JP2012089449A

JP2012089449A - Fuel cell system and control method of fuel cell system

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Publication number: JP2012089449A
Application number: JP2010237713A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Kumei; 秀之久米井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2012-05-10

Abstract

【課題】燃料電池セル内の乾燥状態を判定し、ドライアップとならないように発電を制御する。
【解決手段】燃料電池セルの乾燥状態を測定するためにあらかじめ規定された測定環境下において、燃料電池セルの端子間に印加する電圧を走査し、走査する電圧の電圧値および電圧値において前記端子間に流れる電流値を測定する。測定した電圧値および電流値から燃料電池セルの容量成分を算出し、算出した容量成分に基づいて燃料電池セルの乾燥状態を判定する。
【選択図】図２A method for determining a dry state in a fuel cell and controlling power generation so as not to cause dry-up.
A voltage applied between terminals of a fuel battery cell is scanned under a measurement environment defined in advance for measuring the dry state of the fuel battery cell, and the voltage value and voltage value of the voltage to be scanned are scanned at the terminal. Measure the current flowing between them. The capacity component of the fuel cell is calculated from the measured voltage value and current value, and the dry state of the fuel cell is determined based on the calculated capacity component.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、燃料電池セル内の乾燥によって発生する発電性能が大きく低下してしまう状態（いわゆる「ドライアップ」）とならないように発電を制御することが可能な技術に関する。 The present invention relates to a technique capable of controlling power generation so as not to be in a state where power generation performance generated by drying in a fuel battery cell is greatly deteriorated (so-called “dry up”).

燃料電池セルの構成要素として用いられる電解質膜は、水分を含んだ状態においてのみ高いプロトン（水素イオン）の伝導性を示す。このため、燃料電池セル内の水分が不足して電解質膜の乾燥が進むと、プロトン伝導率（イオン伝導率）の低下に伴って燃料電池セルの発電性能が大きく低下してしまう状態（ドライアップ）が発生する。 An electrolyte membrane used as a constituent element of a fuel cell shows high proton (hydrogen ion) conductivity only in a state containing moisture. For this reason, when the moisture in the fuel cell is insufficient and the drying of the electrolyte membrane proceeds, the power generation performance of the fuel cell greatly decreases as the proton conductivity (ion conductivity) decreases (dry up) ) Occurs.

従来技術として、例えば特許文献１には、燃料電池セルのドライアップの発生を検知して、発電性能の回復制御を実行する技術が開示されている。 As a conventional technique, for example, Patent Document 1 discloses a technique for detecting the occurrence of dry-up of a fuel battery cell and executing recovery control of power generation performance.

特開２００９−１８１７９４号公報JP 2009-181794 A 特開２０１０−１２９２２６号公報JP 2010-129226 A 特開２００８−０４１５５９号公報JP 2008-041559 A

しかしながら、ドライアップが発生して発電性能が低下する速度、具体的には、電圧が降下する速度は、非常に速いため、従来技術のようにドライアップの発生を検知してから回復制御を実行していたのでは、発電性能の低下（電圧降下）を回避することはできない、という問題がある。 However, the speed at which power generation performance decreases due to the occurrence of dry-up, specifically the speed at which the voltage drops, is very fast, so recovery control is executed after detecting the occurrence of dry-up as in the prior art. However, there is a problem that a decrease in power generation performance (voltage drop) cannot be avoided.

そこで、本発明は、燃料電池セル内の乾燥状態を判定し、これに応じてドライアップとならないように発電を制御することが可能な技術を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique capable of determining a dry state in a fuel battery cell and controlling power generation so as not to cause dry-up according to the dry state.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

［適用例１］
燃料電池セルから構成される燃料電池を備えた燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの動作を制御する制御部と、
前記制御部からの指示に従って、前記燃料電池セルの２つの電極にそれぞれ発電用のガスを供給するガス供給部と、
前記制御部からの指示に従って、前記燃料電池からの電力の出力を制御する電力出力制御部と、
前記制御部からの指示に従って、前記燃料電池セルの電極間に印加する電圧を走査し、前記走査する電圧の電圧値および前記電圧値において前記電極間に流れる電流値を測定する測定部と、
を備え、
前記制御部は、
前記燃料電池セルの乾燥状態を測定するためにあらかじめ規定された測定環境下で前記ガス供給部が動作している状態において、前記測定部によって前記電圧値および前記電流値を測定させ、前記電圧値および前記電流値から前記燃料電池セルの乾燥状態と相関を有する容量成分を算出し、前記容量成分に基づいて前記燃料電池セルの乾燥状態を判定する乾燥状態判定部を含む
ことを特徴とする燃料電池システム。
上記燃料電池システムによれば、算出した燃料電池セルの容量成分は燃料電池セルの乾燥状態と相関があるので、燃料電池セルの乾燥状態を判定することが可能となるため、判定した燃料電池セルの乾燥状態に応じて、ドライアップが発生しないような発電制御を容易に行うことが可能となる。 [Application Example 1]
A fuel cell system including a fuel cell composed of fuel cells,
A control unit for controlling the operation of the fuel cell system;
In accordance with an instruction from the control unit, a gas supply unit that supplies power generation gas to the two electrodes of the fuel battery cell, and
In accordance with an instruction from the control unit, a power output control unit that controls output of power from the fuel cell;
In accordance with an instruction from the control unit, a voltage applied between the electrodes of the fuel cell is scanned, and a voltage value of the scanned voltage and a current value flowing between the electrodes at the voltage value are measured,
With
The controller is
In the state where the gas supply unit is operating under a measurement environment defined in advance to measure the dry state of the fuel battery cell, the voltage value and the current value are measured by the measurement unit, and the voltage value And a dry state determination unit that calculates a capacity component having a correlation with a dry state of the fuel cell from the current value and determines a dry state of the fuel cell based on the capacity component. Battery system.
According to the fuel cell system, since the calculated capacity component of the fuel cell is correlated with the dry state of the fuel cell, it is possible to determine the dry state of the fuel cell. It is possible to easily perform power generation control that does not cause dry-up according to the dry state.

［適用例２］
適用例１記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
あらかじめ規定された容量成分と出力可能最大電流との関係を示す情報を参照することにより、算出した前記容量成分に対応する前記燃料電池の乾燥状態において出力が許容される出力許容電流値を決定する出力許容電流決定部を含む
ことを特徴とする燃料電池システム。
この構成によれば、判定した燃料電池セルの乾燥状態において、ドライアップが発生しないと推定される出力許容電流値を容易に求めることができる。 [Application Example 2]
A fuel cell system according to Application Example 1,
The controller is
By referring to information indicating the relationship between the predetermined capacity component and the maximum output possible current, an allowable output current value that is allowed to be output in the dry state of the fuel cell corresponding to the calculated capacity component is determined. A fuel cell system comprising an output allowable current determination unit.
According to this configuration, it is possible to easily obtain the output allowable current value that is estimated that dry-up does not occur in the determined dry state of the fuel battery cell.

［適用例３］
適用例２記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記出力許容電流値以下で前記燃料電池セルが発電するように前記ガス供給部および前記電力出力制御部の動作を制御する発電制御部を含む
ことを特徴とする燃料電池システム。
この構成によれば、判定した燃料電池セルの乾燥状態において、燃料電池セルが発電により出力する電流は、ドライアップが発生しないと推定される出力許容電流値以下となるように制御されるので、ドライアップが発生して発電性能が低下し、発生電圧が負電圧となって、燃料電池セルが劣化することを抑制することが可能となる。 [Application Example 3]
A fuel cell system according to Application Example 2,
The controller is
A fuel cell system comprising: a power generation control unit that controls operations of the gas supply unit and the power output control unit so that the fuel battery cell generates power below the allowable output current value.
According to this configuration, in the determined dry state of the fuel cell, the current output by the fuel cell by power generation is controlled to be equal to or less than the output allowable current value estimated that dry-up does not occur. It becomes possible to prevent the fuel cell from deteriorating due to the occurrence of dry-up and the power generation performance being lowered, and the generated voltage becoming a negative voltage.

［適用例４］
適用例３記載の燃料電池システムであって、
前記発電制御部は、出力要求が前記出力許容電流値を超える場合において、前記ガス供給部の動作を制御して、前記ガス供給部が供給するガスを加湿することにより、前記燃料電池セル内を加湿させることを特徴とする燃料電池システム。
この構成によれば、出力許容電流値を越える電流を出力するように発電しても、燃料電池セルを加湿して乾燥状態を改善することにより、ドライアップが発生して発電性能が低下し、発生電圧が負電圧となって、燃料電池セルが劣化することを抑制することが可能となる。 [Application Example 4]
A fuel cell system according to Application Example 3,
When the output request exceeds the output allowable current value, the power generation control unit controls the operation of the gas supply unit to humidify the gas supplied by the gas supply unit, so that the inside of the fuel cell is A fuel cell system characterized by being humidified.
According to this configuration, even if power generation is performed so as to output a current that exceeds the allowable output current value, by improving the dry state by humidifying the fuel cells, dry-up occurs and power generation performance decreases, It is possible to prevent the generated voltage from becoming negative and the fuel cell from deteriorating.

［適用例５］
適用例１ないし適用例４のいずれか一例に記載の燃料電池システムであって、
前記測定部の前記走査する電圧の下限値は０．８Ｖとすることを特徴とする燃料電池システム。
この構成によれば、走査する電圧の変動の幅を制限することにより、燃料電池セルに含まれる触媒電極の劣化を抑制することができる。 [Application Example 5]
The fuel cell system according to any one of Application Example 1 to Application Example 4,
The fuel cell system, wherein a lower limit value of the scanning voltage of the measuring unit is 0.8V.
According to this configuration, it is possible to suppress deterioration of the catalyst electrode included in the fuel cell by limiting the width of fluctuation of the scanning voltage.

