JP2021051969A - Management system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、燃料電池車両の管理システムに関する。 The present disclosure relates to a fuel cell vehicle management system.
燃料電池等の複数の機能部品を含む燃料電池車両が知られている(例えば特許文献1)。 A fuel cell vehicle including a plurality of functional components such as a fuel cell is known (for example, Patent Document 1).
燃料電池車両は、ガソリン車等の他の種類の車両に用いられる機能部品とは異なる機能部品を有している。このため、燃料電池車両の管理には、燃料電池車両に関する知識が必要である。これにより、燃料電池車両の管理に必要な費用や手間が増大するおそれがある。このような費用や手間の増大は、多くの燃料電池車両の管理が必要な会社、例えばレンタカー会社や運送会社において、より顕著になる。 Fuel cell vehicles have functional parts that are different from those used in other types of vehicles such as gasoline vehicles. Therefore, knowledge about fuel cell vehicles is required for management of fuel cell vehicles. This may increase the cost and effort required to manage the fuel cell vehicle. Such an increase in cost and labor becomes more remarkable in companies that require management of many fuel cell vehicles, such as car rental companies and transportation companies.
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and can be realized in the following forms.
本開示の一形態によれば、燃料電池車両の管理システムが提供される。この管理システムは、前記燃料電池車両に搭載された複数の機能部品の劣化情報を取得する情報取得装置と、前記燃料電池車両に搭載され、前記劣化情報を送信可能な通信装置と、前記通信装置から送信された前記劣化情報を用いて、前記燃料電池車両を管理する管理装置と、前記管理装置と通信可能であり、前記管理装置から送信される情報に応じて報知を実行する報知装置と、を備え、前記複数の機能部品の1つは、燃料電池スタックであり、前記管理装置は、前記劣化情報を用いて、前記複数の機能部品の少なくとも1つの交換要否を決定し、前記機能部品の交換が必要である場合には、前記報知装置に前記交換が必要な前記機能部品に関する予め定められた情報を送信する。この形態の管理システムは、機能部品の交換が必要である場合には、報知装置に交換が必要な機能部品に関する予め定められた情報を送信する。このため、管理システムの利用者は、報知装置を介して、燃料電池車両の機能部品の交換が必要であることを知ることができる。これにより、管理システムの利用者は、燃料電池車両に関する知識を有していない場合であっても、機能部品の交換等の管理を行うことが可能である。したがって、燃料電池車両の管理に必要な費用や手間の増大が低減される。
本開示は、燃料電池車両の管理システム以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、コンピュータに上記形態の管理システムとしての機能を実行させるコンピュータプログラムや、劣化情報を用いた燃料電池車両の管理方法の形態で実現できる。
According to one form of the present disclosure, a fuel cell vehicle management system is provided. This management system includes an information acquisition device that acquires deterioration information of a plurality of functional parts mounted on the fuel cell vehicle, a communication device mounted on the fuel cell vehicle that can transmit the deterioration information, and the communication device. A management device that manages the fuel cell vehicle using the deterioration information transmitted from the control device, a notification device that can communicate with the management device, and a notification device that executes notification according to the information transmitted from the management device. One of the plurality of functional parts is a fuel cell stack, and the management device uses the deterioration information to determine whether or not at least one of the plurality of functional parts needs to be replaced. If the replacement is required, the notification device is transmitted with predetermined information regarding the functional component that needs to be replaced. When a functional component needs to be replaced, this form of management system transmits predetermined information about the functional component that needs to be replaced to the notification device. Therefore, the user of the management system can know that it is necessary to replace the functional parts of the fuel cell vehicle via the notification device. As a result, the user of the management system can manage the replacement of functional parts and the like even if he / she does not have knowledge about the fuel cell vehicle. Therefore, the increase in cost and labor required for managing the fuel cell vehicle is reduced.
