JP7632178B2

JP7632178B2 - Fuel Cell Systems

Info

Publication number: JP7632178B2
Application number: JP2021137156A
Authority: JP
Inventors: 美保畑▲崎▼; 正史前田; 貴史山田; 雄一五味
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2021-08-25
Filing date: 2021-08-25
Publication date: 2025-02-19
Anticipated expiration: 2041-08-25
Also published as: JP2023031582A

Description

本発明は、車両などに搭載される燃料電池システムに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell system to be installed in a vehicle or the like.

従来、アノードガスとしての燃料ガスとカソードガスとしての酸化剤ガスがそれぞれ電解質膜を含めたＭＥＡの一方の面と他方の面に供給されて発電する複数の燃料電池セルを積層して構成された燃料電池が知られている。なお、ＭＥＡは、電解質膜と電極触媒層とを含む膜電極接合体であり、Membrane Electrode Assemblyの略である。 Conventionally, fuel cells are known that are constructed by stacking multiple fuel cells, in which a fuel gas as an anode gas and an oxidant gas as a cathode gas are supplied to one side and the other side of an MEA including an electrolyte membrane, respectively, to generate electricity. Note that MEA is a membrane electrode assembly that includes an electrolyte membrane and an electrode catalyst layer, and is an abbreviation for Membrane Electrode Assembly.

特許文献１には、燃料電池の性能劣化状態を判定する判定装置に関する技術が開示されている。この判定装置は、燃料電池に対して所定の高周波を印加したときのインピーダンスと、燃料電池の運転状態に応じて定められる判定基準値とを比較することで、燃料電池の性能劣化状態を判定するものである。 Patent document 1 discloses technology related to a determination device that determines the performance degradation state of a fuel cell. This determination device determines the performance degradation state of a fuel cell by comparing the impedance when a specific high frequency is applied to the fuel cell with a determination reference value that is determined according to the operating state of the fuel cell.

特開２００７－４８５５９号公報JP 2007-48559 A

上記特許文献１に記載の技術では、燃料電池の性能劣化判定を行う際に、燃料電池の運転状態として、例えば、燃料電池の内部温度、ＭＥＡの湿潤状態、触媒の活性状態、供給ガスの加湿量、流量、圧力および拡散状態などを適切に検出しなければならない。しかしながら、一般に、燃料電池の性能劣化判定に必要となる燃料電池の運転状態をすべて検出することは困難である。そのため、特許文献１に記載の判定装置は、燃料電池の性能劣化判定の精度が低くなることが懸念される。 In the technology described in Patent Document 1, when determining the deterioration of fuel cell performance, the operating state of the fuel cell must be appropriately detected, such as the internal temperature of the fuel cell, the humidification state of the MEA, the activity state of the catalyst, the humidification amount, flow rate, pressure, and diffusion state of the supply gas. However, it is generally difficult to detect all of the operating states of the fuel cell required to determine the deterioration of the performance of the fuel cell. Therefore, there is a concern that the determination device described in Patent Document 1 will have low accuracy in determining the deterioration of the performance of the fuel cell.

本発明は上記点に鑑みて、燃料電池の性能劣化判定の精度を向上することの可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention aims to provide a fuel cell system that can improve the accuracy of determining the deterioration of fuel cell performance.

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、燃料電池システムにおいて、
アノードガスとしての燃料ガスとカソードガスとしての酸化剤ガスがそれぞれ電解質膜を含めた膜電極接合体（以下、「ＭＥＡ」という）の一方の面と他方の面に供給されて発電する複数の燃料電池セル（Ｃ）が積層された燃料電池（１０）と、
燃料電池が出力する電圧値を検出する電圧検出部（３１）と、
燃料電池から取り出される電流値を検出する電流検出部（３２）と、
燃料電池が所定の負荷の発電を実行する直前の所定時間内に電流検出部により検出された電流値のうち最大値である「直前最大電流値」と、燃料電池が所定の負荷の発電を実行する時に電圧検出部により検出される電圧値である「実行時電圧値」との関係に基づいて燃料電池の劣化を検出する電池劣化検出部（１００）と、を備える。 In order to achieve the above object, the present invention provides a fuel cell system, comprising:
a fuel cell (10) in which a plurality of fuel cell units (C) are stacked, the fuel cell unit (C) generating electricity by supplying a fuel gas as an anode gas and an oxidant gas as a cathode gas to one side and the other side of a membrane electrode assembly (hereinafter referred to as "MEA") including an electrolyte membrane;
A voltage detection unit (31) that detects a voltage value output by the fuel cell;
A current detection unit (32) for detecting a current value taken from the fuel cell;
The fuel cell is provided with a cell deterioration detection unit (100) that detects deterioration of the fuel cell based on the relationship between a "previous maximum current value", which is the maximum current value detected by the current detection unit within a specified time immediately before the fuel cell generates a specified load, and an "execution voltage value", which is a voltage value detected by the voltage detection unit when the fuel cell generates a specified load.

これによれば、発明者らは鋭意研究の結果、初期状態の燃料電池では「直前最大電流値」と「実行時電圧値」とが何ら傾向を有しないが、燃料電池が経年劣化するに従い「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなる傾向が次第に生じることを見出した。 According to this, as a result of intensive research, the inventors discovered that in an initial state of a fuel cell, there is no trend between the "previous maximum current value" and the "runtime voltage value", but as the fuel cell deteriorates with age, there is a gradual tendency for the "runtime voltage value" to decrease as the "previous maximum current value" decreases.

具体的には、「直前最大電流値」が小さい場合、所定の負荷の発電が実行される直前の所定時間内（以下、単に「直前の所定時間内」という）に低負荷発電が実行されていたことになる。低負荷発電時にはカソードガスの流量が少ないことから、燃料電池の劣化状態によっては、ＭＥＡに水が溜まりやすい発電状態となることがある。 Specifically, if the "last maximum current value" is small, low-load power generation was performed within a specified time immediately prior to the execution of power generation at a specified load (hereinafter, simply referred to as "within the immediately preceding specified time"). During low-load power generation, the flow rate of cathode gas is low, so depending on the deterioration state of the fuel cell, the power generation state may be such that water is likely to accumulate in the MEA.

しかし、初期状態の燃料電池はＭＥＡの排水性が良好であるので、低負荷発電時のようなカソードガスの流量が少ない場合でも、ＭＥＡが適度に湿潤した状態となる。そのため、初期状態の燃料電池では、直前最大電流値に関わらず、所定の負荷の発電が実行される際に、ＭＥＡが適度に湿潤した状態となっており、プロトンの伝導性が良く、電圧値が比較的高い良好な発電状態となる。したがって、初期状態の燃料電池は、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」とが何ら傾向を有しないものとなる。 However, because the MEA drainage is good in a fuel cell in the initial state, the MEA is appropriately moistened even when the flow rate of the cathode gas is low, such as during low-load power generation. Therefore, in a fuel cell in the initial state, regardless of the previous maximum current value, when power generation at a specified load is performed, the MEA is appropriately moistened, resulting in good proton conductivity and a relatively high voltage value, resulting in an excellent power generation state. Therefore, in a fuel cell in the initial state, there is no tendency between the "previous maximum current value" and the "runtime voltage value".

それに対し、燃料電池が経年劣化するに従い、ＭＥＡの排水性が次第に悪化する。そのため、低負荷発電時のようなカソードガスの流量が少ない場合、燃料電池の経年劣化によりＭＥＡの排水性が悪化していると、発電により発生した水がＭＥＡから排水されず、ＭＥＡに水が溜まった状態（すなわち、フラッディング状態）となりやすい。このように、経年劣化した燃料電池では、「直前最大電流値」が小さいほどＭＥＡに水が溜まりやすいので、その後、所定の負荷の発電が実行される際に、ＭＥＡに溜まった水によりカソードガスの触媒への供給が阻害され、「実行時電圧値」が低い発電状態となる。 On the other hand, as the fuel cell ages, the drainage of the MEA gradually deteriorates. Therefore, when the flow rate of the cathode gas is low, such as during low-load power generation, if the drainage of the MEA deteriorates due to the deterioration of the fuel cell over time, the water generated by power generation is not drained from the MEA, and the MEA is likely to accumulate (i.e., flooded). In this way, in a fuel cell that has deteriorated over time, the smaller the "previous maximum current value," the more likely water is to accumulate in the MEA. Therefore, when power generation is subsequently performed at a specified load, the water accumulated in the MEA will hinder the supply of cathode gas to the catalyst, resulting in a power generation state with a low "runtime voltage value."

一方、「直前最大電流値」が大きい場合には、直前の所定時間内に高負荷発電が実行されていたことになる。高負荷発電時にはカソードガスの流量が多いことから、燃料電池の経年劣化によりＭＥＡの排水性が悪化していても、発電時に生成された水はカソードガスによりＭＥＡから排出され、ＭＥＡが適度に湿潤している状態となる。そのため、経年劣化した燃料電池であっても、「直前最大電流値」が大きい場合には、その後、所定の負荷の発電が実行される際に、ＭＥＡのプロトンの伝導性が良くなっており、「実行時電圧値」が高い良好な発電状態となる。したがって、燃料電池は初期状態から経年劣化するに従い、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向が次第に生じるようになる。 On the other hand, if the "last maximum current value" is large, it means that high-load power generation was performed within the previous specified time. Since the flow rate of cathode gas is large during high-load power generation, even if the drainage of the MEA has deteriorated due to aging of the fuel cell, the water generated during power generation is discharged from the MEA by the cathode gas, and the MEA is in a moderately wet state. Therefore, even if the fuel cell has deteriorated with age, if the "last maximum current value" is large, the proton conductivity of the MEA will be good when power generation of a specified load is subsequently performed, and the "runtime voltage value" will be high, resulting in a good power generation state. Therefore, as the fuel cell deteriorates with age from its initial state, a tendency gradually emerges that the smaller the "last maximum current value" is, the smaller the "runtime voltage value" will be.

