って得られたI-V曲線である。「Prоpоsed」は、本実施形態で示したように、所定の電流密度のレンジで電圧と電流との関係をプロットして得られたI-V曲線である。これらのI-V曲線は、後述する図12に示すプロットデータを最小二乗法などの手法を用いて統計処理して得られる電流-電圧データからなる曲線である。
[Explanation of the process of classifying current indicators into categories]
FIG. 11 is a diagram showing an IV curve obtained by the process of this embodiment and an IV curve obtained by another method. The vertical axis in FIG. 10 indicates the cell voltage [V] output by the fuel cell, and the horizontal axis in FIG. 10 indicates the current density [A/cm 2 ] output by the fuel cell. In the figure, "Reference" is obtained by experiment using equation (2) in the above-mentioned [Reference Document 1]. The IV curve indicated by "Reference" is an IV curve that serves as a reference indicating the characteristics of the fuel cell. Specifically, "Reference" measures the fuel cell voltage and temperature at an arbitrary current value without applying the process of the flowchart of FIG. 7 of this embodiment, and when a predetermined temperature is reached, , is an IV curve obtained when a cooling fan is operated to cool the fuel cell. "All data" indicates an IV curve generated by executing the processes from step S204 in FIG. 7 of this embodiment using all data obtained at a predetermined period. "Proposed" is an IV curve obtained by performing the process shown in the flowchart of FIG. 7 described above. As shown in the present embodiment, "Proposed" is an IV curve obtained by plotting the relationship between voltage and current in a predetermined current density range. These IV curves are curves made of current-voltage data obtained by statistically processing plot data shown in FIG. 12, which will be described later, using a method such as the least squares method.

「All data」のI-V曲線は、「Reference」のI-V曲線に対して大きく乖離しているが、「Prоpоsed」のI-V曲線は、「Reference」のI-V曲線と同様の傾向を示している。これは以下の理由による。 The I-V curve of "All data" is largely deviated from the IV curve of "Reference", but the I-V curve of "Proоposed" is similar to the I-V curve of "Reference". It shows a trend. This is due to the following reasons.

図12は、「All data」、「Reference」および「Prоpоsed」を生成するために用いられたプロットデータを示す図である。「All data」のプロットデータは、特に低電流密度領域で他の電流密度領域よりも多くプロットデータが存在する。このため、曲線を生成する際に低電流密度領域のプロットデータや外れ値などのプロットデータの影響が大きくなるため、図11で示したように、「All data」のI-V曲線は、「Reference」のI-V曲線に対して大きく乖離する。一方、本実施形態では、電流密度のレンジごと(カテゴリごと)のデータを用いているため、「Prоpоsed」のI-V曲線は、燃料電池セルの特性を示す基準となる「Reference」のI-V曲線と同様の傾向を示している。 FIG. 12 is a diagram showing plot data used to generate "All data," "Reference," and "Proposed." There is more plot data of "All data" particularly in the low current density region than in other current density regions. Therefore, when generating a curve, the influence of plot data such as plot data in the low current density region and outliers becomes large, so as shown in FIG. 11, the I-V curve of "All data" is There is a large deviation from the IV curve of "Reference". On the other hand, in this embodiment, since data for each range (category) of current density is used, the I-V curve of "Proposed" is the I-V curve of "Reference" which is a standard indicating the characteristics of the fuel cell. It shows the same tendency as the V curve.

図13は、電流密度が500mA/cmのときの各手法の分極を示す図である。「All data」の活性化分極は過大評価され、他の分極は過小評価された。「Reference」の分極と「Prоpоsed」の分極との最大差は0.05である。このように、「Prоpоsed」の分極の傾向は、基準である「Reference」の分極の傾向と同様であり、「Prоpоsed」の分極分離精度は維持される。 FIG. 13 is a diagram showing the polarization of each method when the current density is 500 mA/cm 2 . The activation polarization of "All data" was overestimated, and the other polarizations were underestimated. The maximum difference between the polarization of "Reference" and the polarization of "Proposed" is 0.05. In this way, the polarization tendency of "Proposed" is similar to that of the standard "Reference", and the polarization separation accuracy of "Proposed" is maintained.

