JP7207360B2 - 燃料電池システム、及び、燃料電池スタックのリユース可否の判断方法 - Google Patents
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Description
本開示は、燃料電池システム、及び、燃料電池スタックのリユース可否の判断方法に関する。
燃料電池（ＦＣ）は、複数の単セル（以下、セルと記載する場合がある）を積層した燃料電池スタック（以下、単にスタックと記載する場合がある）に、燃料ガスとしての水素（Ｈ２）と酸化剤ガスとしての酸素（Ｏ２）との電気化学反応によって電気エネルギーを取り出す発電装置である。なお、以下では、燃料ガスや酸化剤ガスを、特に区別することなく単に「反応ガス」あるいは「ガス」と呼ぶ場合もある。
この燃料電池の単セルは、通常、膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、必要に応じて当該膜電極接合体の両面を挟持する２枚のセパレータにより構成される。
膜電極接合体は、プロトン（Ｈ＋）伝導性を有する固体高分子電解質膜（以下、単に「電解質膜」とも呼ぶ）の両面に、それぞれ、触媒層及びガス拡散層が順に形成された構造を有している。
セパレータは、通常、ガス拡散層に接する面に反応ガスの流路としての溝が形成された構造を有している。なお、このセパレータは発電した電気の集電体としても機能する。
燃料電池の燃料極（アノード）では、流路及びガス拡散層から供給される水素が触媒層の触媒作用によりプロトン化し、電解質膜を通過して酸化剤極（カソード）へと移動する。同時に生成した電子は、外部回路を通って仕事をし、カソードへと移動する。カソードに供給される酸素は、カソード上でプロトンおよび電子と反応し、水を生成する。
生成した水は、電解質膜に適度な湿度を与え、余剰な水はガス拡散層を透過して、系外へと排出される。
この燃料電池の単セルは、通常、膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、必要に応じて当該膜電極接合体の両面を挟持する２枚のセパレータにより構成される。
膜電極接合体は、プロトン（Ｈ＋）伝導性を有する固体高分子電解質膜（以下、単に「電解質膜」とも呼ぶ）の両面に、それぞれ、触媒層及びガス拡散層が順に形成された構造を有している。
セパレータは、通常、ガス拡散層に接する面に反応ガスの流路としての溝が形成された構造を有している。なお、このセパレータは発電した電気の集電体としても機能する。
燃料電池の燃料極（アノード）では、流路及びガス拡散層から供給される水素が触媒層の触媒作用によりプロトン化し、電解質膜を通過して酸化剤極（カソード）へと移動する。同時に生成した電子は、外部回路を通って仕事をし、カソードへと移動する。カソードに供給される酸素は、カソード上でプロトンおよび電子と反応し、水を生成する。
生成した水は、電解質膜に適度な湿度を与え、余剰な水はガス拡散層を透過して、系外へと排出される。
スタックが外販された際、特に中古スタックにおいてはそのリユース価値はスタックの余寿命によって大きく左右される。
例えば特許文献１では、燃料電池が自己の運転履歴情報を記憶する記憶手段を有し、燃料電池の運転履歴情報を記憶手段に蓄積し、この蓄積した運転履歴情報に基づいて燃料電池の寿命診断を行う、という技術が開示されている。
例えば特許文献１では、燃料電池が自己の運転履歴情報を記憶する記憶手段を有し、燃料電池の運転履歴情報を記憶手段に蓄積し、この蓄積した運転履歴情報に基づいて燃料電池の寿命診断を行う、という技術が開示されている。
また、特許文献２では、燃料電池セルの寿命を適切に判定する電池寿命判定装置が開示されている。
また、特許文献３では、回収された組電池がリユース可能であるかの判断結果を簡易に得られるようにする電動車両が開示されている。
スタックの余寿命を正確に判定するには、そのスタックの履歴を正確に辿ることができることが前提となる。履歴を正確に辿るためには、スタックが燃料電池車両（以下車両と記載する場合がある）に搭載され続けた状態、車両から降ろされた場合であっても所定の正規の手順で降ろされた状態、又は、所定の保管方法で保管された状態等であることが必要である。
一方、上記特許文献１に記載の余寿命診断は、車両に搭載され続けた状態のスタックを対象としている。
