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JP4016536B2 - Output diagnosis device for fuel cell vehicles - Google Patents
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JP4016536B2 - Output diagnosis device for fuel cell vehicles - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池車の出力診断装置に関し、特に、燃料電池に長期劣化が生じている場合でも、警告を発生するまで車両の運転を継続させることができる燃料電池車の出力診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、燃料電池車としては、燃料電池と二次電池から出力される電力を駆動モータに供給して走行するハイブリッド型燃料電池車が知られている。このような燃料電池車には、燃料電池と二次電池の出力状態を診断するために出力診断装置が搭載されている。
【0003】
この出力診断装置は、運転中に、燃料電池および二次電池の各セルの下限電圧や、代表セルグループの上限電圧や下限電圧を監視して、それらが一定の限界値を越えた場合に、充放電を停止して燃料電池や二次電池を保護するようにしている。
【0004】
このような技術は、例えば、燃料電池に関しては特開平6−223859号公報に報告されており、また、二次電池に関しては特開平8−168183号公報に報告されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、二次電池のセル電圧が低下した場合は、必ずしもセル劣化を示しているのに対し、燃料電池のセル電圧が低下した場合、必ずセル劣化を示しているわけではなく、例えば燃料の流量不足に起因することもある。この場合、燃料電池に供給する燃料の流量を増加すれば、セル電圧も増加するので、燃料電池の運転停止を回避することができる。
【0006】
このように燃料電池では、セル電圧が一時的に減少しても、それが直ちにセル劣化を示すものでなく、回復可能なことがある。一方、二次電池では、セル電圧の低下はセルそのものの劣化を意味し、一旦、セル電圧が低下した場合、充電しない限りセル電圧が回復することはない。従って、燃料電池と二次電池の出力状態を診断する場合、両者に同一の方法を適用することはできない。
【0007】
ところが、従来の燃料電池車にあっては、燃料電池の出力電圧が降下した原因が、セルの長期劣化に起因するものか確実に判断することができなかった。このため、実際の運転上、車両負荷は常に変化しているので、燃料電池のセル電圧が変動して所定範囲から外れた場合には、燃料電池の運転を停止するようにしていた。
【0008】
この結果、従来の燃料電池車にあっては、燃料電池のセル電圧によっては、本来不要な運転の停止をせざるを得ないといった問題があった。
【0009】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、燃料電池に長期劣化が生じている場合でも、警告を受けるまで車両の運転を停止することなく走行を継続することができる燃料電池車の出力診断装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、上記課題を解決するため、燃料電池と二次電池から出力される電力を駆動モータに供給して走行する燃料電池車に対して、燃料電池の出力状態を診断する燃料電池車の出力診断装置において、車両停止時に、燃料電池内部の温度及び圧力を規定範囲内として所定の運転条件を設定した上で、燃料電池から所定電流を所定時間だけ二次電池に出力するように制御する燃料電池制御手段と、燃料電池から出力される出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、前記燃料電池制御手段により車両停止時に燃料電池から所定電流を所定時間だけ出力させる制御を行った際の当該燃料電池の出力電圧を記憶する出力電圧記憶手段と、燃料電池の出力電圧に関して、前記出力電圧記憶手段に記憶された最新の値である現在値と前もって記憶された初期値を比較して出力低下率を算出する算出手段と、燃料電池から出力可能な最大電力を出力低下率に応じて補正する補正手段とを備えたことを要旨とする。
【0011】
請求項2記載の発明は、上記課題を解決するため、前記出力電圧検出手段により検出される燃料電池の出力電圧が所定値以下になるかを判断する出力電圧判断手段と、燃料電池から出力される出力電圧が所定値以下になった場合には、燃料電池の点検又は交換を促す警告を報知する報知手段とを備えたことを要旨とする。
【0012】
請求項3記載の発明は、上記課題を解決するため、前記出力電圧検出手段は、燃料電池を構成する個々のセル、又は、複数個のセルから前記出力電圧を検出することを要旨とする。
【0015】
【発明の効果】
請求項1記載の本発明によれば、車両停止時に、燃料電池から所定電流を所定時間だけ二次電池に出力するように制御しておき、燃料電池から出力される出力電圧を検出して記憶する。そして、燃料電池の出力電圧に関する現在値と前もって記憶された初期値を比較して出力低下率を算出し、燃料電池から出力可能な最大電力を出力低下率に応じて補正することで、負荷変動の少ない車両停車時に燃料電池の出力低下率を精度よく求めて最大電力を補正するようにしているので、燃料電池に長期劣化が生じている場合でも、車両の運転を停止することなく走行を継続することができる。
【0016】
また、請求項2記載の本発明によれば、燃料電池の出力電圧が所定値以下になった場合には、燃料電池の点検又は交換を促す警告を報知することで、燃料電池に長期劣化が生じている場合でも、警告を受けるまで安心して車両を運転することができ、警告を受けたときに速やかに燃料電池の点検又は交換をサービスセンタに依頼することができる。
【0017】
また、請求項3記載の本発明によれば、燃料電池を構成する個々のセル、又は、複数個のセルから出力電圧を検出するようにしているので、個々又は複数個のセル単位で燃料電池の点検又は交換を促す警告を報知することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0021】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る燃料電池車の出力診断装置が適応可能なシステムの構成を示す図である。
【0022】
燃料改質器11では、炭化水素やアルコール等から水素ガスを含む改質ガスを生成させている。一方、コンプレッサ13では、空気を圧縮して燃料電池スタック15や燃料改質器11に供給している。
【0023】
燃料電池スタック15は、固体高分子膜型燃料電池からなり、燃料改質器11からの改質ガスに含まれる水素、コンプレッサ13からの空気に含まれる酸素を用いて発電する。電力分配器17では、燃料電池スタック15が発電した電力を車両負荷19と二次電池21に分配する。
【0024】
車両負荷19は、車両を駆動するモータやその他の補機を駆動する場合に生じる負荷である。二次電池21は、リチウムイオンやメタルハイドライドからなり、車両負荷と並列に接続され、制動時の回生によってモータから回収された電力を充電するとともに、急加速時にモータへ供給する電力を補助する。
【0025】
燃料改質器11から燃料電池スタック15に流入される改質ガスの配管途中には、燃料電池スタック15に流入する改質ガス空気の圧力を調整するために圧力調整弁23が設けられている。また、燃料改質器11から燃料電池スタック15に流入される空気の配管途中には、燃料電池スタック15に流入する空気の圧力を調整するために圧力調整弁25が設けられている。
