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JP2017168299A - Flooding determination method in fuel battery system - Google Patents

Flooding determination method in fuel battery system Download PDF

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JP2017168299A
JP2017168299A JP2016052431A JP2016052431A JP2017168299A JP 2017168299 A JP2017168299 A JP 2017168299A JP 2016052431 A JP2016052431 A JP 2016052431A JP 2016052431 A JP2016052431 A JP 2016052431A JP 2017168299 A JP2017168299 A JP 2017168299A
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impedance
flooding
water content
fuel battery
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JP2016052431A
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長谷川 貴彦
Takahiko Hasegawa
貴彦 長谷川
諭 塩川
Satoshi Shiokawa
諭 塩川
修 浜野井
Osamu Hamanoi
修 浜野井
徳宏 深谷
Norihiro Fukaya
徳宏 深谷
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of determining local flooding in a cell plane without using a current detection plate.SOLUTION: The flooding determination method in fuel battery system includes: a step for measuring an impedance of a fuel battery 40 with an impedance measurement part 81; a step for estimating a moisture content of the fuel battery 40 with a moisture content estimation part; and a step for determining it that local flooding occurs in the fuel battery 40 if the measured impedance is not less than a first threshold value and the estimated moisture content is not less than a second threshold value.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、燃料電池システムにおけるフラッディング判定方法に関する。   The present invention relates to a flooding determination method in a fuel cell system.

燃料電池の出力は、燃料電池の内部状態、例えば、電解質膜の湿潤度の影響を受けることが知られている。具体的には、燃料電池の内部水分量が少なく電解質膜が乾燥している場合には(いわゆるドライアップ)、内部抵抗が大きくなり燃料電池の出力電圧が低下する。一方、燃料電池の内部水分量が過剰である場合には(いわゆるフラッディング)、燃料電池の電極が水分で覆われてしまうため、反応物質である酸素、水素の拡散が阻害され、出力電圧が低下する。   It is known that the output of the fuel cell is affected by the internal state of the fuel cell, for example, the wetness of the electrolyte membrane. Specifically, when the amount of moisture in the fuel cell is small and the electrolyte membrane is dry (so-called dry-up), the internal resistance increases and the output voltage of the fuel cell decreases. On the other hand, if the internal water content of the fuel cell is excessive (so-called flooding), the fuel cell electrode is covered with water, so that the diffusion of oxygen and hydrogen as reactants is hindered and the output voltage decreases. To do.

燃料電池を高効率で運転させるためには、燃料電池の内部水分量の管理を最適に行う必要がある。燃料電池の内部水分量は、燃料電池のインピーダンスと相関関係があり、現在では交流インピーダンス法により燃料電池のインピーダンスを測定し、間接的に燃料電池内部の水分状態を把握することが行われている。   In order to operate the fuel cell with high efficiency, it is necessary to optimally manage the internal moisture content of the fuel cell. The amount of moisture inside the fuel cell has a correlation with the impedance of the fuel cell. At present, the impedance of the fuel cell is measured by the AC impedance method to indirectly grasp the moisture state inside the fuel cell. .

一般的な燃料電池のインピーダンスを測定する方法では、複数のセルが積層された燃料電池スタック全体のインピーダンスしか測定できず、セルの面内における局所的な内部水分量を把握することができないという問題があった。そこで、このような問題を解決するため、下記特許文献1では、セル面内における局所的な内部水分量を、電流検知板を用いて検知する手法を開示している。   In the method of measuring the impedance of a general fuel cell, only the impedance of the entire fuel cell stack in which a plurality of cells are stacked can be measured, and the local internal moisture content in the plane of the cell cannot be grasped. was there. Therefore, in order to solve such a problem, the following Patent Document 1 discloses a method of detecting a local internal moisture content in the cell plane using a current detection plate.