したがって、従来技術ではスタックの車両上での運転履歴しか記録されない。また、従来技術ではスタックが正規の手順で車両から降ろされたか否か、及び、スタックが車両から降ろされた後に発電したか否かの履歴が残らない。さらに、従来技術では燃料電池特有の異常電位現象を検知していない。また、従来技術では燃料電池を車両から降ろした後の異常電位現象を検知するための情報蓄積部がない。
一方、上記特許文献１に記載の余寿命診断は、車両に搭載され続けた状態のスタックを対象としている。
したがって、従来技術ではスタックの車両上での運転履歴しか記録されない。また、従来技術ではスタックが正規の手順で車両から降ろされたか否か、及び、スタックが車両から降ろされた後に発電したか否かの履歴が残らない。さらに、従来技術では燃料電池特有の異常電位現象を検知していない。また、従来技術では燃料電池を車両から降ろした後の異常電位現象を検知するための情報蓄積部がない。
燃料電池車両をユーザーが使用する際、又は、スタックが外販された際等に、スタックを車両から降ろすことが想定される。
スタックが所定ではない非正規の手順で車両から降ろされたり、降ろされた後にスタックを発電したりすると、スタックは異常に高い電圧に晒され、触媒が劣化し、スタックの余寿命に悪影響を及ぼす。
正規の方法でスタックが使用された場合であっても高電圧に晒されるタイミングがあり、それによって触媒の劣化は進行する。しかし、この場合は、スタックが燃料電池システムの監視下にある状態のため履歴が正確に辿れる状態であり、スタックの余寿命診断の信頼性は担保される。それに対して非正規の方法でスタックが使用された場合、スタックは燃料電池システムの監視下にない状態であり、その後の履歴が正確に辿れず、スタックの余寿命診断の信頼性が低くなる。
スタックが所定ではない非正規の手順で車両から降ろされたり、降ろされた後にスタックを発電したりすると、スタックは異常に高い電圧に晒され、触媒が劣化し、スタックの余寿命に悪影響を及ぼす。
正規の方法でスタックが使用された場合であっても高電圧に晒されるタイミングがあり、それによって触媒の劣化は進行する。しかし、この場合は、スタックが燃料電池システムの監視下にある状態のため履歴が正確に辿れる状態であり、スタックの余寿命診断の信頼性は担保される。それに対して非正規の方法でスタックが使用された場合、スタックは燃料電池システムの監視下にない状態であり、その後の履歴が正確に辿れず、スタックの余寿命診断の信頼性が低くなる。
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、スタックがリユース市場で流通したときに、そのスタックが余寿命を判定される価値のあるものか否かを簡便に確認及びふるい分けすることができる燃料電池システム及び燃料電池スタックのリユース可否の判断方法を提供することを主目的とする。
本開示においては、燃料電池スタックと、当該燃料電池スタックの起動履歴を蓄積する情報蓄積部と、を含む燃料電池スタック複合体を備え、
前記情報蓄積部は、外部電源及び外部通信手段からなる群より選ばれる少なくとも１つとの接続の有無を検知する検知部を有し、
前記情報蓄積部は、前記燃料電池スタックの電圧が所定の閾値以上である時に起動し、
前記情報蓄積部は、当該情報蓄積部の起動時に、前記検知部が前記接続のあることを検知した場合に、前記燃料電池スタックの正常起動として記録し、
前記情報蓄積部は、当該情報蓄積部の起動時に、前記検知部が前記接続のないことを検知した場合に、前記燃料電池スタックの異常起動として記録する、ことを特徴とする燃料電池システムを提供する。
前記情報蓄積部は、外部電源及び外部通信手段からなる群より選ばれる少なくとも１つとの接続の有無を検知する検知部を有し、
前記情報蓄積部は、前記燃料電池スタックの電圧が所定の閾値以上である時に起動し、
前記情報蓄積部は、当該情報蓄積部の起動時に、前記検知部が前記接続のあることを検知した場合に、前記燃料電池スタックの正常起動として記録し、
前記情報蓄積部は、当該情報蓄積部の起動時に、前記検知部が前記接続のないことを検知した場合に、前記燃料電池スタックの異常起動として記録する、ことを特徴とする燃料電池システムを提供する。
本開示の燃料電池システムにおいて、前記閾値は、前記燃料電池スタックの触媒が劣化する所定の電圧であってもよい。