The present disclosure can also be realized in various forms other than the fuel cell vehicle management system. For example, it can be realized in the form of a computer program that causes a computer to execute the function as the management system of the above-mentioned form, or a method of managing a fuel cell vehicle using deterioration information.
A.実施形態
図1は、実施形態に係る管理システム300を説明する説明図である。管理システム300は、燃料電池車両200の管理、具体的には、例えば燃料電池車両200に搭載された機能部品の管理を行う。管理システム300は、情報取得装置210と、通信装置220と、管理装置230と、報知装置240と、を備える。情報取得装置210と通信装置220は、管理の対象となる燃料電池車両200のそれぞれに取り付けられている。管理システム300は、複数の燃料電池車両200の管理が必要な組織、例えばレンタカー会社やカーシェアサービス、運送会社等で利用される。
A. The first embodiment is an explanatory diagram illustrating a
燃料電池車両200は、駆動用モータを駆動させる発電装置として用いられる燃料電池システム100を搭載している。燃料電池システム100は、アノードガスとカソードガスとの反応によって発電する。本実施形態において、燃料ガスは水素ガスであり、酸化剤ガスは空気である。
The
情報取得装置210は、燃料電池車両200に搭載され、燃料電池車両200から機能部品の劣化情報を取得する。情報取得装置210は、通信装置220と通信可能に接続され、取得した劣化情報を通信装置220に出力する。情報取得装置210は、例えば、マイクロコンピュータ等によって構成されている。
The
通信装置220は、情報取得装置210から出力された劣化情報を取得し、管理装置230に送信する。通信装置220と管理装置230とは無線通信を介して接続されている。通信装置220は、例えばRF回路やアンテナ装置等によって構成された無線通信機器である。なお、通信装置220は、情報取得装置210と別の装置であるが、1つの装置であってもよい。
The
管理装置230は、通信装置220を介して取得した劣化情報を用いて、複数の燃料電池車両200、例えばカーシェア会社によって所有されている燃料電池車両の機能部品の交換の要否を判定する。管理装置230は、劣化情報を用いて報知処理を実行する。報知処理において、管理装置230は、複数の燃料電池車両200のうち機能部品の交換が必要な燃料電池車両がある場合には、管理装置230と通信可能な報知装置240に対して予め定めた情報を送信し、報知装置240による報知を実行させる。管理装置230は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置である。
The
報知装置240は、例えばカーシェア会社の社員や燃料電池車両200の点検や整備を担当する会社に対して、燃料電池車両200の機能部品の交換の要否を報知する装置である。報知装置240は、例えばスマートフォンやパーソナルコンピュータである。報知装置240による報知に応じて、カーシェア会社の社員等は、燃料電池車両200の点検や整備を行うことができる。
The
図2は、燃料電池車両200に搭載された燃料電池システム100の模式図である。燃料電池システム100は、燃料電池スタック20と、酸化剤ガス給排機構50と、燃料ガス給排機構60と、冷媒循環機構70と、制御部80と、記憶部82と、複数のセンサ90と、を備える。燃料電池システム200には、燃料電池システム100に加えて前述の情報取得装置210および通信装置220が取り付けられている。
FIG. 2 is a schematic view of the
燃料電池スタック20は、単セル10が複数積層されたスタック構造を有する。単セル10は、酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応によって発電する固体高分子型の燃料電池である。単セル10は、酸化剤ガスと燃料ガスとの反応を促す触媒層を有している。
The
酸化剤ガス給排機構50は、燃料電池スタック20に酸化剤ガスである空気を供給すると共に、燃料電池スタック20から排出される酸化剤ガスを外部に排出する機能を有する。酸化剤ガス給排機構50は、酸化剤ガスを燃料電池システム100に流入させる酸化剤ガス供給配管52と、酸化剤ガスを燃料電池システム100の外部に排出する酸化剤ガス排出配管53と、エアコンプレッサ58と、を備えている。酸化剤ガス供給配管52は、燃料電池スタック20に接続された配管である。エアコンプレッサ58は、酸化剤ガス供給配管52の途中に配置され、酸化剤ガスを燃料電池スタック20へ吐出する。
The oxidant gas supply /