そこで、請求項１に係る発明では、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係に基づいて燃料電池の劣化を検出する。すなわち、上述したように、燃料電池は初期状態から経年劣化するに従い、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向が次第に生じることから、燃料電池の劣化を検出することが可能である。したがって、この請求項１に記載の燃料電池システムは、特許文献１に記載の判定装置のように燃料電池の様々な運転状態を検出することなく、燃料電池の劣化判定を精度良く行うことができる。 Therefore, in the invention according to claim 1, the deterioration of the fuel cell is detected based on the relationship between the "previous maximum current value" and the "runtime voltage value". That is, as described above, as the fuel cell deteriorates over time from the initial state, the smaller the "previous maximum current value" is, the smaller the "runtime voltage value" becomes, and therefore it is possible to detect the deterioration of the fuel cell. Therefore, the fuel cell system according to claim 1 can accurately determine the deterioration of the fuel cell without detecting various operating states of the fuel cell as in the determination device described in Patent Document 1.

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 The reference symbols in parentheses attached to each component indicate an example of the correspondence between the component and the specific components described in the embodiments described below.

第１実施形態に係る燃料電池システムの概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to a first embodiment; 燃料電池システムの制御系を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a control system of the fuel cell system. 燃料電池の初期状態における所定期間中に燃料電池が所定の中負荷発電を行う際の「実行時電圧値」とその「直前最大電流値」とを複数回検出したデータである。This data is obtained by detecting the "runtime voltage value" and the "immediately preceding maximum current value" multiple times when the fuel cell performs a predetermined medium load power generation during a predetermined period in the initial state of the fuel cell. 燃料電池の初期状態から所定時間経過した所定期間中に燃料電池が所定の中負荷発電を行う際の「実行時電圧値」とその「直前最大電流値」とを複数回検出したデータである。This data is obtained by detecting the "runtime voltage value" and the "previous maximum current value" multiple times when the fuel cell generates a predetermined medium load power during a predetermined period of time after a predetermined time has elapsed since the initial state of the fuel cell. 図３および図４のデータの作成方法を説明するためのグラフである。5 is a graph for explaining a method of creating the data of FIGS. 3 and 4. FIG. 第１実施形態に係る燃料電池システムが備える電子制御装置が実行する劣化判定および劣化回復処理のフローチャートである。4 is a flowchart of a degradation determination and degradation recovery process executed by an electronic control device provided in the fuel cell system according to the first embodiment. 図４のグラフの傾きとフラッディングが生じる発電の負荷との関係を示すグラフである。5 is a graph showing the relationship between the slope of the graph in FIG. 4 and the power generation load at which flooding occurs. 第２実施形態に係る燃料電池システムが備える電子制御装置が実行する劣化判定および劣化回復処理のフローチャートである。10 is a flowchart of a degradation determination and degradation recovery process executed by an electronic control device included in a fuel cell system according to a second embodiment. 第２実施形態に係る燃料電池システムが備える電子制御装置が実行する劣化判定および劣化回復処理において、図８Ａに続くフローチャートである。8B is a flowchart following FIG. 8A in the degradation determination and degradation recovery process executed by an electronic control device provided in a fuel cell system according to a second embodiment. 第２実施形態に係る燃料電池システムが備える電子制御装置が実行する劣化判定および劣化回復処理において、図８Ａに続くフローチャートである。8B is a flowchart following FIG. 8A in the degradation determination and degradation recovery process executed by an electronic control device provided in a fuel cell system according to a second embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that in the following embodiments, parts that are identical or equivalent to each other will be given the same reference numerals and their description will be omitted.

（第１実施形態）
第１実施形態について図１～図６を参照して説明する。本実施形態では、本開示の燃料電池システムを、燃料電池１０から車両走行用のモータへ供給する電力を得る車両ＦＣＥＶに適応した例について説明する。ＦＣＥＶは、ＦｕｅｌＣｅｌｌＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅの略称である。 First Embodiment
A first embodiment will be described with reference to Figures 1 to 6. In this embodiment, an example will be described in which the fuel cell system of the present disclosure is applied to a vehicle FCEV that obtains electric power from a fuel cell 10 to be supplied to a motor for driving the vehicle. FCEV is an abbreviation for Fuel Cell Electric Vehicle.

燃料電池システムは、反応ガスである水素および酸素の電気化学反応を利用して電力を発生させる燃料電池１０を備えている。燃料電池１０は、インバータ１１やＤＣ－ＤＣコンバータ１２などの電力変換機器１３に電力を供給する。インバータ１１は、燃料電池１０から供給される直流電流を交流電流に変換して走行用モータ等の負荷機器１４に供給し、その負荷機器１４を駆動する。 The fuel cell system is equipped with a fuel cell 10 that generates electricity using an electrochemical reaction between the reactive gases hydrogen and oxygen. The fuel cell 10 supplies power to power conversion devices 13, such as an inverter 11 and a DC-DC converter 12. The inverter 11 converts the direct current supplied from the fuel cell 10 into alternating current, which it supplies to load devices 14, such as a traction motor, to drive the load devices 14.

ＤＣ－ＤＣコンバータ１２は蓄電機器１５と接続されている。燃料電池システムは、燃料電池１０から出力される電力のうち余剰となる電力がＤＣ－ＤＣコンバータ１２を経由して蓄電機器１５に蓄積されるように構成されている。 The DC-DC converter 12 is connected to the power storage device 15. The fuel cell system is configured so that surplus power output from the fuel cell 10 is stored in the power storage device 15 via the DC-DC converter 12.

燃料電池１０は、最小単位となる燃料電池セルＣが複数積層されたセルスタックＣＳとして構成されている。燃料電池セルＣは、燃料電池セルＣの積層方向に直交する方向に拡がるセル面を有する。燃料電池セルＣは、電解質膜、触媒層、ガス拡散層、セパレータを有する固体高分子電解質型のセル（いわゆる、ＰＥＦＣ）で構成されている。なお、電解質膜、触媒層、ガス拡散層は、ＭＥＡを構成している。燃料電池セルＣは、ＭＥＡがセパレータで挟持されている。燃料電池セルＣは、ＭＥＡのアノード電極側にアノードガスとしての燃料ガス（具体的には、水素）が供給され、カソード電極側にカソードガスとしての酸化剤ガス（具体的には、空気に含まれる酸素）が供給されると、以下の反応式Ｆ１、Ｆ２に示す電気化学反応が起きて電気エネルギが発生する。
・アノード電極側：Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ^－・・・（Ｆ１）
・カソード電極側：２Ｈ^＋＋１／２Ｏ_２＋２ｅ^－→Ｈ_２Ｏ・・・（Ｆ２） The fuel cell 10 is configured as a cell stack CS in which a plurality of fuel cells C, which are the smallest units, are stacked. The fuel cells C have a cell surface that extends in a direction perpendicular to the stacking direction of the fuel cells C. The fuel cells C are configured as solid polymer electrolyte cells (so-called PEFCs) having an electrolyte membrane, a catalyst layer, a gas diffusion layer, and a separator. The electrolyte membrane, the catalyst layer, and the gas diffusion layer constitute an MEA. In the fuel cell C, the MEA is sandwiched between separators. When a fuel gas (specifically, hydrogen) is supplied as an anode gas to the anode electrode side of the MEA and an oxidant gas (specifically, oxygen contained in air) is supplied as a cathode gas to the cathode electrode side of the MEA, electrochemical reactions shown in the following reaction formulas F1 and F2 occur to generate electric energy.
Anode electrode side: _H2 → 2H ⁺ + 2e ^-... (F1)
Cathode electrode side: 2H ⁺ +1/2O ₂ +2e ⁻ →H ₂ O (F2)

上記の電気化学反応が起きるためには、燃料電池セルＣのＭＥＡは、水を含んだ湿潤状態になっている必要がある。燃料電池システムは、燃料電池１０の内部のＭＥＡを加湿する。ＭＥＡの加湿は、燃料ガスである水素または酸化剤ガスである空気の供給経路に加湿装置等を配置することで実現可能である。 For the above electrochemical reaction to occur, the MEA of the fuel cell C must be in a wet state containing water. The fuel cell system humidifies the MEA inside the fuel cell 10. Humidifying the MEA can be achieved by placing a humidifier or the like in the supply path of the fuel gas, hydrogen, or the oxidant gas, air.