本実施形態では、電流密度をカテゴリに分類して、分類の結果を用いて各分極を比較した比較結果に基づいて、電圧を上昇させるための制御を実行する。これにより、本実施形態の制御装置100は、上述したようにプロットデータに偏りが生じる場合であっても、各電流レンジのサンプルデータの数を均一化して、検出分極と基準分極との差異に基づく制御を行うことにより、精度の向上と処理負荷の軽減とを実現することができる。 In this embodiment, the current density is classified into categories, and control for increasing the voltage is executed based on the comparison result of comparing each polarization using the classification results. As a result, even if the plot data is biased as described above, the control device 100 of the present embodiment equalizes the number of sample data for each current range and compensates for the difference between the detected polarization and the reference polarization. By performing control based on this, it is possible to improve accuracy and reduce processing load.

以上説明した第1実施形態によれば、制御装置100は、電流指標を複数のモデルに適用して複数の分極を導出し、電圧に関する電圧指標が閾値未満である場合に、複数の分極のそれぞれに対して設定された基準分極のそれぞれと、複数の分極のそれぞれとの差異とを比較して、比較結果に基づいて、燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させるための手法を導出することにより、燃料電池の動作を向上させるための制御手法を簡便または適切に導出することができる。より具体的には、制御装置100は、燃料電池セルが稼働している際の温度を、各分極を導出するモデルのパラメータとして取り入れることで、各検出分極をより精度よく導出することができる。更に、制御装置100は、電流密度をカテゴライズして、カテゴライズした電流密度に対応する電圧および温度を用いて燃料電池が稼働中に燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させる適切な手法を導出し、導出した手法を適用する。これにより、制御装置100は、計算コストを抑制して運転中の燃料電池セルの状態をより適切に診断し、燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させることができる。 According to the first embodiment described above, the control device 100 derives the plurality of polarizations by applying the current index to the plurality of models, and when the voltage index regarding the voltage is less than the threshold value, the control device 100 Comparing the difference between each of the reference polarizations set for the reference polarization and each of the plurality of polarizations, and deriving a method for increasing the voltage value output by the fuel cell based on the comparison result. Accordingly, a control method for improving the operation of the fuel cell can be easily or appropriately derived. More specifically, the control device 100 can derive each detected polarization with higher accuracy by incorporating the temperature at which the fuel cell is operating as a parameter of the model for deriving each polarization. Further, the control device 100 categorizes the current density and derives an appropriate method for increasing the voltage value output by the fuel cell while the fuel cell is in operation using the voltage and temperature corresponding to the categorized current density. , apply the derived method. Thereby, the control device 100 can suppress the calculation cost, more appropriately diagnose the state of the fuel cell in operation, and increase the voltage value output by the fuel cell.

<第2実施形態>
以下、第2実施形態について説明する。第1実施形態では、活性化分極、抵抗分極、および濃度分極を求め、これらの分極と対応する初期値の分極とを比較し、比較結果に基づく制御を実行した。これに対して、第2実施形態では、活性化分極を求める処理、および活性化分極と対応する初期値の活性化分極とを比較する処理が省略される。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
<Second embodiment>
The second embodiment will be described below. In the first embodiment, activation polarization, resistance polarization, and concentration polarization were determined, these polarizations were compared with the corresponding initial value polarization, and control was executed based on the comparison results. In contrast, in the second embodiment, the process of determining the activation polarization and the process of comparing the activation polarization with the corresponding initial value activation polarization are omitted. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly explained.

[フローチャート]
図14は、第2実施形態の制御装置100が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。前述した図7のフローチャートとの相違点を中心に説明する。図14では、図7のステップS206の処理に代えて、ステップS207の処理が実行され、ステップS210およびステップS212の処理が省略される。
[flowchart]
FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of the flow of processing executed by the control device 100 of the second embodiment. The explanation will focus on the differences from the flowchart of FIG. 7 described above. In FIG. 14, the process in step S207 is executed instead of the process in step S206 in FIG. 7, and the processes in step S210 and step S212 are omitted.