【0026】
燃料電池スタック15から燃料改質器11に排出される排空気の配管途中には、燃料電池スタック15に流入する改質ガスの圧力を調整するために圧力調整弁31が設けられている。また、燃料電池スタック15から燃料改質器11に排出される排改質ガスの配管途中には、燃料電池スタック15に流入する空気の圧力を調整する圧力調整弁33が設けられている。
【0027】
スタック電圧センサ35及びスタック電流センサ37は、燃料電池スタック15により発電された電圧及び電流をそれぞれ検出して燃料電池制御装置51に出力する。
【0028】
なお、燃料電池スタック15は、複数のセルからなるスタック構造を有しており、スタック電圧センサ35は、個々又は複数のセル単位で出力電圧を検出するように構成され、それぞれの検出電圧が燃料電池制御装置51に入力される。
【0029】
圧力センサ41は、燃料改質器11から燃料電池スタック15に流入する改質ガスの配管途中に設けられ、改質ガスの圧力を検出して燃料電池制御装置51に出力する。圧力センサ43は、コンプレッサ13から燃料電池スタック15に流入する空気の配管途中に設けられ、空気の圧力を検出して燃料電池制御装置51に出力する。
【0030】
温度センサ45,47は、燃料電池スタック15から燃料改質器11に排出さる排改質ガス及び排空気の配管途中にそれぞれ設けられ、排改質ガス及び排空気の温度を検出して燃料電池制御装置51に出力する。
【0031】
燃料電池制御装置51には、制御データを記憶する内部RAMと、制御プログラムを記憶する内部ROMと、制御プログラムに従って燃料電池システムを制御するCPUとを内部に備えている。
【0032】
駆動制御装置53は、車両負荷19をなすそれぞれの補機が要求する電力を総和して車両負荷電力を算出し、二次電池21に残存する電力容量と車両負荷電力に基づいて、燃料電池スタック15に要求する要求出力を算出して燃料電池制御装置51に発信するとともに、燃料電池スタック15が発電した電力を車両負荷19と二次電池21に分配するための分配比を算出して電力分配器17に発信する。
【0033】
放電用固定抵抗55は、燃料電池スタック15に設けられた出力端子間に接続してあり、スイッチ57をオン制御することで、燃料電池スタック15の負荷となる。
【0034】
次に、図2に示すフローチャートに従って、燃料電池制御装置51によるスタックの発電状態に応じた出力補正制御処理について説明する。
【0035】
ここで、運転者からの操作に応じて駆動制御装置53は、燃料電池制御装置51に停止指令信号を出力する。そして、燃料電池制御装置51は駆動制御装置53からの停止指令信号を受信した後に、燃料電池スタック15の停止シーケンスに入る。なお、燃料改質器11が改質ガスの生成を停止するまでに例えば1〜2分程度の時間を要するので、この間に燃料電池スタック15に流入する改質ガスを利用して以下の停止処理を行うこととする。
【0036】
この場合、燃料電池スタック15の運転停止時に、スタック内に残っている水素ガスを消費するために発電を行い、停止時毎に規定電流により規定時間の間、電力分配器17から二次電池21へと定常出力させる。
【0037】
まず、ステップS10では、燃料改質器11から燃料電池スタック15に流入する改質ガスの流入量を低減するために、予め定められた初期開度に応じて圧力調整弁23の開度を調整する。
【0038】
そして、ステップS20では、燃料電池スタック15から燃料改質器11に流入する排改質ガスの流入量を増大するために、予め定められた初期開度に応じて圧力調整弁33の開度を調整する。
【0039】
そして、ステップS30では、燃料電池スタック15の出口付近に設けられた温度センサ45から排改質ガスの温度を読み取り、燃料電池スタック15の入口付近に設けられた圧力センサ41から改質ガスの圧力を読み取り、燃料電池スタック15内の温度及び圧力が規定範囲内にあるかを判断する。
【0040】
ここで、燃料電池スタック15内の温度及び圧力が規定範囲内にある場合には、ステップS50に進む。一方、燃料電池スタック15内の温度及び圧力が規定範囲内にない場合には、ステップS40に進む。
【0041】
燃料電池スタック15内の温度及び圧力が規定範囲内にない場合には、ステップS40では、温度センサ45及び圧力センサ41から読み取った実際の温度及び圧力が規定範囲に対して生じている差分量の符号を求める。そして、この符号を反転しておき、ステップS10,S20において設定した開度に対して所定の微小開度分だけ反転符号に応じて増減して新たな開度を求め、ステップS10に戻り、処理を繰り返す。
【0042】
この結果、ステップS30での判断処理では、実際の温度及び圧力が規定範囲に対して生じている差分量が徐々に零に近づくこととなる。
【0043】
このように、停止毎に、同一の運転条件とすることができる。運転温度、圧力については予め搭載する燃料電池スタックを使用してその電圧変化幅を把握し、一定の電圧幅に収まる条件から逸脱しない運転温度、圧力で停止動作を行うこととする。
【0044】
燃料電池スタックの停止時に行う残水素処理を兼ねた操作であるため、余分な燃料流量、空気流量を供給することは好ましくないので、低流量、又は、スタック内残水素、残空気を使用して行う。
【0045】
一方、燃料電池スタック15内の温度及び圧力が規定範囲内にある場合には、ステップS50で、燃料電池スタック15に設けられた出力端子間に接続してある放電用固定抵抗55のスイッチ57をオン制御する。
【0046】
そして、ステップS60では、燃料電池スタック15で発電された電力を電力分配器17を介して二次電池21へ定常出力させる。同時に、燃料電池制御装置51に設けられたタイマに計時動作を開始させる。なお、この時の燃料電池スタック15のセル電圧挙動を測定すると、劣化を受けていない初期段階では、全てのセルがほぼ同一のセル電圧を示すことが確かめられる。
【0047】
一般に、車両用燃料電池の数十kWクラスの燃料電池に対しては、数Aの放電量は無視できる程度に小さいため、一般の運転中における水素ガス利用率に関する依存性は考慮しなくてよい。ただし、上述した温度、圧力、流量を規定内に入るように補機類を運転制御することも可能である。
【0048】
具体的には、停止後例えば十数秒間、電流が数A程度の放電を、空気圧力、水素圧力とも大気圧下のもと、温度85℃程度で放電を行い、その時の各セル電圧あるいはグループセル電圧の挙動を記憶し、過去の記録と比較参照する。
【0049】
そして、ステップS70では、燃料電池スタック15に設けられたスタック電圧センサ35から電圧データを読み取り、この電圧データに測定時間データと測定日付データを付加して燃料電池制御装置51の内部RAMに記憶しておく。なお、スタック電圧センサ35は、燃料電池スタック15を構成する個々のセル、又は、複数個のセルから出力電圧を検出している。
【0050】
そして、ステップS80では、燃料電池制御装置51に設けられたタイマから計時データを読み取り、規定時間が経過したかを判断し、規定時間が経過するまで、ステップS70に戻り、処理を繰り返す。
【0051】
この結果、燃料電池制御装置51の内部RAMには、同一の規定電流に対して、燃料電池スタック15に関する初期値から現在値に至る出力電圧データが記憶されることとなる。
【0052】
そして、規定時間が経過した場合、ステップS90では、燃料電池制御装置51の内部RAMに記憶された燃料電池スタック15の出力電圧データの中から初期値と現在値を読み出し、出力低下率%を算出する。
【0053】
【数1】
出力低下率={(初期値−現在値)/初期値}×100
そして、ステップS100では、燃料電池スタック15から出力可能な最大電力を出力低下率に応じて補正する。
【0054】
