KR101898317B1 - 발전 감시 장치 및 발전 감시 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는, 복수 셀마다의 전압에 기초하여 발전 상황을 감시하는 방법에 있어서도, 마이너스 전압의 발생을 검출하는 것이다.
마이너스 전압이 발생하고 있을 가능성이, 복수 셀마다 측정된 측정 전압에 기초하여 검출된 경우, 수소 유량을 증대시킨다(스텝 S710). 그 후, 측정 전압을 취득하고(S715), 측정 전압이 제2 전압 V2 이상에 도달한 경우(스텝 S720, "예"), 마이너스 전압을 야기하는 수소 결핍이 발생하고 있었다고 판정한다(스텝 S750). 한편, 측정 전압이 제2 전압 V2 이상에 도달하지 않은 경우(스텝 S730, "예" 또는 스텝 S740, "예"), 에어 결핍이 발생하고 있었다고 판정한다(스텝 S770).

Description

발전 감시 장치 및 발전 감시 방법 {DEVICE FOR MONITORING ELECTRICITY GENERATION AND METHOD FOR MONITORING ELECTRICITY GENERATION}
본원은, 2014년 10월 28일에 출원된 출원 번호 제2014-218947호의 일본 특허 출원에 기초하는 우선권을 주장하고, 그 개시 내용 모두가 참조에 의해 본원에 포함된다.
본 발명은, 연료 전지에 의한 발전의 감시에 관한 것이다.
연료 전지 스택을 구성하는 복수 셀마다의 전압을 측정하여, 발전 상황을 감시하는 것이 알려져 있다(JP2013-69489).
상기 선행 기술의 경우, 복수 셀마다의 전압을 측정하고 있으므로, 1개씩의 셀의 전압을 정확하게 파악하는 것은 어렵다. 따라서, 이러한 방법의 경우, 복수 셀 중 일부의 셀에 마이너스 전압이 발생하고 있는 것을 간과할 우려가 있다. 마이너스 전압의 발생은, 셀의 열화로 이어지므로, 적절하게 검출하는 것이 바람직하다. 본원 발명은, 상기 선행 기술을 근거로 하여, 복수 셀마다의 전압에 기초하여 발전 상황을 감시하는 방법에 있어서도, 마이너스 전압의 발생을 검출하는 것을 해결 과제로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위한 것이며, 이하의 형태로서 실현할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 발전 감시 장치가 제공된다. 이 발전 감시 장치는, 연료 전지에 포함되는 복수의 셀에 의한 셀 전압의 합계값을 취득하는 취득부와, 상기 합계값이 상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있을 가능성을 나타내는 경우, 상기 복수의 연료 전지 셀에 대한 애노드 가스의 유량을 증대시키는 증대부와, 상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있었는지를, 상기 애노드 가스의 유량의 증대 후에 있어서의 상기 합계값에 기초하여 판정하는 판정부를 구비한다. 이 형태에 의하면, 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있었는지를, 복수의 셀에 의한 셀 전압의 합계값에 기초하여 판정할 수 있다.
상기 형태에 있어서, 상기 판정부는, 상기 애노드 가스의 유량의 증대 후, 상기 합계값이 기준 전압값 이상에 도달한 경우, 상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있었다고 판정해도 된다. 이 형태에 의하면, 기준값과의 비교를 사용하므로, 판정을 용이하게 실행할 수 있다.
상기 형태에 있어서, 상기 판정부는, 상기 애노드 가스의 유량의 증대 후, 소정 시간 경과해도 상기 합계값이 소정 전압값에 도달하지 않은 경우, 상기 복수의 셀 중 어디에도 마이너스 전압은 발생하고 있지 않았다고 판정해도 된다. 이 형태에 의하면, 마이너스 전압이 발생하고 있지 않았던 것을 판정할 수 있다.
상기 형태에 있어서, 상기 판정부는, 상기 애노드 가스의 유량의 증대 후, 상기 복수의 셀 중 일부의 셀의 전압이 제로인 것이 추측되는 경우, 상기 복수의 셀 중 어디에도 마이너스 전압은 발생하고 있지 않았다고 판정해도 된다. 이 형태에 의하면, 마이너스 전압이 발생하고 있지 않았던 것을 판정할 수 있다.
상기 형태에 있어서, 상기 증대부는, 상기 판정부에 의한 판정이 행해진 후, 상기 애노드 가스의 유량을 통상값으로 복귀시켜도 된다. 이 형태에 의하면, 연비의 악화를 억제할 수 있다.