特開2009−252706号公報JP 2009-252706 A

しかし、上記特許文献1の手法では、セル面内における局所的な内部水分量を把握するために、検出したいポイント毎に導電部が配置された電流検知板が必要となってしまう。   However, in the method of Patent Document 1, a current detection plate in which a conductive part is arranged for each point to be detected is necessary in order to grasp the local internal moisture content in the cell plane.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電流検知板を用いずに、燃料電池の局所的なフラッディングを判定することが可能な方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a method capable of determining local flooding of a fuel cell without using a current detection plate.

上記課題を解決するために本発明に係る燃料電池システムにおけるフラッディング判定方法は、複数のセルが積層された燃料電池を有する燃料電池システムにおけるフラッディング判定方法であって、前記燃料電池のインピーダンスをインピーダンス計測部により計測するステップと、前記燃料電池の含水量を含水量推定部により推定するステップと、前記計測されたインピーダンスが所定値以上であり、且つ前記推定された含水量が所定値以上の場合に、前記燃料電池に局所的なフラッディングが発生していると判定するステップと、を有する。   In order to solve the above problems, a flooding determination method in a fuel cell system according to the present invention is a flooding determination method in a fuel cell system having a fuel cell in which a plurality of cells are stacked, and impedance measurement of the impedance of the fuel cell is performed. The step of measuring by the unit, the step of estimating the water content of the fuel cell by the water content estimation unit, and the measured impedance is not less than a predetermined value and the estimated water content is not less than the predetermined value. Determining that local flooding has occurred in the fuel cell.

インピーダンスのみに基づいた判定方法では、燃料電池の湿潤状態を総量として判定できるが、セル面内の局所的なフラッディングを判定することができない。通常は燃料電池の乾燥状態に応じてインピーダンスが増加するが、燃料電池に局所的なフラッディングが発生した場合でもインピーダンスが増加するため、両者の判別がつかないためである。本発明では、インピーダンスの計測値だけでなく含水量の推定値も考慮して判定するため、この含水量をみることにより、インピーダンスの増加が、燃料電池の乾燥状態によるものか、局所的なフラッディングによるものか、を判別することができる。また本発明では、このような局所的なフラッディングを判定するために、複数の導電部が配置された電流検知板を用いずに判定を行うことができる。   In the determination method based only on the impedance, the wet state of the fuel cell can be determined as the total amount, but local flooding in the cell plane cannot be determined. Usually, the impedance increases according to the dry state of the fuel cell. However, even when local flooding occurs in the fuel cell, the impedance increases, and the two cannot be distinguished. In the present invention, determination is made by considering not only the measured impedance value but also the estimated water content. By looking at this water content, whether the increase in impedance is due to the dry state of the fuel cell or local flooding Can be determined. Moreover, in this invention, in order to determine such local flooding, it can determine without using the electric current detection board in which the some electroconductive part is arrange | positioned.

本発明によれば、電流検知板を用いずに、燃料電池の局所的なフラッディングを判定することが可能な方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method which can determine the local flooding of a fuel cell can be provided, without using an electric current detection board.

燃料電池システムの要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of a fuel cell system. セルの電気的特性を示す等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram which shows the electrical property of a cell. 燃料電池の交流インピーダンスを複素平面上に表示したグラフである。It is the graph which displayed the alternating current impedance of the fuel cell on the complex plane. 制御部による局所フラッディング判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the local flooding determination process by a control part.

以下添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely an example, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.

図1は燃料電池システム100の要部構成を示す図である。なお、以下の説明では車両の一例として燃料電池自動車(FCHV;Fuel Cell Hybrid Vehicle)を想定するが、車両のみならず各種移動体(例えば、船舶や飛行機、ロボットなど)や定置型電源、さらには携帯型の燃料電池システムにも適用可能である。   FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of the fuel cell system 100. In the following description, a fuel cell hybrid vehicle (FCHV) is assumed as an example of the vehicle. However, not only the vehicle but also various moving bodies (for example, ships, airplanes, robots, etc.), stationary power sources, The present invention can also be applied to a portable fuel cell system.