ステップS204で電圧値V1が閾値電圧Va未満であると判定された場合、処理部120は、抵抗分極、および濃度分極を求める(ステップS207)。次に、処理部120は、求めた分極と、初期値情報152の分極との差異を導出する。処理部120は、求めた抵抗分極と初期値情報152の抵抗分極との差異、および求めた濃度分極と初期値情報152の濃度分極との差異を導出する。そして、ステップS214-S222の処理が実行される。 If it is determined in step S204 that the voltage value V1 is less than the threshold voltage Va, the processing unit 120 calculates resistance polarization and concentration polarization (step S207). Next, the processing unit 120 derives the difference between the obtained polarization and the polarization of the initial value information 152. The processing unit 120 derives the difference between the obtained resistance polarization and the resistance polarization of the initial value information 152 and the difference between the obtained concentration polarization and the concentration polarization of the initial value information 152. Then, the processes of steps S214-S222 are executed.

ステップS204で電圧値V1が閾値電圧Va未満であると判定されるような状況では、比較的に抵抗分極差異または濃度分極差異が生じやすい傾向であり、活性化分極差異は生じにくい傾向である。このため、図14のフローチャートのように、活性化分極の差を導出する処理および活性化分極の差が最大であるか否かを判定する処理は省略されてもよい。 In a situation where the voltage value V1 is determined to be less than the threshold voltage Va in step S204, a resistance polarization difference or a concentration polarization difference tends to occur relatively easily, and an activation polarization difference tends to occur less easily. Therefore, as shown in the flowchart of FIG. 14, the process of deriving the difference in activation polarization and the process of determining whether the difference in activation polarization is the maximum may be omitted.

以上説明した第2実施形態によれば、より簡便に燃料電池の動作を向上させるための制御手法を簡便または適切に導出することができる。 According to the second embodiment described above, a control method for improving the operation of the fuel cell can be easily or appropriately derived.

なお、本実施形態では、一例として固体高分子形型燃料電池に適用するものとして説明したが、本実施形態の処理は固体高分子形型燃料電池以外の燃料電池に適用されてもよい。この場合、制御装置100が、固体高分子形型燃料電池以外の燃料電池セルが出力する電流に関する電流指標および電圧に関する電圧指標を取得し、取得した電流指標を複数のモデルに適用して複数の分極を導出する。そして、制御装置100は、電圧に関する電圧指標が閾値未満である場合に、複数の分極のそれぞれに対して設定された基準分極のそれぞれと、複数の分極のそれぞれとの差異とを比較して、比較結果に基づいて、燃料電池が出力する電圧値を上昇させるための手法を導出する。 Note that although this embodiment has been described as being applied to a polymer electrolyte fuel cell as an example, the process of this embodiment may be applied to fuel cells other than polymer electrolyte fuel cells. In this case, the control device 100 acquires a current index related to the current and a voltage index related to the voltage output by the fuel cell other than the polymer electrolyte fuel cell, and applies the acquired current index to a plurality of models to generate a plurality of Derive polarization. Then, when the voltage index related to the voltage is less than the threshold value, the control device 100 compares each of the reference polarizations set for each of the plurality of polarizations with the difference between each of the plurality of polarizations, Based on the comparison results, we will derive a method for increasing the voltage value output by the fuel cell.