상기 형태에 있어서, 상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있었다고 판정된 빈도가 소정 빈도 이상인 경우, 상기 연료 전지에 의한 발전 전력을 제한해도 된다. 이 형태에 의하면, 마이너스 전압에 의한 셀의 열화를 억제할 수 있다.
상기 형태에 있어서, 상기 합계값이 역치 전압 미만인 경우, 상기 연료 전지에 의한 발전을 제한해도 된다. 이 형태에 의하면, 출력 제한을 적절하게 실행할 수 있다.
상기 형태에 있어서, 상기 연료 전지에 의한 발전 전류가 소정값 이상인 경우, 상기 연료 전지에 의한 발전을 제한해도 된다. 이 형태에 의하면, 셀의 열화를 억제할 수 있다.
본 발명은, 상기 이외의 다양한 형태로 실현할 수 있다. 예를 들어, 발전 제어 방법이나, 이 방법을 실현하기 위한 컴퓨터 프로그램, 이 컴퓨터 프로그램을 기억한 일시적이지 않은 기억 매체 등의 형태로 실현할 수 있다.
도 1은 연료 전지 시스템의 개략 구성도.
도 2는 셀 모니터가 셀에 접속되는 모습을 도시하는 도면.
도 3은 측정 전압과 셀 전압의 관계를 나타내는 막대 그래프.
도 4는 발전 감시 처리를 나타내는 흐름도.
도 5는 수소 결핍 및 에어 결핍이 진행된 경우에 있어서의 셀 전압의 변화를 나타내는 그래프.
도 6은 판정 처리를 나타내는 흐름도.
도 1은, 자동차에 탑재되는 연료 전지 시스템(20)의 개략 구성을 나타낸다. 연료 전지 시스템(20)은, 애노드계(50)와, 캐소드계(60)와, 제어부(80)와, 셀 모니터(85)와, 냉각계(90)와, 연료 전지(100)를 구비한다. 연료 전지(100)는, 엔드 플레이트(110)와, 절연판(120)과, 집전판(130)과, 복수(예를 들어, 400매)의 셀(140)과, 집전판(130)과, 절연판(120)과, 엔드 플레이트(110)가, 이 순서로 적층된 스택 구조를 갖는다.
애노드계(50)는, 수소 탱크(51)와, 탱크 밸브(52)와, 레귤레이터(53)와, 배관(54)과, 배출 제어 밸브(56)와, 배출 배관(57)과, 순환 펌프(58)를 구비한다. 수소 탱크(51)에 저장된 수소는, 탱크 밸브(52), 레귤레이터(53) 및 배관(54)을 통해, 연료 전지(100)의 애노드에 공급된다.
애노드 오프 가스(생성수를 포함함)는, 배출 제어 밸브(56)가 개방되어 있는 경우, 배출 배관(57)으로부터 배출된다. 순환 펌프(58)는, 애노드 오프 가스를 배관(54)으로 다시 유입시킨다.
캐소드계(60)는, 배관(61)과, 에어 컴프레서(62)와, 배출 배관(63)을 구비한다. 에어 컴프레서(62)는, 대기로부터 흡인한 에어를 압축하여, 배관(61)을 통해 연료 전지(100)의 캐소드에 공급한다. 캐소드 오프 가스(생성수를 포함함)는, 배출 배관(57)을 통해 대기로 배출된다.
냉각계(90)는, 워터 펌프(91)와, 배관(92)과, 배관(93)과, 라디에이터(94)를 구비한다. 물 등의 냉각 매체는, 워터 펌프(91)에 의해, 배관(92)과, 연료 전지(100)와, 배관(93)과, 라디에이터(94)를 순환한다. 연료 전지(100)의 폐열이 라디에이터(94)에 있어서 대기로 방출됨으로써, 연료 전지(100)가 냉각된다.
제어부(80)는, 취득부(81)와, 판정부(82)와, 증대부(83)를 구비한다. 제어부(80)는, 상술한 각종 동작을 통괄 제어하거나, 통괄 제어에 필요한 정보를 취득함으로써, 연료 전지(100)에 의한 발전을 제어한다. 셀 모니터(85)는, 셀(140)의 발전 상황을 취득하여, 제어부(80)에 입력한다.