燃料ガス給排機構60は、燃料電池スタック20に燃料ガスである水素を供給する機能を有する。燃料ガス給排機構60は、水素タンク61と燃料ガス流通配管62と水素ポンプ65と気液分離器66とを備える。水素タンク61は、燃料ガスを貯蔵するための高圧タンクである。燃料ガス流通配管62は、燃料ガスを流通させるための流路である、燃料ガス供給流路63と燃料ガス循環流路64とを規定する。燃料ガス供給流路63は、燃料ガスを燃料電池スタック20に供給するための流路であり、水素タンク61と燃料電池スタック20とを接続する流路である。燃料ガス供給流路63の途中には、燃料ガス循環流路64が接続されている。燃料ガス循環流路64は、燃料電池スタック20の内部を通過した未反応の燃料ガスを回収し、燃料電池スタック20に再度供給するための流路である。燃料ガス循環流路64の途中には、燃料ガスを送り出すための水素ポンプ65と燃料ガスと燃料ガス中に含まれる液水とを分離するための気液分離器66が配置されている。燃料ガス中に含まれる液水は、燃料電池スタック20における電気化学反応によって生成される生成水である。気液分離器66によって分離された液水は、排気排水弁67を開状態とすることで外部へと排出される。
The fuel gas supply /
冷媒循環機構70は、燃料電池スタック20に接続され、冷媒(例えば水)を流通させる冷媒循環流路71や冷媒を送り出す冷媒循環ポンプ72を有する。また、冷媒循環流路71には、冷媒の冷却に用いるラジエータ74が設けられている。
The
燃料電池システム100に設けられたセンサ90は、燃料電池システム100に備えられた各構成、例えば、エアコンプレッサ58や水素ポンプ65、排気排水弁67、冷媒循環ポンプ72の制御に用いられる。また、センサ90による出力情報は、燃料電池システム100に備えられた機能部品の劣化の度合いを示す劣化情報の生成に用いられる。
The sensor 90 provided in the
センサ90は、例えば、温度センサ91、92や圧力センサ93〜96やセルモニタ97である。第1温度センサ91は、燃料電池スタック20から排出される冷媒の温度を取得する温度センサである。第2温度センサ92は、ラジエータ74から排出される冷媒の温度を取得する温度センサである。第1圧力センサ93は、エアコンプレッサ58の入口側の圧力を取得する圧力センサである。第2圧力センサ94は、エアコンプレッサ58の出口側の圧力を取得する圧力センサである。第3圧力センサ95は、水素ポンプ65の入口側の圧力を取得する圧力センサである。第4圧力センサ96は、水素ポンプ65の出口側の圧力を取得する圧力センサである。セルモニタ97は、各単セル10の電圧値を測定することにより燃料電池スタック20の電圧値を取得する電圧センサとして機能する。
The sensor 90 is, for example, a temperature sensor 91, 92, a pressure sensor 93 to 96, or a cell monitor 97. The first temperature sensor 91 is a temperature sensor that acquires the temperature of the refrigerant discharged from the
制御部80は、燃料電池システム100の各構成、例えばエアコンプレッサ58や水素ポンプ65の動作を制御する。また、制御部80は、各種センサ90から取得された情報を用いて、劣化情報を生成する。燃料電池システム100に設けられた機能部品は、例えば、燃料電池スタック20やエアコンプレッサ58や水素ポンプ65や排気排水弁67である。制御部80において生成された劣化情報は、記憶部82と情報取得装置210とに出力される。制御部80から情報取得装置210への劣化情報の出力は、1日毎や1時間毎等、定期的に実行されている。
The
記憶部82は、RAMやROM等の記憶媒体を有する。記憶部82は、制御部80による制御を実行する際に用いられる各種プログラムや、各種センサ91〜97によって取得された情報を記憶する。また、記憶部82は、制御部80によって算出された劣化情報を記憶する。
The
劣化情報は、燃料電池車両200の複数の機能部品の少なくとも一つについて生成されていればよい。例えば本実施形態において、劣化情報は、燃料電池スタック20と、エアコンプレッサ58と、水素ポンプ65と、排気排水弁67と、について生成される。以下では、劣化情報の例を説明する。
Deterioration information may be generated for at least one of a plurality of functional components of the
燃料電池スタック20の劣化情報は、燃料電池スタック20による発電効率を示す情報である。燃料電池スタック20の劣化情報は、制御部80における要求発電量と、燃料電池スタック20の温度と、セルモニタ97によって取得される電圧値と、を用いて取得される。燃料電池スタック20の温度は、例えば、第1温度センサ91と第2温度センサ92とから取得される情報を用いて推定される。図1の管理装置230は、例えば、燃料電池スタック20の劣化情報の示す発電効率が予め定めた基準未満である場合に、燃料電池スタック20の交換が必要であると判定する。
The deterioration information of the