燃料電池システムは、燃料電池１０に向けて酸素を含む空気を供給するカソードガス供給経路２０と、燃料電池１０で使用されたオフ空気を排出するカソードガス排出経路２１とを備えている。カソードガス供給経路２０には、エアポンプ２２が設けられている。エアポンプ２２は、例えばターボコンプレッサにより構成されている。エアポンプ２２は、後述する電子制御装置１００からの制御信号に基づいて、燃料電池１０への空気の供給能力が制御される。カソードガス排出経路２１には、エアバルブ２３が設けられている。 The fuel cell system includes a cathode gas supply path 20 that supplies air containing oxygen to the fuel cell 10, and a cathode gas exhaust path 21 that exhausts off-air used by the fuel cell 10. An air pump 22 is provided in the cathode gas supply path 20. The air pump 22 is configured, for example, by a turbo compressor. The air pump 22's capacity to supply air to the fuel cell 10 is controlled based on a control signal from an electronic control device 100, which will be described later. An air valve 23 is provided in the cathode gas exhaust path 21.

また、燃料電池システムは、燃料電池１０に向けて水素を供給するアノードガス供給経路４０と、燃料電池１０で使用された水素のオフガス（すなわち、オフ燃料）を排出するアノードガス排出経路４１と、アノードガス排出経路４１を流れるオフ燃料をアノードガス供給経路４０に循環させる循環経路４２とを備えている。アノードガス供給経路４０の最上流部には水素供給源である高圧水素タンク４３が設けられている。アノードガス供給経路４０には、燃料バルブ４４が設けられている。アノードガス排出経路４１の途中に設けられた気液分離器４５は、オフ燃料から液水を分離して貯水する。気液分離器４５内の貯留水はアノードガス排出経路４１から排出される。アノードガス排出経路４１には、排気バルブ４６が設けられている。なお、アノードガス排出経路４１の下流側とカソードガス排出経路２１の下流側は、車両のマフラに接続されている。 The fuel cell system also includes an anode gas supply path 40 that supplies hydrogen to the fuel cell 10, an anode gas discharge path 41 that discharges hydrogen off-gas (i.e., off-fuel) used in the fuel cell 10, and a circulation path 42 that circulates the off-fuel flowing through the anode gas discharge path 41 to the anode gas supply path 40. A high-pressure hydrogen tank 43, which is a hydrogen supply source, is provided at the most upstream portion of the anode gas supply path 40. A fuel valve 44 is provided in the anode gas supply path 40. A gas-liquid separator 45 provided in the middle of the anode gas discharge path 41 separates liquid water from the off-fuel and stores the water. The stored water in the gas-liquid separator 45 is discharged from the anode gas discharge path 41. An exhaust valve 46 is provided in the anode gas discharge path 41. The downstream side of the anode gas discharge path 41 and the downstream side of the cathode gas discharge path 21 are connected to the muffler of the vehicle.

次に、燃料電池システムの制御系について図１および図２を参照しつつ説明する。燃料電池システムは、電子制御装置１００（以下、「ＥＣＵ１００」という）を備えている。ＥＣＵ１００は、プロセッサ、メモリを含むマイクロコンピュータとその周辺回路を備えている。ＥＣＵ１００のメモリは、非遷移的実体的記憶媒体である。 Next, the control system of the fuel cell system will be described with reference to Figures 1 and 2. The fuel cell system includes an electronic control unit 100 (hereinafter referred to as "ECU 100"). The ECU 100 includes a microcomputer including a processor and memory and its peripheral circuits. The memory of the ECU 100 is a non-transient physical storage medium.

ＥＣＵ１００は、メモリに記憶された制御プログラムに基づいて、出力側に接続される制御対象機器を動作させて、燃料電池１０の運転を制御する。具体的に、ＥＣＵ１００の出力側には、上述したエアポンプ２２、エアバルブ２３、燃料バルブ４４、排気バルブ４６などの制御対象機器が接続されている。ＥＣＵ１００は発電制御部として機能し、燃料電池１０に指示される負荷（具体的には、電流値）に応じて制御対象機器の作動を制御することで、アノードガスの供給量およびカソードガスの供給量などを制御することが可能である。 Based on a control program stored in memory, the ECU 100 operates the controlled devices connected to the output side to control the operation of the fuel cell 10. Specifically, the output side of the ECU 100 is connected to the controlled devices such as the air pump 22, air valve 23, fuel valve 44, and exhaust valve 46 described above. The ECU 100 functions as a power generation control unit, and is able to control the amount of anode gas supplied and the amount of cathode gas supplied by controlling the operation of the controlled devices according to the load (specifically, the current value) specified by the fuel cell 10.

本実施形態の燃料電池システムでは、走行用モータなどの負荷機器１４からの要求電力に応じた電力が出力されるように、出力側に接続される制御対象機器の作動がＥＣＵ１００により制御される。具体的には、燃料電池１０の負荷に応じて燃料電池１０から掃引する目標電流が設定され、燃料電池１０から掃引される電流が目標電流に維持されるように、制御対象機器の作動が制御される。すなわち、本明細書において、燃料電池１０の負荷とは、負荷機器１４などから燃料電池１０に要求される要求電力または当該要求電力を満足するのに必要な掃引電流に相当する。 In the fuel cell system of this embodiment, the ECU 100 controls the operation of the controlled devices connected to the output side so that power corresponding to the power required by the load device 14, such as a traction motor, is output. Specifically, a target current to be swept from the fuel cell 10 is set according to the load on the fuel cell 10, and the operation of the controlled devices is controlled so that the current swept from the fuel cell 10 is maintained at the target current. In other words, in this specification, the load on the fuel cell 10 corresponds to the required power required of the fuel cell 10 by the load device 14, etc., or the sweep current necessary to satisfy the required power.

ＥＣＵ１００の入力側には、電圧検出部３１、電流検出部３２、温度検出部３３などが接続されている。電圧検出部３１は、燃料電池１０が出力する電圧を検出する電圧計である。電圧検出部３１は、燃料電池１０の両端子間に設けられている。電流検出部３２は、燃料電池１０から取り出される（すなわち、掃引される）電流を検出する電流計である。電流検出部３２は、燃料電池１０とインバータ１１との接続ラインに設けられている。 A voltage detection unit 31, a current detection unit 32, a temperature detection unit 33, etc. are connected to the input side of the ECU 100. The voltage detection unit 31 is a voltmeter that detects the voltage output by the fuel cell 10. The voltage detection unit 31 is provided between both terminals of the fuel cell 10. The current detection unit 32 is an ammeter that detects the current taken out (i.e. swept) from the fuel cell 10. The current detection unit 32 is provided in the connection line between the fuel cell 10 and the inverter 11.

温度検出部３３は、燃料電池１０の温度を検出する温度計である。温度検出部３３は、燃料電池１０を冷却する図示しない冷却水回路に設けられており、燃料電池１０を通過した直後の冷却水の温度を検出する。温度検出部３３が検出する冷却水の温度は、燃料電池１０の温度に相当する。 The temperature detection unit 33 is a thermometer that detects the temperature of the fuel cell 10. The temperature detection unit 33 is provided in a cooling water circuit (not shown) that cools the fuel cell 10, and detects the temperature of the cooling water immediately after it passes through the fuel cell 10. The temperature of the cooling water detected by the temperature detection unit 33 corresponds to the temperature of the fuel cell 10.

電圧検出部３１、電流検出部３２、温度検出部３３などの各センサから出力される信号は、ＥＣＵ１００に入力される。本実施形態のＥＣＵ１００は、燃料電池１０の劣化を検出する電池劣化検出部として機能するように構成されている。具体的に、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する直前の所定時間内に電流検出部３２により検出された電流値のうち最大値（以下、「直前最大電流値」という）と、燃料電池１０がその所定の中負荷発電を実行する時に電圧検出部３１により検出される電圧値（以下、「実行時電圧値」という）との関係に基づいて燃料電池１０の劣化を検出する。 Signals output from each sensor, such as the voltage detection unit 31, the current detection unit 32, and the temperature detection unit 33, are input to the ECU 100. The ECU 100 of this embodiment is configured to function as a cell deterioration detection unit that detects deterioration of the fuel cell 10. Specifically, the ECU 100 detects deterioration of the fuel cell 10 based on the relationship between the maximum current value (hereinafter referred to as the "immediately preceding maximum current value") detected by the current detection unit 32 within a predetermined time immediately before the fuel cell 10 performs a predetermined medium-load power generation, and the voltage value (hereinafter referred to as the "execution voltage value") detected by the voltage detection unit 31 when the fuel cell 10 performs the predetermined medium-load power generation.

なお、本明細書において、燃料電池１０の最大負荷（すなわち、燃料電池１０に指示される最大電流値）に対して０より大きく３０％以下の範囲の発電を低負荷発電といい、燃料電池１０の最大負荷に対して３０％から８０％の範囲の発電を中負荷発電といい、燃料電池１０の最大負荷に対して８０％以上の発電を高負荷発電という。また、所定の中負荷発電とは、中負荷発電の範囲内の所定の電流値が取り出される発電をいう。 In this specification, power generation in the range of greater than 0 and less than 30% of the maximum load of the fuel cell 10 (i.e., the maximum current value commanded to the fuel cell 10) is referred to as low-load power generation, power generation in the range of 30% to 80% of the maximum load of the fuel cell 10 is referred to as medium-load power generation, and power generation at 80% or more of the maximum load of the fuel cell 10 is referred to as high-load power generation. In addition, a specified medium-load power generation refers to power generation in which a specified current value within the range of medium-load power generation is extracted.

ここで、発明者らが、実際の車両に搭載した燃料電池システムにより測定した実車データを図３および図４に示す。 Figures 3 and 4 show actual vehicle data measured by the inventors using a fuel cell system mounted on an actual vehicle.