燃料電池40(以下、FCとも称する)は、供給される反応ガス(燃料ガス及び酸化ガス)から電力を発生する手段であり、固体高分子型、燐酸型、熔融炭酸塩型など種々のタイプの燃料電池を利用することができる。燃料電池40は、MEAなどを備えた複数の単セルを直列に積層したスタック構造(燃料電池スタック)を有している。この燃料電池40の実運転動作点における出力電圧(以下、FC電圧)及び出力電流(以下、FC電流)は、それぞれ電圧センサ140及び電流センサ150によって検出される。燃料電池40の燃料極(アノード)には、燃料ガス供給源10から水素ガスなどの燃料ガスが供給される一方、酸素極(カソード)には、酸化ガス供給源70から空気などの酸化ガスが供給される。   The fuel cell 40 (hereinafter also referred to as FC) is a means for generating electric power from supplied reaction gas (fuel gas and oxidizing gas), and is of various types such as a solid polymer type, a phosphoric acid type, and a molten carbonate type. A fuel cell can be used. The fuel cell 40 has a stack structure (fuel cell stack) in which a plurality of single cells including MEAs and the like are stacked in series. The output voltage (hereinafter referred to as FC voltage) and output current (hereinafter referred to as FC current) at the actual operation point of the fuel cell 40 are detected by the voltage sensor 140 and the current sensor 150, respectively. A fuel gas such as hydrogen gas is supplied from the fuel gas supply source 10 to the fuel electrode (anode) of the fuel cell 40, while an oxidizing gas such as air is supplied from the oxidizing gas supply source 70 to the oxygen electrode (cathode). Supplied.

燃料ガス供給源10は、例えば水素タンクや様々な弁などから構成され、弁開度やON/OFF時間などを調整することにより、燃料電池40に供給する燃料ガス量を制御する。酸化ガス供給源70は、例えばエアコンプレッサやエアコンプレッサを駆動するモータ、インバータなどから構成され、該モータの回転数などを調整することにより、燃料電池40に供給する酸化ガス量を調整する。   The fuel gas supply source 10 includes, for example, a hydrogen tank, various valves, and the like, and controls the amount of fuel gas supplied to the fuel cell 40 by adjusting the valve opening, the ON / OFF time, and the like. The oxidizing gas supply source 70 includes, for example, an air compressor, a motor that drives the air compressor, an inverter, and the like, and adjusts the amount of oxidizing gas supplied to the fuel cell 40 by adjusting the rotational speed of the motor.

バッテリ60は、充放電可能な二次電池であり、例えばニッケル水素バッテリなどにより構成されている。もちろん、バッテリ60の代わりに二次電池以外の充放電可能な蓄電器(例えばキャパシタ)を設けても良い。このバッテリ60と燃料電池40とはトラクションモータ用のインバータ110に並列接続されており、バッテリ60とインバータ110の間にはDC/DCコンバータ130が設けられている。   The battery 60 is a chargeable / dischargeable secondary battery, and is composed of, for example, a nickel metal hydride battery. Of course, instead of the battery 60, a chargeable / dischargeable capacitor (for example, a capacitor) other than the secondary battery may be provided. The battery 60 and the fuel cell 40 are connected in parallel to an inverter 110 for a traction motor, and a DC / DC converter 130 is provided between the battery 60 and the inverter 110.

インバータ110は、例えばパルス幅変調方式のPWMインバータであり、制御部80から与えられる制御指令に応じて燃料電池40またはバッテリ60から出力される直流電力を三相交流電力に変換し、トラクションモータ(以下、単にモータ)115へ供給する。モータ115は、車輪116L、116R(負荷)を駆動するためのモータであり、かかるモータの回転数はインバータ110によって制御される。   The inverter 110 is, for example, a pulse width modulation type PWM inverter, which converts DC power output from the fuel cell 40 or the battery 60 into three-phase AC power in accordance with a control command given from the control unit 80, and a traction motor ( Hereinafter, it is simply supplied to the motor 115. The motor 115 is a motor for driving the wheels 116 </ b> L and 116 </ b> R (load), and the rotation speed of the motor is controlled by the inverter 110.