エアコンプレッサ58の劣化情報は、エアコンプレッサ58による空気の圧送が適切に実行されているか否かを示す情報である。エアコンプレッサ58の劣化情報は、制御部80からエアコンプレッサ58への指令値と、第1圧力センサ93の出力値と第2圧力センサ94とに応じたエアコンプレッサ58による圧送の実測値と、を用いて生成される。管理装置230は、例えば、エアコンプレッサ58の劣化情報の示す圧送の実測値と制御部80からの指令値との差が予め定めた基準以上である場合に、エアコンプレッサ58の交換が必要であると判定する。
The deterioration information of the
水素ポンプ65の劣化情報は、水素ポンプ65による水素ガスの循環が適切に実行されているか否かを示す情報である。水素ポンプ65の劣化情報は、制御部80から水素ポンプ65への指令値と、第3圧力センサ95の出力値と第4圧力センサ96の出力値とに応じた実測値と、を用いて生成される。管理装置230は、例えば、水素ポンプ65の劣化情報の示す循環量の実測値と制御部80からの指令値との差が予め定めた基準以上である場合に、水素ポンプ65の交換が必要であると判定する。
The deterioration information of the
排気排水弁67の劣化情報は、排気排水弁67の開閉が適切に実行されているか否かを示す情報である。排気排水弁67の劣化情報は、制御部80による排気排水弁67への開弁指示の前後における第3圧力センサ95の出力値の変化に応じて生成される。管理装置230は、例えば、出力値の変化が基準未満である場合に、排気排水弁67の交換が必要であると判定する。なお、劣化情報の生成方法は、上記の方法に限定されない。劣化情報は、異なるセンサを用いた生成方法や異なる計算による生成方法等の種々の方法によって取得されてもよい。
The deterioration information of the
図3は、管理装置230によって実行される管理処理のフローチャートである。管理装置230は、通信装置220を介して劣化情報を取得すると、前述の管理処理を実行する。管理処理が開始されると、管理装置230は、ステップS102の処理を実行する。
FIG. 3 is a flowchart of the management process executed by the
ステップS102の処理では、燃料電池車両200の機能部品の交換が必要であるか否かの判定を実行する。判定は、劣化情報と、予め定めた基準と、を比較することによって実行されてもよい。また、判定は、劣化情報と機能部品の交換の要否とを関連づけたデータテーブルを用いて実行されてもよい。ステップS102の処理の結果、燃料電池車両200の機能部品の交換が不要である場合(ステップS102:No)には、管理装置230は、報知処理を終了する。ステップS102の処理の結果、燃料電池車両200の機能部品の交換が必要である場合(ステップS102:Yes)には、ステップS104の処理を実行する。
In the process of step S102, it is determined whether or not the functional parts of the
ステップS104の処理では、管理装置230は、交換が必要な機能部品に関する予め定められた報知情報を生成する。報知情報は、例えば、複数の機能部品のうちいずれの機能部品の交換が必要であるかを示す情報である。また、報知情報は、例えば、劣化の進行度合いや、交換の緊急性を含んでいてもよい。さらに、報知情報は、複数の燃料電池車両200のうち、いずれの燃料電池車両に関する情報であるかを示す情報を含んでいて胃もよい。ステップS104の処理の後に、管理装置230は、ステップS106の処理を実行する。
In the process of step S104, the
ステップS106の処理では、管理装置230は、ステップS104において生成された報知情報を報知装置240に送信する。ステップS106において、管理装置230は、複数の報知装置240のうち全ての報知装置240に送信してもよく、一部の報知装置240に送信してもよい。一部の報知装置240に報知情報の送信が行われる場合には、送信の対象となる報知装置240は、機能部品の交換が必要な燃料電池車両200に応じて決定されてもよい。ステップS106の処理の結果、報知情報を受信した報知装置240は、報知装置240の使用者に対して、報知情報を提供することが可能である。これにより、報知装置240の使用者、例えばカーシェア会社の社員は機能部品の交換が必要であることを知ることができる。
In the process of step S106, the
以上説明した実施形態によれば、燃料電池車両200の管理システム300は、機能部品の交換が必要である場合には、報知装置240に交換が必要な機能部品に関する報知情報を送信する。このため、管理システム300の利用者は、報知装置240を介して、機能部品の交換が必要であることを知ることができる。これにより、管理システム300テムの利用者は、燃料電池車両200に関する知識を有していない場合であっても、機能部品の交換等の管理を行うことが可能である。したがって、燃料電池車両200の管理に必要な費用や手間の増大が低減される。
According to the embodiment described above, when the functional component needs to be replaced, the
また以上説明した実施形態によれば、管理システム300の利用者は、報知処理によって、複数の機能部品のうち、いずれの機能部品の交換が必要であるかを知ることができる。このため、燃料電池車両200の点検等において、劣化している機能部品を特定する手間が低減される。