すなわち、図3を参照して、燃料電池制御装置51の内部ROMに予め記憶されている出力低下率に対応する水素利用率テーブルから現状の水素利用率を算出して内部RAMに記憶しておく。この結果、次回に車両の運転を開始する時に、この水素利用率を用いることで、燃料電池スタック15から出力可能な最大電力を補正することができる。
【0055】
なお、次回の車両の運転開始時には、内部RAMに記憶されている水素利用率を読み出し、この水素利用率となるように燃料改質器11に対して水素の増量要求を出力する。燃料電池制御装置51から水素の増量要求を受信した燃料改質器11は、水素の増量要求に応じて改質ガスの生成量を増量する。
【0056】
この結果、本発明の第1の実施の形態に関する効果としては、燃料電池スタックの出力電圧に経年劣化が生じた場合でも、出力低下率に応じて水素利用率を補正しているので、常に、燃料電池スタック15から出力可能な最大電力を取り出すことができる。また、負荷変動の少ない車両停車時に燃料電池スタックの出力低下率を精度よく求めて最大電力を補正するようにしているので、燃料電池スタックに長期劣化が生じた場合でも、車両の運転を停止することなく走行を継続することができる。
【0057】
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係る燃料電池車の出力診断装置が適応可能なシステムの構成は、図1に示す第1の実施の形態に対応するシステムの基本的構成と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略することとする。
【0058】
一般に、燃料電池スタックの運転時間が長くなり、燃料電池セル内部の劣化が起こるとセル電圧は徐々に低下していく。例えば、高分子膜電極触媒複合体の劣化や、ガス流路詰まり、漏れなどがあれば、セル電圧やセルグループ電圧は異常を示す。このため、個々のセル、又は、複数のセル毎の劣化を判断する必要がある。
【0059】
第2の実施の形態の特徴は、スタック電圧センサ35により燃料電池スタック15を構成する個々のセル、又は、複数個のセルからの出力電圧を検出し、燃料電池制御装置51によりそれぞれのセル電圧が規定値以上あるかを全てのセル又はグループについて判断することにある。
【0060】
次に、図4に示すフローチャートに従って、燃料電池制御装置51によるスタックセルの劣化時の警告処理について説明する。なお、図4に示す制御フローチャートは、図2に示す制御フローチャートと同様の基本的手順を有しており、同一の手順には同一の符号を付している。また、図4に示す制御フローチャートも、燃料電池制御装置51の内部ROMに制御プログラムとして記憶されていることとする。
【0061】
ステップS170では、燃料電池スタック15に設けられたスタック電圧センサ35から個々のセル、又は、複数個のセルの電圧データを読み取り、この電圧データにセル番号又はグループ番号を付加して燃料電池制御装置51の内部RAMに記憶しておく。
【0062】
そして、ステップS180では、内部RAMに記憶した電圧データをセル番号又はグループ番号の順番で順次に読み出し、それぞれのセル電圧が規定値以上あるかを全てのセルについて判断する。全てのセル電圧が規定値以上の場合には、処理を終了する。
【0063】
一方、1つのセル、又は、セルグループの出力電圧が規定値に満たない場合には、ステップS190では、燃料電池セル又はグループが劣化しているので、燃料電池セル又はグループの点検、又は、交換を促す警告メッセージデータを生成し、例えば図示しない音声生成部により音声信号に変換して、スピーカから出力する。
【0064】
なお、この時、劣化している燃料電池スタックのセル番号又はグループ番号を報知すれば、点検、又は、交換の作業効率を向上することができる。
【0065】
また、ステップS170で、スタック電圧センサ35から個々のセル、又は、複数個のセルの電圧データを読み取り、この電圧データにセル番号又はグループ番号を付加して燃料電池制御装置51の内部RAMに記憶しておき、そして、所定の単位時間が経過した後に再度同様の記憶処理を行い、さらに、ステップS180で、単位時間あたりのセル電圧低下率を求め、このセル電圧低下率が規定値以下になった場合に、燃料電池スタックの点検又は交換を促す警告を報知してもよい。
【0066】
この結果、本発明の第2の実施の形態に関する効果としては、燃料電池スタックの出力電圧が所定値以下になった場合には、燃料電池スタックの点検又は交換を促す警告を報知することで、燃料電池スタックに長期劣化が生じている場合でも、警告を受けるまで安心して車両を運転することができ、警告を受けたときに速やかに燃料電池スタックの点検又は交換をサービスセンタに依頼することができる。
【0067】
また、燃料電池スタックの点検又は交換を促す警告を報知するので、燃料電池スタックが損傷を受けないように保護することができる。
【0068】
さらに、燃料電池スタックを構成する個々のセル、又は、複数個のセルから出力電圧を検出するようにしているので、個々又は複数個のセル単位で燃料電池スタックの点検又は交換を促す警告を報知することができる。
【0069】
(第3の実施の形態)
図5は、本発明の第3の実施の形態に係る燃料電池車の出力診断装置が適応可能なシステムの構成を示す図である。本実施の形態のシステム構成は、図1に示す第1の実施の形態に対応するシステムの基本的構成に新たな構成要素を付加したものであり、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略することとする。
【0070】
第3の実施の形態の特徴は、燃料電池スタック15の出力電圧の降下に影響を与える原因の原因量を検出するセンサとして、上述した圧力センサ41、温度センサ45に加えて、燃料電池スタック15に流入する改質ガスの流量を検出する流量センサ61、燃料電池スタック15から排出されるCO濃度を検出するCO濃度センサ63を新たな構成要素として備えたことにある。
【0071】
また、燃料電池制御装置71は、上述したそれぞれの原因量の変化量に対応する出力電圧の正常時の降下量を予め内部ROMに数値表又はマップとして記憶しており、上述した各センサにより検出された原因量の変化量に基づいて、内部ROMから基準となる正常時の電圧降下量を読み出し、スタック電圧センサ35により検出された出力電圧の実際の降下量から減算した結果量が規定値以上かを判断し、この結果量が規定値以上の場合には、燃料電池スタック15の出力電圧が降下する原因を報知する。
【0072】
次に、図6に示すフローチャートに従って、燃料電池制御装置71によるスタックセルの劣化時の警告処理について説明する。なお、図6に示す制御フローチャートは、図2に示す制御フローチャートと同様の基本的手順を有しており、同一の手順には同一の符号を付している。また、図6に示す制御フローチャートは、燃料電池制御装置71の内部ROMに制御プログラムとして記憶されていることとする。
【0073】
ステップS65では、圧力センサ41、温度センサ45、流量センサ61、CO濃度センサ63で検出された検出値を内部RAMに記憶しておく。
【0074】
ここで、ステップS70,S80では、上述したように、スタック電圧センサ35から読み取った電圧データを規定時間分だけ内部RAMに記憶しておく。
【0075】
そして、ステップS90では、上述したように、燃料電池制御装置51の内部RAMに記憶された燃料電池スタック15の出力電圧データの中から初期値と現在値を読み出し、出力低下率%を算出する。
【0076】
そして、ステップS210では、出力低下率が規定値以下かを判断する。ここで、出力低下率が規定値以下の場合には、燃料電池スタック15から出力される出力電圧の現在値が初期値に対して劣化していないので、処理を終了する。
【0077】
一方、出力低下率が規定値以下にならない場合には、燃料電池スタック15が劣化しているので、ステップS220に進み、燃料電池スタック15の点検、又は、交換を促す警告メッセージデータを生成し、例えば図示しない音声生成部により音声信号に変換して、スピーカから出力する。