本開示の燃料電池システムにおいて、前記情報蓄積部は、前記燃料電池スタックを電源として起動してもよい。
本開示の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池スタック複合体は、さらに内部電源を含み、
前記情報蓄積部は、前記内部電源を電源として起動してもよい。
前記情報蓄積部は、前記内部電源を電源として起動してもよい。
本開示においては、前記燃料電池システムにおいて、
蓄積された前記起動履歴中に少なくとも１つの異常起動の記録が含まれる場合に、前記燃料電池システムに含まれる前記燃料電池スタックが、リユース不可であると判断する、燃料電池スタックのリユース可否の判断方法を提供する。
蓄積された前記起動履歴中に少なくとも１つの異常起動の記録が含まれる場合に、前記燃料電池システムに含まれる前記燃料電池スタックが、リユース不可であると判断する、燃料電池スタックのリユース可否の判断方法を提供する。
本開示によれば、スタックがリユース市場で流通したときに、そのスタックが余寿命を判定される価値のあるものか否かを簡便に確認及びふるい分けすることができる燃料電池システムを提供することができる。
本開示においては、燃料電池スタックと、当該燃料電池スタックの起動履歴を蓄積する情報蓄積部と、を含む燃料電池スタック複合体を備え、
前記情報蓄積部は、外部電源及び外部通信手段からなる群より選ばれる少なくとも１つとの接続の有無を検知する検知部を有し、
前記情報蓄積部は、前記燃料電池スタックの電圧が所定の閾値以上である時に起動し、
前記情報蓄積部は、当該情報蓄積部の起動時に、前記検知部が前記接続のあることを検知した場合に、前記燃料電池スタックの正常起動として記録し、
前記情報蓄積部は、当該情報蓄積部の起動時に、前記検知部が前記接続のないことを検知した場合に、前記燃料電池スタックの異常起動として記録する、ことを特徴とする燃料電池システムを提供する。
前記情報蓄積部は、外部電源及び外部通信手段からなる群より選ばれる少なくとも１つとの接続の有無を検知する検知部を有し、
前記情報蓄積部は、前記燃料電池スタックの電圧が所定の閾値以上である時に起動し、
前記情報蓄積部は、当該情報蓄積部の起動時に、前記検知部が前記接続のあることを検知した場合に、前記燃料電池スタックの正常起動として記録し、
前記情報蓄積部は、当該情報蓄積部の起動時に、前記検知部が前記接続のないことを検知した場合に、前記燃料電池スタックの異常起動として記録する、ことを特徴とする燃料電池システムを提供する。
スタックは車両に搭載された状態では、通常、燃料電池システムの管理下にあるため、意図しないガスの出入りはなくアノードの異常電位が起きない。また、所定の正規の手順で車両から降ろされたスタックは、アノードの異常電位が起きない。
スタックは非正規の手順で車両から降ろされたり、降ろされた後に発電したりすると、アノードの異常電位に起因するスタックの異常電圧が生じて触媒が劣化し、スタックの性能が低下する。そのため、スタックの余寿命を正確に推測できなくなる。よって、車両から降ろされたスタックのリユース可否判定の信頼性を高めるためには、スタックが所定の正規の方法で取り扱われたことを保証しなければならない。しかし、従来技術では、スタックが車両から降ろされる際、及び降ろされた後の履歴を記録する手段がない。
スタックは非正規の手順で車両から降ろされたり、降ろされた後に発電したりすると、アノードの異常電位に起因するスタックの異常電圧が生じて触媒が劣化し、スタックの性能が低下する。そのため、スタックの余寿命を正確に推測できなくなる。よって、車両から降ろされたスタックのリユース可否判定の信頼性を高めるためには、スタックが所定の正規の方法で取り扱われたことを保証しなければならない。しかし、従来技術では、スタックが車両から降ろされる際、及び降ろされた後の履歴を記録する手段がない。
スタックの異常な状態とは、車両に搭載されていないのに電圧が生じた状態、所定の正規の手順で車両から降ろされなかった状態、及び、所定の正規の方法で保管されなかった状態等である。
車両に搭載されていないのにスタックの電圧が生じた状態では、スタックは燃料電池システムの管理下にないため、意図しないガスの出入りがあり、アノードの異常電位が生じて触媒が劣化した可能性がある。
また、スタックが所定の正規の手順で車両から降ろされないと、意図しないガスの出入りによってアノードの異常電位が生じて触媒が劣化する可能性がある。