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池システム、燃料電池システムの制御方法、および、燃料電池セルの乾燥状態判定方法などの種々の形態で実現することが可能である。 The present invention can be realized in various forms, for example, in various forms such as a fuel cell system, a fuel cell system control method, and a fuel cell dry state determination method. Is possible.

第１実施例としての燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the fuel cell system as 1st Example. 燃料電池セルの乾燥状態に応じて実行する出力許容電流制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the output allowable current control performed according to the dry state of a fuel cell. 走査電圧Ｖｓと発生電流Ｉｓとの関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the scanning voltage Vs and the generated electric current Is. 燃料電池セルの容量成分と最大電流との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the capacity | capacitance component of a fuel battery cell, and a maximum current. 背圧と容量成分との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a back pressure and a capacity | capacitance component. 温度と容量成分との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between temperature and a capacity | capacitance component. 第２実施例における走査電圧Ｖｓと発生電流Ｉｓとの関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the scanning voltage Vs and the generated electric current Is in 2nd Example. 第２実施例における燃料電池セルの容量成分と最大電流との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the capacity | capacitance component of the fuel battery cell in 2nd Example, and maximum current. 第３実施例における燃料電池セルの乾燥状態に応じて実行する出力許容電流制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the output allowable current control performed according to the dry condition of the fuel cell in 3rd Example.

本発明の実施の形態を、実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．変形例： Embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. First embodiment:
B. Second embodiment:
C. Third embodiment:
D. Variations:

Ａ．第１実施例：
Ａ１．システム構成：
図１は、第１実施例としての燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。この燃料電池システム１０は、燃料電池１００と、アノードガス（燃料ガス）供給部２００およびカソードガス（酸化ガス）供給部３００と、冷却装置４００と、モニター切替部５００と、ポテンショスタット６００と、電力出力制御部７００と、システム制御部８００と、負荷装置９００と、を備えている。 A. First embodiment:
A1. System configuration:
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system as a first embodiment. The fuel cell system 10 includes a fuel cell 100, an anode gas (fuel gas) supply unit 200 and a cathode gas (oxidizing gas) supply unit 300, a cooling device 400, a monitor switching unit 500, a potentiostat 600, power An output control unit 700, a system control unit 800, and a load device 900 are provided.

燃料電池１００は、アノードに供給されるアノードガスとしての燃料ガス（水素）と、カソードに供給されるカソードガスとしての酸化ガス（空気に含まれる酸素）との電気化学反応により電力を発生する。この燃料電池１００としては、固体高分子電解質膜を用いた燃料電池セルで構成される燃料電池が対象となる。また、燃料電池１００は、複数の燃料電池セル１１０を積層したスタック構造を有するものとする。 The fuel cell 100 generates electric power by an electrochemical reaction between a fuel gas (hydrogen) as an anode gas supplied to the anode and an oxidizing gas (oxygen contained in the air) as a cathode gas supplied to the cathode. The fuel cell 100 is a fuel cell composed of fuel cells using a solid polymer electrolyte membrane. The fuel cell 100 has a stack structure in which a plurality of fuel cells 110 are stacked.

燃料電池セル１１０は、図示は省略するが、基本的に、膜電極接合体（（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly）をセパレータで挟持した構成を有している。ＭＥＡは、イオン交換膜からなる電解質膜と、電解質膜のアノード側の面上に形成された触媒電極（「アノード側触媒電極」とも呼ぶ）と、電解質膜のカソード側の面上に形成された触媒電極（「カソード側触媒電極」とも呼ぶ）とで構成される。ＭＥＡとセパレータとの間には、アノード側およびカソード側に、それぞれガス拡散層（ＧＤＬ）が設けられている。また、セパレータとガス拡散層に接する面には、アノードガスやカソードガスのガスを流す溝状のガス流路が形成されている。ただし、セパレータとガス拡散層との間に、ガス流路部が別途設けられる場合もある。 Although not shown, the fuel cell 110 basically has a configuration in which a membrane electrode assembly ((MEA)) is sandwiched between separators. The MEA is an electrolyte made of an ion exchange membrane. And a catalyst electrode (also referred to as “anode side catalyst electrode”) formed on the anode side surface of the electrolyte membrane, and a catalyst electrode (“cathode side catalyst electrode”) formed on the cathode side surface of the electrolyte membrane Gas diffusion layers (GDL) are provided between the MEA and the separator on the anode side and the cathode side, respectively, and on the surface in contact with the separator and the gas diffusion layer. A groove-like gas flow path for flowing an anode gas or a cathode gas is formed, but a gas flow path portion may be separately provided between the separator and the gas diffusion layer.

アノードガス供給部２００は、水素供給源２１０と、流量調整部２２０と、加湿調整部２３０と、背圧調整バルブ２４０と、を備える。水素供給源２１０と、流量調整部２２０と、加湿調整部２３０と、背圧調整バルブ２４０とは、それぞれ、システム制御部８００の入出力制御部８１０に接続されており、システム制御部８００からの指示に従って動作する。 The anode gas supply unit 200 includes a hydrogen supply source 210, a flow rate adjustment unit 220, a humidification adjustment unit 230, and a back pressure adjustment valve 240. The hydrogen supply source 210, the flow rate adjustment unit 220, the humidification adjustment unit 230, and the back pressure adjustment valve 240 are connected to the input / output control unit 810 of the system control unit 800, respectively. Operates according to the instructions.

アノードガス供給部２００は、燃料電池１００を構成する各燃料電池セル１１０のアノード（以下、「燃料電池１００のアノード」とも略す）に、水素供給源２１０から、配管２７０ａ、流量調整部２２０、配管２７０ｂ、加湿調整部２３０、および、配管２７０ｃを介して、燃料ガスである水素をアノードガスとして供給する。水素供給源２１０は、例えば、高圧水素が貯蔵された水素タンクと圧力調整弁を用いて構成することができ、貯蔵されている水素を、システム制御部８００からの指示に従った圧力で流量調整部２２０へ向けて送り出すことができる。また、流量調整部２２０は、システム制御部８００からの指示に従った流量でアノードガス（水素）を燃料電池１００のアノードへ供給する。また、加湿調整部２３０は、流量調整部２２０から送り出されたアノードガスを、システム制御部８００からの指示に従って加湿する。なお、配管２７０ｃには、露点計２８０が接続されており、燃料電池１００のアノードに供給されるアノードガスの露点温度Ｈａを計測することができ、その出力は、システム制御部８００の入出力制御部８１０に接続される。そして、この露点温度からアノードガスの湿度を求めることができる。 The anode gas supply unit 200 is connected to the anode of each fuel cell 110 constituting the fuel cell 100 (hereinafter also abbreviated as “the anode of the fuel cell 100”) from the hydrogen supply source 210, the pipe 270a, the flow rate adjustment unit 220, and the pipe. Hydrogen, which is a fuel gas, is supplied as an anode gas through 270b, the humidification adjusting unit 230, and the pipe 270c. The hydrogen supply source 210 can be configured using, for example, a hydrogen tank in which high-pressure hydrogen is stored and a pressure adjustment valve, and the flow rate of the stored hydrogen is adjusted at a pressure according to an instruction from the system control unit 800. It can be sent out toward the part 220. Further, the flow rate adjusting unit 220 supplies anode gas (hydrogen) to the anode of the fuel cell 100 at a flow rate in accordance with an instruction from the system control unit 800. Further, the humidification adjusting unit 230 humidifies the anode gas sent out from the flow rate adjusting unit 220 according to an instruction from the system control unit 800. Note that a dew point meter 280 is connected to the pipe 270 c, and the dew point temperature Ha of the anode gas supplied to the anode of the fuel cell 100 can be measured, and the output thereof is input / output control of the system control unit 800. Connected to the unit 810. And the humidity of anode gas can be calculated | required from this dew point temperature.

また、アノードガス供給部２００は、燃料電池１００のアノードから排出されたアノードオフガスを、配管２７０ｄ、背圧調整バルブ２４０、配管２７０ｅを介して、排気口３６０から排出する。この際、背圧調整バルブ２４０は、システム制御部８００からの指示に従って、バルブの開閉量を調整することにより、燃料電池１００のアノードを流れるアノードガス（水素）の圧力を調整する。なお、アノードオフガスは、電気化学反応に供された後のアノードガス、すなわち、燃料ガス（水素）である。なお、配管２７０ｃには、圧力計２９０が接続されており、燃料電池１００のアノードに供給されるアノードガスの圧力Ｐａを計測することができ、その出力は、システム制御部８００の入出力制御部８１０に接続される。また、配管２７０ｄにも、圧力計２９２が接続されており、燃料電池１００のアノードから排出されるアノードオフガスの圧力（背圧）Ｐａｂを計測することができ、その出力は、システム制御部８００の入出力制御部８１０に接続される。 The anode gas supply unit 200 discharges the anode off-gas discharged from the anode of the fuel cell 100 from the exhaust port 360 via the pipe 270d, the back pressure adjustment valve 240, and the pipe 270e. At this time, the back pressure adjustment valve 240 adjusts the pressure of the anode gas (hydrogen) flowing through the anode of the fuel cell 100 by adjusting the opening / closing amount of the valve in accordance with an instruction from the system control unit 800. The anode off gas is an anode gas after being subjected to an electrochemical reaction, that is, a fuel gas (hydrogen). A pressure gauge 290 is connected to the pipe 270c, and the pressure Pa of the anode gas supplied to the anode of the fuel cell 100 can be measured, and the output thereof is the input / output control unit of the system control unit 800. 810 is connected. A pressure gauge 292 is also connected to the pipe 270d, and the pressure (back pressure) Pab of the anode off gas discharged from the anode of the fuel cell 100 can be measured. It is connected to the input / output control unit 810.

