[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及以燃料电池为能量源的燃料电池系统，该燃料电池由多个通过氧化气体与燃料气体的电化学反应而发电的单体电池层叠而成，本发明特别涉及对单体电池电压进行监控的技术。

背景技术

一直以来，作为以通过燃料气体与氧化气体的电化学反应而发电的燃料电池为能量源的燃料电池系统，开发了各种结构。其中大多数为燃料电池通过作为最小发电单位的单体电池层叠多个而成的堆结构。各单体电池具备在由离子交换膜构成的电解质膜的两侧分别配置有空气极及燃料极的MEA(膜-电极结构体)、和在MEA的两侧配置的一对隔板。

在具备堆结构的燃料电池的燃料电池系统中，需要始终监控各单体电池是否具有所希望的发电性能，因此通常具备单体电池监测器。在此，单体电池是以例如几十至几百这样的单位层叠多个的结构。因此，取代检测全部的单体电池的输出电压，而将由多个单体电池构成的组作为1个单位，进行以组单位来监控输出电压。

然而，在以组单位的电压监控中，虽然能够确定导致电压下降为规定电压值以下的单体电池所存在的组，但是无法确定最低单体电池电压。作为其对策，例如在专利文献1中公开了一种将从最低组电压减去平均单体电池电压所得到的值推定为最低单体电池电压的技术。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-021611号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在单体电池电压低于规定的阈值的情况下，若对此状态放任不管，则单体电池成为过热状态，电解质膜熔融而在电解质膜空出孔，因此需要对燃料电池的输出电流进行限制等应对。

然而，当最低单体电池电压的推定精度低时，在误认为最低单体电池电压为规定的阈值以上的状态下进行燃料电池的输出控制，因此尽管实际的单体电池电压比规定的阈值下降，也置之不理而不进行任何降低燃料电池的输出电流等限制处理。

根据专利文献1公开的技术，虽然在一定程度上能够提高最低单体电池电压的推定精度，但是在单体电池电压低的一侧和高的一侧，低电压侧的单体电池电压的偏差增大，因此利用最低组电压与平均单体电池电压之差的话，在高精度地推定实际的最低单体电池电压方面存在一定的界限。

本发明鉴于上述情况而作出，目的在于提供一种通过提高最低单体电池电压的推定精度而能够抑制单体电池电压下降造成的燃料电池的损伤的燃料电池系统。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的，本发明的燃料电池系统具备：燃料电池，由多个通过燃料气体与氧化气体的电化学反应而发电的单体电池层叠而成；单体电池监测器，能够检测每多个单体电池的组电压；以及推定装置，推定最低单体电池电压，所述推定装置具备推定最高单体电池电压的最高单体电池电压推定部，在将所述组电压中的最低电压值的组的平均电压定义为最低组平均电压时，使用该最低组平均电压和所述最高单体电池电压的推定值来推定所述最低单体电池电压。

本发明的发明者对于最低单体电池电压的推定方法反复仔细研究的结果是，得到了最高单体电池电压的偏差比最低单体电池电压的偏差小这样的见解。本发明基于这样的见解而作出，使用最高单体电池电压的推定值来推定最低单体电池电压。由此，根据该结构，能够更高精度地推定最低单体电池电压。

在上述结构中，可以的是，1个所述组由2个所述单体电池构成，所述推定装置将从所述最低组平均电压乘以二的值减去所述最高单体电池电压的推定值所得到的值推定为所述最低单体电池电压。

根据该结构，考虑了2个单体电池的组合成为在全部的单体电池之中输出最低电压的单体电池与输出最高单体电池电压的单体电池的组合的最不优选的组合，能抑制将最低单体电池电压的推定值推定得比实际电压高的不良情况的发生。

所述推定装置可以在向所述燃料电池的氧化气体供给量为规定值以下的氧化气体供给不足时和除此以外的通常运转时，变更所述最高单体电池电压推定部的所述最高单体电池电压的推定方法。

在该结构中，根据燃料电池的运转状态，选择推定精度更高的推定方法来推定最高单体电池电压。

例如，在所述通常运转时，所述最高单体电池电压推定部可以将所述燃料电池的总电压除以所述单体电池的总数而求出的平均电压加上表示单体电池电压的偏差的常数所得到的值作为所述最高单体电池电压的推定值。