(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスを供給して発電を行う燃料電池セルが複数枚積層された燃料電池スタックと、
前記燃料電池セルの電圧を検出するセル電圧検出手段と、
所定時間内に前記セル電圧検出手段により検出された複数の前記燃料電池セルの電圧のうち、最も低い電圧を最低セル電圧として決定する最低セル電圧決定手段と、
前記燃料電池スタックの出力電流を検出する出力電流検出手段と、
前記出力電流に基づいて、前記燃料電池セルの運転状態を判断するための閾値電圧を決定する閾値電圧決定手段と、
前記最低セル電圧と前記閾値電圧とを比較して、前記最低セル電圧が前記閾値電圧を下回った場合に所定の信号を出力する信号出力手段と、を有する燃料電池システムであって、
前記閾値電圧は、前記出力電流が大きくなるにしたがって小さくなるように構成され、かつ、前記燃料電池セルのＩＶ曲線と略平行に構成された閾値電圧曲線を用いて決定され、
前記所定時間は、前記燃料電池スタックを構成する前記燃料電池セルのセル群において、複数枚の前記燃料電池セルの電圧を順番に検出するスキャニング周期であり、
前記閾値電圧決定手段は、前記所定時間内に検出された前記出力電流のうち最大出力電流値に基づいて前記閾値電圧を決定することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
反応ガスを供給して発電を行う複数の燃料電池セルの電圧を検出するセル電圧検出ステップと、
所定時間内に前記セル電圧検出ステップにより検出された前記複数の燃料電池セルの電圧のうち、最も低い電圧を最低セル電圧として決定する最低セル電圧決定ステップと、
前記燃料電池スタックの出力電流を検出する出力電流検出ステップと、
前記出力電流に基づいて、前記燃料電池セルの運転状態を判断するための閾値電圧を決定する閾値電圧決定ステップと、
前記最低セル電圧と前記閾値電圧とを比較して、前記最低セル電圧が前記閾値電圧を下回った場合に所定の信号を出力する信号出力ステップと、を有する燃料電池システムのセル電圧制御方法であって、
前記閾値電圧は、前記出力電流が大きくなるにしたがって小さくなるように構成され、かつ、前記燃料電池セルのＩＶ曲線と略平行に構成された閾値電圧曲線を用いて決定され、
前記所定時間は、前記燃料電池スタックを構成する前記燃料電池セルのセル群において、複数枚の前記燃料電池セルの電圧を順番に検出するスキャニング周期であり、
前記閾値電圧決定ステップでは、前記所定時間内に検出された前記出力電流のうち最大出力電流値に基づいて前記閾値電圧が決定されることを特徴とする燃料電池システムのセル電圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムおよび燃料電池システムのセル電圧制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば車両に搭載される燃料電池には、固体高分子電解質膜をアノード電極およびカソード電極で両側から挟んで膜電極構造体を形成し、この膜電極構造体の両側に一対のセパレータを配置して平板状の単位燃料電池（以下、燃料電池セルという。）を構成し、この燃料電池セルを複数積層して燃料電池スタック（以下、燃料電池という。）とするものが知られている。このような燃料電池では、燃料電池セルのアノード電極とセパレータとの間に燃料ガスとして水素ガスを供給するとともに、カソード電極とセパレータとの間に酸化剤ガスとして空気を供給する。これにより、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を透過してカソード電極まで移動し、カソード電極で空気中の酸素と電気化学反応を起こし、発電が行われる。なお、この発電に伴って、燃料電池内部で水が生成される。
【０００３】
