(57)【要約】【課題】複数セル毎の電圧に基づき発電状態を判定する手法において、判定精度を向上させること。【解決手段】エアの流量が所定値以上の場合（ステップＳ２１０、ＮＯ）、通常用の判定閾値を選択し（ステップＳ２２０）、エアの流量が所定値未満の場合（ステップＳ２１０、ＹＥＳ）、エア欠乏時用の判定閾値を選択する（ステップＳ２２５）。判定値が判定閾値未満である場合（ステップＳ２５０、ＹＥＳ）、負電圧の発生を検出する（ステップＳ２７０）。エア欠乏時用の判定閾値は、通常用の判定閾値よりも、異常判定が出にくい値である。【選択図】図４
2016095907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に含まれる２以上のセルによるセル電圧の合計値を取得する取得部と、
前記合計値が第１の電圧値の場合は前記２以上のセルの少なくとも一部による発電が異常である異常発電と判定し、前記合計値が前記第１の電圧値よりも大きい第２の電圧値の場合は前記２以上のセルによる発電が正常である正常発電と判定し、前記合計値が前記第１の電圧値よりも大きく前記第２の電圧値よりも小さい第３の電圧値の場合、カソードガスが欠乏しているときは前記正常発電と判定し、カソードガスが欠乏していないときは前記異常発電と判定する判定部と
を備える発電監視装置。
【請求項２】
前記判定部は、カソードガスが欠乏している場合、判定値として前記合計値に基づき算出される前記セル電圧の推定値を、欠乏時用閾値と比較することによって前記正常発電か前記異常発電かを判定する
請求項１に記載の発電監視装置。
【請求項３】
前記判定部は、カソードガスが欠乏していない場合、判定値として前記合計値と前記燃料電池の発電状態を示す代表電圧値との比較結果を、通常用閾値と比較することによって前記正常発電か前記異常発電かを判定する
請求項２に記載の発電監視装置。
【請求項４】
前記欠乏時用閾値および前記通常用閾値は、同じ値である
請求項３に記載の発電監視装置。
【請求項５】
前記判定部は、カソードガスが欠乏している場合、判定値として前記合計値と前記燃料電池の発電状態を示す代表電圧値との比較結果を、欠乏時用閾値と比較することによって前記正常発電か前記異常発電かを判定する
請求項１に記載の発電監視装置。
【請求項６】
前記判定部は、カソードガスが欠乏していない場合、前記判定値を通常用閾値と比較することによって前記正常発電か前記異常発電かを判定する
請求項５に記載の発電監視装置。
【請求項７】
前記判定部は、カソードガスが欠乏していない場合、前記判定値が前記通常用閾値よりも小さいことが所定時間、継続した場合に前記異常発電と判定する
請求項３，請求項４又は請求項６に記載の発電監視装置。
【請求項８】
前記判定部は、カソードガスが欠乏している場合、前記判定値が前記欠乏時用閾値よりも小さいことが、前記所定時間よりも長い時間、継続した場合に前記異常発電と判定する
請求項７に記載の発電監視装置。
【請求項９】
前記比較結果は、前記合計値から前記代表電圧値を減算して得られる差である
請求項３から請求項８までの何れか一項に記載の発電監視装置。
【請求項１０】
前記代表電圧値は、前記燃料電池に含まれる全てのセルそれぞれによるセル電圧を平均した値である
請求項３から請求項９までの何れか一項に記載の発電監視装置。
【請求項１１】
前記判定部は、カソードガスの流量に基づき、カソードガスが欠乏しているか否かを判定する
請求項１から請求項１０までの何れか一項に記載の発電監視装置。
【請求項１２】
前記判定部は、発電電流に基づき、カソードガスが欠乏しているか否かを判定する
請求項１から請求項１１までの何れか一項に記載の発電監視装置。
【請求項１３】
複数のセルを含む燃料電池と、