[まとめ]
これまで燃料電池の安定稼働を実現するには、多数のセンサや高精度の計測が必要であり高コストであった。また、分極を評価するためには運転を停止してインピーダンスアナライザなどの専用の装置を用いる必要があった。これに対して、本実施形態では、取得する情報は、多くの燃料電池で検出されている電流、電圧、温度であり、付加的にセンサや計測器を備える必要がなく、コストを抑制しつつ、燃料電池の動作を向上させるための制御手法を簡便または適切に導出することができる。更に、本実施形態では電圧閾値を設けているので、制御が頻繁に生じて電力消費量が増大することを抑制することができる。このように、本実施形態では、燃料電池の安定稼働とライフタイムの向上を実現し、システムの信頼性の向上、および普及に貢献することができる。
[summary]
Until now, achieving stable operation of fuel cells required a large number of sensors and high-precision measurements, which was expensive. Furthermore, in order to evaluate polarization, it was necessary to stop operation and use a dedicated device such as an impedance analyzer. In contrast, in this embodiment, the information to be acquired is the current, voltage, and temperature detected by many fuel cells, and there is no need to additionally provide sensors or measuring instruments, reducing costs while reducing costs. , it is possible to easily or appropriately derive a control method for improving the operation of a fuel cell. Furthermore, since a voltage threshold is provided in this embodiment, it is possible to suppress an increase in power consumption due to frequent control. In this way, this embodiment can realize stable operation and improve the lifetime of the fuel cell, contributing to improved system reliability and widespread use.

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the mode for implementing the present invention has been described above using embodiments, the present invention is not limited to these embodiments in any way, and various modifications and substitutions can be made without departing from the gist of the present invention. can be added.

1‥燃料電池システム、10‥燃料電池ユニット、20‥燃料電池スタック、30‥エアポンプ、32‥エア流量制御機構、40‥冷却ファン、50‥水素タンク、52‥水素流量制御機構、70‥センサ群、100‥制御装置、110‥取得部、120‥処理部、130‥導出部、140‥制御部、150‥記憶部、152‥初期値情報、154‥モデル情報、156‥検出値情報 1‥Fuel cell system, 10‥Fuel cell unit, 20‥Fuel cell stack, 30‥Air pump, 32‥Air flow control mechanism, 40‥Cooling fan, 50‥Hydrogen tank, 52‥Hydrogen flow rate control mechanism, 70‥Sensor group , 100...Control device, 110...Acquisition unit, 120...Processing unit, 130...Derivation unit, 140...Control unit, 150...Storage unit, 152...Initial value information, 154...Model information, 156...Detected value information

Claims (13)