【0078】
そして、ステップS230では、圧力センサ41、温度センサ45、流量センサ61、CO濃度センサ63で検出された検出値を内部RAMに記憶する。
【0079】
そして、ステップS240では、各センサによる規定時間分だけ隔たった検出値を内部RAMから読み出し、両検出値の差分値である変化量を算出する。そして、各センサの検出値の変化量に基づいて、内部ROMに記憶された数値表又はマップから基準となる正常時の電圧降下量を読み出す。
【0080】
この結果、水素ガス圧力、温度、水素ガス流量、CO濃度のそれぞれの変化量に対する正常時の基準となる電圧降下量ΔViが求められる。
【0081】
ここで、ステップS250では、スタック電圧センサ35により検出された出力電圧の実際の降下量ΔVr、圧力センサ41、温度センサ45、流量センサ61、CO濃度センサ63で検出された検出値により求められたそれぞれの正常時の電圧降下量ΔViに基づいて、
【数2】
ΔVr−ΔVi≧規定値
となるかを判断する。
【0082】
ここで、圧力センサ41、温度センサ45、流量センサ61、CO濃度センサ63のうち、いずれかの原因による上記減算結果量が規定値以上になった場合には、ステップS260に進む。一方、この減算結果量が規定値未満の場合には、処理を終了する。
【0083】
ステップS260では、燃料電池スタック15の出力電圧が降下する原因となったセンサの取り付け位置と検出対象に基づいて、想定可能な原因箇所を表す警告メッセージデータを生成し、例えば図示しない音声生成部により音声信号に変換して、スピーカから出力する。
【0084】
例えばCO濃度センサ63により検出されるCO濃度に異常が発生している場合には、燃料になるメタノールを水を用いて改質している燃料改質器11を修理すべきことを報知することができる。また、例えば圧力センサ41により検出される改質ガスの圧力に異常が発生している場合には、配管や燃料改質器11を修理すべきことを報知することができる。
【0085】
この結果、本発明の第3の実施の形態に関する効果としては、燃料電池スタックの出力電圧が降下する原因を報知することで、燃料電池スタックの出力電圧が降下する原因箇所を確認することができる。
【0086】
また、燃料電池スタックに流入する水素ガスの流量、燃料電池スタックから排出されるCO濃度、燃料電池スタックに流入する水素ガスの圧力、燃料電池スタックの温度のうち少なくともいずれか1つを検出するようにしているので、燃料電池スタックの出力電圧が降下する原因箇所を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る燃料電池車の出力診断装置が適応可能なシステムの構成を示す図である。
【図2】燃料電池制御装置51による出力補正制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図3】出力低下率に対応する水素利用率テーブルを示すグラフである。
【図4】燃料電池制御装置51によるスタックセルの劣化時の警告処理を説明するためのフローチャートである。
【図5】本発明の第3の実施の形態に係る燃料電池車の出力診断装置が適応可能なシステムの構成を示す図である。
【図6】燃料電池制御装置71によるスタックセルの劣化時の警告処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
11 燃料改質器
13 コンプレッサ
15 燃料電池スタック
17 電力分配器
19 車両負荷
21 二次電池
23,25,31,33 圧力調整弁
35 スタック電圧センサ
37 スタック電流センサ
41 圧力センサ
43 圧力センサ
45,47 温度センサ
51,71 燃料電池制御装置
53 駆動制御装置
55 放電用固定抵抗
57 スイッチ
61 流量センサ
63 CO濃度センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an output diagnostic device for a fuel cell vehicle, and more particularly to an output diagnostic device for a fuel cell vehicle that can continue the operation of the vehicle until a warning is issued even when the fuel cell has deteriorated for a long time.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a fuel cell vehicle, a hybrid fuel cell vehicle that travels by supplying electric power output from the fuel cell and the secondary battery to a drive motor is known. Such a fuel cell vehicle is equipped with an output diagnostic device for diagnosing the output states of the fuel cell and the secondary battery.
[0003]
This output diagnostic device monitors the lower limit voltage of each cell of the fuel cell and the secondary battery and the upper limit voltage and lower limit voltage of the representative cell group during operation, and when they exceed a certain limit value, Charging / discharging is stopped to protect the fuel cell and the secondary battery.
[0004]
Such a technique is reported, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-223859 regarding a fuel cell, and reported in Japanese Patent Laid-Open No. 8-168183 regarding a secondary battery.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the cell voltage of the secondary battery decreases, it always indicates cell deterioration, whereas when the cell voltage of the fuel cell decreases, it does not necessarily indicate cell deterioration. It may be due to a shortage. In this case, if the flow rate of the fuel supplied to the fuel cell is increased, the cell voltage is also increased, so that the operation stop of the fuel cell can be avoided.