さらに、スタックのマニホールドに蓋をしっかりせず密閉しないまま保管すると、意図しないガスの出入りによってアノードの異常電位が生じて触媒が劣化する可能性がある。
また、スタック単体で発電させるとどのような起動、及び、運転をしたかの履歴を追跡できなくなる。
以上のことから、正常な状態でスタックの電圧が生じるのは車両に搭載されている時だけであるといえる。そして、スタックが車両に搭載されていれば、必ず所定の外部電源（例えば電圧１２Ｖの電源）及び外部通信手段等との接続がある。したがって、所定の外部電圧及び外部通信手段等との接続の有無でスタックの電圧が正常電圧か異常電圧かの判定をすることができる。
車両に搭載されていないのにスタックの電圧が生じた状態では、スタックは燃料電池システムの管理下にないため、意図しないガスの出入りがあり、アノードの異常電位が生じて触媒が劣化した可能性がある。
また、スタックが所定の正規の手順で車両から降ろされないと、意図しないガスの出入りによってアノードの異常電位が生じて触媒が劣化する可能性がある。
さらに、スタックのマニホールドに蓋をしっかりせず密閉しないまま保管すると、意図しないガスの出入りによってアノードの異常電位が生じて触媒が劣化する可能性がある。
また、スタック単体で発電させるとどのような起動、及び、運転をしたかの履歴を追跡できなくなる。
以上のことから、正常な状態でスタックの電圧が生じるのは車両に搭載されている時だけであるといえる。そして、スタックが車両に搭載されていれば、必ず所定の外部電源（例えば電圧１２Ｖの電源）及び外部通信手段等との接続がある。したがって、所定の外部電圧及び外部通信手段等との接続の有無でスタックの電圧が正常電圧か異常電圧かの判定をすることができる。
本開示によれば、燃料電池スタック複合体に外部からの電源供給なしで作動する情報蓄積部を内蔵し、情報蓄積部がスタックの異常電圧を検知して日時等の起動履歴を記録することで、車両から降ろされた際、及び車両から降ろされた後のスタックの異常電圧の発生の有無を記録することができる。
具体的には、情報蓄積部は、スタックの異常電圧が生じ、且つ、スタックが所定の外部電源及び外部通信手段等との接続がないときに、異常としてフラグを立てる。これにより、スタックがリユース市場で流通したときに、そのスタックが余寿命を判定される価値（リユースされる価値）のあるものかどうか、簡便に確認及びふるい分けが可能となる。
具体的には、情報蓄積部は、スタックの異常電圧が生じ、且つ、スタックが所定の外部電源及び外部通信手段等との接続がないときに、異常としてフラグを立てる。これにより、スタックがリユース市場で流通したときに、そのスタックが余寿命を判定される価値（リユースされる価値）のあるものかどうか、簡便に確認及びふるい分けが可能となる。
なお、車両からスタックを降ろす際の所定の正規な手順とは、例えば、以下の（１）～（４）の手順等が挙げられる。
（１）ＩＧ（イグニッション）電源－ＯＦＦ後、所定時間放置（カソードの酸素を消費し、スタック電圧が低下する）。
（２）アノードの残水素を抜き、アノード及びカソードともに反応ガスを窒素に置換する。
（３）アノード及びカソードを同時に所定の流量で空気を導入する（この時点で再度燃料ガスをアノードに導入しない限り、スタックの異常電圧は発生しない）。
（４）スタックから配管を外し、スタックのマニホールドに蓋をして車両から降ろす。
（１）ＩＧ（イグニッション）電源－ＯＦＦ後、所定時間放置（カソードの酸素を消費し、スタック電圧が低下する）。
（２）アノードの残水素を抜き、アノード及びカソードともに反応ガスを窒素に置換する。
（３）アノード及びカソードを同時に所定の流量で空気を導入する（この時点で再度燃料ガスをアノードに導入しない限り、スタックの異常電圧は発生しない）。
（４）スタックから配管を外し、スタックのマニホールドに蓋をして車両から降ろす。
また、スタックの所定の正規の保管方法とは、例えば、以下の（Ａ）及び（Ｂ）等の保管例が挙げられる。
（Ａ）スタックのマニホールドに蓋をしてスタック内に異物や被毒ガス（特に硫化物系ガス）が入らないように保管する。
（Ｂ）スタック単体で発電させないように保管する。
（Ａ）スタックのマニホールドに蓋をしてスタック内に異物や被毒ガス（特に硫化物系ガス）が入らないように保管する。
