度增大時，從超過1.2A/cm2的附近起差別逐漸開始產生。S卩，即便是相同的電流密度，與合格品相比，不合格品的單電池電壓也低。并且，該差別隨著電流密度越變大而越擴大。但是，在濕潤狀態的情況下，與干燥狀態的情況相比，輸出的下降緩和。
[0043]這樣，無論是濕潤狀態還是干燥狀態，陽離子污染的影響變化是因為干燥和陽離子污染這雙方使質子傳導的阻力增大的緣故。即，在濕潤狀態的情況下，雖然發生了陽離子污染，但質子傳導性沒有大幅惡化，相對于此，在干燥狀態的情況下，受到陽離子污染和電解質膜的干燥這雙方的影響而質子傳導性大幅惡化。
[0044]根據與圖4及圖5 —起說明的上述內容而導出的是，在電流密度高且干燥狀態下測定單電池電壓時，容易檢測到陽離子污染。然而，當電流密度高時，生成水的量增多而成為濕潤狀態。因此，僅僅是提高電流密度的話，無法實現上述的測定條件。因此，在本實施方式中，通過如步驟S120那樣使電流密度急劇上升來實現上述的測定條件。S卩，在低電流密度的情況下生成水的量少，因此從此狀態起急劇地使電流密度上升，由此同時實現高電流密度和干燥狀態。
[0045]在檢查處理中，在電壓差AV小于閾值Vtl的情況下(步驟S150為“是”)，針對各單電池FC，判定單電池電壓V4是否為閾值Vt4以上(步驟S170)。在存在單電池電壓V4小于閾值Vt4的單電池FC的情況下(步驟S170為“否”)，判定為該單電池FC是由陽離子污染以外的異常產生的不合格品(步驟S180)。閾值Vt4是在最大輸出時作為應滿足的電壓值而實驗性地確定的閾值。
[0046]這樣，在繼續維持高電流密度的穩態運轉之后，若單電池電壓未恢復，則能夠判定為是由陽離子污染以外產生的不合格品是因為如前述那樣陽離子污染的影響在電解質膜為濕潤狀態的情況下潛在化的緣故。
[0047]在存在單電池電壓V4為閾值Vt4以上的單電池FC的情況下(步驟S170為“是”)，將該單電池FC判定為正常(S175)。然后，到過渡輸出穩定為止，與圖6—起如后述那樣使電流密度上升下降(步驟S190)。步驟S190為了判定為正常的單電池FC的出廠的準備而執行。在步驟S190之后，判定為正常的單電池FC作為燃料電池的構成部件而組裝。
[0048]另一方面，在步驟S160、S180中判定為異常的單電池FC被廢棄或回收再利用。
[0049]圖6是表示步驟S190中的電流密度的變化的情況的坐標圖。如圖6所示，反復進行維持為規定值J1、以0.5A/ (cm2.sec)上升、維持為最大值J2、以-0.5A/ (cm2.sec)下降。過渡輸出是電流密度剛成為最大值J2之后的單電池電壓的情況。
[0050]圖7、圖8是用于說明比較例的坐標圖。圖7、圖8示出了將檢查處理中的步驟S120變更后的情況下的單電池電壓的情況。
[0051]圖7示出了在步驟S120中，使電流密度線性地上升，并將上升速度設定為0.03A/(cm2.sec)的情況。圖8示出了在步驟S120中，使電流密度呈階梯狀地上升，并將平均上升速度設定為0.03A/(cm2.sec)的情況。S卩，無論在哪種情況下，與實施方式相比，都平緩地使電流密度上升。
[0052]如圖7所示，t3’時刻處的正常的情況的單電池電壓V3a’與陽離子污染的情況的單電池電壓V3b’之差比實施方式的情況小。由此，在正常的情況和陽離子污染的情況下，電壓差AV之差也減小。與圖8的情況一樣，正常的情況的單電池電壓V3a”與陽離子污染的情況的單電池電壓V3b”之差比實施方式的情況較小。由此，在這些手法中，陽離子污染的檢測比實施方式困難。
[0053]根據以上說明的實施方式，能夠高精度地檢測由陽離子污染引起的過渡時的輸出下降。過渡時的輸出低時，即使駕駛者踏入油門踏板，也不怎么加速，因此容易被駕駛者識別作為不良情況。由此，在制造工序中能夠高精度地檢測出過渡時的輸出下降是有用的。
[0054]需要說明的是，過渡時的輸出下降的原因并不局限于本實施方式中例示的陽離子污染。即，即使由于其他的原因而過渡時的輸出下降，根據本實施方式的檢查處理，也能夠高精度地檢測出該輸出下降。
[0055]本發明并不局限于本說明書的實施方式、實施例、變形例，在不脫離其主旨的范圍內能夠以各種結構實現。例如，
【發明內容】
一欄記載的各方式中的技術特征所對應的實施方式、實施例、變形例中的技術特征為了解決前述的課題的一部分或全部，或者為了實現前述的效果的一部分或全部而可以適當地進行更換、組合。該技術特征在本說明書中只要不是作為必須的結構進行說明，就可以適當刪除。例如，例示以下的情況。
[0056]使電流密度上升的速度可以不是0.5A/ (cm2.sec)，即，可以是0.5A (cm2.sec)以下(例如 0.4A/ (cm2.sec))，也可以是 0.5A (cm2.sec)以上(例如 0.6A/ (cm2.sec))。使電流密度上升的速度只要是能夠帶來從低電流密度的運轉狀態向高電流密度且電解質膜成為干燥狀態的運轉狀態的變化的速度即可。