[0006]
Thus, in a fuel cell, even if the cell voltage decreases temporarily, it does not immediately indicate cell deterioration and may be recoverable. On the other hand, in the secondary battery, a decrease in the cell voltage means deterioration of the cell itself, and once the cell voltage decreases, the cell voltage does not recover unless it is charged. Therefore, when diagnosing the output state of the fuel cell and the secondary battery, the same method cannot be applied to both.
[0007]
However, in the conventional fuel cell vehicle, it has not been possible to reliably determine whether the cause of the drop in the output voltage of the fuel cell is due to long-term deterioration of the cell. For this reason, since the vehicle load is constantly changing in actual driving, the fuel cell operation is stopped when the cell voltage of the fuel cell fluctuates and deviates from the predetermined range.
[0008]
As a result, the conventional fuel cell vehicle has a problem that it is forced to stop the operation which is originally unnecessary depending on the cell voltage of the fuel cell.
[0009]
The present invention has been made in view of the above. The purpose of the present invention is to provide a fuel that can continue running without stopping the operation of the vehicle until a warning is received even if the fuel cell has deteriorated for a long time. An object of the present invention is to provide an output diagnosis device for a battery car.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 diagnoses the output state of the fuel cell for a fuel cell vehicle that travels by supplying electric power output from the fuel cell and the secondary battery to the drive motor. In a fuel cell vehicle output diagnostic device, when a vehicle is stopped, a predetermined operating condition is set with the temperature and pressure inside the fuel cell within specified ranges, and a predetermined current is output from the fuel cell to the secondary battery for a predetermined time. Fuel cell control means for controlling the output, output voltage detection means for detecting the output voltage output from the fuel cell, and control for outputting a predetermined current from the fuel cell for a predetermined time when the vehicle is stopped by the fuel cell control means. Output voltage storage means for storing the output voltage of the fuel cell at the time, and the current value which is the latest value stored in the output voltage storage means with respect to the output voltage of the fuel cell A calculating means for calculating an output drop rate than the stored initial value, the gist that a correcting means for correcting in accordance with the output decrease rate the maximum power that can be output from the fuel cell.
[0011]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 2 is an output voltage judgment means for judging whether or not the output voltage of the fuel cell detected by the output voltage detection means is a predetermined value or less, and is outputted from the fuel cell. The gist of the present invention is to provide a notifying means for notifying a warning for prompting the inspection or replacement of the fuel cell when the output voltage becomes a predetermined value or less.
[0012]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 3 is characterized in that the output voltage detecting means detects the output voltage from individual cells or a plurality of cells constituting the fuel cell.
[0015]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, when the vehicle is stopped, control is performed so that a predetermined current is output from the fuel cell to the secondary battery for a predetermined time, and the output voltage output from the fuel cell is detected and stored. To do. Then, the current value related to the output voltage of the fuel cell is compared with the initial value stored in advance to calculate the output reduction rate, and the maximum power that can be output from the fuel cell is corrected according to the output reduction rate. Since the output rate of the fuel cell is accurately calculated when the vehicle is low and the maximum power is corrected, even if the fuel cell has deteriorated for a long time, it can continue running without stopping the vehicle operation. can do.
[0016]
According to the second aspect of the present invention, when the output voltage of the fuel cell becomes a predetermined value or less, a warning prompting the inspection or replacement of the fuel cell is notified, so that the fuel cell is deteriorated for a long time. Even if it occurs, the vehicle can be operated with peace of mind until a warning is received, and when the warning is received, the service center can be immediately requested to check or replace the fuel cell.
[0017]
According to the third aspect of the present invention, since the output voltage is detected from each cell or a plurality of cells constituting the fuel cell, the fuel cell is individually or a plurality of cells. A warning prompting the inspection or replacement of the product can be notified.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a system to which the output diagnostic apparatus for a fuel cell vehicle according to the first embodiment of the present invention can be applied.
[0022]
In the fuel reformer 11, a reformed gas containing hydrogen gas is generated from hydrocarbon, alcohol, or the like. On the other hand, the compressor 13 compresses air and supplies it to the fuel cell stack 15 and the fuel reformer 11.
[0023]
The fuel cell stack 15 is composed of a solid polymer membrane fuel cell, and generates electricity using hydrogen contained in the reformed gas from the fuel reformer 11 and oxygen contained in the air from the compressor 13. The power distributor 17 distributes the power generated by the fuel cell stack 15 to the vehicle load 19 and the secondary battery 21.
[0024]
The vehicle load 19 is a load generated when a motor driving the vehicle and other auxiliary machines are driven. The secondary battery 21 is made of lithium ion or metal hydride, is connected in parallel with the vehicle load, charges the power recovered from the motor by regeneration during braking, and assists the power supplied to the motor during rapid acceleration.
[0025]
A pressure adjusting valve 23 is provided in the middle of the piping of the reformed gas flowing into the fuel cell stack 15 from the fuel reformer 11 in order to adjust the pressure of the reformed gas air flowing into the fuel cell stack 15. . Further, a pressure adjusting valve 25 is provided in the middle of the piping of the air flowing into the fuel cell stack 15 from the fuel reformer 11 in order to adjust the pressure of the air flowing into the fuel cell stack 15.
[0026]
A pressure adjusting valve 31 is provided in the middle of the exhaust air piping discharged from the fuel cell stack 15 to the fuel reformer 11 in order to adjust the pressure of the reformed gas flowing into the fuel cell stack 15. A pressure adjusting valve 33 that adjusts the pressure of the air flowing into the fuel cell stack 15 is provided in the middle of the piping of the exhaust reformed gas discharged from the fuel cell stack 15 to the fuel reformer 11.
[0027]
The stack voltage sensor 35 and the stack current sensor 37 detect the voltage and current generated by the fuel cell stack 15 and output them to the fuel cell control device 51.
[0028]
The fuel cell stack 15 has a stack structure composed of a plurality of cells, and the stack voltage sensor 35 is configured to detect an output voltage individually or in units of a plurality of cells. Input to the battery control device 51.
[0029]
The pressure sensor 41 is provided in the middle of the piping of the reformed gas flowing into the fuel cell stack 15 from the fuel reformer 11, detects the pressure of the reformed gas, and outputs it to the fuel cell control device 51. The pressure sensor 43 is provided in the middle of the piping for the air flowing into the fuel cell stack 15 from the compressor 13, detects the pressure of the air, and outputs it to the fuel cell control device 51.
[0030]
The temperature sensors 45 and 47 are provided in the middle of the piping of exhaust reformed gas and exhaust air discharged from the fuel cell stack 15 to the fuel reformer 11, respectively, and detect the temperature of the exhaust reformed gas and exhaust air to detect the fuel cell. Output to the control device 51.
[0031]
The fuel cell control device 51 includes an internal RAM that stores control data, an internal ROM that stores a control program, and a CPU that controls the fuel cell system according to the control program.