（Ｂ）スタック単体で発電させないように保管する。
図１は、本開示の燃料電池スタック複合体の構成の一例を示す図である。
図１に示す燃料電池スタック複合体１００は、燃料電池スタック１１及び情報蓄積部１２を備える。情報蓄積部１２は外部電源等との接続が可能になっている。
図１に示す燃料電池スタック複合体１００は、燃料電池スタック１１及び情報蓄積部１２を備える。情報蓄積部１２は外部電源等との接続が可能になっている。
本開示の燃料電池システムは、少なくとも燃料電池スタック複合体を備える。
燃料電池スタック複合体は、燃料電池スタックと、当該燃料電池スタックの起動履歴を蓄積する情報蓄積部と、を含む。
燃料電池スタック複合体は、燃料電池スタックと、当該燃料電池スタックの起動履歴を蓄積する情報蓄積部と、を含む。
燃料電池スタックは、燃料電池の単セルを複数個積層して構成される。
単セルの積層数は特に限定されず、例えば、２～数百個であってもよく、２～２００個であってもよい。
燃料電池スタックは、単セルの積層方向の両端にエンドプレートを備えていてもよい。
燃料電池の単セルは、少なくとも酸化剤極、電解質膜、及び、燃料極を含む膜電極接合体を備え、必要に応じて当該膜電極接合体の両面を挟持する２枚のセパレータを備えてもよい。
単セルの積層数は特に限定されず、例えば、２～数百個であってもよく、２～２００個であってもよい。
燃料電池スタックは、単セルの積層方向の両端にエンドプレートを備えていてもよい。
燃料電池の単セルは、少なくとも酸化剤極、電解質膜、及び、燃料極を含む膜電極接合体を備え、必要に応じて当該膜電極接合体の両面を挟持する２枚のセパレータを備えてもよい。
セパレータは、ガス拡散層に接する面に反応ガス流路を有していてもよい。また、セパレータは、ガス拡散層に接する面とは反対側の面に燃料電池の温度を一定に保つための冷媒流路を有していてもよい。
セパレータは、反応ガス及び冷媒を単セルの積層方向に流通させるための供給孔及び排出孔を有していてもよい。
供給孔は、燃料ガス供給孔、酸化剤ガス供給孔、及び、冷媒供給孔等が挙げられる。
排出孔は、燃料ガス排出孔、酸化剤ガス排出孔、及び、冷媒排出孔等が挙げられる。
セパレータは、ガス不透過の導電性部材等であってもよい。導電性部材としては、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン、及び、プレス成形した金属板等であってもよい。また、セパレータが集電機能を備えるものであってもよい。
燃料電池スタックは、各供給孔が連通した入口マニホールド、及び、各排出孔が連通した出口マニホールド等のマニホールドを有していてもよい。
入口マニホールドは、アノード入口マニホールド、カソード入口マニホールド、及び、冷媒入口マニホールド等が挙げられる。
出口マニホールドは、アノード出口マニホールド、カソード出口マニホールド、及び、冷媒出口マニホールド等が挙げられる。
セパレータは、反応ガス及び冷媒を単セルの積層方向に流通させるための供給孔及び排出孔を有していてもよい。
供給孔は、燃料ガス供給孔、酸化剤ガス供給孔、及び、冷媒供給孔等が挙げられる。
排出孔は、燃料ガス排出孔、酸化剤ガス排出孔、及び、冷媒排出孔等が挙げられる。
セパレータは、ガス不透過の導電性部材等であってもよい。導電性部材としては、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン、及び、プレス成形した金属板等であってもよい。また、セパレータが集電機能を備えるものであってもよい。
燃料電池スタックは、各供給孔が連通した入口マニホールド、及び、各排出孔が連通した出口マニホールド等のマニホールドを有していてもよい。
入口マニホールドは、アノード入口マニホールド、カソード入口マニホールド、及び、冷媒入口マニホールド等が挙げられる。
出口マニホールドは、アノード出口マニホールド、カソード出口マニホールド、及び、冷媒出口マニホールド等が挙げられる。
酸化剤極は、酸化剤極触媒層及びガス拡散層を含む。
燃料極は、燃料極触媒層及びガス拡散層を含む。
酸化剤極触媒層及び燃料極触媒層は、例えば、電気化学反応を促進する触媒金属、プロトン伝導性を有する電解質、及び、電子伝導性を有するカーボン粒子等を備えていてもよい。
触媒金属としては、例えば、白金（Ｐｔ）、及び、Ｐｔと他の金属とから成る合金（例えばコバルト、及び、ニッケル等を混合したＰｔ合金）等を用いることができる。