図３は、燃料電池１０が初期状態にある所定の期間（例えば１か月間）中に燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する直前の所定時間（例えば６０秒）内における「直前最大電流値」と、燃料電池１０がその所定の中負荷発電を実行した時の「実行時電圧値」とを複数回（全て）検出したデータである。本明細書において、燃料電池１０の初期状態とは、燃料電池１０が車両搭載された直後の一定期間をいう。また、複数回検出したデータとは、実際には、所定の期間中に中負荷発電の範囲内の所定の電流値が取り出された際の全てのデータである。 Figure 3 shows data obtained by detecting multiple times (all times) the "immediate maximum current value" during a specified time period (e.g., one month) when the fuel cell 10 is in the initial state, within a specified time period (e.g., 60 seconds) immediately before the fuel cell 10 performs a specified medium-load power generation, and the "execution voltage value" when the fuel cell 10 performs the specified medium-load power generation. In this specification, the initial state of the fuel cell 10 refers to a certain period of time immediately after the fuel cell 10 is mounted on a vehicle. Also, the data detected multiple times actually refers to all data when a specified current value within the range of medium-load power generation is extracted during the specified period.

図４は、図３のデータを測定した期間から所定時間（例えば、数年～数十年）経過した所定の期間（例えば１か月間）中に燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する直前の所定時間（例えば６０秒）内における「直前最大電流値」と、燃料電池１０がその所定の中負荷発電を実行した時の「実行時電圧値」とを複数回（全て）検出したデータである。なお、以下の説明では、図３のデータを測定した期間を第１期間と呼び、図４のデータを測定した期間を第２期間と呼ぶことがある。 Figure 4 shows data obtained by detecting the "immediate maximum current value" within a specified time (e.g., 60 seconds) immediately before the fuel cell 10 performs a specified medium-load power generation during a specified period (e.g., one month) that has elapsed a specified time (e.g., several years to several decades) since the period in which the data in Figure 3 was measured, and the "execution voltage value" when the fuel cell 10 performs the specified medium-load power generation multiple times (all times). In the following description, the period in which the data in Figure 3 was measured may be referred to as the first period, and the period in which the data in Figure 4 was measured may be referred to as the second period.

ここで、図３および図４のデータを取得する際に使用した「直前最大電流値」と「実行時電圧値」について図５のグラフを参照して説明しておく。図５のグラフにおいて、燃料電池１０は、時刻ｔ２以降、負荷機器１４からの要求に応じて所定の中負荷発電（すなわち、中負荷発電の範囲内の所定の電流値が取り出される発電）を実行するものとする。このとき、ＥＣＵ１００は、時刻ｔ２から所定時間（例えば６０秒）遡った時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に電流検出部３２が検出した電流値のうち最大値である「直前最大電流値」を検出する。また、ＥＣＵ１００は、時刻ｔ２以降に燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する時の電圧値である「実行時電圧値」を検出する。図３および図４は、このようにして得られたデータについて、横軸を「直前最大電流値」とし、縦軸を「実行時電圧値」としてプロットしたものである。 Here, the "last maximum current value" and "runtime voltage value" used when obtaining the data in Figures 3 and 4 will be explained with reference to the graph in Figure 5. In the graph in Figure 5, the fuel cell 10 performs a predetermined medium-load power generation (i.e., power generation in which a predetermined current value within the range of medium-load power generation is extracted) in response to a request from the load device 14 after time t2. At this time, the ECU 100 detects the "last maximum current value", which is the maximum current value detected by the current detection unit 32 between time t1 and time t2, a predetermined time (e.g., 60 seconds) before time t2. The ECU 100 also detects the "runtime voltage value", which is the voltage value when the fuel cell 10 performs the predetermined medium-load power generation after time t2. Figures 3 and 4 plot the data obtained in this way, with the "last maximum current value" on the horizontal axis and the "runtime voltage value" on the vertical axis.

図３および図４では、所定の期間中に燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する際の「直前最大電流値」と「実行時電圧値」を示す点が同一の場所に付された頻度が多いほど、丸印が大きく、且つ、濃い色で示されている。 In Figures 3 and 4, the more frequently the points indicating the "previous maximum current value" and the "running voltage value" when the fuel cell 10 performs a specified medium load power generation during a specified period are placed in the same location, the larger and darker the circle is shown.

図３に示されるように、燃料電池１０が初期状態にある第１期間では、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」とが何ら傾向を有していない。その理由は、次のように考えられる。すなわち、「直前最大電流値」が小さい場合、所定の中負荷発電が実行される直前の所定時間内（以下、単に「直前の所定時間内」という）に低負荷発電が実行されていたことになる。低負荷発電時にはカソードガスの流量が少ないことから、燃料電池１０の劣化状態によっては、ＭＥＡに水が溜まりやすい発電状態となることがある。しかし、初期状態の燃料電池１０はＭＥＡの排水性が良好であるので、低負荷発電時のようなカソードガスの流量が少ない場合でも、ＭＥＡが適度に湿潤した状態となる。そのため、初期状態の燃料電池１０では、直前最大電流値に関わらず、所定の中負荷発電が実行される際に、ＭＥＡが適度に湿潤した状態となっており、プロトンの伝導性が良く、電圧値が比較的高い良好な発電状態となる。したがって、初期状態の燃料電池１０は、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」とが何ら傾向を有しないものとなる。なお、詳細には、図３に示されるように、「実行時電圧値」は、電圧値が比較的高い中で、燃料電池１０のＭＥＡの乾湿の影響を除いた種々の運転条件によりばらつきが生じている。 As shown in FIG. 3, in the first period in which the fuel cell 10 is in the initial state, the "previous maximum current value" and the "run-time voltage value" have no tendency. The reason for this is considered as follows. That is, when the "previous maximum current value" is small, low-load power generation has been performed within a specified time immediately before the specified medium-load power generation is performed (hereinafter simply referred to as "within the previous specified time"). During low-load power generation, the flow rate of the cathode gas is small, so depending on the deterioration state of the fuel cell 10, the power generation state may be such that water is likely to accumulate in the MEA. However, since the MEA drainage property of the fuel cell 10 in the initial state is good, even when the flow rate of the cathode gas is small, such as during low-load power generation, the MEA is in a moderately wet state. Therefore, in the fuel cell 10 in the initial state, regardless of the previous maximum current value, when the specified medium-load power generation is performed, the MEA is in a moderately wet state, and the proton conductivity is good, resulting in a good power generation state with a relatively high voltage value. Therefore, in the initial state of the fuel cell 10, the "previous maximum current value" and the "runtime voltage value" have no tendency. In more detail, as shown in FIG. 3, the "runtime voltage value" is relatively high, and varies depending on various operating conditions, excluding the influence of the dryness and wetness of the MEA of the fuel cell 10.

それに対し、図４に示されるように、燃料電池１０が初期状態から所定時間（例えば、数年～数十年）経過した第２期間では、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなる傾向が見られる。その理由は、次のように考えられる。すなわち、燃料電池１０が初期状態から所定時間（例えば、数年～数十年）経過した第２期間では、初期状態に比べてＭＥＡの排水性が悪化している。ＭＥＡの排水性の悪化とは、初期状態に比べてＭＥＡが乾きにくくなった、もしくはＭＥＡに水が溜まりやすくなったことを意味している。そのため、低負荷発電時のようなカソードガスの流量が少ない場合、燃料電池１０の経年劣化によりＭＥＡの排水性が悪化していると、発電により発生した水がＭＥＡから排水されず、ＭＥＡに水が溜まった状態（すなわち、フラッディング状態）となりやすい。このように、経年劣化した燃料電池１０では、「直前最大電流値」が小さいほどＭＥＡに水が溜まりやすいので、その後、所定の中負荷発電が実行される際に、ＭＥＡに溜まった水によりカソードガスの触媒への供給が阻害され、「実行時電圧値」が低い発電状態となる。 In contrast, as shown in FIG. 4, in the second period in which a predetermined time (e.g., several years to several decades) has passed since the initial state of the fuel cell 10, the smaller the "immediate maximum current value," the smaller the "runtime voltage value." The reason for this is considered to be as follows. That is, in the second period in which a predetermined time (e.g., several years to several decades) has passed since the initial state of the fuel cell 10, the drainage properties of the MEA have deteriorated compared to the initial state. Deterioration of the drainage properties of the MEA means that the MEA is less likely to dry or water is more likely to accumulate in the MEA compared to the initial state. Therefore, when the flow rate of the cathode gas is low, such as during low-load power generation, if the drainage properties of the MEA have deteriorated due to aging of the fuel cell 10, the water generated by power generation is not drained from the MEA, and the MEA is likely to accumulate water (i.e., flooding). Thus, in a fuel cell 10 that has deteriorated over time, the smaller the "previous maximum current value" is, the more likely it is that water will accumulate in the MEA. When a certain medium-load power generation is subsequently performed, the water that has accumulated in the MEA will prevent the supply of cathode gas to the catalyst, resulting in a power generation state with a low "runtime voltage value."