도 2는, 셀 모니터(85)가 셀(140)에 접속되는 모습을 나타낸다. 셀 모니터(85)는, 각 셀 그룹에 대한 셀 전압의 합계값을 측정한다. 취득부(81)는, 각 셀 그룹에 대한 셀 전압의 합계값을 취득한다. 본 실시 형태에 있어서의 셀 그룹은, 인접하는 2개의 셀(140)에 의해 구성된다. 이러한 구성에 의한 셀 모니터(85)는, 셀(140)마다 전압을 측정하는 구성에 비해, 저렴하게 제조할 수 있다. 이하, 상기한 합계값을 측정 전압이라고 한다. 측정 전압의 취득은, 마이너스 전압이 발생하고 있는 셀(140)의 검출을 목적 중 하나로 하고 있다. 마이너스 전압이 발생한 셀(140)은 열화가 진행되기 때문이다.
그러나, 측정 전압은, 2개의 셀(140) 각각에 의한 셀 전압을 합계한 값이므로, 각각의 셀 전압을 측정 전압으로부터 정확하게 파악하는 것은 어렵다. 예를 들어 측정 전압이 0.6V인 경우, 셀 전압이 0.3V씩인지, 1V와 -0.4V인지, 혹은 다른 수치의 조합인지를 판별하는 것은 어렵다.
단, 셀 전압의 상한값을 이용하면, 마이너스 전압이 발생하고 있는지 여부를 추측할 수는 있다. 본 실시 형태에서는 셀 전압의 상한값을 고정값(예를 들어, 1.0V)이라고 간주하고, 이하, 이 고정값을 제2 전압 V2라고 칭한다. 제2 전압 V2는, 셀(140)의 전류-전압 특성에 기초하여 정해져 있다.
도 3은, 측정 전압과 셀 전압의 관계를 설명하기 위한 막대 그래프이다. 도 3의 (A)는, 측정 전압 VA가 제2 전압 V2를 초과하고 있는 경우를 예시한다. 이 경우는, 셀 전압 VA1, VA2는 양쪽 모두 플러스 전압인 것을 파악할 수 있다.
한편, 도 3의 (B), (C)에 나타내어진 측정 전압 VB, VC와 같이 음의 값이면, 마이너스 전압의 발생을 즉시 파악할 수 있다. 도 3의 (B)는, 셀 전압 VB1, VB2가 양쪽 모두 마이너스 전압인 경우, (C)는 셀 전압 VC1이 플러스 전압, 셀 전압 VC2가 마이너스 전압인 경우를 예시한다. 이하, 이러한 판단을 위해 기준으로 되는 값을 제1 전압 V1이라 칭한다. 본 실시 형태에서는, 제1 전압 V1은 제로V이다.
도 3의 (D), (E)는, 측정 전압 VD, VE가 제1 전압 V1 이상 제2 전압 V2 미만인 경우를 예시한다. 이러한 경우는, 마이너스 전압이 발생하고 있는지 여부는, 측정 전압으로부터는 파악할 수 없다. 즉, 도 3의 (D)에 나타내는 바와 같이, 셀 전압 VD1, VD2의 양쪽 모두가 플러스 전압일 가능성이 있는 한편, 도 3의 (E)에 나타내는 바와 같이 셀 전압 VE1이 플러스 전압이지만, 셀 전압 VE2가 마이너스 전압일 가능성이 있다.
도 4는, 발전 감시 처리를 나타내는 흐름도이다. 발전 감시 처리는, 측정 전압으로부터 얻어지는 정보에 기초하여 마이너스 전압에 대처하기 위한 처리이며, 연료 전지(100)에 의한 발전 중, 제어부(80)에 의해 반복 실행된다. 제어부(80)는, 발전 감시 처리를 실행함으로써, 발전 감시 방법을 실현하는 발전 감시 장치로서 기능한다.
우선, 모든 셀 그룹의 측정 전압을 취득부(81)가 취득한다(스텝 S190). 계속해서, 취득된 모든 셀 그룹의 측정 전압이 제2 전압 V2 이상인지를 판정한다(스텝 S200). 적어도 일부의 셀 그룹의 측정 전압이 제2 전압 V2 미만인 경우(스텝 S200, "아니오"), 모든 셀 그룹의 측정 전압이 제1 전압 V1 이상인지를 판정한다(스텝 S300). 적어도 일부의 셀 그룹의 측정 전압이 제1 전압 V1 미만인 경우(스텝 S300, "아니오"), 그 셀 그룹에 수소 결핍이 발생하고 있다고 판정부(82)가 판정한다(스텝 S510).