[0057]電流密度的上升可以不是線性，可以是非線性，也可以是階梯狀。這種情況下，上升速度可以通過平均來計算。
[0058]測定電流密度的上升引起的過渡性的狀態的時刻可以是電流密度的上升完成之前。例如，可認為即使是上升完成的I秒鐘之前，也能夠檢測合格品與陽離子污染產生的不合格品之差。
[0059]作為剛使電流密度上升之后的t3時刻只要是成為穩態運轉狀態之前的時刻即可，可以任意。例如，可以是從電流密度成為最大的時刻起經過了任意的時間(例如20秒)之后。
[0060]作為使電流密度上升起經過了規定時間之后的t4時刻只要是單電池電壓穩定之后的時刻即可，可以任意。例如，可以是從電流密度成為最大的時刻起經過了任意的時間(例如5?20分鐘)之后。
[0061]在電流密度剛上升之后的單電池電壓V3小于作為固定值而預先確定的基準值的情況下，可以判定為異常。若這樣判定，則檢查時間縮短。需要說明的是，在此所說的固定值是在檢查中即使單電池電壓變動也不受其影響而固定的值。當然，可以的是，作為檢查的調整可以對數據收集系統指示值的變更，也可以是無法變更的值。
[0062]在上述的判定手法的情況下，也可以不區別陽離子污染與除此以外的異常。
[0063]可以取代電壓差Δ V，將單電池電壓V4(穩態時的單電池電壓)除以單電池電壓V3而得到的值與基準值進行比較，在該值為基準值以上的情況下判定為異常。
[0064]電流密度的規定值J1、最大值J2可以是任意的值。
[0065]作為檢查對象的燃料電池可以不是機動車用，可以是在使用時存在急劇地使電流密度上升的情況的結構。例如，可以搭載于其他的輸送用設備(電車、船舶等)。
[0066]本申請的檢查可以作為出廠之后的檢查執行。例如，可以作為定期檢查執行。
[0067]在上述實施方式中，通過軟件實現的功能及處理的至少一部分也可以通過硬件實現。而且，通過硬件實現的功能及處理的至少一部分也可以通過軟件實現。作為硬件，例如，可以使用集成電路、分立電路、或者將這些電路組合的電路模塊等各種電路(circuitry)。
[0068]標號說明
[0069]10…中間板
[0070]20...單電池監測器
[0071]22…單電池監測器線纜
[0072]24…動力線纜
[0073]30…數據收集系統
[0074]40…閉回路
[0075]100…發電檢查系統
【主權項】
1.一種檢查方法，是檢查燃料電池的方法，包括: 上升工序，使電流密度以規定速度以上的速度上升；及 判定工序，將通過所述上升工序而使電流密度達到規定電流密度以上時的電壓值即第一電壓值與作為判定基準的第二電壓值進行比較，從而判定所述燃料電池是正常還是異常。2.根據權利要求1所述的檢查方法，其中， 所述第二電壓值是從所述上升工序完成起經過規定時間后的單電池電壓， 在所述判定工序中，在所述第二電壓值與所述第一電壓值之差即電壓差為基準值以上的情況下，判定為異常。3.根據權利要求2所述的檢查方法，其中， 在所述判定工序中，在所述電壓差為所述基準值以上的情況下判定為第一異常，在所述第二電壓值小于規定值的情況下判定為與所述第一異常不同的第二異常。4.根據權利要求2或3所述的檢查方法，其中， 在所述判定工序中，在所述電壓差小于所述基準值的情況下所述第二電壓值為閾值以上時判定為正常。5.根據權利要求1所述的檢查方法，其中， 所述第二電壓值是預先確定的固定值， 在所述判定工序中，在所述第一電壓值小于所述第二電壓值的情況下，判定為異常。6.根據權利要求1?5中任一項所述的檢查方法，其中， 所述規定速度為0.5A/ (cm2.sec)。7.根據權利要求1?6中任一項所述的檢查方法，其中， 所述上升工序完成時的電流密度是該燃料電池的使用范圍內的最大輸出時的電流密度。8.根據權利要求1?7中任一項所述的檢查方法，其中， 所述上升工序開始前的電流密度為0.2A/cm2以下。9.一種制造方法，是燃料電池的制造方法，其中， 利用權利要求1?8中任一項所述的檢查方法對制造的單電池進行檢查， 使用所述檢查合格的單電池來制造燃料電池。
【專利摘要】本發明涉及燃料電池的檢査方法及制造方法，實現過渡性的條件下的輸出的檢査。以0.5A/(cm2·sec)的上升速度使電流密度從規定值(J1)上升至最大值(J2)(步驟S120)。取得從所述上升完成起5秒后的單電池電壓(V3)(步驟S130)。在單電池電壓(V3)低的情況下(步驟S150為“否”)，判定為發生了陽離子污染(步驟S160)。
【IPC分類】H01M8/04664, H01M8/04537
【公開號】CN105552408
【申請號】CN201510700546
【發明人】宇佐美祥, 藤尾孝郎, 前田正史
【申請人】豐田自動車株式會社
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年10月26日
【公告號】CA2905020A1, DE102015118040A1, US20160116541