一方、「直前最大電流値」が大きい場合には、直前の所定時間内に高負荷発電が実行されていたことになる。高負荷発電時にはカソードガスの流量が多いことから、燃料電池１０の経年劣化によりＭＥＡの排水性が悪化していても、発電時に生成された水はカソードガスによりＭＥＡから排出され、ＭＥＡが適度に湿潤している状態となる。そのため、経年劣化した燃料電池１０であっても、「直前最大電流値」が大きい場合には、その後、所定の中負荷発電が実行される際に、ＭＥＡのプロトンの伝導性が良くなっており、「実行時電圧値」が高い良好な発電状態となる。したがって、燃料電池１０は初期状態から経年劣化するに従い、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなる傾向が次第に見られるようになる。図４では、その傾向を実線Ａで示している。 On the other hand, if the "last maximum current value" is large, it means that high-load power generation was performed within the previous specified time. Since the flow rate of the cathode gas is large during high-load power generation, even if the drainage of the MEA has deteriorated due to aging of the fuel cell 10, the water generated during power generation is discharged from the MEA by the cathode gas, and the MEA is in a moderately wet state. Therefore, even if the fuel cell 10 has deteriorated with age, if the "last maximum current value" is large, the proton conductivity of the MEA will be good when a specified medium-load power generation is performed thereafter, and the "runtime voltage value" will be high, resulting in a good power generation state. Therefore, as the fuel cell 10 deteriorates with age from the initial state, the smaller the "last maximum current value" is, the smaller the "runtime voltage value" will gradually become. In Figure 4, this tendency is shown by the solid line A.

そこで、本実施形態のＥＣＵ１００は、電池劣化検出部として、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係に基づいて燃料電池１０の劣化を検出する。すなわち、上述したように、燃料電池１０は初期状態から経年劣化するに従い、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向が次第に生じることから、燃料電池１０の劣化を検出することが可能である。 Therefore, the ECU 100 of this embodiment, as a cell deterioration detection unit, detects deterioration of the fuel cell 10 based on the relationship between the "previous maximum current value" and the "runtime voltage value". That is, as described above, as the fuel cell 10 deteriorates over time from the initial state, a tendency gradually arises in which the smaller the "previous maximum current value" is, the smaller the "runtime voltage value" is, and therefore it is possible to detect deterioration of the fuel cell 10.

次に、本実施形態のＥＣＵ１００が実行する劣化判定処理について、図６のフローチャートを参照して説明する。 Next, the deterioration determination process executed by the ECU 100 of this embodiment will be described with reference to the flowchart in FIG.

図６に示すように、ステップＳ１１０にて、ＥＣＵ１００は、所定時間（例えば６０秒）サイクルで、電流検出部３２により検出された電流値のうち最大値である最大電流値を算出し、記憶しておく。 As shown in FIG. 6, in step S110, the ECU 100 calculates and stores the maximum current value, which is the maximum value of the current values detected by the current detection unit 32, in a predetermined time cycle (e.g., 60 seconds).

次に、ステップＳ１２０にて、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０が初期状態にある所定の期間（例えば１か月間）中に燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する直前の所定時間（例えば６０秒）内における「直前最大電流値」と、燃料電池１０がその所定の中負荷発電を実行した時の「実行時電圧値」とを複数回検出したデータを取得する。そして、そのデータに基づき、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係を算出し、記憶する。具体的に、ＥＣＵ１００は、図３に示したようなデータを算出し、記憶する。 Next, in step S120, the ECU 100 acquires data obtained by detecting multiple times the "previous maximum current value" within a predetermined time (e.g., 60 seconds) immediately prior to the fuel cell 10 performing a predetermined medium-load power generation during a predetermined period (e.g., one month) when the fuel cell 10 is in the initial state, and the "execution voltage value" when the fuel cell 10 performs the predetermined medium-load power generation. Then, based on that data, the relationship between the "previous maximum current value" and the "execution voltage value" is calculated and stored. Specifically, the ECU 100 calculates and stores data such as that shown in FIG. 3.

次に、ステップＳ１３０にて、ＥＣＵ１００は、一定期間単位で、ステップＳ１２０と同様に、所定の期間（例えば１か月間）中に燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する直前の所定時間（例えば６０秒）内における「直前最大電流値」と、燃料電池１０がその所定の中負荷発電を実行した時の「実行時電圧値」とを複数回検出したデータを取得する。そして、そのデータに基づき、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係を算出し、記憶する。具体的に、ＥＣＵ１００は、図４に示したようなデータを算出し、記憶する。 Next, in step S130, the ECU 100 acquires data on a fixed period of time basis, similar to step S120, that detects the "previous maximum current value" within a specified time (e.g., 60 seconds) immediately before the fuel cell 10 performs a specified medium-load power generation during a specified period (e.g., one month) and the "execution voltage value" when the fuel cell 10 performs the specified medium-load power generation multiple times. Then, based on that data, the relationship between the "previous maximum current value" and the "execution voltage value" is calculated and stored. Specifically, the ECU 100 calculates and stores data such as that shown in FIG. 4.

続いて、ステップＳ１４０にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２０で記憶した「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係と、ステップＳ１３０で記憶した「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係を比較する。すなわち、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２０で取得したデータと比較して、ステップＳ１３０で取得したデータに「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向が生じたか否かを見る。さらに、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１３０で取得したデータにおいて、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向を、図４で実線Ａに示したようなグラフの傾きとして算出し、記憶する。なお、グラフの傾きは、「直前最大電流値」の増加に対する「実行時電圧値」の増加率と言い換えることもできる。 Next, in step S140, the ECU 100 compares the relationship between the "last maximum current value" and the "execution voltage value" stored in step S120 with the relationship between the "last maximum current value" and the "execution voltage value" stored in step S130. That is, the ECU 100 compares the data acquired in step S120 with the data acquired in step S130 to see whether there is a tendency for the "execution voltage value" to decrease as the "last maximum current value" decreases. Furthermore, the ECU 100 calculates and stores the tendency for the "execution voltage value" to decrease as the "last maximum current value" decreases in the data acquired in step S130 as the slope of a graph as shown by the solid line A in FIG. 4. The slope of the graph can also be expressed as the rate of increase in the "execution voltage value" relative to the increase in the "last maximum current value".

続いて、ステップＳ１５０にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１４０で算出したグラフの傾きが、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定の傾きより大きいか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、「直前最大電流値」の増加に対する「実行時電圧値」の増加率が、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定の閾値より大きいか否かを判定する。なお、所定の閾値は実験などにより設定され、ＥＣＵ１００に予め記憶されたものである。ＥＣＵ１００は、ステップＳ１４０で算出したグラフの傾きが、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定の傾きより大きくない場合（すなわち、ステップＳ１５０の判定ＮＯ）、処理をステップＳ１３０に戻す。それに対し、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１４０で算出したグラフの傾きが、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定の傾きより大きい場合（すなわち、ステップＳ１５０の判定ＹＥＳ）、処理をステップＳ１６０に進める。 Next, in step S150, the ECU 100 determines whether the slope of the graph calculated in step S140 is greater than a predetermined slope pre-stored in the ECU 100. Specifically, the ECU 100 determines whether the rate of increase of the "execution voltage value" relative to the increase of the "previous maximum current value" is greater than a predetermined threshold pre-stored in the ECU 100. The predetermined threshold is set by experiment or the like and pre-stored in the ECU 100. If the slope of the graph calculated in step S140 is not greater than the predetermined slope pre-stored in the ECU 100 (i.e., NO in step S150), the ECU 100 returns the process to step S130. On the other hand, if the slope of the graph calculated in step S140 is greater than the predetermined slope pre-stored in the ECU 100 (i.e., YES in step S150), the ECU 100 advances the process to step S160.

ステップＳ１６０にて、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０においてフラッディングに関する経年劣化が生じていると判定し、処理をステップＳ１７０に進める。 In step S160, the ECU 100 determines that aging deterioration related to flooding has occurred in the fuel cell 10, and proceeds to step S170.

ステップＳ１７０にて、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０の劣化回復制御を実行する。劣化回復制御では、例えば、燃料電池１０の劣化具合に応じてエアストイキ比を上げる処理が実行される。具体的に、ＥＣＵ１００は、低負荷発電または中負荷発電において、発電に必要とされるカソードガスの流量を、燃料電池１０の劣化具合に応じて増加することで、ＭＥＡに溜まった水を排出し、ＭＥＡを適度に湿潤した状態とすることが可能である。 In step S170, the ECU 100 executes degradation recovery control of the fuel cell 10. In the degradation recovery control, for example, a process is executed to increase the air stoichiometric ratio according to the degree of degradation of the fuel cell 10. Specifically, in low-load or medium-load power generation, the ECU 100 increases the flow rate of the cathode gas required for power generation according to the degree of degradation of the fuel cell 10, thereby discharging water accumulated in the MEA and keeping the MEA in an appropriately moist state.

以上説明した本実施形態の燃料電池システムは、次の作用効果を奏する。すなわち、燃料電池システムは、電池劣化検出部としてのＥＣＵ１００が、燃料電池１０が所定の負荷の発電を実行する直前の所定時間内における「直前最大電流値」と、燃料電池１０がその所定の負荷の発電を実行した時の「実行時電圧値」との関係に基づいて燃料電池１０の劣化を検出する。したがって、この燃料電池システムは、上述した特許文献１に記載の判定装置のように燃料電池１０の様々な運転状態を検出することなく、燃料電池１０の劣化判定を精度良く行うことができる。 The fuel cell system of this embodiment described above has the following effects. That is, in the fuel cell system, the ECU 100, which serves as a cell deterioration detection unit, detects deterioration of the fuel cell 10 based on the relationship between the "immediate maximum current value" within a specified time period immediately prior to the fuel cell 10 generating power for a specified load, and the "runtime voltage value" when the fuel cell 10 generates power for that specified load. Therefore, this fuel cell system can accurately determine deterioration of the fuel cell 10 without detecting various operating states of the fuel cell 10 as in the determination device described in the above-mentioned Patent Document 1.

（１）本実施形態では、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０の劣化を検出するために用いる「所定の負荷の発電」として、「中負荷発電の範囲内において所定の電流値が取り出される発電」を用いる。
これによれば、発明者らの鋭意研究により、燃料電池１０が経年劣化した場合、中付加発電時における「実行時電圧値」が、「直前最大電流値」の影響を大きく受けることがわかった。その理由は、燃料電池１０が経年劣化した場合、燃料電池１０が低負荷発電を実行する際には、直前の所定時間内の発電に関わらず、ＭＥＡに水が溜まった状態（すなわち、フラッディング状態）となりやすいので、「実行時電圧値」が低い発電状態となる。一方、燃料電池１０が経年劣化した場合であっても、燃料電池１０が高負荷発電を実行する際には、直前の所定時間内の発電に関わらず、発電時に生成される水がカソードガスによりＭＥＡから排出されるので、「実行時電圧値」が高い発電状態となる。それに対し、燃料電池１０が経年劣化した場合、燃料電池１０が中負荷発電を実行する際には、直前の所定時間内の発電負荷に応じてＭＥＡの湿潤状態が変わるため、「実行時電圧値」に影響が生じる。このように、中付加発電時における「実行時電圧値」は、「直前最大電流値」の影響を大きく受けることになる。そのため、本実施形態では、中負荷発電の「実行時電圧値」と、その直前の所定時間内の「直前最大電流値」との関係に基づいて燃料電池１０の劣化を検出する。これにより、この燃料電池システムは、燃料電池１０の劣化判定を精度良く行うことができる。 (1) In this embodiment, the ECU 100 uses "power generation at which a predetermined current value is extracted within the range of medium load power generation" as the "power generation at a predetermined load" used to detect deterioration of the fuel cell 10.
According to this, the inventors' intensive research has revealed that when the fuel cell 10 has deteriorated over time, the "runtime voltage value" during medium-load power generation is significantly affected by the "previous maximum current value". The reason for this is that when the fuel cell 10 has deteriorated over time, when the fuel cell 10 performs low-load power generation, water is likely to accumulate in the MEA (i.e., a flooded state), regardless of the power generation within the previous specified time, so the "runtime voltage value" is in a low power generation state. On the other hand, even when the fuel cell 10 has deteriorated over time, when the fuel cell 10 performs high-load power generation, water generated during power generation is discharged from the MEA by the cathode gas, regardless of the power generation within the previous specified time, so the "runtime voltage value" is in a high power generation state. On the other hand, when the fuel cell 10 has deteriorated over time, when the fuel cell 10 performs medium-load power generation, the wet state of the MEA changes depending on the power generation load within the previous specified time, so the "runtime voltage value" is affected. In this way, the "runtime voltage value" during medium-load power generation is significantly affected by the "previous maximum current value". Therefore, in this embodiment, deterioration of the fuel cell 10 is detected based on the relationship between the "runtime voltage value" of the medium load power generation and the "previous maximum current value" within a predetermined time immediately preceding that. This allows the fuel cell system to accurately determine deterioration of the fuel cell 10.

（２）本実施形態では、ＥＣＵ１００は、所定の期間中に燃料電池１０が発電を行う際の「直前最大電流値」と「実行時電圧値」とを複数回検出したデータに基づいて燃料電池１０の劣化を検出する。これによれば、所定の期間中に燃料電池１０が発電を行う際の「直前最大電流値」と「実行時電圧値」とを複数回検出したデータから、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向を見ることが可能である。そのため、所定の期間中に複数回検出したデータに基づいて、燃料電池１０の劣化判定を精度良く行うことができる。 (2) In this embodiment, the ECU 100 detects the deterioration of the fuel cell 10 based on data obtained by detecting the "previous maximum current value" and the "runtime voltage value" multiple times when the fuel cell 10 generates electricity during a specified period. This makes it possible to see a trend that the smaller the "previous maximum current value" is, the smaller the "runtime voltage value" is, based on data obtained by detecting the "previous maximum current value" and the "runtime voltage value" multiple times when the fuel cell 10 generates electricity during a specified period. Therefore, it is possible to accurately determine the deterioration of the fuel cell 10 based on data detected multiple times during a specified period.

（３）本実施形態では、ＥＣＵ１００は、「第１期間中に複数回検出した「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係」と、「第１期間から所定時間経過した第２期間中に複数回検出した「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係」とを比較して燃料電池１０の劣化を検出する。これによれば、第１期間中に複数回検出したデータと、第２期間中に複数回検出したデータとを比較することで、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向が現れ、その傾向が次第に大きくなることを見ることができる。そのため、第１期間中に複数回検出したデータと、第２期間中に複数回検出したデータとを比較することで、燃料電池１０の劣化判定を精度良く行うことができる。 (3) In this embodiment, the ECU 100 detects deterioration of the fuel cell 10 by comparing the relationship between the "last maximum current value" and the "runtime voltage value" detected multiple times during a first period with the relationship between the "last maximum current value" and the "runtime voltage value" detected multiple times during a second period a predetermined time after the first period. According to this, by comparing data detected multiple times during the first period with data detected multiple times during the second period, a tendency appears that the smaller the "last maximum current value" is, the smaller the "runtime voltage value" is, and it can be seen that this tendency gradually becomes stronger. Therefore, by comparing data detected multiple times during the first period with data detected multiple times during the second period, deterioration of the fuel cell 10 can be accurately determined.

（４）本実施形態では、第１期間は、燃料電池１０の初期状態における所定の期間である。これによれば、燃料電池１０の初期状態では「直前最大電流値」と「実行時電圧値」とが何ら傾向を有することなく、燃料電池１０が経年劣化するに従って「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向が次第に生じてくる。そのため、燃料電池１０が初期状態にある第１期間中に複数回検出したデータと、初期状態から所定時間経過した第２期間中に複数回検出したデータとを比較することで、燃料電池１０の劣化判定を精度良く行うことができる。 (4) In this embodiment, the first period is a predetermined period in the initial state of the fuel cell 10. According to this, in the initial state of the fuel cell 10, there is no trend between the "previous maximum current value" and the "runtime voltage value", but as the fuel cell 10 deteriorates over time, a tendency gradually emerges in which the smaller the "previous maximum current value", the smaller the "runtime voltage value". Therefore, by comparing data detected multiple times during the first period when the fuel cell 10 is in the initial state with data detected multiple times during the second period a predetermined time has elapsed since the initial state, it is possible to accurately determine the deterioration of the fuel cell 10.

（第２実施形態）
第２実施形態について図７および図８Ａ～図８Ｃを参照して説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して燃料電池１０の劣化判定後における処理を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 Second Embodiment
The second embodiment will be described with reference to Figure 7 and Figures 8A to 8C. The second embodiment is different from the first embodiment in that the processing performed after the deterioration of the fuel cell 10 is determined is changed, and the rest of the second embodiment is the same as the first embodiment, so only the differences from the first embodiment will be described.

まず、第２実施形態の説明では、図７のグラフを参照しつつ、経年劣化した燃料電池１０にフラッディングが生じる条件について説明する。 First, in the explanation of the second embodiment, the conditions under which flooding occurs in a fuel cell 10 that has deteriorated over time will be explained with reference to the graph in FIG. 7.

図７のグラフの縦軸は、燃料電池１０の劣化状態を示している。燃料電池１０の劣化状態は、図４で実線Ａに示した「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係におけるグラフの傾きの大きさに相関する。なお、図４で実線Ａに示したグラフの傾きは、「直前最大電流値」の増加に対する「実行時電圧値」の増加率と言い換えることもできる。また、図７のグラフの横軸は、燃料電池１０が所定時間継続して発電を行った際にフラッディングが生じる可能性のある負荷閾値を示したものである。 The vertical axis of the graph in FIG. 7 indicates the deterioration state of the fuel cell 10. The deterioration state of the fuel cell 10 correlates with the magnitude of the slope of the graph in the relationship between the "previous maximum current value" and the "runtime voltage value" shown by solid line A in FIG. 4. The slope of the graph shown by solid line A in FIG. 4 can also be rephrased as the rate of increase in the "runtime voltage value" relative to the increase in the "previous maximum current value". The horizontal axis of the graph in FIG. 7 indicates the load threshold at which flooding may occur when the fuel cell 10 continues to generate power for a predetermined period of time.

図７のグラフに示されるように、燃料電池１０の劣化度合いが進むほど、燃料電池１０がフラッディングを生じる可能性のある負荷閾値が大きくなる。例えば、図７のＤ１、Ｆ１のように、燃料電池１０の劣化度合いが低い場合には、燃料電池１０が低負荷発電を所定時間継続して行った場合にフラッディングを生じる可能性が有る。それに対し、例えば、図７のＤ２、Ｆ２のように、燃料電池１０の劣化度合いが高い場合には、燃料電池１０が低負荷発電を所定時間継続して行った場合だけでなく、中負荷発電を所定時間継続して行った場合にもフラッディングを生じる可能性が生じる。すなわち、燃料電池１０にフラッディングが生じる条件（すなわち、負荷閾値）は、燃料電池１０の劣化状態に応じて変化する。このことから、次に説明する第２実施形態のＥＣＵ１００が実行する劣化判定処理では、第１実施形態で説明した劣化判定処理に対して燃料電池１０の劣化判定後における処理を変更している。 As shown in the graph of FIG. 7, the more the degree of deterioration of the fuel cell 10 progresses, the higher the load threshold at which the fuel cell 10 may cause flooding. For example, as in D1 and F1 in FIG. 7, when the degree of deterioration of the fuel cell 10 is low, flooding may occur when the fuel cell 10 continues low-load power generation for a predetermined time. On the other hand, when the degree of deterioration of the fuel cell 10 is high, as in D2 and F2 in FIG. 7, flooding may occur not only when the fuel cell 10 continues low-load power generation for a predetermined time, but also when the fuel cell 10 continues medium-load power generation for a predetermined time. In other words, the conditions under which flooding occurs in the fuel cell 10 (i.e., the load threshold) change depending on the deterioration state of the fuel cell 10. For this reason, in the deterioration determination process executed by the ECU 100 of the second embodiment described below, the process after the deterioration determination of the fuel cell 10 is changed from the deterioration determination process described in the first embodiment.

以下、第２実施形態のＥＣＵ１００が実行する劣化判定処理について、図８Ａ～図８Ｃのフローチャートを参照して説明する。 The deterioration determination process executed by the ECU 100 of the second embodiment will be described below with reference to the flowcharts in Figures 8A to 8C.

図８Ａに示すように、ステップＳ２１０にて、ＥＣＵ１００は、所定時間（例えば６０秒）サイクルで、電流検出部３２により検出された電流値のうち最大値である最大電流値を算出し、記憶しておく。 As shown in FIG. 8A, in step S210, the ECU 100 calculates and stores the maximum current value, which is the maximum value of the current values detected by the current detection unit 32, in a predetermined time (e.g., 60 seconds) cycle.

次に、ステップＳ２２０にて、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０が初期状態にある所定の期間（例えば１か月間）中に燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する直前の所定時間（例えば６０秒）内における「直前最大電流値」と、燃料電池１０がその所定の中負荷発電を実行した時の「実行時電圧値」とを複数回検出したデータを取得する。そして、そのデータに基づき、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係を算出し、記憶する。具体的に、ＥＣＵ１００は、図３に示したようなデータを算出し、記憶する。 Next, in step S220, the ECU 100 acquires data obtained by detecting multiple times the "previous maximum current value" within a predetermined time (e.g., 60 seconds) immediately before the fuel cell 10 performs a predetermined medium-load power generation during a predetermined period (e.g., one month) when the fuel cell 10 is in the initial state, and the "execution voltage value" when the fuel cell 10 performs the predetermined medium-load power generation. Then, based on that data, the relationship between the "previous maximum current value" and the "execution voltage value" is calculated and stored. Specifically, the ECU 100 calculates and stores data such as that shown in FIG. 3.

次に、ステップＳ２３０にて、ＥＣＵ１００は、一定期間単位で、ステップＳ２２０と同様に、所定の期間（例えば１か月間）中に燃料電池１０が所定の中負荷発電を実行する直前の所定時間（例えば６０秒）内における「直前最大電流値」と、燃料電池１０がその所定の中負荷発電を実行した時の「実行時電圧値」とを複数回検出したデータを取得する。そして、そのデータに基づき、「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係を算出し、記憶する。具体的に、ＥＣＵ１００は、図４に示したようなデータを算出し、記憶する。 Next, in step S230, the ECU 100 acquires data on a fixed period of time basis, similar to step S220, that detects the "previous maximum current value" within a specified time (e.g., 60 seconds) immediately before the fuel cell 10 performs a specified medium-load power generation during a specified period (e.g., one month) and the "execution voltage value" when the fuel cell 10 performs the specified medium-load power generation multiple times. Then, based on that data, the relationship between the "previous maximum current value" and the "execution voltage value" is calculated and stored. Specifically, the ECU 100 calculates and stores data such as that shown in FIG. 4.

続いて、ステップＳ２４０にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２２０で記憶した「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係と、ステップＳ２３０で記憶した「直前最大電流値」と「実行時電圧値」との関係を比較する。すなわち、ＥＣＵ１００は、Ｓ２２０で取得したデータと比較して、ステップＳ２３０で取得したデータに「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向が生じたか否かを見る。さらに、ＥＣＵ１００は、Ｓ２３０で取得したデータにおいて、「直前最大電流値」が小さいほど「実行時電圧値」が小さくなるといった傾向を、図４で実線Ａに示したようなグラフの傾きとして算出し、記憶する。なお、グラフの傾きは、「直前最大電流値」の増加に対する「実行時電圧値」の増加率と言い換えることもできる。 Next, in step S240, ECU 100 compares the relationship between the "last maximum current value" and the "execution voltage value" stored in step S220 with the relationship between the "last maximum current value" and the "execution voltage value" stored in step S230. That is, ECU 100 checks whether the data acquired in step S230 shows a tendency that the smaller the "last maximum current value" is, the smaller the "execution voltage value" is. Furthermore, ECU 100 calculates and stores the tendency that the smaller the "last maximum current value" is, in the data acquired in S230, as the slope of a graph as shown by solid line A in FIG. 4. The slope of the graph can also be expressed as the rate of increase in the "execution voltage value" relative to the increase in the "last maximum current value".

続いて、ステップＳ２５０にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２４０で算出したグラフの傾きが、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定の傾きより大きいか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、「直前最大電流値」の増加に対する「実行時電圧値」の増加率が、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定の閾値より大きいか否かを判定する。なお、所定の閾値は実験などにより設定され、ＥＣＵ１００に予め記憶されたものである。ＥＣＵ１００は、ステップＳ２４０で算出したグラフの傾きが、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定の傾きより大きいと判定した場合（すなわち、ステップＳ２５０の判定ＹＥＳ）、処理をステップＳ２６０に進める。 Next, in step S250, ECU 100 determines whether the slope of the graph calculated in step S240 is greater than a predetermined slope pre-stored in ECU 100. Specifically, ECU 100 determines whether the rate of increase of the "execution voltage value" relative to the increase of the "previous maximum current value" is greater than a predetermined threshold pre-stored in ECU 100. Note that the predetermined threshold is set by experiment or the like and pre-stored in ECU 100. If ECU 100 determines that the slope of the graph calculated in step S240 is greater than the predetermined slope pre-stored in ECU 100 (i.e., YES in step S250), it proceeds to step S260.

図８Ｂに示すように、ステップＳ２６０にて、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０においてフラッディングに関する経年劣化が生じていると判定し、処理をステップＳ２７０に進める。 As shown in FIG. 8B, in step S260, the ECU 100 determines that aging deterioration related to flooding has occurred in the fuel cell 10, and proceeds to step S270.

ステップＳ２７０にて、ＥＣＵ１００は、低負荷発電および中負荷発電の少なくとも一方が実行された場合、その継続時間を計測し、処理をステップＳ２８０に進める。 In step S270, if at least one of low-load power generation and medium-load power generation is performed, the ECU 100 measures the duration of this operation and proceeds to step S280.

ステップＳ２８０にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２７０で計測している継続時間が、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定時間以上となったか否かを判定する。これは、経年劣化していると判定された燃料電池１０において、低負荷発電および中負荷発電の少なくとも一方が所定時間以上継続して実行されると、ＭＥＡがフラッディング状態になることがあるからである。ＥＣＵ１００は、ステップＳ２７０で計測している継続時間が所定時間以上となると、処理をステップＳ２９０に進める。 In step S280, the ECU 100 determines whether the duration measured in step S270 is equal to or longer than a predetermined time previously stored in the ECU 100. This is because, in a fuel cell 10 determined to have deteriorated over time, if at least one of low-load power generation and medium-load power generation is continuously performed for a predetermined time or longer, the MEA may enter a flooded state. When the duration measured in step S270 is equal to or longer than the predetermined time, the ECU 100 advances the process to step S290.

ステップＳ２９０にて、ＥＣＵ１００は、高負荷発電を一時的に実施する。高負荷発電では、カソードガスの流量が多いので、ＭＥＡに溜まった水をそのカソードガスにより排出し、ＭＥＡをフラッディング状態から適度に湿潤している状態に変えることができる。 In step S290, the ECU 100 temporarily performs high-load power generation. During high-load power generation, the flow rate of the cathode gas is high, so the water accumulated in the MEA is discharged by the cathode gas, and the MEA can be changed from a flooded state to a moderately wet state.

一方、上記ステップＳ２５０で説明した判定処理において、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２４０で算出したグラフの傾きが、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定の傾きより大きくないと判定した場合（すなわち、ステップＳ２５０の判定ＮＯ）、処理をステップＳ２３０に戻し、それと共にステップＳ３００以降の処理を進める。 On the other hand, in the determination process described in step S250 above, if the ECU 100 determines that the slope of the graph calculated in step S240 is not greater than the predetermined slope pre-stored in the ECU 100 (i.e., the determination in step S250 is NO), the process returns to step S230 and proceeds with the processes from step S300 onwards.

図８Ｃに示すように、ステップＳ３００にて、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０においてフラッディングに関する経年劣化が生じていないと判定し、処理をステップＳ３１０に進める。 As shown in FIG. 8C, in step S300, the ECU 100 determines that no aging deterioration related to flooding has occurred in the fuel cell 10, and proceeds to step S310.

ステップＳ３１０にて、ＥＣＵ１００は、低負荷発電が実行された場合、その継続時間を計測し、処理をステップＳ３２０に進める。 In step S310, if low-load power generation is performed, the ECU 100 measures the duration of this operation and proceeds to step S320.

ステップＳ３２０にて、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３１０で計測している継続時間が、ＥＣＵ１００に予め記憶された所定時間以上となったか否かを判定する。これは、経年劣化が生じていないと判定された燃料電池１０であっても、燃料電池１０が低負荷発電を所定時間以上継続して実行すると、カソードガスの流量が少ないので、ＭＥＡがフラッディング状態になることがあるからである。ＥＣＵ１００は、ステップＳ３２０で計測している継続時間が所定時間以上となると、処理をステップＳ３３０に進める。 In step S320, the ECU 100 determines whether the duration measured in step S310 is equal to or longer than a predetermined time previously stored in the ECU 100. This is because even if the fuel cell 10 is determined to be free of aging deterioration, if the fuel cell 10 continues to perform low-load power generation for a predetermined time or longer, the flow rate of the cathode gas is low, and the MEA may become flooded. When the duration measured in step S320 is equal to or longer than the predetermined time, the ECU 100 advances the process to step S330.

ステップＳ３３０にて、ＥＣＵ１００は、高負荷発電を一時的に実施する。高負荷発電では、カソードガスの流量が多いので、ＭＥＡに溜まった水をそのカソードガスにより排出し、ＭＥＡをフラッディング状態から適度に湿潤している状態に変えることができる。 In step S330, the ECU 100 temporarily performs high-load power generation. During high-load power generation, the flow rate of the cathode gas is high, so the water accumulated in the MEA is discharged by the cathode gas, and the MEA can be changed from a flooded state to a moderately wet state.

以上説明した第２実施形態の燃料電池システムは、次の作用効果を奏する。すなわち、第２実施形態では、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０が劣化状態であると判定した場合、低負荷発電および中負荷発電の少なくとも一方が所定時間以上継続すると、高負荷発電を一時的に実施する。また、ＥＣＵ１００は、燃料電池１０が劣化状態では無いと判定した場合でも、低負荷発電が所定時間以上継続すると、高負荷発電を一時的に実施する。
これによれば、燃料電池１０が劣化状態となっている場合、低負荷発電だけでなく中負荷発電を所定時間以上継続しても、ＭＥＡがフラッディング状態になることがある。その際に、発電制御部としてのＥＣＵ１００が高負荷発電を一時的に実施することで、ＭＥＡに溜まった水をカソードガスにより排出し、ＭＥＡが適度に湿潤している状態にすることができる。
また、燃料電池１０が劣化状態となっていない場合でも、低負荷発電が所定時間以上継続すると、ＭＥＡがフラッディング状態になることがある。その際にも、発電制御部としてのＥＣＵ１００が高負荷発電を一時的に実施することで、ＭＥＡに溜まった水をカソードガスにより排出し、ＭＥＡが適度に湿潤している状態にすることができる。すなわち、発電制御部は、燃料電池１０が劣化状態であるか否かによってＭＥＡがフラッディング状態になるか否かの判定基準である負荷閾値を切り替え、そのフラッディング状態を解消する処理を実行することができる。 The fuel cell system of the second embodiment described above has the following advantages. In other words, in the second embodiment, when the ECU 100 determines that the fuel cell 10 is in a degraded state, if at least one of low-load power generation and medium-load power generation continues for a predetermined period of time or more, the ECU 100 temporarily performs high-load power generation. Also, even if the ECU 100 determines that the fuel cell 10 is not in a degraded state, if low-load power generation continues for a predetermined period of time or more, the ECU 100 temporarily performs high-load power generation.
According to this, when the fuel cell 10 is in a deteriorated state, the MEA may become flooded even if not only low-load power generation but also medium-load power generation is continued for a predetermined period of time or more. In such a case, the ECU 100 as the power generation control unit temporarily performs high-load power generation, thereby discharging the water accumulated in the MEA by using the cathode gas, and the MEA can be kept in a moderately wet state.
Even if the fuel cell 10 is not in a degraded state, the MEA may become flooded if low-load power generation continues for a predetermined period of time or more. In that case, the ECU 100 as the power generation control unit temporarily performs high-load power generation to discharge the water accumulated in the MEA by using the cathode gas, and the MEA can be kept in a moderately wet state. In other words, the power generation control unit can switch the load threshold, which is the criterion for determining whether the MEA will become flooded, depending on whether the fuel cell 10 is in a degraded state, and execute a process to eliminate the flooded state.

（他の実施形態）
上記各実施形態では、所定の期間中に燃料電池１０が低負荷発電を行う時に複数回検出したデータとして、所定の期間中に低負荷発電の範囲内の所定の電流値が取り出される際の全てのデータを考慮したが、これに限らない。例えば、日中においても運転状態によっては電圧にバラつきが存在するため、電圧頻度を考慮して近似線（線形）を引くことで、運転状態によらず精度よく劣化を判定できる。また、例えば、中負荷発電中に所定の電流値が所定時間（例えば１秒以上）連続したデータのみを抽出することで、運転状態によらず精度よく劣化を判定できる。 Other Embodiments
In the above embodiments, all data when a predetermined current value within the range of low-load power generation during a predetermined period is taken into consideration as data detected multiple times when the fuel cell 10 generates low load power during a predetermined period, but this is not limited to this. For example, since there is variation in voltage depending on the operating state even during the day, by drawing an approximation line (linear) taking into account the voltage frequency, deterioration can be accurately determined regardless of the operating state. Also, for example, by extracting only data in which a predetermined current value continues for a predetermined time (e.g., 1 second or more) during medium-load power generation, deterioration can be accurately determined regardless of the operating state.

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified as appropriate within the scope of the claims. The above-described embodiments are not unrelated to each other, and can be combined as appropriate, except when the combination is clearly impossible. In the above-described embodiments, it goes without saying that the elements constituting the embodiments are not necessarily essential, except when they are specifically stated to be essential or when they are clearly considered to be essential in principle. In the above-described embodiments, when the numbers, values, amounts, ranges, etc. of the components of the embodiments are mentioned, they are not limited to the specific numbers, except when they are specifically stated to be essential or when they are clearly limited to a specific number in principle. In the above-described embodiments, when the shapes, positional relationships, etc. of the components are mentioned, they are not limited to the shapes, positional relationships, etc., except when they are specifically stated to be essential or when they are clearly limited to a specific shape, positional relationship, etc. in principle.

本発明に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本発明に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本発明に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The control unit and the method described in the present invention may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and a memory programmed to execute one or more functions embodied in a computer program. Alternatively, the control unit and the method described in the present invention may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and the method described in the present invention may be realized by one or more dedicated computers configured by combining a processor and a memory programmed to execute one or more functions with a processor configured with one or more hardware logic circuits. In addition, the computer program may be stored in a computer-readable non-transient tangible recording medium as instructions executed by the computer.

１０燃料電池
３１電圧検出部
３２電流検出部
１００電子制御装置（電池劣化検出部） 10 fuel cell 31 voltage detection unit 32 current detection unit 100 electronic control device (battery deterioration detection unit)

Claims

In a fuel cell system,
a fuel cell (10) including a plurality of stacked fuel cell units (C) each configured to generate electricity by supplying a fuel gas as an anode gas and an oxidant gas as a cathode gas to one side and the other side of a membrane electrode assembly including an electrolyte membrane, respectively;
A voltage detection unit (31) for detecting a voltage value output by the fuel cell;
a current detection unit (32) for detecting a current value taken from the fuel cell;
A fuel cell system comprising: a cell deterioration detection unit (100) that detects deterioration of the fuel cell based on the relationship between a previous maximum current value, which is the maximum value among the current values detected by the current detection unit within a specified time immediately before the fuel cell generates a specified load, and an execution voltage value, which is the voltage value detected by the voltage detection unit when the fuel cell generates the specified load.

The fuel cell system according to claim 1, wherein the power generation at the specified load is power generation at which a specified current value is extracted within the range of medium load power generation.

The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein the battery deterioration detection unit detects deterioration of the fuel cell based on data obtained by detecting the immediately preceding maximum current value and the runtime voltage value multiple times during a predetermined period of time when the fuel cell generates electricity.

The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the battery deterioration detection unit detects deterioration of the fuel cell by comparing "the relationship between the immediately preceding maximum current value and the runtime voltage value detected multiple times during a first period" with "the relationship between the immediately preceding maximum current value and the runtime voltage value detected multiple times during a second period that is a predetermined time after the first period."

The fuel cell system of claim 4, wherein the first period is a predetermined period in an initial state of the fuel cell.

When the fuel cell is determined not to be in a deteriorated state by the cell deterioration detection unit, if low-load power generation continues for a predetermined period of time or more, high-load power generation is temporarily performed;
A fuel cell system as described in any one of claims 1 to 5, wherein when the battery deterioration detection unit determines that the fuel cell is in a deteriorated state, high-load power generation is temporarily performed if at least one of low-load power generation and medium-load power generation continues for a predetermined period of time or more.