DC/DCコンバータ130は、例えば4つのパワー・トランジスタと専用のドライブ回路(いずれも図示略)によって構成されたフルブリッジ・コンバータである。DC/DCコンバータ130は、燃料電池40などから入力されたDC電圧を昇圧または降圧してバッテリ60側に出力する機能を備えている。また、DC/DCコンバータ130の機能により、バッテリ60の充放電が実現される。   The DC / DC converter 130 is a full-bridge converter configured by, for example, four power transistors and a dedicated drive circuit (all not shown). The DC / DC converter 130 has a function of boosting or stepping down a DC voltage input from the fuel cell 40 or the like and outputting it to the battery 60 side. Further, charging / discharging of the battery 60 is realized by the function of the DC / DC converter 130.

バッテリ60とDC/DCコンバータ130の間には、車両補機やFC補機などの補機類120が接続されている。バッテリ60は、これら補機類120の電源となる。なお、車両補機とは、車両の運転時などに使用される種々の電力機器(照明機器、空調機器、油圧ポンプなど)をいい、FC補機とは、燃料電池40の運転に使用される種々の電力機器(燃料ガスや酸化ガスを供給するためのポンプなど)をいう。   An auxiliary machine 120 such as a vehicle auxiliary machine or an FC auxiliary machine is connected between the battery 60 and the DC / DC converter 130. The battery 60 is a power source for these auxiliary machines 120. The vehicle auxiliary equipment refers to various electric power devices (lighting equipment, air conditioning equipment, hydraulic pump, etc.) used during vehicle operation, and the FC auxiliary equipment is used to operate the fuel cell 40. It refers to various power devices (pumps for supplying fuel gas and oxidizing gas, etc.).

制御部80は、CPU、ROM、RAMなどを備え、FC電圧を検出する電圧センサ140や、FC電流を検出する電流センサ150、燃料電池40の温度を検出する温度センサ50、バッテリ60の充電状態を検出するSOCセンサ、アクセルペダルの開度を検出するアクセルペダルセンサなどから入力される各センサ信号に基づき、当該システム各部を中枢的に制御する。また、制御部80は、含水量推定部(図示略)を備える。インピーダンス計測部81は、各センサ信号に基づき燃料電池40に交流電流を印加し、インピーダンスを計測することができる。含水量推定部は、各センサ信号に基づき燃料電池40の含水量を推定することができる。制御部80は、インピーダンス計測部81からの計測結果及び含水量推定部からの推定結果を、セル面内における局所的なフラッディング判定処理に用いる。局所的なフラッディング判定処理の詳細は後述する。   The control unit 80 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and includes a voltage sensor 140 that detects an FC voltage, a current sensor 150 that detects an FC current, a temperature sensor 50 that detects the temperature of the fuel cell 40, and a charge state of the battery 60. Each part of the system is centrally controlled on the basis of sensor signals input from an SOC sensor for detecting the accelerator and an accelerator pedal sensor for detecting the opening of the accelerator pedal. In addition, the control unit 80 includes a water content estimation unit (not shown). The impedance measuring unit 81 can measure the impedance by applying an alternating current to the fuel cell 40 based on each sensor signal. The water content estimation unit can estimate the water content of the fuel cell 40 based on each sensor signal. The control unit 80 uses the measurement result from the impedance measurement unit 81 and the estimation result from the water content estimation unit for local flooding determination processing in the cell plane. Details of the local flooding determination process will be described later.

図2は燃料電池を構成するセルの電気的な特性を示す等価回路図である。
セルの等価回路は、R2とCとの並列接続回路にR1が直列接続する回路構成を有している。ここで、R1は電解質膜の電気抵抗に相当し、R2は活性化過電圧と拡散過電圧とを抵抗換算したものに相当している。Cはアノード電極と電解質膜との界面、及びカソード電極と電解質膜との界面に形成される電気二重層容量に相当している。この等価回路に所定の周波数を有する正弦波電流を印加した場合、電流の変化に対して電圧の応答が遅れる。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing the electrical characteristics of the cells constituting the fuel cell.
The equivalent circuit of the cell has a circuit configuration in which R1 is connected in series to a parallel connection circuit of R2 and C. Here, R1 corresponds to the electrical resistance of the electrolyte membrane, and R2 corresponds to the resistance-converted activation overvoltage and diffusion overvoltage. C corresponds to the electric double layer capacity formed at the interface between the anode electrode and the electrolyte membrane and at the interface between the cathode electrode and the electrolyte membrane. When a sine wave current having a predetermined frequency is applied to this equivalent circuit, the voltage response is delayed with respect to the change in current.

図3は燃料電池の交流インピーダンスを複素平面上に表示したグラフである。横軸は交流インピーダンスの実数部を示し、縦軸は交流インピーダンスの虚数部を示している。ωは正弦波電流の角周波数である。   FIG. 3 is a graph showing the AC impedance of the fuel cell on a complex plane. The horizontal axis indicates the real part of the AC impedance, and the vertical axis indicates the imaginary part of the AC impedance. ω is the angular frequency of the sinusoidal current.

図2に示す等価回路に高周波から低周波までの正弦波信号を印加すると、図3に示すようなグラフが得られる。正弦波信号の周波数が無限に大きい場合(ω=∞)の交流インピーダンスは、R1となる。正弦波信号の周波数が非常に小さい場合(ω=0)の交流インピーダンスは、R1+R2となる。高周波から低周波の間で正弦波信号の周波数を変化させたときに得られる交流インピーダンスは、図3に示すような半円を描く。   When a sine wave signal from high frequency to low frequency is applied to the equivalent circuit shown in FIG. 2, a graph as shown in FIG. 3 is obtained. When the frequency of the sine wave signal is infinitely large (ω = ∞), the AC impedance is R1. The AC impedance when the frequency of the sine wave signal is very small (ω = 0) is R1 + R2. The AC impedance obtained when the frequency of the sine wave signal is changed between a high frequency and a low frequency draws a semicircle as shown in FIG.

このように、交流インピーダンス法を用いることで、燃料電池の等価回路におけるR1とR2を分離して計測することが可能となる。   As described above, by using the AC impedance method, it is possible to separately measure R1 and R2 in the equivalent circuit of the fuel cell.

続いて、本実施形態におけるフラッディング判定方法について説明する。図4は、燃料電池の局所フラッディング判定処理を示すフローチャートである。   Next, the flooding determination method in this embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart showing local flooding determination processing of the fuel cell.

(ステップS110)
まず、インピーダンス計測部81により、燃料電池のインピーダンスを計測し、計測されたインピーダンスが第一閾値以上であるか否かを判定する。インピーダンスが第一閾値以上であれば、ステップS120に進み、第一閾値未満であれば、この判定フローを終了する。なお、通常は、燃料電池の乾燥状態に応じてインピーダンスは増加し、また、燃料電池の局所的なフラッディング状態のときにもインピーダンスは増加するため、これらのインピーダンスの増加を判定可能な任意の値に第一閾値が設定される。
(Step S110)
First, the impedance measuring unit 81 measures the impedance of the fuel cell, and determines whether or not the measured impedance is equal to or greater than a first threshold value. If the impedance is greater than or equal to the first threshold, the process proceeds to step S120, and if the impedance is less than the first threshold, the determination flow ends. Normally, the impedance increases according to the dry state of the fuel cell, and the impedance also increases when the fuel cell is locally flooded. A first threshold value is set for.

このステップS110における、インピーダンス計測部81による燃料電池40の交流インピーダンス計測は、以下の手順により実施される。   In this step S110, the AC impedance measurement of the fuel cell 40 by the impedance measuring unit 81 is performed by the following procedure.

(1)インピーダンス計測部81は、燃料電池40の直流電流に正弦波信号を印加する。
(2)インピーダンス計測部81は電圧センサ140によって検出される応答電圧と、電流センサ150によって検出される応答電流とを所定のサンプリングレートでサンプリングし、高速フーリエ変換処理(FFT処理)を行い、応答電圧と応答電流とをそれぞれ実成分と虚成分とに分割し、FFT処理した応答電圧をFFT処理した応答電流で除して交流インピーダンスの実成分と虚成分とを算出し、複素平面上での原点からの距離rと位相角θとを算出する(図3参照)。燃料電池40の応答電圧と応答電流を計測することで、燃料電池40の交流インピーダンスを算出することができる。
(1) The impedance measuring unit 81 applies a sine wave signal to the direct current of the fuel cell 40.
(2) The impedance measuring unit 81 samples the response voltage detected by the voltage sensor 140 and the response current detected by the current sensor 150 at a predetermined sampling rate, performs a fast Fourier transform process (FFT process), and responds. Dividing the voltage and response current into real and imaginary components respectively, dividing the FFT-processed response voltage by the FFT-processed response current to calculate the AC impedance real and imaginary components, and on the complex plane The distance r from the origin and the phase angle θ are calculated (see FIG. 3). By measuring the response voltage and response current of the fuel cell 40, the AC impedance of the fuel cell 40 can be calculated.

(ステップS120)
ステップS110(YES)に続くステップS120では、制御部80の含水量推定部(図示略)により、燃料電池40の含水量を推定し、推定された含水量が第二閾値以上であるか否かを判定する。第二閾値以上であれば、制御部80は局所的なフラッディングと判定し、ステップS130(排水制御)に進み、第二閾値未満であれば、乾燥状態と判定し、ステップS140(湿潤化制御)に進む。なお、第二閾値は、インピーダンスが第一閾値(ステップS110)より増加した場合に、燃料電池の乾燥状態によりインピーダンスが増加したのか、或いは、燃料電池の局所的なフラッディングの発生によりインピーダンスが増加したのかを判別することが可能な任意に値に設定される。
(Step S120)
In step S120 following step S110 (YES), the water content estimation unit (not shown) of the control unit 80 estimates the water content of the fuel cell 40, and whether or not the estimated water content is greater than or equal to the second threshold value. Determine. If it is equal to or greater than the second threshold, the controller 80 determines that the flooding is local, and proceeds to step S130 (drainage control). If it is less than the second threshold, it is determined to be in the dry state, and step S140 (wetting control). Proceed to Note that when the impedance is increased from the first threshold (step S110), the second threshold is the impedance increased due to the dry state of the fuel cell, or the impedance is increased due to the occurrence of local flooding of the fuel cell. It is set to an arbitrary value that can be determined.

ここで、ステップS120における燃料電池40の含水量の算出方法について説明する。下記式(1)に基づき、燃料電池の発電状態に基づいて理論的に導出される水収支計算により含水量を算出することができる。
理論水収支(g/s)=FC発電による生成水量−ガス持ち去り水量・・・(1)
FC発電による生成水量(g/s)=総電流/(2×96485)×セル枚数×18
ガス持ち去り水量(g/s)・・・カソード出口ガス流量及びカソード出口圧力における飽和蒸気圧に基づいて計算
Here, the calculation method of the water content of the fuel cell 40 in step S120 will be described. Based on the following equation (1), the water content can be calculated by water balance calculation theoretically derived based on the power generation state of the fuel cell.
Theoretical water balance (g / s) = amount of water generated by FC power generation-amount of gas carried away ... (1)
Amount of water generated by FC power generation (g / s) = total current / (2 × 96485) × number of cells × 18
Gas removal water volume (g / s) ... Calculated based on cathode outlet gas flow rate and saturated vapor pressure at cathode outlet pressure

(ステップS130)
ステップS120(YES)に続くステップS130では、局所的なフラッディングと判定されているため、制御部80により排水制御が行われる。排水制御としては、燃料電池40内に発生した過多となっている水分を、燃料電池40の外部へと排出する制御を行えば特に限定されることはなく、例えば、ガス圧力を脈動供給する等の方法を採ることが可能である。
(Step S130)
In step S130 following step S120 (YES), since it is determined that the flooding is local, drainage control is performed by the control unit 80. The drainage control is not particularly limited as long as the excessive moisture generated in the fuel cell 40 is controlled to be discharged to the outside of the fuel cell 40. For example, the gas pressure is pulsated and supplied. It is possible to take this method.

(ステップS140)
ステップS120(NO)に続くステップS140では、燃料電池40の乾燥状態と判定されているため、制御部80は、湿潤化制御を行う。湿潤化制御としては、燃料電池の内部水分量が増加するような制御を行えば特に限定されることはなく、例えば、燃料電池40のカソード側に供給される反応ガス(空気)を加湿して供給する制御を行う等の方法を採ることが可能である。
(Step S140)
In step S140 following step S120 (NO), since it is determined that the fuel cell 40 is in the dry state, the control unit 80 performs wetting control. Wetting control is not particularly limited as long as control is performed to increase the internal moisture content of the fuel cell. For example, the reaction gas (air) supplied to the cathode side of the fuel cell 40 is humidified. It is possible to adopt a method of performing supply control.

以上説明した、本実施形態におけるフラッディング判定方法は、複数のセルを積層して構成された燃料電池40を有する燃料電池システム100におけるフラッディング判定方法であって、燃料電池40のインピーダンスをインピーダンス計測部81により計測するステップと、燃料電池40の含水量を含水量推定部により推定するステップと、インピーダンス計測部81により計測されたインピーダンスが第一閾値以上であり、且つ含水量推定部により推定された含水量が第二閾値以上の場合に、燃料電池40に局所的なフラッディングが発生していると判定するステップと、を有する。これらインピーダンスの計測値及び含水量の推定値に基づき、局所的なフラッディングと判定された場合には排水制御が行われ、乾燥状態と判定された場合には湿潤化制御が行われる。   The flooding determination method in the present embodiment described above is a flooding determination method in the fuel cell system 100 including the fuel cell 40 configured by stacking a plurality of cells, and the impedance of the fuel cell 40 is measured by the impedance measuring unit 81. The step of estimating the water content of the fuel cell 40 by the water content estimation unit, and the impedance measured by the impedance measurement unit 81 is greater than or equal to the first threshold and the water content estimation unit estimated by the water content estimation unit. Determining that local flooding has occurred in the fuel cell 40 when the amount of water is greater than or equal to the second threshold value. Based on these measured impedance values and estimated water content, drainage control is performed when local flooding is determined, and wetting control is performed when determined dry.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. In other words, those specific examples that have been appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention.

10:燃料ガス供給源
40:燃料電池
50:温度センサ
60:バッテリ
70:酸化ガス供給源
80:制御部
100:燃料電池システム
110:インバータ
115:モータ
120:補機類
130:DC/DCコンバータ
140:電圧センサ
150:電流センサ
10: Fuel gas supply source 40: Fuel cell 50: Temperature sensor 60: Battery 70: Oxidation gas supply source 80: Control unit 100: Fuel cell system 110: Inverter 115: Motor 120: Auxiliary equipment 130: DC / DC converter 140 : Voltage sensor 150: Current sensor

Claims (1)

複数のセルが積層された燃料電池を有する燃料電池システムにおけるフラッディング判定方法であって、
前記燃料電池のインピーダンスをインピーダンス計測部により計測するステップと、
前記燃料電池の含水量を含水量推定部により推定するステップと、
前記計測されたインピーダンスが所定値以上であり、且つ前記推定された含水量が所定値以上の場合に、前記燃料電池に局所的なフラッディングが発生していると判定するステップと、を有する燃料電池システムにおけるフラッディング判定方法。
A flooding determination method in a fuel cell system having a fuel cell in which a plurality of cells are stacked,
Measuring the impedance of the fuel cell with an impedance measuring unit;
Estimating the water content of the fuel cell by a water content estimation unit;
Determining that local flooding has occurred in the fuel cell when the measured impedance is greater than or equal to a predetermined value and the estimated water content is greater than or equal to a predetermined value. Method for determining flooding in the system.
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