電解質としては、フッ素系樹脂等であってもよい。フッ素系樹脂としては、例えば、ナフィオン溶液等を用いてもよい。
上記触媒金属はカーボン粒子上に担持されており、各触媒層では、触媒金属を担持したカーボン粒子（触媒粒子）と電解質とが混在していてもよい。
触媒金属を担持するためのカーボン粒子（担持用カーボン粒子）は、例えば、一般に市販されているカーボン粒子（カーボン粉末）を加熱処理することにより自身の撥水性が高められた撥水化カーボン粒子等を用いてもよい。
燃料極は、燃料極触媒層及びガス拡散層を含む。
酸化剤極触媒層及び燃料極触媒層は、例えば、電気化学反応を促進する触媒金属、プロトン伝導性を有する電解質、及び、電子伝導性を有するカーボン粒子等を備えていてもよい。
触媒金属としては、例えば、白金（Ｐｔ）、及び、Ｐｔと他の金属とから成る合金（例えばコバルト、及び、ニッケル等を混合したＰｔ合金）等を用いることができる。
電解質としては、フッ素系樹脂等であってもよい。フッ素系樹脂としては、例えば、ナフィオン溶液等を用いてもよい。
上記触媒金属はカーボン粒子上に担持されており、各触媒層では、触媒金属を担持したカーボン粒子（触媒粒子）と電解質とが混在していてもよい。
触媒金属を担持するためのカーボン粒子（担持用カーボン粒子）は、例えば、一般に市販されているカーボン粒子（カーボン粉末）を加熱処理することにより自身の撥水性が高められた撥水化カーボン粒子等を用いてもよい。
ガス拡散層は、ガス透過性を有する導電性部材等であってもよい。
導電性部材としては、例えば、カーボンクロス、及びカーボンペーパー等のカーボン多孔質体、並びに、金属メッシュ、及び、発泡金属等の金属多孔質体等が挙げられる。
導電性部材としては、例えば、カーボンクロス、及びカーボンペーパー等のカーボン多孔質体、並びに、金属メッシュ、及び、発泡金属等の金属多孔質体等が挙げられる。
電解質膜は、固体高分子電解質膜であってもよい。固体高分子電解質膜としては、例えば、水分が含まれたパーフルオロスルホン酸の薄膜等のフッ素系電解質膜、及び、炭化水素系電解質膜等が挙げられる。電解質膜としては、例えば、ナフィオン膜（デュポン社製）等であってもよい。
情報蓄積部は、燃料電池スタックの起動履歴を蓄積する。
燃料電池スタックの起動履歴は、燃料電池スタックの電圧が所定の閾値以上に上がった時の記録の履歴であってもよい。
また、起動履歴は、運転履歴であってもよい。
運転履歴は、燃料電池スタックの電圧が所定の閾値以上に上がった時から所定の電圧以下に下がった時までの期間の記録の履歴であってもよい。
情報蓄積部は、燃料電池スタックを電源として燃料電池スタックの電力等で起動してもよい。
また、燃料電池スタック複合体は、さらに内部電源を含んでいてもよく、情報蓄積部は、当該内部電源を電源として起動してもよい。また、燃料電池スタック複合体は、スタックの起動履歴として日時を記録するために、内部電源により作動するリアルタイムクロックを搭載していてもよい。
内部電源としては、従来公知の一次電池、及び、二次電池等が挙げられる。
燃料電池スタックの起動履歴は、燃料電池スタックの電圧が所定の閾値以上に上がった時の記録の履歴であってもよい。
また、起動履歴は、運転履歴であってもよい。
運転履歴は、燃料電池スタックの電圧が所定の閾値以上に上がった時から所定の電圧以下に下がった時までの期間の記録の履歴であってもよい。
情報蓄積部は、燃料電池スタックを電源として燃料電池スタックの電力等で起動してもよい。
また、燃料電池スタック複合体は、さらに内部電源を含んでいてもよく、情報蓄積部は、当該内部電源を電源として起動してもよい。また、燃料電池スタック複合体は、スタックの起動履歴として日時を記録するために、内部電源により作動するリアルタイムクロックを搭載していてもよい。
内部電源としては、従来公知の一次電池、及び、二次電池等が挙げられる。
情報蓄積部は、外部電源及び外部通信手段からなる群より選ばれる少なくとも１つとの接続の有無を検知する検知部を有する。
検知部は、スタックが車両に搭載されているとき、外部電源、及び、外部通信手段（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＣＡＮ）等）等に接続されることにより、外部電源、及び、外部通信手段等との接続を検知することができる。一方、検知部は、スタックが車両に搭載されていないときは、外部電源、及び、外部通信手段等と接続されていないため、外部電源、及び、外部通信手段等と接続されていないことを検知することができる。