[0032]
The drive control device 53 calculates the vehicle load power by summing the power required by each auxiliary machine constituting the vehicle load 19, and based on the power capacity remaining in the secondary battery 21 and the vehicle load power, the fuel cell stack 15 is calculated and transmitted to the fuel cell control device 51, and a distribution ratio for distributing the power generated by the fuel cell stack 15 to the vehicle load 19 and the secondary battery 21 is calculated to distribute power. Call the device 17.
[0033]
The discharge fixed resistor 55 is connected between output terminals provided in the fuel cell stack 15, and becomes a load of the fuel cell stack 15 by turning on the switch 57.
[0034]
Next, the output correction control process according to the power generation state of the stack by the fuel cell control device 51 will be described according to the flowchart shown in FIG.
[0035]
Here, the drive control device 53 outputs a stop command signal to the fuel cell control device 51 in accordance with an operation from the driver. The fuel cell control device 51 enters the stop sequence of the fuel cell stack 15 after receiving the stop command signal from the drive control device 53. In addition, since it takes about 1 to 2 minutes for the fuel reformer 11 to stop generating the reformed gas, the following stop process is performed using the reformed gas flowing into the fuel cell stack 15 during this time. To do.
[0036]
In this case, when the operation of the fuel cell stack 15 is stopped, power generation is performed in order to consume the hydrogen gas remaining in the stack, and from the power distributor 17 to the secondary battery 21 for a specified time with a specified current every time the stop is performed. To make a steady output.
[0037]
First, in step S10, in order to reduce the amount of reformed gas flowing into the fuel cell stack 15 from the fuel reformer 11, the opening of the pressure regulating valve 23 is adjusted according to a predetermined initial opening. To do.
[0038]
In step S20, in order to increase the inflow amount of exhaust reformed gas flowing from the fuel cell stack 15 into the fuel reformer 11, the opening degree of the pressure regulating valve 33 is set in accordance with a predetermined initial opening degree. adjust.
[0039]
In step S30, the temperature of the exhaust reformed gas is read from the temperature sensor 45 provided near the outlet of the fuel cell stack 15, and the pressure of the reformed gas is read from the pressure sensor 41 provided near the inlet of the fuel cell stack 15. To determine whether the temperature and pressure in the fuel cell stack 15 are within the specified ranges.
[0040]
Here, when the temperature and pressure in the fuel cell stack 15 are within the specified ranges, the process proceeds to step S50. On the other hand, when the temperature and pressure in the fuel cell stack 15 are not within the specified ranges, the process proceeds to step S40.
[0041]
If the temperature and pressure in the fuel cell stack 15 are not within the specified range, the difference between the actual temperature and pressure read from the temperature sensor 45 and the pressure sensor 41 with respect to the specified range is calculated in step S40. Find the sign. Then, this sign is inverted, and a new opening is obtained by increasing / decreasing the opening set in steps S10 and S20 by a predetermined minute opening according to the inversion sign, and the process returns to step S10. repeat.
[0042]
As a result, in the determination process in step S30, the difference amount in which the actual temperature and pressure are generated with respect to the specified range gradually approaches zero.
[0043]
In this way, the same operating condition can be set for each stop. Regarding the operating temperature and pressure, the voltage change width is grasped using a fuel cell stack that is mounted in advance, and the stop operation is performed at the operating temperature and pressure that do not deviate from the conditions within a certain voltage width.
[0044]
Since it is an operation that also serves as residual hydrogen treatment when the fuel cell stack is stopped, it is not preferable to supply an excess fuel flow rate and air flow rate. Therefore, use a low flow rate or use residual hydrogen and residual air in the stack. Do.
[0045]
On the other hand, when the temperature and pressure in the fuel cell stack 15 are within the specified ranges, in step S50, the switch 57 of the discharge fixed resistor 55 connected between the output terminals provided in the fuel cell stack 15 is turned on. Turn on control.
[0046]
In step S60, the electric power generated by the fuel cell stack 15 is output to the secondary battery 21 through the power distributor 17 in a steady manner. At the same time, a timer provided in the fuel cell control device 51 is started to measure time. In addition, when the cell voltage behavior of the fuel cell stack 15 at this time is measured, it is confirmed that all the cells exhibit substantially the same cell voltage in the initial stage where no deterioration has occurred.
[0047]
In general, for a fuel cell of the tens of kW class of a vehicle fuel cell, the discharge amount of several A is so small as to be negligible, so that the dependency on the hydrogen gas utilization rate during general operation need not be considered. . However, it is also possible to control the operation of the accessories so that the above-described temperature, pressure, and flow rate are within the specified range.
[0048]
Specifically, for example, for a few dozen seconds after stopping, a discharge with a current of about several A is performed at a temperature of about 85 ° C. under both atmospheric pressure and air pressure, and each cell voltage or group at that time is discharged. The cell voltage behavior is stored and compared with past records.
[0049]
In step S70, voltage data is read from the stack voltage sensor 35 provided in the fuel cell stack 15, and measurement time data and measurement date data are added to the voltage data and stored in the internal RAM of the fuel cell control device 51. Keep it. The stack voltage sensor 35 detects an output voltage from individual cells or a plurality of cells constituting the fuel cell stack 15.
[0050]
In step S80, time measurement data is read from a timer provided in the fuel cell control device 51 to determine whether the specified time has elapsed. The process returns to step S70 until the specified time has elapsed, and the process is repeated.
[0051]
As a result, the internal RAM of the fuel cell control device 51 stores output voltage data from the initial value to the current value for the fuel cell stack 15 for the same specified current.
[0052]
If the specified time has elapsed, in step S90, the initial value and the current value are read from the output voltage data of the fuel cell stack 15 stored in the internal RAM of the fuel cell control device 51, and the output reduction rate% is calculated. To do.
[0053]
[Expression 1]
Output reduction rate = {(initial value−current value) / initial value} × 100
In step S100, the maximum power that can be output from the fuel cell stack 15 is corrected according to the output reduction rate.
[0054]
That is, referring to FIG. 3, the current hydrogen utilization rate is calculated from the hydrogen utilization rate table corresponding to the output decrease rate stored in advance in the internal ROM of the fuel cell control device 51 and stored in the internal RAM. . As a result, the maximum power that can be output from the fuel cell stack 15 can be corrected by using this hydrogen utilization rate when the vehicle is started next time.
[0055]
At the start of the next vehicle operation, the hydrogen utilization rate stored in the internal RAM is read, and a hydrogen increase request is output to the fuel reformer 11 so as to achieve this hydrogen utilization rate. The fuel reformer 11 that has received the hydrogen increase request from the fuel cell control device 51 increases the amount of reformed gas produced in response to the hydrogen increase request.