前記複数のセルの一部のセルであって、２以上のセルによるセル電圧の合計値が、第１の電圧値の場合は前記２以上のセルの少なくとも一部による発電が異常である異常発電と判定し、前記合計値が前記第１の電圧値よりも大きい第２の電圧値の場合は前記２以上のセルによる発電が正常である正常発電と判定し、前記合計値が前記第１の電圧値よりも大きく前記第２の電圧値よりも小さい第３の電圧値の場合、カソードガスが欠乏しているときは前記正常発電と判定し、カソードガスが欠乏していないときは前記異常発電と判定する判定部と
を備える燃料電池システム。
【請求項１４】
燃料電池に含まれる２以上のセルによるセル電圧の合計値を取得し、
前記合計値が第１の電圧値の場合は前記２以上のセルの少なくとも一部による発電が異常である異常発電と判定し、前記合計値が前記第１の電圧値よりも大きい第２の電圧値の場合は前記２以上のセルによる発電が正常である正常発電と判定し、前記合計値が前記第１の電圧値よりも大きく前記第２の電圧値よりも小さい第３の電圧値の場合、カソードガスが欠乏しているときは前記正常発電と判定し、カソードガスが欠乏していないときは前記異常発電と判定する
発電監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池による発電の監視に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池スタックを構成する複数セル毎の電圧を測定し、発電状態を監視するものが知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−６９４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記先行技術の場合、複数セル毎の電圧を測定しているので、１つずつのセルの電圧を正確に把握することは難しい。よって、この測定値からは、各セルによる発電状態が正常か異常かが判然としない場合がある。異常な発電状態としては、例えば負電圧の発生が挙げられる。負電圧の発生は、セルの劣化に繋がるので、出力制限等の措置によって回避するのが好ましい。そこで、異常な発電状態であるか否かが上記測定値から判然としない場合は、負電圧が発生したと判定することで、負電圧の看過を回避できる。
【０００５】
しかし、上記の判定手法は、実際には負電圧が発生していない場合でも、負電圧が発生したという誤判定をもたらす可能性があり、ひいては不要な出力制限を引き起こす可能性がある。本願発明は、上記先行技術を踏まえ、複数セル毎の電圧に基づき発電状態を判定する手法において、判定精度を向上させることを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、以下の形態として実現できる。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、発電監視装置が提供される。この発電監視装置は；燃料電池に含まれる２以上のセルによるセル電圧の合計値を取得する取得部と；前記合計値が第１の電圧値の場合は前記２以上のセルの少なくとも一部による発電が異常である異常発電と判定し、前記合計値が前記第１の電圧値よりも大きい第２の電圧値の場合は前記２以上のセルによる発電が正常である正常発電と判定し、前記合計値が前記第１の電圧値よりも大きく前記第２の電圧値よりも小さい第３の電圧値の場合、カソードガスが欠乏しているときは前記正常発電と判定し、カソードガスが欠乏していないときは前記異常発電と判定する判定部とを備える。この形態によれば、上記の合計値に加え、カソードガスが欠乏しているか否かを加味することによって、発電状態の判定精度を向上させることができる。
【０００８】
（２）上記形態において、前記判定部は、カソードガスが欠乏している場合、判定値として前記合計値に基づき算出される前記セル電圧の推定値を、欠乏時用閾値と比較することによって前記正常発電か前記異常発電かを判定してもよい。この形態によれば、他のセルの発電状態に影響されずに判定ができる。
【０００９】
（３）上記形態において、前記判定部は、カソードガスが欠乏していない場合、判定値として前記合計値と前記燃料電池の発電状態を示す代表電圧値との比較結果を、通常用閾値と比較することによって前記正常発電か前記異常発電かを判定してもよい。この形態によれば、カソードガスが欠乏していない場合に、代表電圧値を基準とした判定ができる。
【００１０】
（４）上記形態において、前記欠乏時用閾値および前記通常用閾値は、同じ値でもよい。この形態によれば、カソードガスが欠乏しているか否かで閾値を変更しなくても済む。
【００１１】
（５）上記形態において、前記判定部は、カソードガスが欠乏している場合、判定値として前記合計値と前記燃料電池の発電状態を示す代表電圧値との比較結果を、欠乏時用閾値と比較することによって前記正常発電か前記異常発電かを判定してもよい。この形態によれば、カソードガスが欠乏している場合に、代表電圧値を基準とした判定ができる。
【００１２】
（６）上記形態において、前記判定部は、カソードガスが欠乏していない場合、前記判定値を通常用閾値と比較することによって前記正常発電か前記異常発電かを判定してもよい。この形態によれば、カソードガスが欠乏しているか否かで判定値を変更しなくても済む。
【００１３】
（７）上記形態において、前記判定部は、カソードガスが欠乏していない場合、前記判定値が前記通常用閾値よりも小さいことが所定時間、継続した場合に前記異常発電と判定してもよい。この形態によれば、外乱による誤判定を抑制できる。
【００１４】
（８）上記形態において、前記判定部は、カソードガスが欠乏している場合、前記判定値が前記欠乏時用閾値よりも小さいことが、前記所定時間よりも長い時間、継続した場合に前記異常発電と判定してもよい。この形態によれば、カソードガスが欠乏している場合は、カソードガスが欠乏していない場合に比べ、異常発電という判定結果が出にくくなる。ひいては、カソードガスが欠乏している場合における誤判定の可能性を低減できる。
【００１５】
（９）上記形態において、前記比較結果は、前記合計値から前記代表電圧値を減算して得られる差でもよい。この形態によれば、判定値を簡単に算出できる。
【００１６】
（１０）上記形態において、前記代表電圧値は、前記燃料電池に含まれる全てのセルそれぞれによるセル電圧を平均した値でもよい。この形態によれば、燃料電池全体の発電状態を基準とした判定ができる。
【００１７】
（１１）上記形態において、前記判定部は、カソードガスの流量に基づき、カソードガスが欠乏しているか否かを判定してもよい。この形態によれば、カソードガスが欠乏しているかを容易に判定できる。
【００１８】
（１２）前記判定部は、発電電流に基づき、カソードガスが欠乏しているか否かを判定してもよい。この形態によれば、カソードガスが欠乏しているかを容易に判定できる。
【００１９】
本発明は、上記以外の種々の形態で実現できる。例えば、燃料電池システム、発電監視方法、この方法を実現するためのコンピュータプログラム、このコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】燃料電池システムの概略構成図。
【図２】セルモニタがセルに接続される様子を示す図。
【図３】測定電圧とセル電圧との関係を示す棒グラフ。
【図４】発電監視処理を示すフローチャート(実施形態１)。
【図５】水素欠乏及びエア欠乏が進行した場合におけるセル電圧の変化を示すグラフ。
【図６】発電監視処理を示すフローチャート(実施形態２)。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、自動車に搭載される燃料電池システム２０の概略構成を示す。燃料電池システム２０は、アノード系５０と、カソード系６０と、制御部８０と、セルモニタ８５と、冷却系９０と、燃料電池１００とを備える。燃料電池１００は、エンドプレート１１０と、絶縁板１２０と、集電板１３０と、複数（例えば４００枚）のセル１４０と、集電板１３０と、絶縁板１２０と、エンドプレート１１０とが、この順に積層されたスタック構造を有する。
【００２２】
アノード系５０は、水素タンク５１と、タンクバルブ５２と、レギュレータ５３と、配管５４と、排出制御弁５６と、排出配管５７と、循環ポンプ５８とを備える。水素タンク５１に貯蔵された水素は、タンクバルブ５２、レギュレータ５３及び配管５４を介して、燃料電池１００のアノードに供給される。
【００２３】
アノードオフガス（生成水を含む）は、排出制御弁５６が開弁している場合、排出配管５７から排出される。循環ポンプ５８は、アノードオフガスを配管５４に再び流入させる。
【００２４】
カソード系６０は、配管６１と、エアコンプレッサ６２と、排出配管６３と、圧力計６５とを備える。エアコンプレッサ６２は、大気から吸引したエアを圧縮し、配管６１を介して燃料電池１００のカソードに供給する。カソードオフガス（生成水を含む）は、排出配管５７を介して大気に排出される。圧力計６５は、カソードの入口付近の圧力を計測する。
【００２５】
冷却系９０は、ウォーターポンプ９１と、配管９２と、配管９３と、ラジエータ９４とを備える。水などの冷却媒体は、ウォーターポンプ９１によって、配管９２と、燃料電池１００と、配管９３と、ラジエータ９４とを循環する。燃料電池１００の廃熱がラジエータ９４において大気に放出されることによって、燃料電池１００が冷却される。
【００２６】
制御部８０は、先述した各種動作を統括制御したり、統括制御に必要な情報を取得したりすることによって、燃料電池１００による発電を制御する。本実施形態における制御部８０は複数のＥＣＵによって構成される。制御部８０による上記制御は、これら複数のＥＣＵが互いに通信し、協調することで実現されている。セルモニタ８５は、セル１４０の発電状態を取得し、制御部８０に入力する。
【００２７】
図２は、セルモニタ８５がセル１４０に接続される様子を示す。セルモニタ８５は、各セルグループについてのセル電圧の合計値を測定する。本実施形態におけるセルグループは、隣接する２つのセル１４０によって構成される。このような構成によるセルモニタ８５は、セル１４０毎に電圧を測定する構成に比べ、安価に製造できる。以下、上記の合計値を測定電圧という。
【００２８】
燃料電池システム２０は、さらに、電圧計８７と電流計８９とを備える。電圧計８７は、発電電圧を測定し、制御部８０に送信する。電流計８９は、発電電流を測定し、制御部８０に送信する。制御部８０は、発電電圧の値、発電電流の値を上記の統括制御に用いる。
【００２９】
図３は、測定電圧とセル電圧との関係を説明するための棒グラフである。図３の（Ａ）は、測定電圧ＶＡが、スタック平均セル電圧Ｖｍを大きく超えている場合を例示する。スタック平均セル電圧Ｖｍとは、電圧計８７による測定値をセル１４０の数で除算した値である。測定電圧ＶＡからスタック平均セル電圧Ｖｍを減算した判定値ＶｄＡ（判定値Ｖｄについては図４と共に後述）は、正の値であり、スタック平均セル電圧Ｖｍに近似する値である。測定電圧ＶＡの場合、セル電圧ＶＡ１，ＶＡ２は両方とも、図３の（Ａ）に例示されるようにスタック平均セル電圧Ｖｍ付近の値である可能性が高い。セル電圧ＶＡ１，ＶＡ２とは、測定電圧ＶＡの測定対象となったセルグループを構成する各セル１４０のセル電圧として推定される値を意味する。以下、「ＶＡ」を「ＶＢ」等に置き換えた場合も同様な意味である。
【００３０】
一方、図３の（Ｂ），（Ｃ）に例示された測定電圧ＶＢ，ＶＣは、負の値であると共に、スタック平均セル電圧Ｖｍを大幅に下回る。この結果、判定値ＶｄＢ，ＶｄＣは負の値になる。このような場合は、少なくとも一部のセル１４０に負電圧が発生している可能性が高い。図３の（Ｂ）はセル電圧ＶＢ１，ＶＢ２が両方とも負電圧の場合、（Ｃ）はセル電圧ＶＣ１が正電圧、セル電圧ＶＣ２が負電圧の場合を例示する。
【００３１】
測定電圧の取得は、上記のような負電圧が発生しているセル１４０の検出を目的の一つとしている。負電圧が発生したセル１４０は、劣化が進行するからである。
【００３２】
図３の（Ｄ），（Ｅ）に例示された測定電圧ＶＤ，ＶＥは、正の値であるものの、スタック平均セル電圧Ｖｍより小さい。これに伴い、判定値ＶｄＤ，ＶｄＥは負の値になる。このような場合は、負電圧が発生しているか否かを、測定電圧から直ちに推測することは難しい。つまり、図３の（Ｄ）に示すようにセル電圧ＶＤ１，ＶＤ２の両方ともが正電圧である可能性がある一方、図３の（Ｅ）に示すようにセル電圧ＶＥ１が正電圧であるものの、セル電圧Ｖ２が負電圧である可能性がある。
【００３３】
上記のような測定電圧とセル電圧との関係を考慮し、発電を制御するための処理として、次から発電監視処理を説明する。
【００３４】
図４は、発電監視処理を示すフローチャートである。発電監視処理は、燃料電池１００による発電中、制御部８０によって繰り返し実行される。より詳細には、制御部８０に含まれる或る１つのＥＣＵが実行する。
【００３５】
まず、エアの流量が所定値（例えば１０００ＮＬ(Normal Liter)）未満であるかを判定する（ステップＳ２１０）。エアの流量は、大気温度や、圧力計６５による測定値、エアコンプレッサ６２の回転数などから算出する。エアの流量が所定値以上の場合（ステップＳ２１０、ＮＯ）、通常用の判定閾値（例えば−０．２Ｖ）を選択し（ステップＳ２２０）、続いて通常用の判定時間（例えば２秒）を選択する（ステップＳ２３０）。なお、ここでいう「通常」とは、少なくともエア欠乏（後述）は発生していないということを意味する。
【００３６】
上記の判定閾値および判定時間は、発電の異常を検出するためのステップ（後述するステップＳ２５０，Ｓ２６０）で用いられるパラメータである。
【００３７】
一方、エアの流量が所定値未満の場合（ステップＳ２１０、ＹＥＳ）、エア欠乏時用の判定閾値（例えば−１．０Ｖ）を選択する（ステップＳ２２５）。エア欠乏時用の判定閾値は、通常用の判定閾値よりも小さい値である。続いてエア欠乏時用の判定時間（例えば５秒）を選択する（ステップＳ２３５）。エア欠乏時用の判定時間は、通常用の判定閾値よりも長い時間である。次から、上記のエア欠乏について説明する。
【００３８】
図５は、水素欠乏が発生した場合と、エア欠乏が発生した場合とについて、セル電圧の変化を概略的に示すグラフである。水素欠乏とは、アノードガスの欠乏であり、セル１４０における正常な発電反応に必要な量よりも水素が欠乏した状態を意味する。エア欠乏とは、カソードガスの欠乏であり、セル１４０における正常な発電反応に必要な量よりも酸素が欠乏した状態を意味する。水素欠乏が進行すると、図５に示すように、負電圧を発生させる。これに対してエア欠乏が進行しても、ゼロＶが維持されるだけで、負電圧を発生させることはない。
【００３９】
従って、図３と共に説明した判定値Ｖｄが負の値になる場合であっても、その原因がエア欠乏であるなら、図３の（Ｄ）のように、負電圧は発生していない可能性が高い。そこで、エア欠乏である可能性が高い場合と、そうではない場合とで、負電圧の発生を検出するためのステップで用いられるパラメータを切り替える。先述したステップＳ２１０は、この切り替えを実現するために、エア欠乏の発生を検出するための判定ステップである。エアの流量が少ないと、カソードにおける水分排出が不十分になり、ストイキ比が十分であっても、一部のセルに対してエア欠乏を引き起こしやすくなる。
【００４０】
上記のように判定閾値と判定時間を選択した後、判定値Ｖｄを算出する（ステップＳ２４０）。判定値Ｖｄは、図３と共に説明したように、測定電圧とスタック平均セル電圧Ｖｍとの比較結果であり、具体的には（測定電圧−スタック平均セル電圧Ｖｍ）によって算出される。
【００４１】
続いて、判定値Ｖｄと判定閾値とを比較した判定、具体的には判定値Ｖｄが判定閾値未満であるかを判定する（ステップＳ２５０）。この判定閾値は、先述したように、ステップＳ２２０とステップＳ２２５との何れかで選択されたものである。例えばスタック平均セル電圧が０．７Ｖの場合、判定閾値が通常用の−０．２Ｖのとき、測定電圧が０．５Ｖ未満であれば、判定値Ｖｄが判定閾値未満と判定される。
【００４２】
一方、例えばスタック平均セル電圧が０．７Ｖの場合、判定閾値がエア欠乏時用の−１．０Ｖのとき、測定電圧が−０．３Ｖ未満であれば、判定値Ｖｄが判定閾値未満と判定される。よって、測定電圧が−０．３Ｖ未満または０．５Ｖ以上の場合、判定結果はエア欠乏時であるか通常時であるかに依存しない。これに対して測定電圧が−０．３Ｖ以上０．５Ｖ未満の場合、判定結果はエア欠乏時であるか通常時であるかに依存する。
【００４３】
判定値Ｖｄが判定閾値未満である場合（ステップＳ２５０、ＹＥＳ）、判定時間が経過したかを判定する（ステップＳ２６０）。「判定時間が経過する」とは、初回のステップＳ２５０を実行した時刻を基準にして、ステップＳ２３０又はステップＳ２３５で選択した判定時間が経過することを意味する。
【００４４】
判定時間が経過していない場合（ステップＳ２６０、ＮＯ）、ステップＳ２１０に戻り、ステップＳ２５０までの処理を再び実行する。判定値Ｖｄが判定閾値未満である状態が継続すると、ステップＳ２１０〜Ｓ２５０を繰り返している間に、判定時間が経過する（ステップＳ２６０、ＹＥＳ）。この場合、負電圧の発生を検出し（ステップＳ２７０）、出力制限を実施して（ステップＳ２８０）、発電監視処理を終える。
【００４５】
上記の出力制限とは、燃料電池１００による発電電力が上限値を超えないように制限することである。この上限値は、通常時において設定される上限値よりも低い値である。これらの措置によって、負電圧によるセル１４０の劣化を抑制する。
【００４６】
一方、判定時間が経過する前に、判定値Ｖｄが判定閾値以上に達した場合（ステップＳ２５０、ＮＯ）、発電監視処理を終える。つまり、発電は正常であり、出力制限は不要であると判定する。このように判定するのは、判定値Ｖｄが判定閾値以上であれば、水素欠乏が発生していないと推定されるので、セルの劣化を抑制するよりも出力の確保を優先するためである。
【００４７】
上記の実施形態１によれば、少なくとも以下の効果を得ることができる。
エア欠乏が発生している場合における判定精度が向上する。これは、エア欠乏が検出された場合、通常の場合に比べ、異常発電と判定する基準（判定閾値および判定時間）を緩和するからである。
【００４８】
判定値Ｖｄをエア欠乏であるか否かに関わらず変更しないので、処理負荷が軽減される。
【００４９】
判定値Ｖｄとして、測定電圧からスタック平均セル電圧Ｖｍを減算した値を採用しているため、一部のセルで発生した異常発電を検出しやすい。
【００５０】
判定時間を用いた判定手法によって、外乱による誤判定が抑制される。
【００５１】
実施形態２を説明する。実施形態２は、実施形態１と比較すると、ハードウエア構成は同じである一方、発電監視処理の内容が異なる。図６は、実施形態２における発電監視処理を示すフローチャートである。
【００５２】
発電監視処理を開始すると、電流計８９から取得した発電電流の値が所定値（例えば５０Ａ）未満であるかを判定する（ステップＳ３１０）。ステップＳ３１０は、実施形態１のステップＳ２１０と同様に、エア欠乏の発生を検出するための判定ステップである。発電電流の値が小さいと、適切なストイキ比を確保するためのエアの流量も小さくなる。この結果、実施形態１で説明したようにエア欠乏を引き起こしやすくなる。
【００５３】
発電電流の値が所定値以上の場合（ステップＳ３１０、ＮＯ）、通常用の判定値Ｖｄを算出する（ステップＳ３４０）。通常用の判定値Ｖｄとは、実施形態１における判定値Ｖｄと同じように算出される値である。つまり、（測定電圧−スタック平均セル電圧Ｖｍ）によって算出される。
【００５４】
一方、発電電流の値が所定値未満の場合（ステップＳ３１０、ＹＥＳ）、エア欠乏時用の判定値Ｖｋを算出する（ステップＳ３４５）。エア欠乏時用の判定値Ｖｋは、（測定電圧／セルグループを構成するセル数）によって算出される。つまり、エア欠乏時用の判定値Ｖｋは、セルグループを構成するセル１４０についての平均セル電圧であって、測定電圧に基づいて算出される推定値である。以下、この値を、グループ平均セル電圧とも呼ぶ。実施形態２におけるグループ平均セル電圧は、（測定電圧／２）によって算出される。
【００５５】
判定値Ｖｋの算出後、判定値Ｖｋが判定閾値未満であるかを判定する（ステップＳ３５０）。実施形態２では、判定閾値は固定値（例えば−０．２Ｖ）である。例えば、エア欠乏時の場合、判定閾値が−０．２Ｖであるときは、測定電圧が−０．４Ｖ未満であれば、判定値Ｖｋが判定閾値未満と判定される。一方、通常時の場合、例えば判定閾値が−０．２Ｖであり、スタック平均セル電圧が０．７Ｖのときは、測定電圧が０．５Ｖ未満であれば、判定値Ｖｄが判定閾値未満と判定される。よって、測定電圧が−０．４Ｖ未満または０．５Ｖ以上の場合、判定結果はエア欠乏時であるか通常時であるかに依存しない。これに対して測定電圧が−０．４Ｖ以上０．５Ｖ未満の場合、判定結果はエア欠乏時であるか通常時であるかに依存する。
【００５６】
判定値Ｖｋが判定閾値未満である場合（ステップＳ３５０、ＹＥＳ）、判定時間が経過したかを判定する（ステップＳ３６０）。実施形態２においては、判定時間は固定値（例えば２秒）である。
【００５７】
判定時間が経過していない場合（ステップＳ３６０、ＮＯ）、ステップＳ３１０〜Ｓ３５０を繰り返す。判定時間が経過した場合（ステップＳ３６０、ＹＥＳ）、実施形態１と同様に、負電圧の発生を検出し（ステップＳ３７０）、出力制限を実施して（ステップＳ３８０）、発電監視処理を終える。
【００５８】
一方、判定時間が経過する前に、判定値Ｖｋが閾値以上に達した場合（ステップＳ３５０、ＮＯ）、発電監視処理を終える。
【００５９】
上記の実施形態２によれば、少なくとも以下の効果を得ることができる。
エア欠乏が発生している場合における判定精度が向上する。これは、エア欠乏が検出された場合、グループ平均セル電圧を判定閾値と比較する判定手法を採用するからである。エア欠乏が発生している場合、負電圧が発生している可能性は低い。よって、エア欠乏が発生している場合、グループ平均セル電圧自体が、負電圧の発生を示す値（−０．２Ｖ未満）であるか否かという判定手法を採用することによって、スタック平均セル電圧を考慮した判定手法と比べて、判定基準の緩和と判定精度の向上とを両立させることができる。
【００６０】
判定閾値と判定時間とをエア欠乏であるか否かに関わらず変更しないので、処理負荷が軽減される。
【００６１】
本発明は、本明細書の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。例えば、以下の変形例が挙げられる。
【００６２】
エア欠乏が発生しているか否かの判定手法は、実施形態１，２として開示した２つの手法（ステップＳ２１０，Ｓ３１０）の他にも種々考えられる。例えば以下の(a),(b),(c)の場合に、エア欠乏が発生したと判定してもよい。(a),(b),(c)の判定手法は、何れか１つのみ用いてもよいし、複数の条件を組み合わせてもよい。複数の条件を組み合わせる場合、実施形態１，２の手法の少なくとも何れかと組み合わせてもよい。組み合わせ方はＡＮＤ条件やＯＲ条件など、どのような手法でもよい。
【００６３】
(a)アノード系の循環ポンプの回転数が所定値（例えば５００ｒｐｍ）以上の場合、(b)燃料電池システムを搭載した自動車の姿勢(傾き)がカソードからの排水を阻害する場合、(c)燃料電池システムを搭載した自動車の加速度がカソードからの排水を阻害する場合。
【００６４】
上記(a)について、アノード系の循環ポンプの回転数が所定値以上であることは、水素欠乏が発生していない可能性が高いことを示す。よって、上記(a)は、エア欠乏の発生の可能性を示す判定基準として用いることができる。
【００６５】
上記(b),(c)について、例えば実施形態１，２の場合、排水の向きが、自動車の前後方向後ろ向きになるように、燃料電池が搭載されている。このような場合は、自動車のリアがフロントよりも高くなると、排水が阻害される。或いは、自動車の前後方向後ろ向きの加速度が所定値（例えば０．５Ｇ以上）になると、排水が阻害される。
【００６６】
エア欠乏が発生した場合に変更する内容は、判定値、判定閾値、判定時間の何れか１つでもよいし、２つ以上を組み合わせてもよい。例えば実施形態２のように、エア欠乏が発生しているか否かに基づき判定値を変更する場合に、判定閾値も変更してもよい。
エア欠乏が発生した場合、異常発電の検出を停止してもよい。
【００６７】
実施形態２において説明したエア欠乏時用の判定値は、セルグループに含まれるセル数で除算しなくてもよく、例えば測定電圧そのものでもよい。測定電圧そのものを判定値として用いる場合、判定閾値を変更してもよい。例えば、実施形態２の場合であれば、判定閾値を２倍して−０．４Ｖにしてもよい。このようにしても、エア欠乏時における判定手法としては実質的に変わりがない。
実施形態２において説明したエア欠乏時用の判定値と比較する判定閾値は、ゼロＶでもよいし正の値でもよい。
【００６８】
実施形態１における判定値や、実施形態２における通常用の判定値は、測定値からスタック平均セル電圧を減算した値でなくてもよい。例えば、スタック平均セル電圧の代わりに、一部のセル（例えば全体の半分のセル）についての平均セル電圧を用いてもよい。或いは、測定値とスタック平均セル電圧との比でもよい。
【００６９】
セルグループを構成するセルの数は、複数であればいくつでもよい。
セルグループを構成しないセルを含んでもよい。つまり、１つのセル毎に電圧が測定されるものが含まれてもよい。
セルグループを構成するセルの数は、統一されていなくてもよい。
電圧が測定されないセルが含まれていてもよい。
【００７０】
発電監視処理の実行主体は、１つのＥＣＵでなくてもよく、複数のＥＣＵ（制御装置）でもよい。つまり、複数のＥＣＵが互いに通信し、協調して発電監視処理を実行してもよい。
【００７１】
燃料電池の用途は、自動車用でなくてもよい。例えば、他の輸送用機器（二輪車、電車など）に搭載されものでもよいし、据え置きの発電用でもよい。
【符号の説明】
【００７２】
２０…燃料電池システム
５０…アノード系
５１…水素タンク
５２…タンクバルブ
５３…レギュレータ
５４…配管
５６…排出制御弁
５７…排出配管
５８…循環ポンプ
６０…カソード系
６１…配管
６２…エアコンプレッサ
６３…排出配管
６５…圧力計
８０…制御部
８５…セルモニタ
８７…電圧計
８９…電流計
９０…冷却系
９１…ウォーターポンプ
９２…配管
９３…配管
９４…ラジエータ
１００…燃料電池
１１０…エンドプレート
１２０…絶縁板
１３０…集電板
１４０…セル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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