カソードガス供給部３００は、吸気口３１０と、コンプレッサ３２０と、流量調整部３３０と、加湿調整部３４０と、背圧調整バルブ３５０と、を備える。コンプレッサ３２０と、流量調整部３３０と、加湿調整部３４０と、背圧調整バルブ３５０とは、それぞれ、システム制御部８００の入出力制御部８１０に接続されており、システム制御部８００からの指示に従って動作する。 The cathode gas supply unit 300 includes an intake port 310, a compressor 320, a flow rate adjustment unit 330, a humidification adjustment unit 340, and a back pressure adjustment valve 350. The compressor 320, the flow rate adjustment unit 330, the humidification adjustment unit 340, and the back pressure adjustment valve 350 are each connected to the input / output control unit 810 of the system control unit 800, and follow instructions from the system control unit 800. Operate.

カソードガス供給部３００は、燃料電池１００を構成する各燃料電池セル１１０のカソード（以下、「燃料電池１００のカソード」とも略す）に、吸気口３１０、配管３７０ａ、コンプレッサ３２０、配管３７０ｂ、流量調整部３３０、配管３７０ｃ、加湿調整部３４０、および、配管３７０ｄを介して、酸化ガスである酸素を含む空気をカソードガスとして供給する。この際、コンプレッサ３２０は、吸気口３１０から取り込む空気をシステム制御部８００からの指示に従った圧力で流量調整部３３０へ向けて送り出す。また、流量調整部３３０は、システム制御部８００からの指示に従った流量でカソードガスを燃料電池１００のカソードへ供給する。また、加湿調整部３４０は、流量調整部３３０から送り出されたカソードガスを、システム制御部８００からの指示に従って加湿する。なお、配管３７０ｄには、露点計３８０が接続されており、燃料電池１００のアノードに供給されるカソードガスの露点温度Ｈｃを計測することができ、その出力は、システム制御部８００の入出力制御部８１０に接続される。そして、この露点温度からカソードガスの湿度を求めることができる。 The cathode gas supply unit 300 is connected to the cathode of each fuel cell 110 constituting the fuel cell 100 (hereinafter also abbreviated as “the cathode of the fuel cell 100”), an inlet 310, a pipe 370a, a compressor 320, a pipe 370b, and a flow rate adjustment. Air containing oxygen, which is an oxidizing gas, is supplied as a cathode gas through the section 330, the pipe 370c, the humidification adjusting section 340, and the pipe 370d. At this time, the compressor 320 sends out the air taken in from the intake port 310 toward the flow rate adjusting unit 330 at a pressure according to an instruction from the system control unit 800. Further, the flow rate adjusting unit 330 supplies the cathode gas to the cathode of the fuel cell 100 at a flow rate in accordance with an instruction from the system control unit 800. Further, the humidification adjusting unit 340 humidifies the cathode gas sent out from the flow rate adjusting unit 330 in accordance with an instruction from the system control unit 800. Note that a dew point meter 380 is connected to the pipe 370 d, and the dew point temperature Hc of the cathode gas supplied to the anode of the fuel cell 100 can be measured, and the output thereof is input / output control of the system control unit 800. Connected to the unit 810. And the humidity of cathode gas can be calculated | required from this dew point temperature.

また、カソードガス供給部３００は、燃料電池１００のカソードから排出されたカソードオフガスを、配管３７０ｅ、背圧調整バルブ３５０、および、配管３７０ｆを介して排気口３６０から排出する。なお、配管３７０ｄには、圧力計３９０が接続されており、燃料電池１００のカソードへ供給されるカソードガスの圧力Ｐｃを計測することができ、その出力は、システム制御部８００の入出力制御部８１０に接続される。また、配管３７０ｅにも、圧力計３９２が接続されており、燃料電池１００のカソードから排出されるカソードオフガスの圧力（背圧）Ｐｃｂを計測することができ、その出力は、システム制御部８００の入出力制御部８１０に接続される。 Further, the cathode gas supply unit 300 discharges the cathode off gas discharged from the cathode of the fuel cell 100 from the exhaust port 360 via the pipe 370e, the back pressure adjustment valve 350, and the pipe 370f. Note that a pressure gauge 390 is connected to the pipe 370 d and can measure the pressure Pc of the cathode gas supplied to the cathode of the fuel cell 100, and its output is the input / output control unit of the system control unit 800. 810 is connected. In addition, a pressure gauge 392 is connected to the pipe 370e, and the pressure (back pressure) Pcb of the cathode off gas discharged from the cathode of the fuel cell 100 can be measured. It is connected to the input / output control unit 810.

なお、アノードガス供給部２００およびカソードガス供給部３００が本発明のガス供給部に相当する。 The anode gas supply unit 200 and the cathode gas supply unit 300 correspond to the gas supply unit of the present invention.

冷却装置４００は、２つの配管４１０ａ，４１０ｂを介して燃料電池１００に接続されており、配管４１０ａを介して、冷却媒体を供給し、配管４１０ｂを介して、冷却に供された後の冷却媒体を受け取ることにより、冷却媒体を循環させて、燃料電池１００の冷却を実行する。冷却媒体としては、水、不凍液、空気等を用いることができる。なお、配管４１０ｂには、温度計４２０が接続されており、配管４１０ｂを流れる冷却媒体の温度を測定することにより、各燃料電池セル１１０の温度を測定することができる。なお、温度計４２０の出力は、システム制御部８００の入出力制御部８１０に接続される。 The cooling device 400 is connected to the fuel cell 100 through two pipes 410a and 410b, supplies a cooling medium through the pipe 410a, and is supplied to the cooling through the pipe 410b. , The cooling medium is circulated and the fuel cell 100 is cooled. As the cooling medium, water, antifreeze, air, or the like can be used. A thermometer 420 is connected to the pipe 410b, and the temperature of each fuel cell 110 can be measured by measuring the temperature of the cooling medium flowing through the pipe 410b. The output of the thermometer 420 is connected to the input / output control unit 810 of the system control unit 800.

モニター切替部５００は、各燃料電池セル１１０のモニター端子１２０に接続されており、いずれか一つの燃料電池セル１１０のアノード（電極）およびカソード（電極）に対応するモニター端子を、ポテンショスタットの２つの電圧供給端子６１０に接続する。なお、モニター切替部５００は、システム制御部８００の入出力制御部８１０に接続されており、モニター端子の接続の切換は、システム制御部８００からの指示に従って実行さる。 The monitor switching unit 500 is connected to the monitor terminal 120 of each fuel cell 110, and the monitor terminal corresponding to the anode (electrode) and cathode (electrode) of any one fuel cell 110 is connected to the potentiostat 2. Two voltage supply terminals 610 are connected. The monitor switching unit 500 is connected to the input / output control unit 810 of the system control unit 800, and the switching of the monitor terminal connection is executed in accordance with an instruction from the system control unit 800.

ポテンショスタット６００は、システム制御部８００の入出力制御部８１０に接続されており、システム制御部８００からの指示に従って、モニター切替部５００を介して接続されたモニター端子１２０間、すなわち、一つの燃料電池セル１１０のアノードとカソードとの間に、一定の速度で変化する走査電圧Ｖｓを印加し、印加した走査電圧Ｖｓの電圧値を電圧計６３０で測定し、発生する電流Ｉｓの電流値を電流計６２０で測定する。なお、ポテンショスタットでなくても、印加する電圧を一定速度で走査可能であり、そのときの電圧と電流を測定可能な装置であれば用いることができる。なお、このポテンショスタットが本発明における測定部に相当する。 The potentiostat 600 is connected to the input / output control unit 810 of the system control unit 800, and according to an instruction from the system control unit 800, between the monitor terminals 120 connected via the monitor switching unit 500, that is, one fuel. A scanning voltage Vs that changes at a constant speed is applied between the anode and the cathode of the battery cell 110, the voltage value of the applied scanning voltage Vs is measured with a voltmeter 630, and the current value of the generated current Is is expressed as a current value. Measure in total 620. In addition, even if it is not a potentiostat, if the apparatus can scan the voltage to apply at a fixed speed and can measure the voltage and electric current at that time, it can be used. Note that this potentiostat corresponds to the measurement unit in the present invention.

電力出力制御部７００は、負荷装置９００への電力の出力を制御する制御回路や、二次電池７５０の充放電を制御する制御回路、コンプレッサや流量調整部、加湿調整部、ポテンショスタット、バルブ、システム制御部、起動回路等への電力の出力を制御する制御回路や、余剰電力調整用の制御回路等の図示しない種々の制御回路を有している。 The power output control unit 700 is a control circuit that controls the output of power to the load device 900, a control circuit that controls charging / discharging of the secondary battery 750, a compressor, a flow rate adjustment unit, a humidification adjustment unit, a potentiostat, a valve, It has various control circuits (not shown) such as a control circuit that controls the output of power to the system control unit, the startup circuit, and the like, and a control circuit for adjusting excess power.

負荷装置９００としては、燃料電池の電力を利用可能な全ての負荷装置が適用可能である。例えば、燃料電池システムを搭載した自動車の場合には、負荷装置としては電動モータ等が挙げられる。
ある。 As the load device 900, all load devices that can use the power of the fuel cell are applicable. For example, in the case of an automobile equipped with a fuel cell system, examples of the load device include an electric motor.
is there.

システム制御部８００は、入出力制御部８１０と、発電制御部８２０と、乾燥状態判定部８３０と、出力許容電流決定部８４０と、水収支算出部８５０と、記憶部８６０と、を備え、燃料電池システム１０の動作を制御する。 The system control unit 800 includes an input / output control unit 810, a power generation control unit 820, a dry state determination unit 830, an output allowable current determination unit 840, a water balance calculation unit 850, and a storage unit 860. The operation of the battery system 10 is controlled.