[0056]
As a result, as an effect related to the first embodiment of the present invention, even when aging deterioration occurs in the output voltage of the fuel cell stack, the hydrogen utilization rate is corrected according to the output decrease rate. The maximum power that can be output from the fuel cell stack 15 can be taken out. In addition, since the output reduction rate of the fuel cell stack is accurately obtained and the maximum power is corrected when the vehicle stops with little load fluctuation, the vehicle operation is stopped even if long-term deterioration occurs in the fuel cell stack. Traveling can be continued without any problems.
[0057]
(Second Embodiment)
The configuration of the system to which the output diagnostic apparatus for a fuel cell vehicle according to the second embodiment of the present invention can be applied is the same as the basic configuration of the system corresponding to the first embodiment shown in FIG. The same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0058]
In general, when the operation time of the fuel cell stack becomes longer and the internal degradation of the fuel cell occurs, the cell voltage gradually decreases. For example, if the polymer membrane electrode catalyst composite is deteriorated, the gas flow path is clogged, or leaked, the cell voltage or the cell group voltage shows an abnormality. For this reason, it is necessary to determine the deterioration of individual cells or a plurality of cells.
[0059]
A feature of the second embodiment is that an output voltage from each cell or a plurality of cells constituting the fuel cell stack 15 is detected by the stack voltage sensor 35, and each cell voltage is detected by the fuel cell control device 51. Is to determine for all cells or groups whether or not is greater than a specified value.
[0060]
Next, the warning process at the time of deterioration of the stack cell by the fuel cell control device 51 will be described according to the flowchart shown in FIG. The control flowchart shown in FIG. 4 has the same basic procedure as the control flowchart shown in FIG. 2, and the same procedure is denoted by the same reference numeral. The control flowchart shown in FIG. 4 is also stored as a control program in the internal ROM of the fuel cell control device 51.
[0061]
In step S170, the voltage data of individual cells or a plurality of cells is read from the stack voltage sensor 35 provided in the fuel cell stack 15, and the cell number or group number is added to the voltage data to thereby control the fuel cell control device. This is stored in the internal RAM 51.
[0062]
In step S180, the voltage data stored in the internal RAM is sequentially read out in the order of cell number or group number, and it is determined for all cells whether each cell voltage is equal to or higher than a specified value. If all the cell voltages are equal to or higher than the specified value, the process is terminated.
[0063]
On the other hand, if the output voltage of one cell or cell group is less than the specified value, in step S190, the fuel cell or group has deteriorated, so the fuel cell or group is inspected or replaced. Is generated, converted into an audio signal by an audio generator (not shown), and output from the speaker.
[0064]
At this time, if the cell number or group number of the deteriorated fuel cell stack is notified, the work efficiency of inspection or replacement can be improved.
[0065]
In step S170, the voltage data of each cell or a plurality of cells is read from the stack voltage sensor 35, and the cell number or group number is added to the voltage data and stored in the internal RAM of the fuel cell control device 51. Then, after a predetermined unit time has elapsed, the same storage process is performed again, and further, in step S180, the cell voltage drop rate per unit time is obtained, and this cell voltage drop rate falls below the specified value. In such a case, a warning prompting the inspection or replacement of the fuel cell stack may be notified.
[0066]
As a result, as an effect related to the second embodiment of the present invention, when the output voltage of the fuel cell stack becomes a predetermined value or less, by notifying a warning prompting the inspection or replacement of the fuel cell stack, Even if the fuel cell stack has deteriorated for a long time, the vehicle can be operated with confidence until a warning is received, and when the warning is received, a service center can promptly check or replace the fuel cell stack. it can.
[0067]
In addition, since a warning that prompts inspection or replacement of the fuel cell stack is issued, the fuel cell stack can be protected from being damaged.
[0068]
Furthermore, since the output voltage is detected from individual cells or a plurality of cells constituting the fuel cell stack, a warning prompting the inspection or replacement of the fuel cell stack is notified for each or a plurality of cells. can do.
[0069]
(Third embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a system to which the output diagnostic apparatus for a fuel cell vehicle according to the third embodiment of the present invention can be applied. The system configuration of this embodiment is obtained by adding new components to the basic configuration of the system corresponding to the first embodiment shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals. The description thereof will be omitted.
[0070]
The feature of the third embodiment is that, in addition to the pressure sensor 41 and the temperature sensor 45 described above, the fuel cell stack 15 is a sensor that detects the cause of the cause that affects the drop in the output voltage of the fuel cell stack 15. And a CO concentration sensor 63 for detecting the CO concentration discharged from the fuel cell stack 15 as new components.
[0071]
Further, the fuel cell control device 71 stores in advance an internal ROM as a numerical table or a map in advance as the amount of decrease in the output voltage corresponding to the amount of change of each of the above-described cause amounts, and is detected by each of the above-described sensors. Based on the amount of change in the cause amount, the reference voltage drop amount at the normal time is read from the internal ROM, and the result amount obtained by subtracting from the actual drop amount of the output voltage detected by the stack voltage sensor 35 is equal to or greater than the specified value. If this amount is greater than or equal to the specified value, the cause of the drop in the output voltage of the fuel cell stack 15 is notified.
[0072]
Next, the warning process at the time of deterioration of the stack cell by the fuel cell control device 71 will be described according to the flowchart shown in FIG. The control flowchart shown in FIG. 6 has the same basic procedure as the control flowchart shown in FIG. 2, and the same procedure is denoted by the same reference numeral. 6 is stored in the internal ROM of the fuel cell control device 71 as a control program.
[0073]
In step S65, the detection values detected by the pressure sensor 41, the temperature sensor 45, the flow rate sensor 61, and the CO concentration sensor 63 are stored in the internal RAM.
[0074]
Here, in steps S70 and S80, as described above, the voltage data read from the stack voltage sensor 35 is stored in the internal RAM for a specified time.
[0075]
In step S90, as described above, the initial value and the current value are read from the output voltage data of the fuel cell stack 15 stored in the internal RAM of the fuel cell control device 51, and the output reduction rate% is calculated.
[0076]
In step S210, it is determined whether the output reduction rate is equal to or less than a specified value. Here, when the output decrease rate is equal to or less than the specified value, the current value of the output voltage output from the fuel cell stack 15 is not deteriorated with respect to the initial value, and the process is terminated.
[0077]
On the other hand, if the output reduction rate does not become the specified value or less, the fuel cell stack 15 has deteriorated, so the process proceeds to step S220 to generate warning message data that prompts inspection or replacement of the fuel cell stack 15, For example, it is converted into an audio signal by an audio generation unit (not shown) and output from a speaker.