도 5는, 수소 결핍이 발생한 경우와, 에어 결핍이 발생한 경우에 대해, 셀 전압의 변화를 개략적으로 나타내는 그래프이다. 수소 결핍이라 함은, 셀(140)에 있어서의 정상적인 발전 반응에 필요한 양보다도 수소가 결핍된 상태를 의미한다. 에어 결핍이라 함은, 셀(140)에 있어서의 정상적인 발전 반응에 필요한 양보다도 산소가 결핍된 상태를 의미한다. 수소 결핍이 진행되면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 마이너스 전압을 발생시킨다. 이에 반해, 에어 결핍이 진행해도, 제로V가 유지되는 것만으로, 마이너스 전압을 발생시키는 일은 없다. 따라서, 마이너스 전압이 확인되면, 수소 결핍이라고 판정할 수 있다.
계속해서, 현재 시각을 기억한다(스텝 S515). 이 기억은, 후술하는 스텝 S400 및 스텝 S500을 위해 실행한다. 그 후, 애노드계(50)의 기기를 제어하여, 수소의 유량을 증대시키고(스텝 S520), 계속해서 출력 제한을 실시한다(스텝 S530). 구체적으로는, 연료 전지(100)에 의한 발전 전력이 상한값을 초과하지 않도록 제한한다. 이 상한값은, 통상시에 있어서 설정되는 상한값보다도 낮은 값이다. 이들 조치에 의해, 마이너스 전압에 의한 셀(140)의 열화를 억제한다. 수소의 유량의 증대는, 연비의 악화를 억제하기 위해, 소정 시간 후에 종료한다. 그 후, 발전 감시 처리를 종료한다.
한편, 모든 셀 그룹의 측정 전압이 제1 전압 V1 이상인 경우(스텝 S300, "예"), 1트립 중에 있어서의 수소 결핍의 발생 횟수가 M회(M은 임의의 자연수) 이상인지를 판정한다(스텝 S400). 1트립이라 함은, 연료 전지가 기동하고 나서 정지할 때까지의 기간을 말한다. 이 판정에는, 상술한 스텝 S515와, 후술하는 스텝 S755에 의한 기억을 이용한다.
1트립 중에 있어서의 수소 결핍의 발생 횟수가 M회 미만인 경우(스텝 S400, "아니오"), 최근 소정 시간에 있어서의 수소 결핍의 발생 횟수가 N회(N은 M 미만의 자연수) 이상인지를 판정한다(스텝 S500). 최근 소정 시간에 있어서의 수소 결핍의 발생 횟수가 N회 미만인 경우(스텝 S500, "아니오"), 연료 전지(100)에 의한 발전의 전류값이 소정값(예를 들어, 50A) 미만인지를 판정한다(스텝 S505). 전류값이 소정값 미만인 경우(스텝 S505, "예"), 판정 처리를 실행한다(스텝 S700).
도 6은, 판정 처리를 나타내는 흐름도이다. 우선, 증대부(83)가 수소의 유량을 증대시킨다(스텝 S710). 계속해서, 모든 셀 그룹의 측정 전압을 취득부(81)가 취득한다(S715). 다음으로, 취득된 모든 셀 그룹의 측정 전압이 제2 전압 V2 이상에 도달하였는지를 판정한다(스텝 S720). 모든 셀 그룹의 측정 전압이 제2 전압 V2 이상으로 된 경우(스텝 S720, "예"), 스텝 S300의 시점에서 수소 결핍이 발생하고 있었다고 판정부(82)가 판정한다(스텝 S750). 수소 결핍은, 수소 가스의 공급 부족이나 플러딩 등에 의해 야기되는 경우가 많다. 이들 원인은, 수소 유량의 증대에 의해 해소되는 경우가 많다. 따라서, 스텝 S750에서는, 상기한 바와 같이 판정한다.
그 후, 현재 시각을 기억한다(스텝 S755). 계속해서, 증대부(83)가 소정 시간 후에 수소의 유량을 통상값으로 복귀시켜(스텝 S760), 판정 처리를 종료한다. 이것에 수반하여, 발전 감시 처리를 종료한다. 출력 제한을 실행하지 않는 것은, 스텝 S300의 시점에서는 마이너스 전압이 발생하고 있었을 가능성이 있지만, 스텝 S750의 시점에서는 마이너스 전압은 발생하고 있지 않을 것이기 때문이다.
한편, 적어도 일부의 셀 그룹의 측정 전압이 제2 전압 V2 미만인 경우(스텝 S720, "아니오"), 그들 셀 그룹 전부에 대해, 1개의 셀(140)의 셀 전압이 제로V 부근(예를 들어 0±0.02V)인 상태가, 소정 시간, 계속되고 있다고 추측되는지 판정한다(스텝 S730). 스텝 S730의 판정은, 예를 들어 측정 전압이 제2 전압 V2보다 약간 낮은 값을 유지하고 있는 경우, 혹은 측정 전압이 제2 전압 V2보다 약간 낮지만, 수소 유량의 증대의 타이밍과는 관계없이, 셀 전압의 강하가 멈춘 경우 등을 들 수 있다. 이러한 경우는, 에어 결핍의 가능성이 높다.