入出力制御部８１０は、実際に燃料電池システムの各構成要素からの出力を受け取って対応する機能ブロックに受け渡すとともに、対応する機能ブロックからの指示を各構成要素に出力して、各構成要素の動作を実際に制御する機能ブロックである。発電制御部８２０は、入出力制御部８１０を介して各構成要素の動作を制御して発電動作を制御する機能ブロックである。乾燥状態判定部８３０は、後述するように、燃料電池セル１１０の乾燥状態、より具体的には、燃料電池セル１１０に含まれる電解質膜の乾燥状態を判定する機能ブロックである。出力許容電流決定部８４０は、後述するように、燃料電池セル１１０の乾燥状態においてドライアップの発生を抑制して出力することが可能な出力許容電流を決定する機能ブロックである。水収支算出部８５０は、後述するように、燃料電池セル１１０内の水収支を算出し、出力許容電流を補正する機能ブロックである。記憶部８６０は、発電制御部８２０がその制御動作に利用する発電制御情報８６０ａや、乾燥状態判定部８３０がその判定動作に利用する乾燥状態判定情報８６０ｂ、出力許容電流決定部８４０が出力許容電流を決定するために出力許容電流決定情報８６０ｃ、水収支算出部８５０が水収支を算出し、出力許容電流を補正するために利用する水収支算出・補正情報８６０ｄを記憶する機能ブロックであり、書き換え可能な不揮発性のメモリにより構成される。 The input / output control unit 810 actually receives the output from each component of the fuel cell system and transfers it to the corresponding functional block, and outputs an instruction from the corresponding functional block to each component. It is a functional block that actually controls the operation of. The power generation control unit 820 is a functional block that controls the power generation operation by controlling the operation of each component via the input / output control unit 810. As will be described later, the dry state determination unit 830 is a functional block that determines the dry state of the fuel cell 110, more specifically, the dry state of the electrolyte membrane included in the fuel cell 110. The output allowable current determination unit 840 is a functional block that determines an output allowable current that can be output while suppressing the occurrence of dry-up in the dry state of the fuel cell 110, as will be described later. As will be described later, the water balance calculation unit 850 is a functional block that calculates the water balance in the fuel cell 110 and corrects the output allowable current. The storage unit 860 includes power generation control information 860a used for the control operation by the power generation control unit 820, dry state determination information 860b used for the determination operation by the dry state determination unit 830, and output allowable current determined by the output allowable current determination unit 840. Is a functional block that stores water balance calculation / correction information 860d that is used to calculate the water balance and to correct the output allowable current. It is composed of possible non-volatile memory.

システム制御部８００は、上記したように、発電制御部８２０によって各構成要素の動作を制御して発電動作を制御するとともに、二次電池７５０の充放電を制御して、燃料電池１００の発電による電力の出力と、二次電池７５０からの電力の出力とを制御する。例えば、二次電池７５０のＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）が満充電状態の場合には、燃料電池１００の発電を停止して、二次電池７５０から負荷装置９００への電力の出力を行い、ＳＯＣがあらかじめ規定した状態となった場合には、燃料電池１００から負荷装置９００への電力の出力を行うとともに、二次電池７５０への充電を実行する。なお、以下では、このように燃料電池１００の発電を停止して、二次電池７５０から負荷装置９００への電力の出力を行う動作を「間欠運転」とも呼ぶ。また、システム制御部８００は、発電制御部８２０による発電動作の制御と平行して、以下で説明するように、乾燥状態判定部８３０、出力許容電流決定部８４０、および、水収支算出部８５０によって、燃料電池セル１１０の乾燥状態に応じて、ドライアップの発生を抑制して出力することが可能な出力許容電流を決定し、発電制御部８２０によって出力許容電流を超えないように発電を制御することによって、ドライアップの発生を抑制する制御を行っている。 As described above, the system control unit 800 controls the operation of each component by the power generation control unit 820 to control the power generation operation, and also controls the charging / discharging of the secondary battery 750 to generate power by the fuel cell 100. The power output and the power output from the secondary battery 750 are controlled. For example, when the SOC (State Of Charge) of the secondary battery 750 is in a fully charged state, the power generation of the fuel cell 100 is stopped and power is output from the secondary battery 750 to the load device 900. When the SOC is in a predetermined state, the power is output from the fuel cell 100 to the load device 900 and the secondary battery 750 is charged. Hereinafter, the operation of stopping the power generation of the fuel cell 100 and outputting the power from the secondary battery 750 to the load device 900 is also referred to as “intermittent operation”. Further, in parallel with the control of the power generation operation by the power generation control unit 820, the system control unit 800 includes a dry state determination unit 830, an output allowable current determination unit 840, and a water balance calculation unit 850 as described below. In accordance with the dry state of the fuel cell 110, an allowable output current that can be output while suppressing the occurrence of dry-up is determined, and the power generation control unit 820 controls power generation so as not to exceed the allowable output current. Thus, control for suppressing the occurrence of dry-up is performed.

Ａ２．出力許容電流制御：
図２は、燃料電池セルの乾燥状態に応じて実行する出力許容電流制御を示すフローチャートである。この制御は、発電制御部８２０が、乾燥状態判定部８３０と出力許容電流決定部８４０と水収支算出部８５０の動作を制御して実行する。この制御は、燃料電池１００内のいずれかの燃料電池セル１１０を対象として実行する。通常は、温度が上昇して乾燥しやすい積層中央部の燃料電池セルを対象とする。 A2. Output allowable current control:
FIG. 2 is a flowchart showing output allowable current control executed according to the dry state of the fuel battery cell. This control is executed by the power generation control unit 820 by controlling the operations of the dry state determination unit 830, the output allowable current determination unit 840, and the water balance calculation unit 850. This control is executed for any one of the fuel cells 110 in the fuel cell 100. Usually, the fuel cell in the central portion of the stack that is easy to dry due to an increase in temperature is targeted.

この制御を開始すると、まず、発電制御部８２０は、間欠運転状態の判断（ステップＳ１０２）を行い、間欠運転でない場合には、二次電池７５０のＳＯＣが満充電に近い状態を示す基準値以上であるか否か判断し（ステップＳ１０４）、間欠運転の場合には、間欠運転が終了するまで待機する（ステップＳ１０６）。 When this control is started, first, the power generation control unit 820 determines the intermittent operation state (step S102). If the intermittent operation is not performed, the SOC of the secondary battery 750 is equal to or higher than a reference value indicating a state close to full charge. (Step S104), and in the case of intermittent operation, the system waits until the intermittent operation ends (step S106).

そして、ステップＳ１０４で二次電池のＳＯＣが基準値未満であった場合、および、ステップＳ１０６で間欠運転が終了した場合には、二次電池７５０が充分に充電可能な状態であるので、後述するステップＳ１０８〜Ｓ１１２の処理を実行した後、ステップＳ１０２に戻って上記間欠運転の判断処理を繰り返す。一方、ステップＳ１０４で二次電池７５０のＳＯＣが基準値以上であり、満充電状態に近くて、充電を繰り返すことは不可と判断された状態の場合には、後述するステップＳ１２０〜Ｓ１３０の処理を実行する。なお、この出力許容電流制御は、燃料電池システムの動作を停止するまで、常時実行される。 If the SOC of the secondary battery is less than the reference value in step S104 and the intermittent operation is terminated in step S106, the secondary battery 750 is in a sufficiently chargeable state and will be described later. After executing the processes of steps S108 to S112, the process returns to step S102 to repeat the intermittent operation determination process. On the other hand, if the SOC of the secondary battery 750 is equal to or greater than the reference value in step S104, and it is determined that charging cannot be repeated because it is close to a fully charged state, the processing in steps S120 to S130 described later is performed. Execute. This allowable output current control is always executed until the operation of the fuel cell system is stopped.

まず、二次電池７５０が充電可能な状態の場合について説明する。この場合には、上記したように、ステップＳ１０８〜Ｓ１１２の処理が実行された後、ステップＳ１０２に戻る。 First, the case where the secondary battery 750 is in a chargeable state will be described. In this case, as described above, after the processing of steps S108 to S112 is executed, the process returns to step S102.

ステップＳ１０８では、発電制御部８２０は、乾燥状態判定部８３０によって燃料電池セル１１０の乾燥状態に応じて変化する燃料電池セル１１０の容量成分Ｃｓの測定を実行する。この容量成分の測定は以下で説明するようにして実行することができる。 In step S <b> 108, the power generation control unit 820 performs the measurement of the capacity component Cs of the fuel cell 110 that changes according to the dry state of the fuel cell 110 by the dry state determination unit 830. This capacitance component measurement can be performed as described below.

乾燥状態判定部８３０は、ポテンショスタット６００を制御して、一定の速度で変化する走査電圧Ｖｓを印加し、印加した走査電圧Ｖｓの電圧値を電圧計６３０で測定し、発生する電流Ｉｓの電流値を電流計６２０で測定する。そして、測定した走査電圧Ｖｓの電圧値および電流Ｉｓの電流値を取得する。なお、この場合のアノードガス供給部２００およびカソードガス供給部３００は、１つの燃料電池セル１１０において理論設計値として最大電流０．０６Ａ／ｃｍ^２となるように設定されているものとする。例えば、発電に充分なアノードガスが供給されるように、アノードストイキ比は充分高く設定され、カソードイキ比は理論設計値となるようなカソードストイキ比、例えば、例えば、通常の１．５／１に対して１／１に設定される。また、ガスの湿度は無加湿状態とされる。 The dry state determination unit 830 controls the potentiostat 600, applies the scanning voltage Vs that changes at a constant speed, measures the voltage value of the applied scanning voltage Vs with the voltmeter 630, and generates the current Is generated. The value is measured with an ammeter 620. Then, the measured voltage value of the scanning voltage Vs and the current value of the current Is are acquired. In this case, the anode gas supply unit 200 and the cathode gas supply unit 300 are set to have a maximum current of 0.06 A / cm ² as a theoretical design value in one fuel cell 110. For example, the anode stoichiometric ratio is set sufficiently high so that an anode gas sufficient for power generation is supplied, and the cathode stoichiometric ratio is set to a theoretical design value, for example, a normal 1.5 / 1 ratio, for example. On the other hand, it is set to 1/1. The humidity of the gas is not humidified.