燃料電池セルが出力する電流に関する電流指標および電圧に関する電圧指標を取得する取得部と、
前記電流指標を複数のモデルに適用して複数の分極を導出する処理部と、
前記電圧に関する電圧指標が閾値未満である場合に、前記複数の分極のそれぞれに対して設定された基準分極のそれぞれと、前記複数の分極のそれぞれとの差異とを比較して、比較結果に基づいて、前記燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させるための手法を導出する導出部と、
を備える情報処理装置。
an acquisition unit that acquires a current index regarding the current output by the fuel cell and a voltage index regarding the voltage;
a processing unit that derives a plurality of polarizations by applying the current index to a plurality of models;
When the voltage index related to the voltage is less than a threshold, compare each of the reference polarizations set for each of the plurality of polarizations with the difference between each of the plurality of polarizations, and based on the comparison result. a derivation unit that derives a method for increasing the voltage value output by the fuel cell;
An information processing device comprising:
前記複数の分極は、抵抗分極および濃度分極を含み、
前記処理部は、抵抗分極を導出する第1モデルに前記電流指標を適用して抵抗分極、濃度分極を導出する第2モデルに前記電流指標を適用して濃度分極を導出し、
前記導出部は、前記電圧指標が閾値未満である場合に、前記抵抗分極と前記電流指標に対して設定された基準抵抗分極との抵抗分極差異と、前記濃度分極と前記電流指標に対して設定された基準濃度分極との濃度分極差異とを比較して、比較結果に基づいて、前記燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させるための手法を導出する、
請求項1に記載の情報処理装置。
The plurality of polarizations include resistance polarization and concentration polarization,
The processing unit derives concentration polarization by applying the current index to a second model that derives resistance polarization and concentration polarization by applying the current index to a first model that derives resistance polarization,
The derivation unit is configured to calculate a resistance polarization difference between the resistance polarization and a reference resistance polarization set for the current index, and a resistance polarization difference set for the concentration polarization and the current index when the voltage index is less than a threshold value. comparing the concentration polarization difference with the reference concentration polarization obtained, and deriving a method for increasing the voltage value output by the fuel cell based on the comparison result;
The information processing device according to claim 1.
前記複数の分極は、更に活性化分極を含み、
前記処理部は、活性化分極を導出する第3モデルに前記電流指標を適用して活性化分極を導出し、
前記導出部は、前記電圧指標が閾値未満である場合に、前記抵抗分極差異と、前記濃度分極差異と、前記活性化分極と前記電流指標に対して設定された基準活性化分極との活性化分極差異とを比較して、比較結果に基づいて、前記燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させるための手法を導出する、
請求項2に記載の情報処理装置。
The plurality of polarizations further include activation polarization,
The processing unit derives activation polarization by applying the current index to a third model for deriving activation polarization,
The derivation unit is configured to activate the resistance polarization difference, the concentration polarization difference, the activation polarization, and a reference activation polarization set for the current index when the voltage index is less than a threshold value. and deriving a method for increasing the voltage value output by the fuel cell based on the comparison result.
The information processing device according to claim 2.
前記取得部は、更に前記燃料電池セルの温度を取得し、
前記複数のモデルのうち一部または全部のモデルは、前記電流指標に加え、前記取得部が取得した温度に関する指標を用いて前記分極を導出するモデルである、
請求項1から3のうちいずれか1項に記載の情報処理装置。
The acquisition unit further acquires the temperature of the fuel cell,
Some or all of the plurality of models are models that derive the polarization using an index related to temperature acquired by the acquisition unit in addition to the current index,
The information processing device according to any one of claims 1 to 3.
前記導出部は、
前記取得された電流指標および電圧指標を、電流指標を所定の範囲に区画したカテゴリに基づいて分類し、前記分類の結果に対応する1つの電流指標および1つの電圧指標に基づいて複数の分極を導出し、
前記電圧に関する電圧指標が閾値未満である場合に、分類の結果に対応付けられた複数の基準分極のそれぞれと、導出した前記複数の分極のそれぞれとを比較して、前記手法を導出する、
請求項1から4のうちいずれか1項に記載の情報処理装置。
The derivation unit is
The obtained current index and voltage index are classified based on categories in which the current index is divided into predetermined ranges, and a plurality of polarizations are determined based on one current index and one voltage index corresponding to the result of the classification. Derive,
deriving the method by comparing each of the plurality of reference polarizations associated with the classification result with each of the plurality of derived polarizations when the voltage index regarding the voltage is less than a threshold;
The information processing device according to any one of claims 1 to 4.
前記導出部は、前記抵抗分極差異と前記濃度分極差異とのうち大きい差異に対応付けられた手法を、前記電圧値を上昇させるための手法に決定する、
請求項2に記載の情報処理装置。
The deriving unit determines a method associated with a larger difference between the resistance polarization difference and the concentration polarization difference as a method for increasing the voltage value.