Further, according to the embodiment described above, the user of the
また以上説明した実施形態によれば、管理装置230は、劣化情報を定期的に取得する。このため、機能部品の劣化の迅速な発見が可能である。これにより、燃料電池車両200の修理等において、燃料電池車両200が完全に故障した後に修理する場合と比べて、費用や手間が低減される。
Further, according to the embodiment described above, the
B.他の実施形態
劣化情報が取得される機能部品は、上記実施形態における例に限定されない。例えば劣化情報は、燃料ガス給排機構60に設けられたインジェクタやレギュレータについて取得されてもよい。インジェクタやレギュレータについての劣化情報は、例えば、燃料ガス給排機構60に設けられた圧力センサを用いて生成される。また例えば劣化情報は、酸化剤ガス給排機構50に設けられた各種弁機構について取得されてもよい。各種弁機構についての劣化情報は、例えば、酸化剤ガス給排機構50に設けられた圧力センサを用いて生成される。また例えば、冷媒循環機構70の各構成についての劣化情報が取得されてもよい。冷媒循環機構70に関する劣化情報は、例えば、冷媒循環流路71に設けられた冷媒の流量センサや温度センサを用いて生成される。また例えば劣化情報は、燃料電池システム100に設けられた不図示の二次電池について取得されてもよい。二次電池に関する劣化情報は、二次電池の電池特性を取得できる電流センサや電圧センサを用いて生成されてもよい。
B. Other Embodiments The functional parts from which deterioration information is acquired are not limited to the examples in the above embodiments. For example, deterioration information may be acquired for an injector or a regulator provided in the fuel gas supply /
また、劣化情報は、少なくとも燃料電池スタック20について取得されていればよい。この場合であっても、管理システム300は、他の機能部品と比べて高価な燃料電池スタック20についての交換時期の管理が適切に実行できる。
Further, the deterioration information may be acquired at least for the
本開示は、上述の実施形態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することができる。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中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上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、組み合わせを行なうことが可能である。また、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、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be realized by various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each form described in the column of the outline of the invention may be used to solve some or all of the above-mentioned problems, or one of the above-mentioned effects. It is possible to replace or combine as appropriate to achieve a part or all. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
10…単セル、20…燃料電池スタック、50…酸化剤ガス給排機構、52…酸化剤ガス供給配管、53…酸化剤ガス排出配管、58…エアコンプレッサ、60…燃料ガス給排機構、61…水素タンク、62…燃料ガス流通配管、63…燃料ガス供給流路、64…燃料ガス循環流路、65…水素ポンプ、66…気液分離器、67…排気排水弁、70…冷媒循環機構、71…冷媒循環流路、72…冷媒循環ポンプ、74…ラジエータ、80…制御部、82…記憶部、90…センサ、91…第1温度センサ、92…第2温度センサ、93…第1圧力センサ、94…第2圧力センサ、95…第3圧力センサ、96…第4圧力センサ、97…セルモニタ、100…燃料電池システム、200…燃料電池車両、210…情報取得装置、220…通信装置、230…管理装置、240…報知装置、300…管理システム 10 ... single cell, 20 ... fuel cell stack, 50 ... oxidant