図３は、走査電圧Ｖｓと発生電流Ｉｓとの関係の一例を示す説明図である。ここで、走査電圧Ｖｓは一定速度で変化する電圧であり、本例では２００ｍＶ／ｓｅｃの速度で変化させている。従って、図４の縦軸は走査電圧Ｖｓを示していると同時に、時間を示していることにもなる。従って、規定値０．０６Ａ／ｃｍ^２以上の発生電流Ｉｓの積算値（図中の斜線領域の面積）は、走査電圧Ｖｓの印加により燃料電池セル１１０の容量成分に蓄積された電荷量ｑｓとみなすことができる。そして、この電荷量ｑｓと査電圧Ｖｓの幅とから容量成分Ｃｓの値を求めることができる。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the scanning voltage Vs and the generated current Is. Here, the scanning voltage Vs is a voltage that changes at a constant speed, and is changed at a speed of 200 mV / sec in this example. Therefore, the vertical axis in FIG. 4 represents the scanning voltage Vs and at the same time represents the time. Therefore, the integrated value of the generated current Is of the specified value 0.06 A / cm ² or more (area of the hatched area in the figure) is the charge amount qs accumulated in the capacity component of the fuel cell 110 by the application of the scanning voltage Vs. Can be considered. Then, the value of the capacitance component Cs can be obtained from the charge amount qs and the width of the inspection voltage Vs.

従って、乾燥状態判定部８３０は、取得した走査電圧Ｖｓと発生電流Ｉｓに基づいて、規定値０．０６Ａ／ｃｍ^２を除いた発生電流Ｉｓの積算値を求め、求めた積算値から容量成分Ｃｓの値を求める。 Accordingly, the dry state determination unit 830 obtains an integrated value of the generated current Is excluding the specified value 0.06 A / cm ² based on the acquired scanning voltage Vs and the generated current Is, and the capacitance component Cs from the obtained integrated value. Find the value of.

次に、図２のステップＳ１１０では、発電制御部８２０は、出力許容電流決定部８４０によって、求めた容量成分Ｃｓの値に対応する乾燥状態の燃料電池セル１１０において出力可能な許容電流の限界値（以下、「出力許容電流値」とも呼ぶ）Ｉｌｉｍｉｔを推定する。出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔは、具体的には、以下で説明するようにして求めることができる。 Next, in step S110 of FIG. 2, the power generation control unit 820 uses the output allowable current determination unit 840 to limit the allowable current that can be output in the dry fuel cell 110 corresponding to the value of the capacity component Cs obtained. Ilimit is estimated (hereinafter also referred to as “output allowable current value”). Specifically, the output allowable current value Ilimit can be obtained as described below.

図４は、燃料電池セルの容量成分と最大電流との関係を示す説明図である。図４の関係は、燃料電池セルの容量成分を求め、求めた容量成分の燃料電池セルの最大電流を実験により求めたものである。この図からわかるように、容量成分の値が小さいほど最大電流は小さくなり、燃料電池セルの乾燥度合いが高くなると考えられる。なお、最大電流は、出力電圧が０Ｖにおける電流であり、これ以上の電流を出力しようとすると、ドライアップが発生し、出力電圧が負電圧となってしまうことが想定される。従って、この最大電流の値が各容量成分に対応する出力許容電流値と推定される。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the capacity component of the fuel cell and the maximum current. The relationship of FIG. 4 is obtained by obtaining the capacity component of the fuel battery cell and obtaining the maximum current of the fuel battery cell having the obtained capacity component by experiment. As can be seen from this figure, it is considered that the smaller the capacity component value, the smaller the maximum current, and the higher the degree of dryness of the fuel cells. The maximum current is a current at an output voltage of 0 V, and it is assumed that if an attempt is made to output a current higher than this, dry-up occurs and the output voltage becomes a negative voltage. Therefore, the value of the maximum current is estimated as the output allowable current value corresponding to each capacitance component.

従って、出力許容電流決定部８４０は、求めた容量成分Ｃｓの値に対応する最大電流の値を、あらかじめ実験的に求めた燃料電池セルの容量成分と最大電流との関係を示した情報を参照することにより、求めた容量成分Ｃｓの値に対応する出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔを推定することができる。あらかじめ実験的に求めた燃料電池セルの容量成分と最大電流との関係を示した情報は、出力許容電流決定情報８６０ｃとして記憶部８６０に記憶されている。 Therefore, the output allowable current determination unit 840 refers to the information indicating the relationship between the capacity component of the fuel cell and the maximum current obtained experimentally in advance for the maximum current value corresponding to the calculated value of the capacity component Cs. By doing so, it is possible to estimate the output allowable current value Ilimit corresponding to the obtained value of the capacitance component Cs. Information indicating the relationship between the capacity component of the fuel cell and the maximum current obtained experimentally in advance is stored in the storage unit 860 as output allowable current determination information 860c.

次に、図２のステップＳ１１２では、発電制御部８２０は、並行して実行している発電制御処理において、求めた出力電流許容値Ｉｌｉｍｉｔを超えないように発電制御を実行する。こうして、ステップＳ１０８〜Ｓ１１２の処理を実行後は、再び、ステップＳ１０２に戻って、間欠運転の判断処理を実行する。 Next, in step S112 of FIG. 2, the power generation control unit 820 performs power generation control so as not to exceed the obtained output current allowable value Ilimit in the power generation control processing being performed in parallel. In this way, after executing the processes of steps S108 to S112, the process returns to step S102 again to execute the intermittent operation determination process.

次に、二次電池７５０が満充電状態に近く充電を繰り返すことは不可と判断される状態の場合について説明する。この場合には、上記したように、ステップＳ１２０〜Ｓ１３０の処理が実行される。 Next, a case where the secondary battery 750 is close to a fully charged state and it is determined that charging cannot be repeated will be described. In this case, as described above, the processing of steps S120 to S130 is executed.

ステップＳ１２０では、ステップＳ１０８と同様に、発電制御部８２０は、乾燥状態判定部８３０によって燃料電池セル１１０の乾燥状態に応じて変化する燃料電池セル１１０の容量成分Ｃｓの測定を実行する。 In step S <b> 120, as in step S <b> 108, the power generation control unit 820 measures the capacity component Cs of the fuel cell 110 that changes according to the dry state of the fuel cell 110 by the dry state determination unit 830.

そして、ステップＳ１２２では、ステップＳ１１０と同様に、発電制御部８２０は、出力許容電流決定部８４０によって、求めた容量成分Ｃｓの値に対応する乾燥状態の燃料電池セル１１０において出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔを推定する。 In step S122, as in step S110, the power generation control unit 820 uses the output allowable current determination unit 840 to set the output allowable current value Ilimit in the dry fuel cell 110 corresponding to the calculated value of the capacity component Cs. presume.

ここで、上記したように、二次電池７５０が充電可能状態である場合には、発電制御部８２０は、ステップＳ１０８〜Ｓ１１２の、容量成分Ｃｓの測定、出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔの推定、および、発電制御を繰り返し実行することができる。この場合、容量成分Ｃｓの測定によって発生した電流は、通常、余剰電力として二次電池７５０に充電される。これに対して、二次電池７５０が満充電に近い状態で充電を繰り返すことは不可と判断された場合には、容量成分Ｃｓの測定を繰り返すことは不可である。 Here, as described above, when the secondary battery 750 is in a chargeable state, the power generation control unit 820 measures the capacity component Cs, estimates the output allowable current value Ilimit in steps S108 to S112, and The power generation control can be repeatedly executed. In this case, the current generated by measuring the capacity component Cs is normally charged to the secondary battery 750 as surplus power. On the other hand, when it is determined that charging cannot be repeated while the secondary battery 750 is nearly fully charged, it is impossible to repeat the measurement of the capacity component Cs.

そこで、発電制御部８２０は、ステップＳ１２４では水収支算出部８５０によって燃料電池セル１１０内の水収支を計算し、ステップＳ１２６では、ステップＳ１２２で推定した出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔを水収支ＷＢの状況に応じて補正し、補正した値を出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔとする。そして、発電制御部８２０は、並行して実行している発電制御処理において、求めた出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔを超えないように発電制御を実行する。 Therefore, the power generation control unit 820 calculates the water balance in the fuel cell 110 by the water balance calculation unit 850 in step S124, and in step S126, sets the allowable output current value Ilimit estimated in step S122 to the state of the water balance WB. Accordingly, the corrected value is set as the output allowable current value Ilimit. Then, the power generation control unit 820 performs power generation control so as not to exceed the obtained output allowable current value Ilimit in the power generation control processing being performed in parallel.

そして、ステップＳ１２８で間欠運転と判断されるまで、また、ステップＳ１３０で二次電池７５０のＳＯＣが基準値未満で充電可能と判断されるまで、ステップＳ１２４における水収支計算とステップＳ１２６における出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔの補正および発電制御を繰り返す。 Then, until it is determined in step S128 that the operation is intermittent, and in step S130, until it is determined that the SOC of the secondary battery 750 is less than the reference value, the water balance calculation in step S124 and the output allowable current in step S126. The correction of the value Ilimit and the power generation control are repeated.