The information processing device according to claim 2.
前記抵抗分極差異が大きい場合、前記燃料電池セルを冷却させるための制御を実行し、
前記濃度分極差異が大きい場合、前記燃料電池セルの水素の排出口を開放させ、且つ前記燃料電池セルに流入させる空気または酸素の量を調整する制御を実行する、制御部を更に備える、
請求項6に記載の情報処理装置。
If the resistance polarization difference is large, performing control to cool the fuel cell,
If the concentration polarization difference is large, the fuel cell further includes a control unit that executes control to open a hydrogen discharge port of the fuel cell and adjust the amount of air or oxygen flowing into the fuel cell.
The information processing device according to claim 6.
前記導出部は、前記抵抗分極差異と前記濃度分極差異と前記活性化分極差異とのうち最も大きい差異に対応付けられた手法を、前記電圧値を上昇させるための手法に決定する、
請求項3に記載の情報処理装置。
The derivation unit determines a method associated with the largest difference among the resistance polarization difference, the concentration polarization difference, and the activation polarization difference as a method for increasing the voltage value.
The information processing device according to claim 3.
前記抵抗分極差異が最も大きい場合、前記燃料電池セルを冷却させるための制御を実行し、
前記濃度分極差異が最も大きい場合、前記燃料電池セルの水素の排出口を開放させ、且つ前記燃料電池セルに流入させる空気または酸素の量を調整する制御を実行し、
前記活性化分極差異が最も大きい場合、前記燃料電池セルに供給する水素の圧力を上昇させる制御を実行する、制御部を更に備える、
請求項8に記載の情報処理装置。
If the resistance polarization difference is the largest, performing control to cool the fuel cell;
If the concentration polarization difference is the largest, opening the hydrogen outlet of the fuel cell and controlling the amount of air or oxygen flowing into the fuel cell,
further comprising a control unit that executes control to increase the pressure of hydrogen supplied to the fuel cell when the activation polarization difference is the largest;
The information processing device according to claim 8.
請求項1から9のうちいずれか1項に記載の情報処理装置と、
複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックと、
を有する電力供給システム。
An information processing device according to any one of claims 1 to 9,
A fuel cell stack in which multiple fuel cells are stacked,
Power supply system with.
前記燃料電池セルに水素を供給する第1供給設備と、
前記燃料電池セルに空気または酸素を供給する第2供給設備と、
前記燃料電池セルを冷却する冷却設備と、を更に備える、
請求項10に記載の電力供給システム。
a first supply facility that supplies hydrogen to the fuel cell;
a second supply facility that supplies air or oxygen to the fuel cell;
further comprising a cooling facility that cools the fuel cell;
The power supply system according to claim 10.
コンピュータが、
燃料電池セルが出力する電流に関する電流指標および電圧に関する電圧指標を取得し、
前記電流指標を複数のモデルに適用して複数の分極を導出し、
前記電圧に関する電圧指標が閾値未満である場合に、前記複数の分極のそれぞれに対して設定された基準分極のそれぞれと、前記複数の分極のそれぞれとの差異とを比較して、比較結果に基づいて、前記燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させるための手法を導出する、
情報処理方法。
The computer is
Obtaining a current index regarding the current output by the fuel cell and a voltage index regarding the voltage,
applying the current index to multiple models to derive multiple polarizations;
When the voltage index related to the voltage is less than a threshold, compare each of the reference polarizations set for each of the plurality of polarizations with the difference between each of the plurality of polarizations, and based on the comparison result. deriving a method for increasing the voltage value output by the fuel cell;
Information processing method.
コンピュータに、
燃料電池セルが出力する電流に関する電流指標および電圧に関する電圧指標を取得させ、
前記電流指標を複数のモデルに適用して複数の分極を導出させ、
前記電圧に関する電圧指標が閾値未満である場合に、前記複数の分極のそれぞれに対して設定された基準分極のそれぞれと、前記複数の分極のそれぞれとの差異とを比較して、比較結果に基づいて、前記燃料電池セルが出力する電圧値を上昇させるための手法を導出させる、
プログラム。
to the computer,
obtain a current index regarding the current output by the fuel cell and a voltage index regarding the voltage;
applying the current index to multiple models to derive multiple polarizations;
When the voltage index related to the voltage is less than a threshold, each of the reference polarizations set for each of the plurality of polarizations is compared with the difference between each of the plurality of polarizations, and based on the comparison result. and deriving a method for increasing the voltage value output by the fuel cell,
program.
JP2020193461A 2020-11-20 2020-11-20 Information processing device, power supply system, information processing method, and program Active JP7437765B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020193461A JP7437765B2 (en) 2020-11-20 2020-11-20 Information processing device, power supply system, information processing method, and program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020193461A JP7437765B2 (en) 2020-11-20 2020-11-20 Information processing device, power supply system, information processing method, and program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022082099A JP2022082099A (en) 2022-06-01
JP7437765B2 true JP7437765B2 (en) 2024-02-26

Family

ID=81801267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020193461A Active JP7437765B2 (en) 2020-11-20 2020-11-20 Information processing device, power supply system, information processing method, and program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7437765B2 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007188665A (en) 2006-01-11 2007-07-26 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2008269920A (en) 2007-04-19 2008-11-06 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2009026567A (en) 2007-07-19 2009-02-05 Yokogawa Electric Corp Method of estimating physical parameter of fuel cell, and device using the method
JP2009048813A (en) 2007-08-16 2009-03-05 Yokogawa Electric Corp Fuel cell simulator
JP2009117110A (en) 2007-11-05 2009-05-28 Tsuruga Electric Corp Fuel battery characteristics diagnosing method and diagnosing device
JP2009123613A (en) 2007-11-16 2009-06-04 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system and method of controlling fuel cell system
JP2009205894A (en) 2008-02-27 2009-09-10 Toyota Motor Corp Analysis device and method of fuel cell
US20100075191A1 (en) 2008-09-23 2010-03-25 Nelson David E Textured solid oxide fuel cell having reduced polarization losses
JP2010123279A (en) 2008-11-17 2010-06-03 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007188665A (en) 2006-01-11 2007-07-26 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2008269920A (en) 2007-04-19 2008-11-06 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2009026567A (en) 2007-07-19 2009-02-05 Yokogawa Electric Corp Method of estimating physical parameter of fuel cell, and device using the method
JP2009048813A (en) 2007-08-16 2009-03-05 Yokogawa Electric Corp Fuel cell simulator
JP2009117110A (en) 2007-11-05 2009-05-28 Tsuruga Electric Corp Fuel battery characteristics diagnosing method and diagnosing device
JP2009123613A (en) 2007-11-16 2009-06-04 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system and method of controlling fuel cell system
JP2009205894A (en) 2008-02-27 2009-09-10 Toyota Motor Corp Analysis device and method of fuel cell
US20100075191A1 (en) 2008-09-23 2010-03-25 Nelson David E Textured solid oxide fuel cell having reduced polarization losses
JP2010123279A (en) 2008-11-17 2010-06-03 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022082099A (en) 2022-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6195905B2 (en) Method for measuring the critical operating state of a fuel cell stack
KR101918365B1 (en) Controlling system and method for fuel cell vehicle
JP5017783B2 (en) Fuel cell system
US8492037B2 (en) Fuel cell system having wet-state determination
US20090061263A1 (en) Fuel cell system and method for estimating output characteristic of fuel cell
JP5287815B2 (en) Fuel cell system, negative voltage factor identification method and program
CN109841879B (en) Fuel cell water content estimation system, method, computer device and storage medium
KR101637746B1 (en) Device and method for diagnosing of fuel cell
US20140272652A1 (en) Systems and methods for predicting polarization curves in a fuel cell system
CN109802160B (en) Method for estimating performance of membrane electrode of fuel cell
WO2012023011A1 (en) Fuel cell system and control method for fuel cell system
CN109216737B (en) Detection and remediation of impure fuel
CN106549176A (en) The checking and correction of GEN2 anode hydrogen gas concentration estimation
KR101803650B1 (en) Fuel cell system and control method of fuel cell
JP2010049894A (en) Fuel cell system and state detecting method of fuel cell
CN104396074A (en) Fuel cell system and method for operating same
KR101592641B1 (en) Method for diagnosing fuel cell stack
KR101315764B1 (en) Method for detecting fail of hydrogen supply system for fuel cell
US20080166609A1 (en) Fuel Cell System
JP7437765B2 (en) Information processing device, power supply system, information processing method, and program
CN114649550B (en) Fuel cell life prediction method, fuel cell system, vehicle, and storage medium
US9564648B2 (en) Anode leak location detection
WO2023181650A1 (en) Condition-estimating device, fault-determining device, and condition-estimating/fault-determining device
Akimoto et al. Simple on-board fault-detection method for proton exchange membrane fuel cell stacks using by semi-empirical curve fitting
US11165077B2 (en) Method of outputting a water level of a capacitive level sensor for a water trap of a fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230502

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240123

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240205

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7437765

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150