gas supply / discharge mechanism, 52 ... oxidant gas supply pipe, 53 ... oxidant gas discharge pipe, 58 ... air compressor, 60 ... fuel gas supply / discharge mechanism, 61 ... Hydrogen tank, 62 ... Fuel gas flow pipe, 63 ... Fuel gas supply flow path, 64 ... Fuel gas circulation flow path, 65 ... Hydrogen pump, 66 ... Gas-liquid separator, 67 ... Exhaust drain valve, 70 ... Refrigerant circulation mechanism , 71 ... refrigerant circulation flow path, 72 ... refrigerant circulation pump, 74 ... radiator, 80 ... control unit, 82 ... storage unit, 90 ... sensor, 91 ... first temperature sensor, 92 ... second temperature sensor, 93 ... first Pressure sensor, 94 ... 2nd pressure sensor, 95 ... 3rd pressure sensor, 96 ... 4th pressure sensor, 97 ... cell monitor, 100 ... fuel cell system, 200 ... fuel cell vehicle, 210 ... information acquisition device, 220 ... communication device , 230 ... management device, 240 ... notification device, 300 ... management system
Claims (1)
前記燃料電池車両に搭載された複数の機能部品の劣化情報を取得する情報取得装置と、
前記燃料電池車両に搭載され、前記劣化情報を送信可能な通信装置と、
前記通信装置から送信された前記劣化情報を用いて、前記燃料電池車両を管理する管理装置と、
前記管理装置と通信可能であり、前記管理装置から送信される情報に応じて報知を実行する報知装置と、を備え、
前記複数の機能部品の1つは、燃料電池スタックであり、
前記管理装置は、前記劣化情報を用いて、前記複数の機能部品の少なくとも1つの交換要否を決定し、
前記機能部品の交換が必要である場合には、前記報知装置に前記交換が必要な前記機能部品に関する予め定められた情報を送信する、
管理システム。 A fuel cell vehicle management system
An information acquisition device that acquires deterioration information of a plurality of functional parts mounted on the fuel cell vehicle, and
A communication device mounted on the fuel cell vehicle and capable of transmitting the deterioration information,
A management device that manages the fuel cell vehicle using the deterioration information transmitted from the communication device, and
A notification device capable of communicating with the management device and executing notification according to information transmitted from the management device is provided.
One of the plurality of functional components is a fuel cell stack.
The management device uses the deterioration information to determine whether or not at least one of the plurality of functional parts needs to be replaced.
When the functional component needs to be replaced, predetermined information about the functional component requiring replacement is transmitted to the notification device.
Management system.
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