なお、水収支ＷＢ［ｇ／ｃｍ^２／ｓ］は下記に示す式を用いて計算することができる。

なお、Ｎ_Ｈ２Ｏは生成水量［ｇ／ｃｍ^２／ｓ］、Ｎ_ｉｎは供給水量［ｇ／ｃｍ^２／ｓ］、Ｎ_ｏｕｔは持ち去り水量［ｇ／ｃｍ^２／ｓ］を示す。Ｆはファラデー定数［Ｃ／ｍｏｌ］、Ｍ_Ｈ２Ｏは水の分子量［ｇ／ｍｏｌ］、Ａは発電面積［ｃｍ^２］を示す。Ｎ_ａｉｒはエア供給量［ＮＬ／ｓ］、Ｐ_{ｓａｔ＿ｏｕｔ}は飽和水蒸気圧(出口)［ｋＰａ］、Ｐ_ｏｕｔはガス圧力（出口）［ｋＰａ］、Ｓ_ａｉｒはエアストイキ比を示す。Ｐ_{Ｈ２Ｏ＿ｉｎ}は水蒸気圧（入口）［ｋＰａ］、Ｐ_ｉｎはガス圧力（入口）［ｋＰａ］を示す。 The water balance WB [g / cm ² / s] can be calculated using the following formula.

N _H2O represents the amount of generated water [g / cm ² / s], N _in represents the amount of supplied water [g / cm ² / s], and N _out represents the amount of water taken away [g / cm ² / s]. F represents the Faraday constant [C / mol], _{MH 2 O} represents the molecular weight [g / mol] of water, and A represents the power generation area [cm ² ]. N _air is the air supply amount [NL / s], P _{sat_out} is the saturated water vapor pressure (outlet) [kPa], P _out is the gas pressure (outlet) [kPa], and S _air is the air stoichiometric ratio. P _{H2O_in} represents the water vapor pressure (inlet) [kPa], and P _in represents the gas pressure (inlet) [kPa].

出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔは、例えば、水収支ＷＢが正の値で大きくなるほど、燃料電池セル１１０内は湿潤状態が高くなるので、出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔが高くなるように補正される。また、水収支ＷＢが負の値で大きくなるほど、燃料電池セル１１０内の乾燥状態が高くなるので、出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔが小さくなるように補正される。なお、どの程度の補正量とするかは、水収支と補正量の関係をあらかじめ実験で求めておき、求めておいた関係の情報を参照することにより決定すればよい。なお、水収支と補正量の関係を示した情報は、水収支算出・補正情報８６０ｄとして記憶部８６０に記憶されている。 The allowable output current value Ilimit is corrected so that, for example, as the water balance WB increases with a positive value, the wet state in the fuel cell 110 increases, and thus the allowable output current value Ilimit increases. Further, as the water balance WB increases with a negative value, the dry state in the fuel cell 110 becomes higher, so that the output allowable current value Ilimit is corrected to become smaller. It should be noted that the degree of correction amount may be determined by obtaining the relationship between the water balance and the correction amount by an experiment in advance and referring to the obtained relationship information. Information indicating the relationship between the water balance and the correction amount is stored in the storage unit 860 as the water balance calculation / correction information 860d.

以上のように、上記実施例においては、燃料電池セルの容量成分を求めることにより、燃料電池セルの乾燥状態を判定することができる。また、求めた容量成分から、対応する乾燥状態においてドライアップとならないための出力許容電流値を推定することができる。そして、出力許容電流値を超えないように発電を制御することにより、ドライアップの発生を抑制することが可能となる。また、二次電池が満充電状態に近く、充電を繰り返すことができない場合には、一度だけ容量成分を求めて、出力許容電流値を推定し、水収支に応じて出力許容電流値を補正して、補正した出力許容電流値を越えないように発電を制御することにより、ドライアップの発生を抑制することが可能となる。 As mentioned above, in the said Example, the dry condition of a fuel cell can be determined by calculating | requiring the capacity | capacitance component of a fuel cell. In addition, the allowable output current value for preventing dry-up in the corresponding dry state can be estimated from the obtained capacity component. And it becomes possible to suppress generation | occurrence | production of dry-up by controlling electric power generation so that an output allowable current value may not be exceeded. If the secondary battery is almost fully charged and charging cannot be repeated, obtain the capacity component only once, estimate the output allowable current value, and correct the output allowable current value according to the water balance. Thus, by controlling the power generation so as not to exceed the corrected output allowable current value, it is possible to suppress the occurrence of dry-up.

なお、図２のステップＳ１０８やＳ１２０で測定される容量成分Ｃｓの値は、圧力や温度の影響を受ける。例えば、図５は背圧と容量成分との関係を示す説明図であり、図６は温度と容量成分との関係を示す説明図である。図５に示すように、燃料電池セルの容量成分Ｃｓの値は、背圧が高いほど大きくなる傾向にある。また、図６に示すように、燃料電池セルの容量成分Ｃｓは、温度が高いほど大きくなる傾向にある。従って、燃料電池セルの容量成分Ｃｓを測定する際の圧力や温度条件に応じて、測定された容量成分Ｃｓの値を補正して、補正した容量成分から出力許容電流値を推定することが好ましい。 Note that the value of the capacitance component Cs measured in steps S108 and S120 in FIG. 2 is affected by pressure and temperature. For example, FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between back pressure and capacity component, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between temperature and capacity component. As shown in FIG. 5, the value of the capacity component Cs of the fuel cell tends to increase as the back pressure increases. Further, as shown in FIG. 6, the capacity component Cs of the fuel cell tends to increase as the temperature increases. Therefore, it is preferable to correct the value of the measured capacity component Cs in accordance with the pressure and temperature conditions when measuring the capacity component Cs of the fuel cell, and to estimate the allowable output current value from the corrected capacity component. .

Ｂ．第２実施例：
第２実施例は、図２のステップＳ１０８およびＳ１２０で求められる容量成分Ｃｓの値の求め方、および、これに伴い、ステップＳ１１０およびＳ１２２で出力許容電流値を求めるために用いられる容量成分と最大電流との関係の情報が異なる点を除いて、第１実施例と全く同じである。そこで、以下では、上記相違点についてのみ説明を加えることとする。 B. Second embodiment:
In the second embodiment, the value of the capacitance component Cs obtained in steps S108 and S120 in FIG. 2 is calculated, and accordingly, the capacitance component used to obtain the output allowable current value in steps S110 and S122 and the maximum Except for the fact that the information on the relationship with the current is different, it is exactly the same as in the first embodiment. Therefore, only the differences will be described below.

図７は、第２実施例における走査電圧Ｖｓと発生電流Ｉｓとの関係の一例を示す説明図である。ここで、図７は、基本的には、図３に示した第１実施例における走査電圧Ｖｓと発生電流Ｉｓとの関係と同じであり、走査電圧Ｖｓは２００ｍＶ／ｓｅｃの速度で変化させている。ただし、走査電圧Ｖｓの下限を０．８Ｖとし、走査電圧Ｖｓの変化の幅を制限している点に特徴を有している。燃料電池セル１１０に印加する走査電圧の幅が大きいと、アノードおよびカソードを構成する触媒電極から白金等の触媒が溶出し易くなり、燃料電池セルの劣化を招く。そこで、本実施例では、走査電圧Ｖｓの下限を０．８Ｖとして、走査電圧Ｖｓの変化の幅を制限することにより、触媒溶出を抑制している。 FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the scanning voltage Vs and the generated current Is in the second embodiment. Here, FIG. 7 is basically the same as the relationship between the scanning voltage Vs and the generated current Is in the first embodiment shown in FIG. 3, and the scanning voltage Vs is changed at a speed of 200 mV / sec. Yes. However, the present embodiment is characterized in that the lower limit of the scanning voltage Vs is set to 0.8 V and the width of change of the scanning voltage Vs is limited. When the width of the scanning voltage applied to the fuel cell 110 is large, a catalyst such as platinum is likely to elute from the catalyst electrode constituting the anode and cathode, leading to deterioration of the fuel cell. Therefore, in this embodiment, the elution of the catalyst is suppressed by setting the lower limit of the scanning voltage Vs to 0.8 V and limiting the width of change of the scanning voltage Vs.

従って、本実施例では、制限された走査電圧Ｖｓの範囲での変化に応じて、規定値０．０６Ａ／ｃｍ^２以上の発生電流Ｉｓの積算値（図中の斜線領域の面積）を求め、燃料電池セル１１０の容量成分に蓄積された電荷量ｑｓを求め、求めた電荷量ｑｓと査電圧Ｖｓの幅とから容量成分Ｃｓの値を求めるものとしている。 Therefore, in this embodiment, an integrated value of the generated current Is (the area of the hatched area in the figure) of the specified value 0.06 A / cm ² or more is obtained according to the change in the limited range of the scanning voltage Vs. The charge amount qs accumulated in the capacity component of the fuel cell 110 is obtained, and the value of the capacity component Cs is obtained from the obtained charge quantity qs and the width of the inspection voltage Vs.

ここで、本実施例で求めた容量成分Ｃｓの値は、走査電圧Ｖｓの幅が制限されているため、蓄積された電荷量ｑｓが小さくなり、これに応じて小さくなる。従って、出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔと容量成分Ｃｓとの関係も図４に示した第１実施例の関係は利用することができず、これに応じたものが必要となる。 Here, since the width of the scanning voltage Vs is limited, the accumulated charge amount qs becomes small and the value of the capacitance component Cs obtained in this embodiment becomes small accordingly. Therefore, the relationship between the output allowable current value Ilimit and the capacitance component Cs cannot be used in the relationship of the first embodiment shown in FIG. 4, and a corresponding one is required.

図８は、第２実施例における燃料電池セルの容量成分と最大電流との関係を示す説明図である。この図８の関係は、図４の関係と同様に、制限された走査電圧Ｖｓにより求めた容量成分の燃料電池セルの最大電流を実験により求めたものである。容量成分と最大電流の関係は、図４の関係と同様であり、容量成分の値が小さいほど最大電流は小さくなり、燃料電池セルの乾燥度合いが高くなると考えられる。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the capacity component of the fuel cell and the maximum current in the second embodiment. Similar to the relationship of FIG. 4, the relationship of FIG. 8 is obtained by experimentally determining the maximum current of the fuel cell of the capacity component determined by the limited scanning voltage Vs. The relationship between the capacity component and the maximum current is the same as that in FIG. 4, and it is considered that the smaller the value of the capacity component, the smaller the maximum current and the higher the degree of drying of the fuel cell.