このような燃料電池を備える燃料電池システムでは、燃料電池セルの電圧が非常に低い状態で電流を引き続けてしまうと、例えば燃料電池セルのＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）の膜が分解されてしまうといった事象が発生する。そこで、燃料電池セルを保護するために、燃料電池セルの電圧が所定閾値以下となった場合に、燃料電池から取り出す電力を制限させたり、燃料電池の性能を回復させる制御方法などが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
ここで、燃料電池は、通常３００〜５００枚の燃料電池セルが積層されている。この積層された燃料電池セルの電圧を測定する方法としては、全ての燃料電池セルの電圧を同時に測定することが困難であるため、一つの電圧計で端から順番に一枚ずつ燃料電池セルの電圧を測定する方法が用いられている。
【０００５】
そして、全ての燃料電池セルの電圧測定時間であるスキャニング周期において、全ての燃料電池セルの電圧のうち、最も低い電圧を最低セル電圧とし、この最低セル電圧と出力電流に基づいて求められた閾値電圧とを比較し、最低セル電圧が閾値電圧以下となる場合に電力制限や燃料電池の性能回復の制御を行っていた。なお、出力電流と閾値電圧とは図９に示すような相関関係がある。図９に示すように、正常に起動している燃料電池のＩＶ曲線は破線のようになっており、燃料電池の挙動がＩＶ曲線を外れた場合に、燃料電池の異常を検出することができる。つまり、ＩＶ曲線と略平行に閾値電圧を決定する曲線を設定し、ある電流値に対して閾値電圧よりも低い電圧になっている場合に燃料電池に異常が生じていると判断するようにしていた。
【特許文献１】特開２００４−１５２６０４号公報
【特許文献２】特開２００４−１７２０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上述した燃料電池セルの電圧を順番に測定する方法では、全ての燃料電池セルの電圧を測定するには多くの時間が必要となる（例えば、５００ｍｓ程度）。つまり、最低セル電圧は次回の電圧測定時（５００ｍｓ後）まで保持されることがある。それに対して、出力電流はリアルタイムで測定され、出力電流に基づいて求められる閾値電圧も随時更新されていた。
【０００７】
そのため、出力電流が急激に低下した場合などは、閾値電圧はそれに伴って随時更新（急激に上昇）されるものの、最低セル電圧は遅れて（最大遅れ時間は全ての燃料電池セルのスキャニング周期）上昇していた。つまり、現実には出力電流の低下に伴って最低セル電圧は上昇しているのだが、スキャニングに時間がかかるため、最低セル電圧の上昇が遅れてしまっていた。
したがって、実際には最低セル電圧が閾値電圧より小さくなっていない場合にも、最低セル電圧が閾値電圧よりも小さくなったと誤判断し、電力制限や燃料電池の性能回復の制御を行うことがあった。この状況を、図１０を用いて説明すると、時間ｔ１の時点から出力電流が急激に下がっている。すると、閾値電圧Ｖｂは出力電流の変化に伴って略リアルタイムに変化し、閾値電圧Ｖｂは急激に上昇する。一方、特定の燃料電池セルに異常があり、その燃料電池セルの電圧が常に最低セル電圧となる場合には、最低セル電圧Ｖｍｉｎの変化は燃料電池セルの電圧検出にかかるスキャニング周期分（５００ｍｓ）だけ遅れて反映される。つまり、出力電流の急激な低下に伴う最低セル電圧Ｖｍｉｎの上昇は５００ｍｓ分遅れた時間ｔ２の時点より開始される。結果として、図面の破線で囲まれた範囲で最低セル電圧Ｖｍｉｎが閾値電圧Ｖｂより低くなってしまい、電力制限や燃料電池の性能回復の制御を実行する判断をしていた。
【０００８】
上述した誤判断により電力制限や燃料電池の性能回復の制御を行うと、不要に制御を行うためにドライバビリティ（走行性能）が悪化したり、性能回復のアクションとして空気の供給量を増加させるために騒音が発生したり、空気の供給量を増加させることによる消費電力の増加や水素排出頻度増加による水素の消費量の増加に伴い燃費が悪化するという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、燃料電池セルの電圧と閾値電圧とを比較して燃料電池の運転状態を判断する手段を有する燃料電池システムにおいて、運転状態の誤判断を抑制することができる燃料電池システムおよび燃料電池システムのセル電圧制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、反応ガスを供給して発電を行う燃料電池セル（例えば、実施形態における燃料電池セル２０）が複数枚積層された燃料電池スタック（例えば、実施形態における燃料電池１１）と、前記燃料電池セルの電圧を検出するセル電圧検出手段（例えば、実施形態におけるセル電圧モニタ４０、電圧計４１）と、所定時間内に前記セル電圧検出手段により検出された複数の前記燃料電池セルの電圧のうち、最も低い電圧を最低セル電圧（例えば、実施形態における最低セル電圧Ｖｍｉｎ）として決定する最低セル電圧決定手段と、前記燃料電池スタックの出力電流を検出する出力電流検出手段（例えば、実施形態における電流計５０）と、前記出力電流に基づいて、前記燃料電池セルの運転状態を判断するための閾値電圧（例えば、実施形態における閾値電圧Ｖｂ）を決定する閾値電圧決定手段と、前記最低セル電圧と前記閾値電圧とを比較して、前記最低セル電圧が前記閾値電圧を下回った場合に所定の信号を出力する信号出力手段と、を有する燃料電池システム（例えば、実施形態における燃料電池システム１０）であって、前記閾値電圧は、前記出力電流が大きくなるにしたがって小さくなるように構成され、かつ、前記燃料電池セルのＩＶ曲線と略平行に構成された閾値電圧曲線を用いて決定され、前記所定時間は、前記燃料電池スタックを構成する前記燃料電池セルのセル群において、複数枚の前記燃料電池セルの電圧を順番に検出するスキャニング周期であり、前記閾値電圧決定手段は、前記所定時間内に検出された前記出力電流のうち最大出力電流値（例えば、実施形態における最大出力電流ｉｍａｘ）に基づいて前記閾値電圧を決定することを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載した発明は、反応ガスを供給して発電を行う複数の燃料電池セルの電圧を検出するセル電圧検出ステップと、所定時間内に前記セル電圧検出ステップにより検出された前記複数の燃料電池セルの電圧のうち、最も低い電圧を最低セル電圧として決定する最低セル電圧決定ステップと、前記燃料電池スタックの出力電流を検出する出力電流検出ステップと、前記出力電流に基づいて、前記燃料電池セルの運転状態を判断するための閾値電圧を決定する閾値電圧決定ステップと、前記最低セル電圧と前記閾値電圧とを比較して、前記最低セル電圧が前記閾値電圧を下回った場合に所定の信号を出力する信号出力ステップと、を有する燃料電池システムのセル電圧制御方法であって、前記閾値電圧は、前記出力電流が大きくなるにしたがって小さくなるように構成され、かつ、前記燃料電池セルのＩＶ曲線と略平行に構成された閾値電圧曲線を用いて決定され、前記所定時間は、前記燃料電池スタックを構成する前記燃料電池セルのセル群において、複数枚の前記燃料電池セルの電圧を順番に検出するスキャニング周期であり、前記閾値電圧決定ステップでは、前記所定時間内に検出された前記出力電流のうち最大出力電流値に基づいて前記閾値電圧が決定されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載した発明によれば、閾値電圧を算出するための出力電流を、所定時間分遡った中での最大値（最大出力電流）とすることにより、出力電流が急激に低下した場合でも、閾値電圧の上昇を所定時間だけ遅らせることができる。そのため、最低セル電圧の上昇と閾値電圧の上昇とがともに所定時間分だけ遅れることになる。これにより、最低セル電圧と閾値電圧とを比較して燃料電池セルの運転状態を判断する際に、誤判断を防止して正確に判断することができる。
【００１５】
また、所定時間を燃料電池セルのセル群の電圧を検出するスキャニング周期とすることにより、前回検出時にはセル電圧が低下して最低セル電圧と認識されていた燃料電池セルが、次の検出時までにセル電圧が回復して最低セル電圧ではなくなっていた場合に、他の燃料電池セルのセル電圧を最低セル電圧として置換することができるため、最新の最低セル電圧を検出することが可能となる。また、最大出力電流を決定する際にスキャニング周期分だけ遅れ要素を持たせることができるため、燃料電池スタックを構成する燃料電池セルのセル群の中で、電圧が最低となる（運転状態が最も懸念される）燃料電池セルについて、運転状態を正確に判断することができる。
【００１６】
請求項２に記載した発明によれば、閾値電圧を算出するための出力電流を、所定時間分遡った中での最大値（最大出力電流）とすることにより、出力電流が急激に低下した場合でも、閾値電圧の上昇を所定時間だけ遅らせることができる。そのため、最低セル電圧の上昇と閾値電圧の上昇とがともに所定時間分だけ遅れることになる。これにより、最低セル電圧と閾値電圧とを比較して燃料電池セルの運転状態を判断する際に、誤判断を防止して正確に判断することができる。
【００１７】
また、所定時間を燃料電池セルのセル群の電圧を検出するスキャニング周期とすることにより、前回検出時にはセル電圧が低下して最低セル電圧と認識されていた燃料電池セルが、次の検出時までにセル電圧が回復して最低セル電圧ではなくなっていた場合に、他の燃料電池セルのセル電圧を最低セル電圧として置換することができるため、最新の最低セル電圧を検出することが可能となる。また、最大出力電流を決定する際にスキャニング周期分だけ遅れ要素を持たせることができるため、燃料電池スタックを構成する燃料電池セルのセル群の中で、電圧が最低となる（運転状態が最も懸念される）燃料電池セルについて、運転状態を正確に判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。なお、本実施形態では燃料電池システムを車両に搭載した場合の説明をする。
（燃料電池システム）
図１は燃料電池システムの概略構成図である。
図１に示すように、燃料電池システム１０の燃料電池１１は、水素ガスなどの燃料ガスと空気などの酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行う固体高分子膜型燃料電池である。また、燃料電池１１は、単体の燃料電池セル２０（図２参照）が、複数積層されたセル群で構成されている。燃料電池１１に形成された燃料ガス供給用連通孔１３（燃料ガス流路２１の入口側）には燃料ガス供給配管２３が連結され、その上流端部には水素タンク３０が接続されている。また、燃料電池１１に形成された酸化剤ガス供給用連通孔１５（酸化剤ガス流路２２の入口側）には酸化剤ガス供給配管２４が連結され、その上流端部にはエアポンプ３３が接続されている。なお、燃料電池１１に形成されたアノードオフガス排出用連通孔１４（燃料ガス流路２１の出口側）にはアノードオフガス排出配管３５が連結され、カソードオフガス排出用連通孔１６（酸化剤ガス流路２２の出口側）にはカソードオフガス排出配管３６が連結されている。
【００１９】
水素タンク３０から燃料ガス供給配管２３に供給された水素ガスは、レギュレータ（不図示）により減圧された後、エゼクタ２６を通り、アノード加湿器（不図示）により加湿されて、燃料電池１１の燃料ガス流路２１に供給される。また、水素タンク３０の下流側近傍には、電磁駆動式の電磁弁２５が設けられており、水素タンク３０からの水素ガスの供給を遮断することができるように構成されている。
なお、アノードオフガス排出配管３５には、電磁駆動式のパージ弁２８が設けられている。また、アノードオフガス排出配管３５は水素希釈システム３１に接続され、その後、車外へと排気されるように構成されている。
【００２０】
一方、空気はエアポンプ３３によって加圧され、カソード加湿器（不図示）で加湿されて、酸化剤ガス供給配管２４を通過した後、燃料電池１１の酸化剤ガス流路２２に供給される。この空気中の酸素が酸化剤として発電に供された後、燃料電池１１からカソードオフガスとしてカソードオフガス排出配管３６に排出される。カソードオフガス排出配管３６は水素希釈システム３１に接続され、その後、車外へと排気される。なお、カソードオフガス排出配管３６には背圧弁３４が設けられている。
【００２１】
ここで、燃料電池１１には、燃料電池１１のセル電圧を検出するセル電圧モニタ４０が設けられている。なお、本実施形態では図２に示すように、二つの燃料電池セル２０Ａ，２０Ｂ間に発生するセル電圧を電圧計４１により検出している。具体的には、一方の燃料電池セル２０Ａのアノード電極６１と、他方の燃料電池セル２０Ｂのカソード電極６２との間に発生する起電力を電圧計４１で検出するように構成されている。電圧計４１からの検出結果が、セル電圧モニタ４０へと伝送される。さらに、セル電圧モニタ４０からの検出結果（セル電圧情報）は、制御装置（ＥＣＵ）４５へ伝送され、その検出結果に基づいて、燃料電池１１の最低セル電圧Ｖｍｉｎを決定できるようになっている。
【００２２】
図１に戻り、燃料電池１１には、燃料電池１１の出力電流を検出する電流計５０が設けられている。電流計５０からの検出結果（電流情報）は、制御装置（ＥＣＵ）４５へ伝達され、その検出結果に基づいて、最大出力電流ｉｍａｘの検出および閾値電圧Ｖｂの決定をすることができるようになっている。なお、出力電流と閾値電圧Ｖｂとは図９に示す相関関係がある。つまり、出力電流が大きいほど閾値電圧Ｖｂは小さくなるように構成されている（燃料電池のＩＶ曲線）。また、燃料電池１１とモータなどの電力消費デバイス５１との間にはケーブル５２が敷設されており、燃料電池１１から出力された電力を各電力消費デバイス５１に供給することができるようになっている。
【００２３】
図３は制御装置４５の概略ブロック図である。図３に示すように、制御装置４５は、セル電圧モニタ４０からのセル電圧情報に基づいて所定時間内の最低セル電圧Ｖｍｉｎを決定する最低セル電圧決定部６１と、電流計５０からの電流情報に基づいて所定時間内の最大出力電流ｉｍａｘを決定する最大出力電流決定部６２と、最大出力電流ｉｍａｘに対応した閾値電圧Ｖｂを決定する閾値電圧決定部６３と、最低セル電圧Ｖｍｉｎの値と閾値電圧Ｖｂの値とを比較して、最低セル電圧Ｖｍｉｎが閾値電圧Ｖｂよりも低くなっているか否かを比較する電圧比較部６４と、電圧比較部６４の結果、最低セル電圧Ｖｍｉｎが閾値電圧Ｖｂよりも低くなった場合に各制御部に燃料電池１１を保護するための制御信号を出力する信号出力部６５と、を有している。
【００２４】
さらに、制御装置（ＥＣＵ）４５は、燃料電池１１に要求される出力に応じて、電磁弁２５を制御して水素タンク３０から所定量の水素ガスを燃料電池１１に供給するとともに、パージ弁２８を制御して、アノードオフガスの排出量を調整できるように構成されている。また、制御装置４５は、燃料電池１１に要求される出力に応じて、エアポンプ３３を駆動して所定量の空気を燃料電池１１に供給するとともに、背圧弁３４を制御して酸化剤ガス流路２２への空気の供給圧力を調整できるように構成されている。また、制御装置４５から電力消費デバイス５１に対して、燃料電池１１からの出力（発電量）を制限する信号（指令）を発することができるように構成されている。
【００２５】
（燃料電池システムのセル電圧制御方法）
次に、燃料電池システム１０のセル電圧制御方法について説明する。
図４は燃料電池システム１０のセル電圧制御方法のフローチャートである。図４に示すように、Ｓ１では、燃料電池１１の最低セル電圧Ｖｍｉｎを決定し、Ｓ２へ進む。
ここで、図５は最低セル電圧Ｖｍｉｎを決定する際のサブルーチンである。Ｓ１１では、燃料電池１１に配された複数の燃料電池セル２０のうちの単セル電圧（具体的には、図２のように二つの燃料電池セル２０の間の出力電力）を電圧計４１にてそれぞれ検出する。
【００２６】
Ｓ１２では、Ｓ１１で検出された単セル電圧を、セル電圧モニタ４０を介して制御装置４５へ伝達する。そして、最低セル電圧決定部６１において、所定周期の中で最も低い単セル電圧を検出し、その電圧を最低セル電圧Ｖｍｉｎと決定する。
【００２７】
ここで、図６を用いて最低セル電圧Ｖｍｉｎの決定方法を具体的に説明する。図６では、単セル電圧を１５個検出することができる燃料電池の場合であり、単セル電圧の検出を端から順番に行う場合の説明図である。図６（ａ）に示すように、例えば１４番目の単セル電圧を検出した際には、過去のセル検出周期（前回の１５番目から今回の１４番目の単セル電圧）までの間の中で最も低い値であった２番目の燃料電池セル２０の値を最低セル電圧Ｖｍｉｎとする。次に、図６（ｂ）は、その後も順番に単セル電圧の検出をし、先ほどまで最低セル電圧Ｖｍｉｎとして保持されてきた２番目の燃料電池セル２０の単セル電圧を検出したときの説明図である。図６（ｂ）に示すように、２番目の燃料電池セル２０の単セル電圧を再度検出すると、前回検出した電圧値よりも回復していることがある。このような場合には、過去のセル検出周期（前回の３番目から今回の２番目の単セル電圧）までの間の中で最も低い値であった６番目の燃料電池セル２０の値を最低セル電圧Ｖｍｉｎとして変更（決定）する。
【００２８】
Ｓ２では、燃料電池１１の最大出力電流ｉｍａｘを検出し、Ｓ３へ進む。
ここで、図７は最大出力電流ｉｍａｘを検出する際のサブルーチンである。Ｓ２１では、燃料電池１１の現時点での電流値を電流計５０より検出し、Ｓ２２へ進む。
Ｓ２２では、最大出力電流決定部６２において、現時点より所定周期時間分遡り、その中で最も大きい電流値を検出し、その値を最大出力電流ｉｍａｘとして決定し、Ｓ３へ進む。なお、本実施形態では所定周期とはセル検出周期のことである。
【００２９】
Ｓ３では、Ｓ２で決定した最大出力電流ｉｍａｘに対応した閾値電圧Ｖｂを算出し、Ｓ４へ進む。なお、最大出力電流ｉｍａｘから閾値電圧Ｖｂを算出する際には、図９の相関関係を示すグラフなどにより算出する。
【００３０】
Ｓ４では、Ｓ３より求めた閾値電圧ＶｂとＳ１で求めた最低セル電圧Ｖｍｉｎとを比較して、最低セル電圧Ｖｍｉｎが閾値電圧Ｖｂ以下になっている場合にはＳ５へ進み、最低セル電圧Ｖｍｉｎが閾値電圧Ｖｂより大きい場合にはＳ６へ進む。
【００３１】
Ｓ５では、最低セル電圧Ｖｍｉｎが閾値電圧Ｖｂ以下になっているため、ここでさらに燃料電池１１より電流を引き続けると例えば燃料電池セル２０のＭＥＡにダメージを与えてしまうと判断して、燃料電池１１から取り出す電力を制限させたり、燃料電池１１の性能を回復させる制御を行い、処理を終了する。
【００３２】
Ｓ６では、最低セル電圧Ｖｍｉｎが閾値電圧Ｖｂより大きい状態であるため、安定してモータなどの負荷に対して電力を供給しても問題ないと判断して、燃料電池１１の電力を継続させる。また、直前まで燃料電池１１から取り出す電力を制限していた場合には、それらの制限を解除して、燃料電池１１の電力を負荷に対して供給するようにして、処理を終了する。
【００３３】
図８は本実施形態の燃料電池システムのセル電圧制御方法を採用した場合の、燃料電池１１の電圧と電流の関係を示すタイムチャートである。図８に示すように、ある時間における燃料電池１１の電流値を所定周期内での最大出力電流ｉｍａｘ値で決定した（線分（ａ）参照）。したがって、電流値が低下している領域（破線部分）において閾値電圧Ｖｂを算出するための電流値は実線で示す電流値（最大出力電流ｉｍａｘ値）として決定されている。つまり、時間ｔ３の時点から実際の出力電流は下がり始めているが、最大出力電流ｉｍａｘは、所定周期分遅れた時間ｔ４の時点から下がり始める。その結果、最大出力電流ｉｍａｘ値より算出される閾値電圧Ｖｂ（線分（ｂ）参照）は、最大出力電流ｉｍａｘ値が低下するのに対応して大きくなる。つまり、閾値電圧Ｖｂも所定周期分遅れて上昇することになる。
一方、燃料電池１１の最低セル電圧Ｖｍｉｎ（線分（ｃ）参照）は、検出するために図５、図６で示したようにセル検出周期分だけ検出遅れが発生する場合がある。したがって、本実施形態のように最低セル電圧Ｖｍｉｎの検出遅れ分を考慮して、閾値電圧Ｖｂを算出することにより誤判断が発生することを防止できる。なお、電流値が上昇する際（負荷上昇時）には、最大出力電流ｉｍａｘ値は最新の電流値となるため、この場合には検出遅れによる誤判断は発生することはない。
【００３４】
本実施形態によれば、閾値電圧Ｖｂを算出するための出力電流を、所定時間分（セル検出周期分）遡った中での最大値（最大出力電流ｉｍａｘ）とすることにより、出力電流が急激に低下した場合でも閾値電圧Ｖｂの上昇を所定時間だけ遅らせることができる。そのため、最低セル電圧Ｖｍｉｎの上昇と閾値電圧Ｖｂの上昇とがともに所定時間分だけ遅れることになる。これにより最低セル電圧Ｖｍｉｎと閾値電圧Ｖｂとを比較して燃料電池セル２０の運転状態を判断する際に、誤判断（最低セル電圧Ｖｍｉｎが閾値電圧Ｖｂよりも下回ること）を防止して正確に判断することができる。したがって、最低セル電圧Ｖｍｉｎが閾値電圧Ｖｂよりも低くなったときに所定の信号を出力するようにして、例えば電力制限や燃料電池の性能回復の制御を実行することができるとともに、最低セル電圧Ｖｍｉｎが上昇する際の誤判断を抑制することができる。
【００３５】
また、所定時間をセル検出周期（スキャニング周期）とすることにより、前回検出時にはセル電圧が低下して最低セル電圧Ｖｍｉｎと認識されていた燃料電池セル２０が、次の検出時までにセル電圧が回復して最低セル電圧Ｖｍｉｎではなくなっていた場合に、他の燃料電池セル２０のセル電圧を最低セル電圧Ｖｍｉｎとして置換することができるため、最新の最低セル電圧Ｖｍｉｎを検出することが可能となる。また、最大出力電流ｉｍａｘを決定する際にもスキャニング周期分だけ遅れ要素を持たせたため、燃料電池１１を構成する全ての燃料電池セル２０の中で、電圧が最低となる（運転状態が最も懸念される）燃料電池セルについて、運転状態を正確に判断することができる。
【００３６】
尚、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態において、単セル電圧を求める際に２個の燃料電池セルをまとめて測定した場合の説明をしたが、一つの燃料電池セル毎に電圧を求めるようにしてもよいし、３個以上の燃料電池セルをまとめて測定するように構成してもよい。
また、本実施形態において、全ての燃料電池セルの電圧を検出する時間をスキャニング周期として設定したが、例えば、全ての燃料電池セル（燃料電池）を２以上の燃料電池セル群として構成し、各セル群の電圧を検出するのに要する時間をスキャニング周期として設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態における燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態における燃料電池セルの電圧検出方法を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態における制御部の概略ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態における燃料電池システムのセル電圧制御方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態における最低セル電圧の検出方法を示すサブルーチンである。
【図６】本発明の実施形態における最低セル電圧の検出方法を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態における最大出力電流の検出方法を示すサブルーチンである。
【図８】本発明の実施形態における最低セル電圧と閾値電圧との関係を示す説明図である。
【図９】出力電流と閾値電圧との関係を示すＩＶ曲線である。
【図１０】従来の最低セル電圧と閾値電圧との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…燃料電池システム  １１…燃料電池（燃料電池スタック）  ２０…燃料電池セル  ４０…セル電圧モニタ（電圧検出手段）  ４１…電圧計（電圧検出手段）  ５０…電流計（出力電流検出手段）  ６１…アノード電極  ６２…カソード電極  ｉｍａｘ…最大出力電流  Ｖｍｉｎ…最低セル電圧  Ｖｂ…閾値電圧
【図１】
0005178305.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005178305.tif 000004
【図４】
0005178305.tif 000005
【図５】
0005178305.tif 000006
【図６】
0005178305.tif 000007
【図７】
0005178305.tif 000008
【図８】
0005178305.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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