検知部が検知する接続は、外部電源、及び、外部通信手段の少なくともいずれか一方との接続であってもよく、両方ともの接続であってもよい。
情報蓄積部は、物理的には、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）等の演算処理装置と、演算処理装置で処理される制御プログラム及び制御データ等を記憶するＲＯＭ（リードオンリーメモリー）、並びに、主として制御処理のための各種作業領域として使用されるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）等の記憶装置と、入出力インターフェースとを有するものである。また、情報蓄積部は、例えば、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）等の制御装置であってもよい。
検知部は、例えば、従来公知の接続検知センサ等であってもよい。
検知部は、スタックが車両に搭載されているとき、外部電源、及び、外部通信手段（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＣＡＮ）等）等に接続されることにより、外部電源、及び、外部通信手段等との接続を検知することができる。一方、検知部は、スタックが車両に搭載されていないときは、外部電源、及び、外部通信手段等と接続されていないため、外部電源、及び、外部通信手段等と接続されていないことを検知することができる。
検知部が検知する接続は、外部電源、及び、外部通信手段の少なくともいずれか一方との接続であってもよく、両方ともの接続であってもよい。
情報蓄積部は、物理的には、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）等の演算処理装置と、演算処理装置で処理される制御プログラム及び制御データ等を記憶するＲＯＭ（リードオンリーメモリー）、並びに、主として制御処理のための各種作業領域として使用されるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）等の記憶装置と、入出力インターフェースとを有するものである。また、情報蓄積部は、例えば、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）等の制御装置であってもよい。
検知部は、例えば、従来公知の接続検知センサ等であってもよい。
情報蓄積部は、燃料電池スタックの電圧が所定の閾値以上である時に起動する。
情報蓄積部は、例えば、燃料電池スタックの電圧が所定の閾値以上に上がった日時を起動履歴として記録してもよい。また、情報蓄積部は、例えば、燃料電池スタックの電圧が所定の閾値以上に上がった日時から所定の電圧以下に下がった日時を記録し、これをスタックの運転履歴として記録してもよい。
情報蓄積部は、当該情報蓄積部の起動時に、検知部が外部電源、及び、外部通信手段等との接続のあることを検知した場合に、燃料電池スタックの正常起動として記録する。
一方、情報蓄積部は、当該情報蓄積部の起動時に、検知部が外部電源、及び、外部通信手段等との接続のないことを検知した場合に、燃料電池スタックの異常起動として記録する。
情報蓄積部に異常起動の履歴が記録されていれば、スタックのリユースは不可と判定することができる。
燃料電池スタックの電圧の所定の閾値は特に限定されないが、例えば、燃料電池スタックの触媒が劣化する所定の電圧であってもよい。触媒が劣化する電圧は、触媒の種類によって異なるため、用いる触媒に応じて電圧を適宜設定してもよい。
情報蓄積部は、例えば、燃料電池スタックの電圧が所定の閾値以上に上がった日時を起動履歴として記録してもよい。また、情報蓄積部は、例えば、燃料電池スタックの電圧が所定の閾値以上に上がった日時から所定の電圧以下に下がった日時を記録し、これをスタックの運転履歴として記録してもよい。
情報蓄積部は、当該情報蓄積部の起動時に、検知部が外部電源、及び、外部通信手段等との接続のあることを検知した場合に、燃料電池スタックの正常起動として記録する。
一方、情報蓄積部は、当該情報蓄積部の起動時に、検知部が外部電源、及び、外部通信手段等との接続のないことを検知した場合に、燃料電池スタックの異常起動として記録する。
情報蓄積部に異常起動の履歴が記録されていれば、スタックのリユースは不可と判定することができる。
燃料電池スタックの電圧の所定の閾値は特に限定されないが、例えば、燃料電池スタックの触媒が劣化する所定の電圧であってもよい。触媒が劣化する電圧は、触媒の種類によって異なるため、用いる触媒に応じて電圧を適宜設定してもよい。
図２は、本開示の燃料電池スタックのリユース可否の判断方法の一例を示すフローチャートである。なお、本開示は、必ずしも本典型例のみに限定されるものではない。
まず、燃料電池スタックの電圧が所定の閾値以上である時に情報蓄積部が起動する。
そして、検知部が外部電源との接続があるか否か検知する。
そして、情報蓄積部は、検知部が、外部電源との接続があることを検知した場合に、燃料電池スタックの正常起動として起動履歴を記録する。
一方、情報蓄積部は、検知部が外部電源との接続がないことを検知した場合に、燃料電池スタックの異常起動として起動履歴を記録する。
そして、情報蓄積部に蓄積された起動履歴中に異常起動の記録が１つも含まれない場合には、燃料電池スタックが、リユース可であると判断する。
一方、情報蓄積部に蓄積された起動履歴中に少なくとも１つの異常起動の記録が含まれる場合に、燃料電池スタックが、リユース不可であると判断する。
まず、燃料電池スタックの電圧が所定の閾値以上である時に情報蓄積部が起動する。
そして、検知部が外部電源との接続があるか否か検知する。
そして、情報蓄積部は、検知部が、外部電源との接続があることを検知した場合に、燃料電池スタックの正常起動として起動履歴を記録する。
一方、情報蓄積部は、検知部が外部電源との接続がないことを検知した場合に、燃料電池スタックの異常起動として起動履歴を記録する。
そして、情報蓄積部に蓄積された起動履歴中に異常起動の記録が１つも含まれない場合には、燃料電池スタックが、リユース可であると判断する。
一方、情報蓄積部に蓄積された起動履歴中に少なくとも１つの異常起動の記録が含まれる場合に、燃料電池スタックが、リユース不可であると判断する。
１１ 燃料電池スタック
１２ 情報蓄積部
１００ 燃料電池スタック複合体
１２ 情報蓄積部
１００ 燃料電池スタック複合体
Claims (5)
- 燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムは、燃料電池スタックと、当該燃料電池スタックの起動履歴を蓄積する情報蓄積部と、を含む燃料電池スタック複合体を備え、
前記情報蓄積部は、前記燃料電池システムの外部の所定の電源である外部電源及び前記燃料電池システムの外部の所定の通信手段である外部通信手段からなる群より選ばれる少なくとも１つとの接続の有無を検知する検知部を有し、
前記情報蓄積部は、前記燃料電池スタックの電圧が所定の閾値以上である時に起動し、 前記情報蓄積部は、当該情報蓄積部の起動時に、前記検知部が前記接続のあることを検知した場合に、前記燃料電池スタックの正常起動として記録し、
前記情報蓄積部は、当該情報蓄積部の起動時に、前記検知部が前記接続のないことを検知した場合に、前記燃料電池スタックの異常起動として記録する、ことを特徴とする燃料電池システム。 - 前記閾値は、前記燃料電池スタックの触媒が劣化する所定の電圧である、請求項１に記載の燃料電池システム。
- 前記情報蓄積部は、前記燃料電池スタックを電源として起動する、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
- 前記燃料電池スタック複合体は、さらに内部電源を含み、
前記情報蓄積部は、前記内部電源を電源として起動する、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。 - 前記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、
蓄積された前記起動履歴中に少なくとも１つの異常起動の記録が含まれる場合に、前記燃料電池システムに含まれる前記燃料電池スタックが、リユース不可であると判断する、燃料電池スタックのリユース可否の判断方法。
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