第２実施例においても、第１実施例と同様に、燃料電池セルの容量成分を求めることにより、燃料電池セルの乾燥状態を判定することができる。また、求めた容量成分から、対応する乾燥状態においてドライアップとならないための出力許容電流値を推定することができる。そして、出力許容電流値を超えないように発電を制御することにより、ドライアップの発生を抑制することが可能となる。また、二次電池が満充電状態に近く、充電を繰り返すことができない場合には、一度だけ容量成分を求めて、出力許容電流値を推定し、水収支に応じて出力許容電流値を補正して、補正した出力許容電流値を越えないように発電を制御することにより、ドライアップの発生を抑制することが可能となる。なお、第２実施例は、第１実施例のように走査電圧Ｖｓの範囲を制限しているので、上記したように、触媒溶出による燃料電池セルの劣化を抑制することができるという効果もある。 In the second embodiment, as in the first embodiment, the dry state of the fuel cell can be determined by obtaining the capacity component of the fuel cell. In addition, the allowable output current value for preventing dry-up in the corresponding dry state can be estimated from the obtained capacity component. And it becomes possible to suppress generation | occurrence | production of dry-up by controlling electric power generation so that an output allowable current value may not be exceeded. If the secondary battery is almost fully charged and charging cannot be repeated, obtain the capacity component only once, estimate the output allowable current value, and correct the output allowable current value according to the water balance. Thus, by controlling the power generation so as not to exceed the corrected output allowable current value, it is possible to suppress the occurrence of dry-up. Since the second embodiment limits the range of the scanning voltage Vs as in the first embodiment, there is an effect that the deterioration of the fuel cell due to the catalyst elution can be suppressed as described above. .

Ｃ．第３実施例：
第３実施例は、発電制御部８２０が実行する出力許容電流制御を除いて、第１実施例または第２実施例と全く同じである。そこで、以下では、上記相違点についてのみ説明を加えることとする。 C. Third embodiment:
The third embodiment is exactly the same as the first or second embodiment except for the output allowable current control executed by the power generation control unit 820. Therefore, only the differences will be described below.

図９は、第３実施例における燃料電池セルの乾燥状態に応じて実行する出力許容電流制御を示すフローチャートである。この制御は、燃料電池システムの動作開始時や二次電池による出力の停止時に、燃料電池による発電が開始される際に実行され、発電動作が継続している間継続される。そして、燃料電池システムの動作停止時や二次電池による出力の開始時に燃料電池の発電を停止する際に終了される。 FIG. 9 is a flowchart showing the output allowable current control executed according to the dry state of the fuel battery cell in the third embodiment. This control is executed when power generation by the fuel cell is started when the operation of the fuel cell system is started or when the output of the secondary battery is stopped, and is continued while the power generation operation is continued. The process is terminated when the fuel cell system stops power generation or when the power generation of the fuel cell is stopped when the output from the secondary battery is started.

この制御を開始すると、発電制御部８２０は、ステップＳ２０２において、乾燥状態判定部８３０によって燃料電池セル１１０の乾燥状態に応じて変化する燃料電池セル１１０の容量成分Ｃｓの測定を実行する。次に、ステップＳ２０４において、出力許容電流決定部８４０によって、求めた容量成分Ｃｓの値に対応する乾燥状態の燃料電池セル１１０における出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔを推定する。そして、Ｓ２０６において、発電制御部８２０は、並行して実行している発電制御処理において、求めた出力電流許容値Ｉｌｉｍｉｔを超えないように発電制御を実行する。なお、ステップＳ２０２〜Ｓ２０６における各処理は、第１実施例または第２実施例において説明した各処理と同様に実行することができる。 When this control is started, the power generation control unit 820 performs measurement of the capacity component Cs of the fuel cell 110 that changes according to the dry state of the fuel cell 110 by the dry state determination unit 830 in step S202. Next, in step S204, the output allowable current determination unit 840 estimates the output allowable current value Ilimit in the dry fuel cell 110 corresponding to the obtained value of the capacity component Cs. In S206, the power generation control unit 820 executes power generation control so as not to exceed the obtained output current allowable value Ilimit in the power generation control processing being performed in parallel. In addition, each process in step S202-S206 can be performed similarly to each process demonstrated in 1st Example or 2nd Example.

次に、ステップＳ２０８では、発電制御部８２０は、水収支算出部８５０によって燃料電池セル１１０内の水収支を計算する。なお、この水収支の計算は、第１実施例におけるステップＳ１２４と同様に、上記（１）式〜（４）式を用いて行うことができる。 Next, in step S <b> 208, the power generation control unit 820 calculates the water balance in the fuel cell 110 by the water balance calculation unit 850. In addition, calculation of this water balance can be performed using said (1) Formula-(4) Formula similarly to step S124 in 1st Example.

そして、ステップＳ２１０では、発電制御部８２０は、計算した水収支の積算値が基準値未満であるか否か判断する。なお、ここでは、基準値を「０」とする。水収支の積算値が基準値「０」未満である場合には、燃料電池セルから持ち去られる水の量が供給あるいは生成される水の量よりも多いことを示しており、燃料電池セル１１０の乾燥度合いが高まることを意味している。一方、水収支の積算値が基準値「０」以上である場合には、燃料電池セルから持ち去られる水の量よりも供給あるいは生成される水の量が多いことを意味しており、燃料電池セル１１０の湿潤度合いが高まることを意味している。従って、燃料電池セル１１０の湿潤度合いが高まっている場合には、先に求めた出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔを越えないように発電制御を実行しても、ドライアップが発生する可能性は低くなる方向である。そこで、この場合には、水収支が基準値未満と判断されるまで、水収支の計算（ステップＳ２０８）を繰り返せばよい。 In step S210, the power generation control unit 820 determines whether or not the calculated integrated value of the water balance is less than a reference value. Here, the reference value is “0”. When the integrated value of the water balance is less than the reference value “0”, this indicates that the amount of water taken away from the fuel cell is larger than the amount of water supplied or generated, and the fuel cell 110 This means that the degree of drying is increased. On the other hand, when the integrated value of the water balance is equal to or greater than the reference value “0”, it means that the amount of water supplied or generated is larger than the amount of water removed from the fuel cell. This means that the wetness of the cell 110 is increased. Therefore, when the degree of wetness of the fuel battery cell 110 is increasing, the possibility of dry-up is reduced even if the power generation control is executed so as not to exceed the output allowable current value Ilimit obtained previously. It is. Therefore, in this case, the calculation of the water balance (step S208) may be repeated until it is determined that the water balance is less than the reference value.

一方、水収支が基準値未満である場合には、上記したように、乾燥度合いが高まるため、先に求めた出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔに基づいて発電制御を実行していた場合には、ドライアップが発生する可能性が高まる方向となる。そこで、この場合には、発電制御部８２０は、ステップＳ２１２において、乾燥状態判定部８３０によって燃料電池セル１１０の乾燥状態に応じて変化する燃料電池セル１１０の容量成分Ｃｓの測定を実行する。次に、ステップＳ２１４において、出力許容電流決定部８４０によって、求めた容量成分Ｃｓの値に対応する乾燥状態の燃料電池セル１１０における出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔを新たに推定する。そして、Ｓ２１６において、発電制御部８２０は、並行して実行している発電制御処理において、新たに求めた出力電流許容値Ｉｌｉｍｉｔを超えないように発電制御を実行する。そして、ステップＳ２０８における水収支の計算からステップＳ２１６における出力許容電流値Ｉｌｉｍｉｔに基づいた発電制御の実行までを繰り返す。 On the other hand, when the water balance is less than the reference value, the degree of drying increases as described above. Therefore, when the power generation control is executed based on the previously determined allowable output current value Ilimit, the dry up is performed. It becomes the direction where possibility that this will occur increases. Therefore, in this case, the power generation control unit 820 performs measurement of the capacity component Cs of the fuel cell 110 that changes according to the dry state of the fuel cell 110 by the dry state determination unit 830 in step S212. Next, in step S214, the output allowable current determination unit 840 newly estimates the output allowable current value Ilimit in the dry fuel cell 110 corresponding to the obtained value of the capacity component Cs. In step S216, the power generation control unit 820 executes power generation control so that the newly determined output current allowable value Ilimit is not exceeded in the power generation control processing being performed in parallel. Then, the process from the calculation of the water balance in step S208 to the execution of power generation control based on the output allowable current value Ilimit in step S216 is repeated.

なお、上記説明では、基準値を「０」としていたが、必ずしもその必要はなく、ガス供給条件や、燃料電池セルの種類等によって、乾燥度合いが高まる場合と湿潤度合い高まる場合との境界となる値を、あらかじめ実験的に求めて基準値として設定すればよい。 In the above description, the reference value is set to “0”. However, this is not always necessary, and it becomes a boundary between a case where the degree of drying increases and a case where the degree of wetness increases depending on the gas supply conditions, the type of fuel cell, and the like. The value may be obtained experimentally in advance and set as a reference value.