한편, 1개의 셀(140)의 셀 전압이 제로V 부근인 상태가, 소정 시간, 계속되고 있다고는 추측되지 않는 경우(스텝 S730, "아니오"), 타임아웃되었는지를 판정한다(스텝 S740). 구체적으로는, 스텝 S710에 있어서의 수소의 유량을 증대시킨 시점을 기점으로 하여 경과한 시간이 소정 시간에 도달한 경우에, 타임아웃되었다고 판정한다. 스텝 S740에서의 소정 시간은, 스텝 S730에서의 소정 시간보다도 길다.
타임아웃되어 있지 않은 경우(스텝 S740, "아니오"), 스텝 S715로 되돌아가, 상술한 판정을 반복한다. 타임아웃된 경우(스텝 S740, "예"), 및 한쪽 셀(140)의 셀 전압이 제로V 부근인 상태가, 소정 시간, 계속되었다고 추측되는 경우(스텝 S730, "예"), 스텝 S300의 시점에서 에어 결핍이 발생하고 있었다고 판정부(82)가 판정하여(스텝 S770), 증대부(83)가 수소 유량을 통상값으로 복귀시키고(스텝 S830), 소정 시간 대기 후(스텝 S840), 판정 처리를 종료한다. 이것에 수반하여, 발전 감시 처리를 종료한다.
상기한 바와 같이 즉시 수소 유량을 복귀시키는 것은, 에어 결핍시에는 수소 유량의 증대가 불필요하기 때문이다. 소정 시간 대기하는 것은, 다음 루프로서의 발전 감시 처리를 개시하는 타이밍을 늦추어, 판정 처리를 즉시 실행하는 것을 피하기 위함이다. 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 에어 결핍이 발생해도 방치하므로, 스텝 S830의 시점에서는 제1 전압 V1≤측정 전압＜제2 전압 V2일 가능성이 높다. 따라서, 다음 루프로서의 발전 감시 처리를 실행하면, 판정 처리를 실행하게 된다. 그러나, 에어 결핍이라고 판정한 직후는, 판정 처리는 불필요하므로, 연비의 악화를 억제하기 위해, 상기한 바와 같이 소정 시간의 간격을 둔다.
또한, 상술한 바와 같이, 에어 결핍이 발생한 셀(140)의 셀 전압은 제로V로 된다. 이와 같이, 일부의 셀(140)의 발전이 정지해도, 다른 셀(140)에 의한 발전에 의해 요구 전력을 조달할 수 있는 경우가 많다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 에어 결핍이 발생해도, 에어의 유량 증대 등의 처치를 실시하지 않고 방치한다.
발전 감시 처리를 반복하여 실행하면, 측정 전압이 제2 전압 V2 미만(스텝 S200, "아니오"), 또한 제1 전압 V1 이상(스텝 S300, "예")인 경우에, 1트립 중에 있어서의 수소 결핍의 발생 횟수가 M회 이상에 도달하거나(스텝 S400, "예"), 최근 소정 시간에 있어서의 수소 결핍의 발생 횟수가 N회 이상에 도달하는(스텝 S500, "예") 때가 있다. 이러한 때에는, 판정 처리를 실행하지 않고, 상술한 스텝 S510∼S530을 실행한다. 빈번하게 수소 결핍이 발생한 후, 다시, 측정 전압이 저하된 경우, 그 원인이 수소 결핍일 가능성이 높기 때문이다. 또한, 이와 같이 수소 결핍이 빈발한 경우, 수소 유량의 증대에 더하여, 안전을 위해 출력 제한을 실시한다(스텝 S530).
또한, 연료 전지(100)에 의한 발전의 전류값이 소정값 이상인 경우도(스텝 S505, "아니오"), 판정 처리를 실행하지 않고, 상술한 스텝 S510∼S530을 실행한다. 전류값이 큰 경우에, 만일 수소 결핍이 발생하고 있으면, 셀(140)의 열화가 단시간에 진행되어 버리기 때문이다. 따라서, 안전을 위해, 전류값이 소정값 이상인 경우는 수소 결핍이라고 간주한다.
모든 셀 그룹의 측정 전압이 제2 전압 V2 이상인 경우(스텝 S200, "예"), 출력 제한을 해제하여(스텝 S210), 발전 감시 처리를 종료한다. 또한, 출력 제한이 되어 있지 않은 경우, 스텝 S210은 스킵된다.
본 실시 형태에 따르면, 셀 그룹마다의 전압을 측정하는 구성에 의해 제조 비용을 저감시키면서, 각 셀(140)에 있어서 발생하는 수소 결핍을 검출할 수 있다. 이에 의해, 필요 이상으로 출력 제한을 실시하지 않아도 되게 된다. 즉, 측정 전압만으로 수소 결핍을 감시하는 경우, 측정 전압＜제2 전압 V2인 경우에 출력 제한을 실시하면, 셀(140)의 열화를 억제할 수는 있다. 그러나, 이 방법의 경우, 출력 제한을 빈번하게 실시하는 것으로 이어져, 운전감 등에 악영향을 미치는 경우가 있다. 이에 반해 본 실시 형태의 경우, 제1 전압 V1≤측정 전압＜제2 전압 V2인 경우에, 에어 결핍이라고 판정하면, 출력 제한을 피할 수 있다. 또한, 수소 유량의 증대에 의해 측정 전압이 회복된 경우에 대해서도, 수소 결핍을 해소하면서, 출력 제한을 피할 수 있다.
단, 본 실시 형태에 있어서도 마이너스 전압의 가능성이 있는 경우에는, 출력 제한을 실시한다. 구체적으로는, 상술한 바와 같이, 수소 결핍이 빈발하는 경우에는, 판정 처리를 실시하는 일 없이, 출력 제한을 실시한다. 이에 의해, 셀(140)의 열화가 억제된다.
또한, 수소 유량의 증대를 과잉으로 실시하는 것을 피하고 있다. 즉, 에어 결핍이라고 판정되면, 수소 유량의 증대는 불필요하므로, 즉시 원래의 유량으로 복귀시킨다. 또한, 수소 결핍의 경우에도, 소정 시간 경과 후에는 원래의 유량으로 복귀시킨다. 이들 조치에 의해, 연비의 악화를 억제하고 있다.
본 발명은, 본 명세서의 실시 형태나 실시예, 변형예에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 구성으로 실현할 수 있다. 예를 들어, 발명의 내용의 란에 기재한 각 형태 중의 기술적 특징에 대응하는 실시 형태, 실시예, 변형예 중의 기술적 특징은, 상술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위해, 혹은 상술한 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위해, 적절하게 바꾸거나, 조합을 행할 수 있다. 그 기술적 특징이 본 명세서 중에 필수적인 것으로서 설명되어 있지 않으면, 적절하게 삭제할 수 있다. 예를 들어, 이하의 것이 예시된다.
수소 결핍이라고 판정된 경우라도, 수소 유량의 증대를 즉시 원상태로 복귀시켜도 된다. 이와 같이 하면, 연비의 악화를 억제할 수 있다. 이 경우는, 측정 전압이 회복되지 않을 때에는, 출력 제한을 실시해도 된다.
제1 전압은, 제로V보다 높은 값이거나, 낮은 값이어도 된다. 예를 들어, 제로V보다 높은 값이면, 수소 결핍이 발생하기 전에 수소 유량을 증량하게 되므로, 마이너스 전압의 발생을 미연에 방지할 수 있다.
제2 전압은, 셀 전압의 상한값보다 높은 값이거나, 낮은 값이어도 된다. 예를 들어, 셀 전압의 상한값보다 높은 값인 경우, 「마이너스 전압이 발생하고 있을 가능성이 있다」고 판정되는 경우가 많아지므로, 마이너스 전압의 발생을 더욱 방지할 수 있다.
제2 전압은, 변동값이어도 된다. 예를 들어, 셀 그룹에 의한 총 전압을 측정하고, 그 셀 그룹에 포함되는 셀의 수로 제산한 평균 전압으로 해도 된다.
셀 그룹을 구성하는 셀의 수는, 복수라면 몇 개여도 된다.
셀 그룹을 구성하지 않는 셀을 포함해도 된다. 즉, 1개의 셀마다 전압이 측정되는 것이 포함되어도 된다.
셀 그룹을 구성하는 셀의 수는, 통일되어 있지 않아도 된다.
전압이 측정되지 않는 셀이 포함되어 있어도 된다.
수소 결핍인지 에어 결핍인지의 판정은, 실시 형태의 것에 한정되지 않는다. 보다 셀의 열화를 억제하는 경우에는, 수소 결핍이라고 판정되는 경우가 보다 많아지도록, 에어 결핍일 가능성이 상당 정도 높은 경우 이외에는, 수소 결핍이라고 판정해도 된다. 예를 들어, 수소 유량의 증대에 대해, 측정 전압이 거의 반응하지 않을 경우에 에어 결핍이라고 판정하고, 그 이외는 수소 결핍이라고 판정해도 된다.
혹은, 출력 제한의 회피나, 연비의 악화의 억제를 우선하는 경우에는, 에어 결핍이라고 판정되는 경우가 보다 많아지도록, 수소 결핍일 가능성이 상당 정도 높은 경우 이외에는, 에어 결핍이라고 판정해도 된다. 예를 들어, 수소 유량의 증대에 대해, 즉시 측정 전압이 회복된 경우에는 수소 결핍이라고 판정하고, 그 이외는 에어 결핍이라고 판정해도 된다.
출력 제한을 실시할지 여부의 결정에 있어서, 전류값을 고려하지 않아도 된다.
측정 전압의 취득, 수소 유량의 증대, 판정 처리(마이너스 전압이 발생하고 있는지 여부의 판정)는, 각각의 ECU에 의해 실행되어도 된다.
스텝 S500의 판정에 있어서의 소정 시간은 가변이어도 된다. 즉, 어느 시점까지 거슬러 올라가 수소 결핍의 판정 횟수를 셀지를, 상황에 따라서 변화시켜도 된다. 예를 들어, 연료 전지 시스템의 통산 운전 시간이 길어져, 셀의 열화가 우려되는 경우는, 상기한 소정 시간을 길게 하여, 출력 제한이 실시되기 쉬워지도록 해도 된다.
연료 전지의 용도는, 자동차용이 아니어도 된다. 예를 들어, 다른 수송용 기기(이륜차, 전철 등)에 탑재되는 것이어도 되고, 거치식 발전용이어도 된다.
상기 실시 형태에 있어서, 소프트웨어에 의해 실현된 기능 및 처리 중 적어도 일부는, 하드웨어에 의해 실현되어도 된다. 또한, 하드웨어에 의해 실현된 기능 및 처리 중 적어도 일부는, 소프트웨어에 의해 실현되어도 된다. 하드웨어로서는, 예를 들어 집적 회로, 디스크리트 회로, 또는 그들 회로를 조합한 회로 모듈 등, 각종 회로(circuitry)를 사용해도 된다.
20 : 연료 전지 시스템
50 : 애노드계
51 : 수소 탱크
52 : 탱크 밸브
53 : 레귤레이터
54 : 배관
56 : 배출 제어 밸브
57 : 배출 배관
58 : 순환 펌프
60 : 캐소드계
61 : 배관
62 : 에어 컴프레서
63 : 배출 배관
80 : 제어부
81 : 취득부
82 : 판정부
83 : 증대부
85 : 셀 모니터
90 : 냉각계
91 : 워터 펌프
92 : 배관
93 : 배관
94 : 라디에이터
100 : 연료 전지
110 : 엔드 플레이트
120 : 절연판
130 : 집전판
140 : 셀

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 연료 전지에 포함되는 복수의 셀에 의한 셀 전압의 합계값을 취득하는 취득부와,
    상기 합계값이 상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있을 가능성을 나타내는 경우, 상기 복수의 연료 전지 셀에 대한 애노드 가스의 유량을 증대시키는 증대부와,
    상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있었는지를, 상기 애노드 가스의 유량의 증대 후에 있어서의 상기 합계값에 기초하여 판정하는 판정부를 구비하고,
    상기 판정부는, 상기 애노드 가스의 유량의 증대 후, 상기 합계값이 기준 전압값 이상에 도달한 경우, 상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있었다고 판정하는, 발전 감시 장치.
  3. 연료 전지에 포함되는 복수의 셀에 의한 셀 전압의 합계값을 취득하는 취득부와,
    상기 합계값이 상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있을 가능성을 나타내는 경우, 상기 복수의 연료 전지 셀에 대한 애노드 가스의 유량을 증대시키는 증대부와,
    상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있었는지를, 상기 애노드 가스의 유량의 증대 후에 있어서의 상기 합계값에 기초하여 판정하는 판정부를 구비하고,
    상기 판정부는, 상기 애노드 가스의 유량의 증대 후, 소정 시간 경과해도 상기 합계값이 소정 전압값에 도달하지 않은 경우, 상기 복수의 셀 중 어디에도 마이너스 전압은 발생하고 있지 않았다고 판정하는, 발전 감시 장치.
  4. 연료 전지에 포함되는 복수의 셀에 의한 셀 전압의 합계값을 취득하는 취득부와,
    상기 합계값이 상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있을 가능성을 나타내는 경우, 상기 복수의 연료 전지 셀에 대한 애노드 가스의 유량을 증대시키는 증대부와,
    상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있었는지를, 상기 애노드 가스의 유량의 증대 후에 있어서의 상기 합계값에 기초하여 판정하는 판정부를 구비하고,
    상기 판정부는, 상기 애노드 가스의 유량의 증대 후, 상기 복수의 셀의 일부의 셀 전압이 제로인 것이 추측되는 경우, 상기 복수의 셀 중 어디에도 마이너스 전압은 발생하고 있지 않았다고 판정하는, 발전 감시 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 증대부는, 상기 판정부에 의한 판정이 행해진 후, 상기 애노드 가스의 유량을 통상값으로 복귀시키는, 발전 감시 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있었다고 판정된 빈도가 소정 빈도 이상인 경우, 상기 연료 전지에 의한 발전을 제한하는, 발전 감시 장치.
  7. 연료 전지에 포함되는 복수의 셀에 의한 셀 전압의 합계값을 취득하는 취득부와,
    상기 합계값이 상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있을 가능성을 나타내는 경우, 상기 복수의 연료 전지 셀에 대한 애노드 가스의 유량을 증대시키는 증대부와,
    상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있었는지를, 상기 애노드 가스의 유량의 증대 후에 있어서의 상기 합계값에 기초하여 판정하는 판정부를 구비하고,
    상기 합계값이 역치 전압 미만인 경우, 상기 연료 전지에 의한 발전을 제한하는, 발전 감시 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 연료 전지에 의한 발전 전류가 소정값 이상인 경우, 상기 연료 전지에 의한 발전을 제한하는, 발전 감시 장치.
  9. 삭제
  10. 연료 전지에 포함되는 복수의 셀에 의한 셀 전압의 합계값이, 상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있을 가능성을 나타내는 경우, 상기 복수의 연료 전지 셀에 대한 애노드 가스의 유량을 증대시키고,
    상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있었는지를, 상기 애노드 가스의 유량의 증대 후에 있어서의 상기 합계값에 기초하여 판정하고,
    상기 애노드 가스의 유량의 증대 후, 상기 합계값이 기준 전압값 이상에 도달한 경우, 상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있었다고 판정하는, 발전 감시 방법.
  11. 연료 전지에 포함되는 복수의 셀에 의한 셀 전압의 합계값이, 상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있을 가능성을 나타내는 경우, 상기 복수의 연료 전지 셀에 대한 애노드 가스의 유량을 증대시키고,
    상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있었는지를, 상기 애노드 가스의 유량의 증대 후에 있어서의 상기 합계값에 기초하여 판정하고,
    상기 애노드 가스의 유량의 증대 후, 소정 시간 경과해도 상기 합계값이 소정 전압값에 도달하지 않은 경우, 상기 복수의 셀 중 어디에도 마이너스 전압은 발생하고 있지 않았다고 판정하는, 발전 감시 방법.
  12. 연료 전지에 포함되는 복수의 셀에 의한 셀 전압의 합계값이, 상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있을 가능성을 나타내는 경우, 상기 복수의 연료 전지 셀에 대한 애노드 가스의 유량을 증대시키고,
    상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있었는지를, 상기 애노드 가스의 유량의 증대 후에 있어서의 상기 합계값에 기초하여 판정하고,
    상기 애노드 가스의 유량의 증대 후, 상기 복수의 셀의 일부의 셀 전압이 제로인 것이 추측되는 경우, 상기 복수의 셀 중 어디에도 마이너스 전압은 발생하고 있지 않았다고 판정하는, 발전 감시 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 판정 후, 상기 애노드 가스의 유량을 통상값으로 복귀시키는, 발전 감시 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있었다고 판정된 빈도가 소정 빈도 이상인 경우, 상기 연료 전지에 의한 발전을 제한하는, 발전 감시 방법.
  15. 연료 전지에 포함되는 복수의 셀에 의한 셀 전압의 합계값이, 상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있을 가능성을 나타내는 경우, 상기 복수의 연료 전지 셀에 대한 애노드 가스의 유량을 증대시키고,
    상기 복수의 셀의 일부에 마이너스 전압이 발생하고 있었는지를, 상기 애노드 가스의 유량의 증대 후에 있어서의 상기 합계값에 기초하여 판정하고,
    상기 합계값이 역치 전압 미만인 경우, 상기 연료 전지에 의한 발전을 제한하는, 발전 감시 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 연료 전지에 의한 발전 전류가 소정값 이상인 경우, 상기 연료 전지에 의한 발전을 제한하는, 발전 감시 방법.
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