[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及具备燃料电池的燃料电池系统，特别是涉及改良了燃料电池的阻抗计测法的燃料电池系统。 

背景技术

在作为车辆、船舶等移动体用的驱动源而具备利用氢和氧(空气)的电化学反应进行发电的燃料电池的燃料电池系统中，在0℃以下的低温状态下，存在于电极附近的水分冻结，阻碍反应气体的扩散，或者使电解质膜的电传导率降低。即，在0℃以下的低温环境下起动燃料电池时，冻结导致的反应气体通路的堵塞及阻碍向电解质膜流动的反应气体(氢及空气)的行进、到达，从而即使向燃料电池供给燃料气体，也往往无法进行电化学反应，不能起动燃料电池，另外，由于在反应气体通路内结露的水分冻结，从而在气体通路内产生闭塞。 

作为解决现有的上述问题的方法，例如在日本特开2005-71626号公报中公示有一种技术：在低温环境下使用的燃料电池系统中，从冰点以下起动时将输出电流设定为最大。根据上述现有的技术，可以促进燃料电池自己发电，缩短预热时间。 

在此，在上述日本特开2005-71626号公报中公示有一种测定高频率阻抗的技术，作为测定燃料电池单电池的内部电阻的方法(段落0076～0099)。燃料电池单电池的内部电阻和残留于单电池的电解质膜的水分量(下面称为“含水量”)有较强的相关关系，所以可以根据交流阻抗的计测来推测燃料电池的含水量。 

作为这种含水量推测法，例如在日本特开2003-86220号公报中 记载有一种燃料电池系统，其求出使频率从高频率至低频率产生变化并同时对燃料电池的输出信号施加正弦波信号的情况下的燃料电池的复数阻抗，根据燃料电池的内部水分量不足时增加的电阻成分R1和内部水分量过剩时增加的电阻成分R2来推测燃料电池的水分状态。电阻成分R1通过施加高频率的正弦波信号来测定，电阻成分R2通过施加低频率的正弦波信号来测定。 

作为同样的技术，在日本特开2003-297408号公报中记载有一种燃料电池系统，其构成为根据电化学单电池的电压或电流的一方，检测被测定气体的含水量。 

另外，在日本特开2005-209635号公报中记载有一种燃料电池的发电运转控制方法，其检测电解质膜和反应气体流路中的两方的残留水分而控制反应气体的湿度状况，由此最适宜地控制燃料电池的持续运转中的电解质膜的残留水分，由此，减少或取消燃料电池停止时的扫气时间，提高再起动时的起动性。 

另外，在日本特开2005-332702号公报中记载有一种燃料电池诊断装置，其使用对具备n个单电池或单电池模块的燃料电池的电压进行升降压的DC-DC转换器，测定对该燃料电池施加规定频率的交流时的每个单电池等的电压变化，由此测定其内部电阻，根据该内部电阻及电抗，检测每个单电池等的异常。 

在此，上述日本特开2005-71626号公报记载的发明是用于通过燃料电池的单电池电压低于规定的电压值以防止在阳极的碳上发生氧化反应而产生碳消失及劣化的发明，为避免这种状态，在燃料电池的单电池电压不低于规定电压的范围内将输出电流设定为最大。 

但是，在上述背景技术中叙述的现有的燃料电池系统中，根据交流阻抗法测定燃料电池(下述中有时称为“FC”)的阻抗时，与施加 的交流信号对应的电压变动也表现在蓄电装置的输出电压中。在该电压变动的极小值过低的情况下，存在构成蓄电装置的单电池中产生不良情况之类的问题。 

发明内容

本发明是鉴于上述现有的问题而提出，其目的在于，提供一种在计测燃料电池的交流阻抗时可以保护蓄电装置的燃料电池系统。 

为了解决上述问题，本发明的燃料电池系统，具备燃料电池和能够将所述燃料电池的输出电力充电地连接的蓄电装置，构成为能够计测所述燃料电池的交流阻抗，其特征在于，在所述蓄电装置的输出电压值纳入能够保护所述蓄电装置的规定的保护电压值的范围内的情况下，允许所述交流阻抗计测。 

另外，本发明的燃料电池系统的交流阻抗测定方法，其特征在于，包括：在所述燃料电池的输出电压上叠加规定的交流信号的步骤；对随着叠加了所述交流信号的所述燃料电池的输出电压值的变化而变动的所述蓄电装置的输出电压值进行检测的步骤；将所述检测出的所述蓄电装置的输出电压值与规定的阈值电压进行比较的步骤；根据所述蓄电装置的输出电压值是否超过所述阈值电压来判断允许或不允许所述交流阻抗计测的步骤。