[0078]
In step S230, the detection values detected by the pressure sensor 41, the temperature sensor 45, the flow sensor 61, and the CO concentration sensor 63 are stored in the internal RAM.
[0079]
In step S240, detection values separated by a specified time by each sensor are read from the internal RAM, and a change amount that is a difference value between the two detection values is calculated. Then, based on the amount of change in the detected value of each sensor, the reference voltage drop amount at the normal time is read from the numerical table or map stored in the internal ROM.
[0080]
As a result, a voltage drop amount ΔVi serving as a normal reference with respect to each change amount of the hydrogen gas pressure, temperature, hydrogen gas flow rate, and CO concentration is obtained.
[0081]
Here, in step S250, the actual drop amount ΔVr of the output voltage detected by the stack voltage sensor 35, the detection values detected by the pressure sensor 41, the temperature sensor 45, the flow sensor 61, and the CO concentration sensor 63 are obtained. Based on each normal voltage drop ΔVi,
[Expression 2]
ΔVr−ΔVi ≧ specified value
Judge whether or not.
[0082]
Here, when the subtraction result amount due to any one of the pressure sensor 41, the temperature sensor 45, the flow rate sensor 61, and the CO concentration sensor 63 is equal to or greater than a specified value, the process proceeds to step S260. On the other hand, if the subtraction result amount is less than the specified value, the process is terminated.
[0083]
In step S260, warning message data representing a possible cause location is generated based on the sensor mounting position and the detection target that caused the output voltage of the fuel cell stack 15 to drop. It converts into an audio signal and outputs from a speaker.
[0084]
For example, when an abnormality has occurred in the CO concentration detected by the CO concentration sensor 63, notification is made that the fuel reformer 11 that is reforming methanol, which is the fuel, with water should be repaired. Can do. Further, for example, when an abnormality occurs in the pressure of the reformed gas detected by the pressure sensor 41, it can be notified that the piping and the fuel reformer 11 should be repaired.
[0085]
As a result, as an effect related to the third embodiment of the present invention, it is possible to confirm the cause of the decrease in the output voltage of the fuel cell stack by notifying the cause of the decrease in the output voltage of the fuel cell stack. .
[0086]
Further, at least one of a flow rate of hydrogen gas flowing into the fuel cell stack, a CO concentration discharged from the fuel cell stack, a pressure of hydrogen gas flowing into the fuel cell stack, and a temperature of the fuel cell stack is detected. Therefore, it is possible to identify the cause of the drop in the output voltage of the fuel cell stack.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a system to which an output diagnosis device for a fuel cell vehicle according to a first embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 2 is a flowchart for explaining output correction control processing by a fuel cell control device 51;
FIG. 3 is a graph showing a hydrogen utilization rate table corresponding to an output decrease rate.
FIG. 4 is a flowchart for explaining warning processing when a stack cell is deteriorated by the fuel cell control device 51;
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a system to which an output diagnostic apparatus for a fuel cell vehicle according to a third embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 6 is a flowchart for explaining warning processing at the time of deterioration of a stack cell by the fuel cell control device 71;
[Explanation of symbols]
11 Fuel reformer
13 Compressor
15 Fuel cell stack
17 Power distributor
19 Vehicle load
21 Secondary battery
23, 25, 31, 33 Pressure regulating valve
35 Stack voltage sensor
37 Stack current sensor
41 Pressure sensor
43 Pressure sensor
45, 47 Temperature sensor
51, 71 Fuel cell control device
53 Drive control device
55 Fixed resistance for discharge
57 switch
61 Flow sensor
63 CO concentration sensor

Claims (3)

燃料電池と二次電池から出力される電力を駆動モータに供給して走行する燃料電池車に対して、燃料電池の出力状態を診断する燃料電池車の出力診断装置において、
車両停止時に、燃料電池内部の温度及び圧力を規定範囲内として所定の運転条件を設定した上で、燃料電池から所定電流を所定時間だけ二次電池に出力するように制御する燃料電池制御手段と、
燃料電池から出力される出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
前記燃料電池制御手段により車両停止時に燃料電池から所定電流を所定時間だけ出力させる制御を行った際の当該燃料電池の出力電圧を記憶する出力電圧記憶手段と、
燃料電池の出力電圧に関して、前記出力電圧記憶手段に記憶された最新の値である現在値と前もって記憶された初期値を比較して出力低下率を算出する算出手段と、
燃料電池から出力可能な最大電力を出力低下率に応じて補正する補正手段とを備えたことを特徴とする燃料電池車の出力診断装置。
In a fuel cell vehicle output diagnostic device for diagnosing the output state of a fuel cell for a fuel cell vehicle traveling by supplying power output from a fuel cell and a secondary battery to a drive motor,
Fuel cell control means for controlling the fuel cell to output a predetermined current to the secondary battery for a predetermined time after setting a predetermined operating condition with the temperature and pressure inside the fuel cell within the specified range when the vehicle is stopped; ,
An output voltage detecting means for detecting an output voltage output from the fuel cell;
Output voltage storage means for storing the output voltage of the fuel cell when the fuel cell control means performs control to output a predetermined current from the fuel cell for a predetermined time when the vehicle is stopped;
With respect to the output voltage of the fuel cell, a calculation means for calculating an output decrease rate by comparing a current value that is the latest value stored in the output voltage storage means with an initial value stored in advance.
An output diagnostic apparatus for a fuel cell vehicle, comprising: correction means for correcting the maximum power that can be output from the fuel cell in accordance with an output reduction rate.
前記出力電圧検出手段により検出される燃料電池の出力電圧が所定値以下になるかを判断する出力電圧判断手段と、
燃料電池から出力される出力電圧が所定値以下になった場合には、燃料電池の点検又は交換を促す警告を報知する報知手段とを備えたことを特徴とする請求項1記載の燃料電池車の出力診断装置。
Output voltage determination means for determining whether the output voltage of the fuel cell detected by the output voltage detection means is a predetermined value or less;
2. The fuel cell vehicle according to claim 1, further comprising a notifying means for notifying a warning prompting the inspection or replacement of the fuel cell when the output voltage output from the fuel cell becomes a predetermined value or less. Output diagnostic device.
前記出力電圧検出手段は、
燃料電池を構成する個々のセル、又は、複数個のセルから前記出力電圧を検出することを特徴とする請求項2記載の燃料電池車の出力診断装置。
The output voltage detection means includes
3. The output diagnosis apparatus for a fuel cell vehicle according to claim 2, wherein the output voltage is detected from individual cells or a plurality of cells constituting the fuel cell.
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