第３実施例においても、第１実施例と同様に、燃料電池セルの容量成分を求めることにより、燃料電池セルの乾燥状態を判定することができる。また、求めた容量成分から、対応する乾燥状態においてドライアップとならないための出力許容電流値を推定することができる。そして、出力許容電流値を超えないように発電を制御することにより、ドライアップの発生を抑制することが可能となる。水収支の積算値が基準値未満であるか否か判断することにより、燃料電池セルの湿潤度合いが高まる状態の場合には、最初に求めた出力許容電流値に基づいて発電制御を実行し、燃料電池セルの乾燥度合いが高まる状態の場合には、容量成分の測定、出力許容電流値の測定をしなおすことにより、乾燥度合いに応じた出力許容電流値に基づいて発電制御を実行することができる。そして、第３実施例の場合には、第１実施例や第２実施例の場合に比べて、乾燥状態を判定するための容量成分の測定および出力許容電流値の推定回数を低減することが可能である。 In the third embodiment, similarly to the first embodiment, the dry state of the fuel cell can be determined by obtaining the capacity component of the fuel cell. In addition, the allowable output current value for preventing dry-up in the corresponding dry state can be estimated from the obtained capacity component. And it becomes possible to suppress generation | occurrence | production of dry-up by controlling electric power generation so that an output allowable current value may not be exceeded. By determining whether or not the integrated value of the water balance is less than the reference value, in the state where the wetness of the fuel cell increases, the power generation control is executed based on the output allowable current value obtained first, In a state where the degree of drying of the fuel cell increases, power generation control can be executed based on the output allowable current value corresponding to the degree of drying by measuring the capacity component and the output allowable current value again. it can. In the case of the third embodiment, it is possible to reduce the number of times of measurement of the capacity component and the estimation of the allowable output current value for determining the dry state as compared with the case of the first embodiment and the second embodiment. Is possible.

Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。 D. Variations:
In addition, this invention is not restricted to said Example and embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it is possible to implement in various aspects.

上記実施例において、燃料電池セルの容量成分Ｃｓの測定タイミングについて、その処理に移行したらそのまま実行する場合を例に説明したが、例えば、処理ステップに移行した際に、先の測定タイミングから一定の間隔経過ごと（例えば、３０秒ごと）に、実行するようにしてもよい。 In the above embodiment, the measurement timing of the capacity component Cs of the fuel battery cell has been described as an example in which the measurement is performed as it is after shifting to the process. For example, when shifting to the processing step, the measurement timing is constant from the previous measurement timing. You may make it perform every time interval (for example, every 30 seconds).

また、間欠運転終了後に容量成分を測定する場合には、間欠運転の長さに応じて、容量成分の測定、出力許容電流の推定処理を実行しないようにしてもよい。例えば、間欠運転時間が１分以内の場合には、処理を省略し、１分を超えた場合には処理を実行するようにしてもよい。 Further, when measuring the capacity component after the end of the intermittent operation, the measurement of the capacity component and the estimation process of the allowable output current may not be executed according to the length of the intermittent operation. For example, when the intermittent operation time is within 1 minute, the process may be omitted, and when the intermittent operation time exceeds 1 minute, the process may be executed.

なお、上記実施例では、出力許容電流値を超えないように発電を制御する処理について説明した。これに対して、出力要求が出力許容電流値を超える場合には、ガス供給部の動作を制御して、ガス供給部が供給するガスを加湿することにより、燃料電池セル内を加湿させるようにすれば、燃料電池セルを加湿して乾燥状態を改善することができるので、出力許容電流値を越える電流を出力するように発電しても、ドライアップが発生して発電性能が低下し、発生電圧が負電圧となって、燃料電池セルが劣化することを抑制することが可能となる。 In the above embodiment, the process of controlling power generation so as not to exceed the allowable output current value has been described. On the other hand, when the output request exceeds the allowable output current value, the operation of the gas supply unit is controlled to humidify the gas supplied by the gas supply unit, so that the inside of the fuel cell is humidified. If this is done, the fuel cell can be humidified and the dry state can be improved, so even if power is generated to output a current that exceeds the allowable output current value, dry-up will occur and the power generation performance will be reduced. It becomes possible to suppress that a voltage becomes a negative voltage and a fuel battery cell deteriorates.

また、上記実施例では、容量成分を測定する際に走査電圧を一定速度で変化させた場合を例に説明したが、必ずしも一定速度で変化させる場合に限定されるものではない。電圧を走査させた場合に発生する電流は、走査電圧の変化速度に比例するので、例えば、例えば、電圧の変化量を段階的に変化させたり、変化時間を段階的に変化させたりしてもよい。すなわち、走査する電圧と時間の関係が既知あればよい。 In the above embodiment, the case where the scanning voltage is changed at a constant speed when measuring the capacitance component has been described as an example. However, the present invention is not necessarily limited to the case where the scanning voltage is changed at a constant speed. The current generated when the voltage is scanned is proportional to the change rate of the scan voltage. For example, even if the amount of change in voltage is changed stepwise or the change time is changed stepwise, for example. Good. That is, it is only necessary to know the relationship between scanning voltage and time.

１０…燃料電池システム
１００…燃料電池
１１０…燃料電池セル
１２０…モニター端子
２００…アノードガス供給部
２１０…水素供給源
２２０…流量調整部
２３０…加湿調整部
２４０…背圧調整バルブ
２７０ａ…配管
２７０ｂ…配管
２７０ｃ…配管
２７０ｄ…配管
２７０ｅ…配管
２８０…露点計
２９０…圧力計
２９２…圧力計
３００…カソードガス供給部
３１０…吸気口
３２０…コンプレッサ
３３０…流量調整部
３４０…加湿調整部
３５０…背圧調整バルブ
３６０…排気口
３７０ａ…配管
３７０ｂ…配管
３７０ｃ…配管
３７０ｄ…配管
３７０ｅ…配管
３７０ｆ…配管
３８０…露点計
３９０…圧力計
３９２…圧力計
４００…冷却装置
４１０ａ…配管
４１０ｂ…配管
４２０…温度計
５００…モニター切替部
６００…ポテンショスタット
６１０…電圧供給端子
６２０…電流計
６３０…電圧計
７００…電力出力制御部
７５０…二次電池
８００…システム制御部
８１０…入出力制御部
８２０…発電制御部
８３０…乾燥状態判定部
８４０…出力許容電流決定部
８５０…水収支算出部
８６０…記憶部
８６０ａ…発電制御情報
８６０ｂ…乾燥状態判定情報
８６０ｃ…出力許容電流決定情報
８６０ｄ…水収支算出・補正情報
９００…負荷装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell system 100 ... Fuel cell 110 ... Fuel cell 120 ... Monitor terminal 200 ... Anode gas supply part 210 ... Hydrogen supply source 220 ... Flow rate adjustment part 230 ... Humidification adjustment part 240 ... Back pressure adjustment valve 270a ... Pipe 270b ... Piping 270c ... Piping 270d ... Piping 270e ... Piping 280 ... Dew point meter 290 ... Pressure gauge 292 ... Pressure gauge 300 ... Cathode gas supply part 310 ... Intake port 320 ... Compressor 330 ... Flow rate adjustment part 340 ... Humidification adjustment part 350 ... Back pressure adjustment Valve 360 ... Exhaust port 370a ... Piping 370b ... Piping 370c ... Piping 370d ... Piping 370e ... Piping 370f ... Piping 380 ... Dew point meter 390 ... Pressure gauge 392 ... Pressure gauge 400 ... Cooling device 410a ... Piping 410b ... Piping 420 ... Thermometer 500 ... Monitor switching part 600 ... Po 158 ... Voltage supply terminal 620 ... Ammeter 630 ... Voltmeter 700 ... Power output control unit 750 ... Secondary battery 800 ... System control unit 810 ... I / O control unit 820 ... Power generation control unit 830 ... Dry state determination unit 840 ... Output Permissible current determination unit 850 ... Water balance calculation unit 860 ... Storage unit 860a ... Power generation control information 860b ... Dry state determination information 860c ... Output allowable current determination information 860d ... Water balance calculation / correction information 900 ... Load device

Claims

A fuel cell system including a fuel cell composed of fuel cells,
A control unit for controlling the operation of the fuel cell system;
In accordance with an instruction from the control unit, a gas supply unit that supplies power generation gas to the two electrodes of the fuel battery cell, and
In accordance with instructions from the control unit, a power output control unit that controls output of power from the fuel cell;
In accordance with an instruction from the control unit, a voltage applied between the electrodes of the fuel cell is scanned, and a voltage value of the scanned voltage and a current value flowing between the electrodes at the voltage value are measured,
With
The controller is
In the state where the gas supply unit is operating under a measurement environment defined in advance to measure the dry state of the fuel battery cell, the voltage value and the current value are measured by the measurement unit, and the voltage value And a dry state determination unit that calculates a capacity component having a correlation with a dry state of the fuel cell from the current value and determines a dry state of the fuel cell based on the capacity component. Battery system.

The fuel cell system according to claim 1, wherein
The controller is
By referring to information indicating the relationship between the predetermined capacity component and the maximum output possible current, an allowable output current value that is allowed to be output in the dry state of the fuel cell corresponding to the calculated capacity component is determined. A fuel cell system comprising an output allowable current determination unit.

The fuel cell system according to claim 2, wherein
The controller is
A fuel cell system comprising: a power generation control unit that controls operations of the gas supply unit and the power output control unit so that the fuel battery cell generates power below the allowable output current value.

The fuel cell system according to claim 3, wherein
When the output request exceeds the output allowable current value, the power generation control unit controls the operation of the gas supply unit to humidify the gas supplied by the gas supply unit, so that the inside of the fuel cell is A fuel cell system characterized by being humidified.

A fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein
The fuel cell system, wherein a lower limit value of the scanning voltage of the measuring unit is 0.8V.

A method for controlling a fuel cell system including a fuel cell composed of fuel cells,
In a measurement environment defined in advance for measuring the dry state of the fuel cell, a voltage applied between the terminals of the fuel cell is scanned, and the voltage value of the scanned voltage and the terminal at the voltage value are scanned. Measuring the value of the current flowing between;
Calculating a capacity component of the fuel cell from the voltage value and the current value, and determining a dry state of the fuel cell based on the capacity component;
A control method for a battery system characterized by comprising: