特開 2017-45719 燃料電池システムにおけるアノード汚染を検出するためのシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-45719(P2017-45719A)

(43)【公開日】2017年3月2日

(54)【発明の名称】燃料電池システムにおけるアノード汚染を検出するためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20170210BHJP

   H01M 8/10 20160101ALI20170210BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/04 Z

   H01M8/10

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2016-144309(P2016-144309)

(22)【出願日】2016年7月22日

(31)【優先権主張番号】14/807,835

(32)【優先日】2015年7月23日

(33)【優先権主張国】US

(71)【出願人】

【識別番号】511095986

【氏名又は名称】ジーエム・グローバル・テクノロジー・オペレーションズ・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(72)【発明者】

【氏名】ドナルド・エイチ・ケスクーラ

(72)【発明者】

【氏名】マーク・ピー・アダムス

(72)【発明者】

【氏名】ケネス・エル・ケイ

(72)【発明者】

【氏名】スワミナサ・ピー・クマラグールー

(72)【発明者】

【氏名】ジンシン・チャン

【テーマコード（参考）】

5H026

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H026AA06

5H127AA06

5H127AB04

5H127AC05

5H127BA02

5H127BA65

5H127BB02

5H127DA20

5H127DB49

5H127DB68

5H127DC08

5H127DC56

5H127DC58

(57)【要約】

【課題】燃料電池システムにおけるアノード汚染を検出するためのシステムおよび方法を提供すること。
【解決手段】ある実施形態では、燃料電池システムの高周波抵抗応答は複数の周波数で測定され得る。いくつかの実施形態では、時間経過に伴う高周波抵抗応答の変化率は、燃料電池システムにおけるアノード汚染の程度に基づいて、さまざまな周波数で異なり得る。したがって、本明細書において開示されるシステムおよび方法は、複数の測定周波数で得られる高周波抵抗応答を比較してアノード汚染を検出し、かつ燃料電池システムにおいて関連する回復手順を開始することができる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プロセッサ、および命令を記憶する通信的に結合された非一時的コンピュータ可読記憶媒体を備えるシステムによって実行される、燃料電池システムにおいて回復手順を開始するための方法であって、前記命令が、前記プロセッサによって実行される場合に、
第１の周波数で前記燃料電池システムの第１の高周波抵抗応答を測定するステップと、
第２の周波数で前記燃料電池システムの第２の高周波抵抗応答を測定するステップと、
前記第１の高周波抵抗応答と前記第２の高周波抵抗応答との差異を判断するステップと、
前記差異を閾値と比較するステップと、
前記差異が前記閾値を超えることに基づいて前記燃料電池システムにおいて回復手順を開始するステップとを備える前記方法を前記プロセッサに実行させる、燃料電池システムにおいて回復手順を開始するための方法。

【請求項2】

前記第１の周波数は第１の周波数範囲の周波数を含み、前記第２の周波数は第２の周波数範囲の周波数を含み、前記第２の周波数範囲は前記第１の周波数範囲より高い、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の高周波抵抗応答および前記第２の高周波抵抗応答は同期的に測定される、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の高周波抵抗応答および前記第２の高周波抵抗応答は定められたタイムウィンドウ内で非同期的に測定される、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記閾値は前記燃料電池システムにおけるアノード汚染の閾値レベルを示す閾値を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記アノード汚染は前記燃料電池システムにおける一酸化炭素の汚染を含み、前記回復手順は前記燃料電池システムに酸素を導入して前記一酸化炭素を酸化させることを含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の高周波抵抗応答および前記第２の高周波抵抗応答は単一の電流測定チャネルおよび電圧測定チャネルを用いて測定される、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記燃料電池は単一のセルを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記燃料電池は複数のセルを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

命令を記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令が、プロセッサによって実行される場合に、
第１の周波数で燃料電池システムの第１の高周波抵抗応答を測定するステップと、
第２の周波数で前記燃料電池システムの第２の高周波抵抗応答を測定するステップと、
前記第１の高周波抵抗応答と前記第２の高周波抵抗応答との差異を判断するステップと、
前記差異を閾値と比較するステップと、
前記差異が前記閾値を超えることに基づいて前記燃料電池システムにおいて回復手順を開始するステップとを備える、前記燃料電池システムにおいて前記回復手順を開始するための方法を前記プロセッサに実行させる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【請求項11】

前記第１の周波数は第１の周波数範囲の周波数を含み、前記第２の周波数は第２の周波数範囲の周波数を含み、前記第２の周波数範囲は前記第１の周波数範囲より高い、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【請求項12】

前記第１の高周波抵抗応答および前記第２の高周波抵抗応答は同期的に測定される、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【請求項13】

前記第１の高周波抵抗応答および前記第２の高周波抵抗応答は定められたタイムウィンドウ内で非同期的に測定される、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【請求項14】

前記閾値は前記燃料電池システムにおけるアノード汚染の閾値レベルを示す閾値を含む、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【請求項15】

前記アノード汚染は前記燃料電池システムにおける一酸化炭素の汚染を含み、前記回復手順は前記燃料電池システムに酸素を導入して前記一酸化炭素を酸化させることを含む、請求項１４に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【請求項16】

前記第１の高周波抵抗応答および前記第２の高周波抵抗応答は単一の電流測定チャネルおよび電圧測定チャネルを用いて測定される、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【請求項17】

前記燃料電池は単一のセルを備える、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【請求項18】

前記燃料電池は複数のセルを備える、請求項１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001]本開示は、燃料電池システムにおけるアノード汚染を検出するためのシステムおよび方法に関する。より詳細には、但しこれに限定するものではないが、本開示は、燃料電池システムの測定された高周波抵抗に基づいて燃料電池システムにおけるアノード汚染を検出するためのシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

[0002]旅客車両は、車両の電気システムおよび駆動系システムのある機構に電力を供給するために、燃料電池（「ＦＣ：ｆｕｅｌ ｃｅｌｌ」）システムを含むことがある。たとえば、ＦＣシステムは車両に利用されて、直接的に（たとえば、電気駆動モータおよび同種のものを用いて）、および／または中間電池システムを介して、車両の電気的な駆動系構成要素に電力を供給することができる。ＦＣシステムにおいて用いられ得る可能な燃料の１つは水素である。水素は、ＦＣにおいて電気を効率的に生成するために用いられ得るクリーン燃料である。水素ＦＣシステムは、アノードとカソードの間に電解質を含むことができる電気化学装置である。アノードは水素ガスを受け取り、カソードは酸素または空気を受け取る。水素ガスはアノードで解離されて自由水素プロトンおよび電子を生成する。水素プロトンは、電解質を横断して選択的に伝導され得る。アノードからの電子は電解質を通過することができず、したがって、カソードに送られる前に、負荷を通るように導かれて作用する。水素プロトンはカソードで酸素および電子と反応して、水を生成する。

【0003】

[0003]プロトン交換膜燃料電池（「ＰＥＭＦＣ：ｐｒｏｔｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｆｕｅｌ ｃｅｌｌｓ」）は、ＦＣを動力源とする車両に用いられることがある。ＰＥＭＦＣは、一般に、ペルフルオロスルホン酸膜などの固体高分子電解質プロトン伝導膜を含む。ＰＥＭＦＣに含まれるアノードおよびカソードは、炭素粒子上に担持され、かつイオノマーと混合された微粉触媒粒子（たとえば白金粒子）を含んでよい。触媒混合物は、膜の両側に堆積され得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

[0004]動作中、ＰＥＭＦＣは、さまざまな機構および／または過程に起因してアノード電極およびカソード電極において汚染を受けることがあり、このことは、時間経過に伴ってＰＥＭＦＣの性能を低下させる可能性がある。あるＰＥＭＦＣの性能損失はＰＥＭＦＣにおいて回復手順を開始することによって回復可能であり得るが、その他の回復可能でない性能損失（たとえば、電極劣化を原因とする損失）もあり得る。しかしながら、回復可能な損失（たとえば、アノードおよび／またはカソードの汚染による損失）を回復不能の損失と区別することは困難である場合もある。

【0005】

[0005]動作中、ＦＣシステムのアノード電極は、たとえば一酸化炭素を含むさまざまな汚染物質により時間経過に伴って汚染され、それによってシステムの性能を低下させることがある。ＦＣシステムの測定された高周波抵抗（「ＨＦＲ：ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」）に基づいてＦＣシステムにおけるアノード汚染を検出するためのシステムおよび方法が提供される。ある実施形態では、開示されるシステムおよび方法は、アノード汚染を検出すること、およびアノード汚染の検出に応じてＦＣシステムにおける一定の性能損失を回復させるように構成された回復動作を開始することに関連して用いられ得る。

【0006】

[0006]ＦＣシステムおよび／または構成セルのＨＦＲは、システムおよび／またはセルのアノードおよびカソードの面内インピーダンスを表すことができる。ＦＣの測定されるＨＦＲは、さまざまな要因による影響を受け得る。たとえば、ＨＦＲに影響を及ぼすある定常的構成要素は、ＦＣの設計に固有である場合がある。電極の水和は、測定されるＨＦＲにさらに影響を及ぼすことがある。本明細書において開示される実施形態と矛盾することなく、アノード汚染はＦＣの測定されるＨＦＲにさらに影響を及ぼすことがある。

【0007】

[0007]ＦＣの測定されるＨＦＲに影響を及ぼすさまざまな要因（たとえば、定常的構成要素、加湿、アノード汚染など）のために、単一のＨＦＲ測定値だけに基づいてさまざまな要因を区別することは困難であり得る。たとえば、ＦＣにおいてＨＦＲに影響を及ぼすアノード加湿の変化とアノード汚染の変化とを、単一のＨＦＲ測定値だけに基づいて区別することは困難な場合がある。

【0008】

[0008]本明細書において開示される実施形態と矛盾することなく、ＦＣのＨＦＲ応答は複数の周波数で測定され得る。ある実施形態では、時間経過に伴うＨＦＲ応答の変化率は、ＦＣにおけるアノード汚染の程度に基づいて、さまざまな周波数で異なり得る。したがって、複数の測定周波数で得られるＨＦＲ周波数応答を比較することによって、ＦＣにおけるアノード汚染は検出され得る。

【課題を解決するための手段】

【0009】

[0009]いくつかの実施形態では、ＦＣシステムにおけるアノード汚染を検出するための方法は、第１の周波数で燃料電池システム（たとえば、単一のセルおよび／または複数のセル）の第１の高周波抵抗応答を測定すること、および第１の周波数とは異なる第２の周波数で燃料電池システムの第２の高周波抵抗応答を測定することを含んでよい。ある実施形態では、第１の周波数は第１の周波数範囲の周波数を含んでよく、第２の周波数は第１の周波数範囲より高い第２の周波数範囲の周波数を含んでよい。たとえば、いくつかの実施形態では、第１の周波数は２００ヘルツ以上（たとえば１キロヘルツ）の周波数を含むことができ、第２の周波数は６キロヘルツ以下の周波数を含むことができる。第１の周波数応答および第２の周波数応答は、定められた時間内および／または別のイベントウィンドウ内（たとえば、単一の動作期間または同種のものの間）で同期的および／または非同期的に測定されてよく、また、同一の電流測定チャネルおよび電圧測定チャネルを用いて測定されてよい。

【0010】

[0010]第１の高周波抵抗応答と第２の高周波抵抗応答との差異が判断され得、この差異は閾値と比較され得る。いくつかの実施形態では、閾値は、燃料電池システムにおけるアノード汚染の閾値レベルを示す閾値を含むことができる。差異が閾値を超えるという判断に基づいて、燃料電池システムにおいて回復手順が開始され得る。ある実施形態では、回復手順は燃料電池システムに酸素を導入して一酸化炭素を酸化させることを含んでよい。

【0011】

[0011]ある実施例では、前述の方法は、ＦＣ制御システムおよび／または任意の他のコンピューティングシステムによって実行されてよく、かつ／または関連する実行可能命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体を用いて実施されてよい。

【0012】

[0012]本開示の非限定的かつ非包括的な実施形態は、図を参照して、本開示のさまざまな実施形態を含んで記述される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】[0013]本明細書において開示される実施形態に整合する、車両に含まれるＦＣシステムを示す図である。

【図2】[0014]本明細書において開示される実施形態に整合する、複数の測定周波数におけるＦＣのＨＦＲ応答を示すグラフである。

【図3】[0015]図３Ａは、本明細書において開示される実施形態に整合する、ＨＦＲ応答の判断に関連して電流を測定するための例示のチャネルの構成図である。[0016]図３Ｂは、本明細書において開示される実施形態に整合する、ＨＦＲ応答の判断に関連して電圧を測定するための例示のチャネルの構成図である。

【図4】[0017]本明細書において開示される実施形態に整合する、燃料電池システムにおけるアノード汚染を検出するための例示の方法の流れ図である。

【図5】[0018]開示されるシステムおよび方法のさまざまな実施形態を実施するためのシステムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

[0019]以下において、本開示の実施形態に整合するシステムおよび方法の詳細な記述がなされる。いくつかの実施形態について記述されるが、本開示はいかなる一実施形態にも限定されず、むしろ、多数の代替形態、修正形態および同等形態を包含するものであることを理解されたい。加えて、本明細書において開示される実施形態の完全な理解を可能にするために多数の具体的な詳細が以下の記述で述べられるが、これらの詳細の一部またはすべてなしに実施され得る実施形態もある。さらに、明確にする目的で、本開示を不必要に曖昧にすることを避けるために、関連技術において知られているある技術的材料について詳細には記述されていない。

【0015】

[0020]本開示の実施形態は、同様の数字によって同様の部分が示され得る図面を参照することによって最もよく理解されるであろう。本明細書の図において一般的に記述および図示されるような、開示される実施形態の構成要素は、種々さまざまな異なる構成で配置され、設計され得る。したがって、本開示のシステムおよび方法の実施形態についての以下の詳細な記述は、特許請求される本開示の範囲を限定する意図ではなく、単に本開示の可能な実施形態を表しているにすぎない。加えて、特別の定めのない限り、方法のステップは、何らかの特定の順序で実行されること、または連続的に実行されることでさえ必ずしも要せず、また、ステップは一度限りで実行されることを要するものでもない。

【0016】

[0021]本明細書において開示されるシステムおよび方法は、複数の周波数で測定されたＦＣのＨＦＲ応答に基づいてＦＣシステムにおけるアノード汚染を検出することに関連して利用されてよい。詳細には、複数の測定周波数で得られるＨＦＲ周波数応答を比較することによって、ＦＣにおけるアノード汚染は検出され得る。

【0017】

[0022]ある実施形態では、ＦＣにおけるアノード汚染と関連した性能損失は、ＦＣシステムにおいて電圧回復手順を開始することによって回復可能な場合がある。しかしながら、ある回復手順は、ＦＣシステムに最小限の回復不能の劣化をもたらす可能性がある。したがって、回復手順は、回復不能の劣化を減少させるように電圧損失の回復が効果的に実現され得る場合に開始されてよい。開示されるシステムおよび方法の実施形態は、ＦＣシステムにおけるアノード汚染の発生を正確に検出し、これに応じて回復手順を開始するのに利用され得る。

【0018】

[0023]図１は、本明細書において開示される実施形態に整合する、車両１００に含まれるＦＣシステム１０２を示す図である。車両システム１００は、自動車、海上船舶、航空機および／または任意の他の種類の車両であってよく、また、本明細書において開示されるシステムおよび方法を組み込むための任意の適切な種類の駆動系を含んでよい。開示されるシステムおよび方法のさらなる実施形態は、たとえば定置型ＦＣシステム（たとえば、建物用のバックアップ電源および／または同種のもの）を含む任意の他の種類のＦＣシステム１０２に関連して利用されてよい。

【0019】

[0024]車両１００は、ある実施形態において、高電圧（「ＨＶ：ｈｉｇｈ−ｖｏｌｔａｇｅ」）電池システム（図示せず）と結合され得るＦＣスタック１１２を含むＦＣシステム１０２を含むことができる。ＨＶ電池システムは、車両１００の電気的な駆動系構成要素（図示せず）に電力を供給するために用いられ得る。さらなる実施形態では、ＦＣスタック１１２は低電圧電池と結合されてよく、また、たとえば照明システム、空調システムおよび同種のものを含むさまざまな車両１００のシステムに電気エネルギーを供給するように構成されてよい。さらなる実施形態では、ＦＣシステム１０２は、ある車両システムに直接的に電力を供給するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、ＦＣシステム１０２は単一のセルを備えることができ、または、図示のようにスタック構成で配置される複数のセル１１４を含むことができる。

【0020】

[0025]ＦＣスタック１１２は、ＦＣ制御システム１０４に関連付けられ得る。ＦＣ制御システム１０４は、ＦＣスタック１１２のある動作を監視および制御するように構成され得る。たとえば、ＦＣ制御システム１０４は、調整可能な性能パラメータを監視および制御し、かつ／または、ＦＣスタック１１２の充放電動作を管理するように構成され得る。ある実施形態では、ＦＣ制御システム１０４は、１つまたは複数のセンサ１０６（たとえば、電圧センサ、電流センサおよび／または同種のものなど）、ならびに／またはＦＣ制御システム１０４がＦＣスタック１１２および／もしくはその構成セル１１４の動作を監視および制御できるように構成された他のシステムと通信的に結合され得る。

【0021】

[0026]本明細書において開示される実施形態と矛盾することなく、ＦＣスタック１１２と通信するセンサ１０６は、ＦＣ制御システム１０４、および／または他のシステム（たとえば、内部車両コンピュータシステム１０８および／または外部コンピュータシステム１１０）に、さまざまな周波数でＦＣシステムのＨＦＲ応答を測定するため、および／またはこれに基づいてアノード汚染を検出するために用いられ得る情報を提供することができる。ＦＣ制御システム１０４は、車両１００に含まれる他のシステムに情報を提供し、かつ／または車両１００に含まれる他のシステムから情報を受信するようにさらに構成され得る。たとえば、ＦＣ制御システム１０４は、内部車両コンピュータシステム１０８および／または外部コンピュータシステム１１０と通信的に結合され得る。

【0022】

[0027]制御システム１０４は、内部制御システム、外部制御システム、ならびに／または任意の他の車両制御システムおよび／もしくはコンピュータシステムを備えることができる。さらなる実施形態では、制御システム１０４は、車両１００に含まれる他のシステムおよび／または車両１００の操作者に情報を提供し、かつ／または車両１００に含まれる他のシステムおよび／または車両１００の操作者から情報を受信するように構成されてよい。単一の制御システム１０４との関連で図示されているが、開示されるシステムおよび方法の実施形態は、複数の適切な制御システムおよび／またはコンピューティングシステムを用いて実施され得ることが理解されよう。

【0023】

[0028]いくつかの実施形態では、制御システム１０４、内部車両コンピュータシステム１０８および／または外部コンピュータシステム１１０は、制御システム１０４、ならびに／または内部車両コンピュータシステム１０８および／もしくは外部コンピュータシステム１１０によって実行されるときに、システム１０４、１０８および／または１１０に開示されるシステムおよび方法の実施形態を実施させるモジュール１１６を備えることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、モジュール１１６は、システム１０４、１０８および／または１１０に、さまざまな周波数でＦＣシステムのＨＦＲ応答を測定させ、かつ／またはこれに基づいてアノード汚染を検出させることができる。さらなる実施形態では、検出されたアノード汚染に少なくとも部分的に基づいて、モジュール１１６は、システム１０４、１０８および／または１１０に、ＦＣシステムにおいて回復手順を開始させることができる。

【0024】

[0029]図１に関連して示されるアーキテクチャ、関係および例に対して、本発明の範囲内で多くの変形が加えられ得ることが理解されよう。たとえば、前述のある装置および／またはシステムの機能性は、単一の装置および／もしくはシステム、ならびに／または装置および／もしくはシステムの任意の適切な組合せに、任意の適切な構成で統合されてよい。同様に、開示されるシステムおよび方法のある実施形態はＦＣ制御システム１０４によって実施されるものとして記述されるが、内部車両コンピュータシステム１０８、外部コンピュータシステム１１０および／または任意の他のコンピュータシステムが、本明細書において開示される実施形態を実施してもよいことが理解されよう。したがって、図１に関連して示されるアーキテクチャ、関係および例は例証および説明の目的で示され、限定ではないことが理解されよう。

【0025】

[0030]図２は、本明細書において開示される実施形態に整合する、複数の測定周波数におけるＦＣのＨＦＲ応答２０６、２０８を示すグラフ２００を図示する。図示されるグラフ２００では、ｘ軸２０２はＦＣシステムの動作ランタイムを表し（たとえば時単位での測定）、ｙ軸２０４はＦＣシステムの測定されたＨＦＲを表す（たとえばΩｃｍ^２単位での測定）。

【0026】

[0031]本明細書において開示される実施形態と矛盾することなく、ＦＣシステムにおけるアノード汚染は、複数の周波数で測定されたＦＣのＨＦＲ応答２０６、２０８に基づいて検出され得る。いくつかの実施形態では、ＨＦＲ測定値は、設定された電流密度（たとえば１．５Ａ／ｃｍ^２）、動作温度（たとえば８７Ｃ）および／または相対加湿のレベルで得られてよい。ある実施形態では、ＨＦＲ測定値は１キロヘルツ（たとえばＨＦＲ応答２０６）および６キロヘルツ（たとえばＨＦＲ応答２０８）の測定周波数で得られてよいが、開示される実施形態に関連して他の測定周波数が用いられ得ることが理解されよう。たとえば、ＨＦＲ測定値は、２００ヘルツ以上および６キロヘルツ以下の周波数で得られてよい。ＨＦＲ応答は、たとえば、ＦＣスタックにアクセスする特定の周波数の信号および／または複数の信号の注入に応じるインピーダンスを測定することによる方法を含むさまざまな方法で測定され得る。

【0027】

[0032]ある実施形態では、時間経過２００に伴うＨＦＲ応答２０６、２０８の変化率は、ＦＣにおけるアノード汚染の程度に基づいて、さまざまな周波数で異なり得る。したがって、複数の測定周波数で得られるＨＦＲ周波数応答２０６、２０８を比較することによって、ＦＣにおけるアノード汚染は検出され得る。たとえば、図示の通り、ＨＦＲ周波数応答２０６と２０８との差異２１０が特定の閾値を超える場合、アノードの汚染が閾値レベルに達していること、およびアノード汚染回復手順が開始され得ることが判断され得る。ある実施形態では、ＦＣ特性化試験または同種のものによって取得され得る閾値は、参照テーブル、および／または、さまざまな周波数でのＨＦＲ周波数応答の差異と回復手順を始動させるアノード汚染のレベルとを相互に関連させる任意の他の適切な論理に含まれ得る。

【0028】

[0033]図３Ａは、本明細書において開示される実施形態に整合する、ＨＦＲ応答の判断に関連して電流を測定するための例示のチャネル３００ａの構成図を図示する。図示の通り、電流測定チャネル３００ａは積分器および信号調整回路３０４に結合されるロゴスキーコイルＡＣ電流センサ３０２を含むことができるが、これに限定されるものではない。いくつかの実施形態では、ロゴスキーコイルＡＣ電流センサ３０２は、非強磁性の電流変換器を備えてよく、大ＤＣ電流の存在下でＡＣ信号を識別し、小ＡＣ信号を捕捉するように構成され得る。積分器および信号調整回路３０６は、ＡＣ電流信号の帯域幅を統合かつ狭めることができ（たとえば、低域通過フィルタを介して）、デジタル捕捉のためのアンチエイリアシングを軽減させつつ、信号対象となる領域に集中する後処理のために原信号を復元することができる。

【0029】

[0034]積分器および信号調整回路３０４の出力は、１つまたは複数の通信チャネル３０８を介して関連するマイクロプロセッサと通信するアナログ−デジタル（「Ａ／Ｄ：ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ）変換器３０６に提供され得る。Ａ／Ｄ変換器３０６は、受信した信号のレベルを切り替え、この信号をデジタル信号（たとえば１６ビットのデジタル信号）に変換するように構成され得る。変換後、Ａ／Ｄは、この変換信号を１つまたは複数の通信チャネル３０８を介してマイクロプロセッサに提供することができ、これは次に、所望の周波数で電流の振幅を抽出することができる。

【0030】

[0035]図３Ｂは、本明細書において開示される実施形態に整合する、ＨＦＲ応答の判断に関連して電圧を測定するための例示のチャネル３００ｂの構成図を図示する。図示の通り、電圧測定チャネル３００ｂは、ＦＣスタックの正端子に結合される測定コンデンサ３１０（負端子は、絶縁基準３１２に結合される）を備えることができる。この測定コンデンサ３１０は、ＤＣ電圧成分を遮断することができる。増幅器および信号調整回路３１４は、信号を増幅して信号品質を向上させ、次にこの増幅信号を低域通過フィルタに通してＡＣ電圧信号の帯域幅を対象となっている所望の周波数に狭めることができ、デジタル捕捉のための信号のアンチエイリアシングを軽減することができる。

【0031】

[0036]増幅器および信号調整回路３１４の出力は、１つまたは複数の通信チャネル３１８を介して関連するマイクロプロセッサと通信するＡ／Ｄ変換器３１６に提供され得る。Ａ／Ｄ変換器３１６は、受信した信号のレベルを切り替え、この信号をデジタル信号（たとえば１６ビットのデジタル信号）に変換するように構成され得る。変換後、Ａ／Ｄは、この変換信号を１つまたは複数の通信チャネル３０８を介してマイクロプロセッサに提供することができ、これは次に、所望の周波数で電圧の振幅を抽出することができる。

【0032】

[0037]本明細書において開示される実施形態は、複数の周波数でのＨＦＲ応答の正確かつ安定した測定を利用して、アノード汚染を検出することができる。ある実施形態では、開示されるシステムおよび方法に関連して用いるために測定された応答が効果的に比較され得るように、異なる周波数でのＨＦＲ応答の測定は、タイムフレーム内で同期的かつ／または連続的に実行され得る。さらなる実施形態では、測定チャネル３００ａ、３００ｂは、プロセッサの負荷を低減させつつ、複数の周波数での同期的なＨＦＲ応答の測定を可能にすることができる。

【0033】

[0038]いくつかの実施形態では、測定チャネル３００ａ、３００ｂは、対象となっている全周波数範囲にわたる線形測定によって、測定点間の測定値の変動および破損の減少をさらに可能にすることができる。ある実施形態では、このことは、測定データの収集を単純化し、単一の収集期間および測定ハードウェアの減少を可能にすることができる。さらなる実施形態では、同期的なＨＦＲ応答の測定は、測定値サンプリング過程中に変化する動作条件を原因とする変動を低減させるのに役立ち、それによってアノード汚染の検出を向上させることができる。

【0034】

[0039]図４は、本明細書において開示される実施形態に整合する、ＦＣシステムにおけるアノード汚染を検出するための例示の方法４００の流れ図を図示する。いくつかの実施形態では、図示される方法３００および／またはその構成ステップのいずれかは、ＦＣ制御システムおよび／または任意の他の適切なコンピュータシステムを少なくとも部分的に用いて実行され得る。

【0035】

[0040]方法４００は、４０２において開始することができる。ある実施形態では、方法４００は、定められたウィンドウイング法（たとえば、開始時、終了時、あるパワーウィンドウ中など）に基づいて開始し得る。４０４において、第１の周波数でのＦＣシステムのＨＦＲ応答が測定され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、ＦＣシステムのＨＦＲ応答は１キロヘルツで測定されてよい。

【0036】

[0041]４０６において、第２の周波数でのＦＣシステムのＨＦＲ応答が測定され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、ＦＣシステムのＨＦＲ応答は６キロヘルツで測定されてよい。本明細書において開示される実施形態と矛盾することなく、ある実施形態では、４０４および４０６で測定されるＨＦＲ応答は同期的に取得されてよい。他の実施形態では、これらの応答は非同期的に、但し結果として生じるＨＦＲ応答がアノード汚染を識別するために効果的に比較され得る期間の範囲内で取得されてよい。

【0037】

[0042]４０４において第１の周波数で測定されたＨＦＲ応答と４０６において第２の周波数で測定されたＨＦＲ応答とは、これらの応答の差異が閾値を超えるかどうかを判断するために４０８において比較され得る。いくつかの実施形態では、閾値はＦＣ特性化試験によって取得され得、回復手順が開始されるべきアノード汚染のレベルを示す閾値ＨＦＲ差異を含むことができる。

【0038】

[0043]この差異が閾値を超えない場合、方法４００は４０６および４０８に戻ることができ、第１の周波数でのＨＦＲ応答および第２の周波数でのＨＦＲ応答が比較のために再度取得され得る。一方、異なる周波数で測定されたＨＦＲ応答の差異が閾値を超える場合、方法４００は４１０に進むことができ、アノード汚染回復手順が開始され得る。

【0039】

[0044]いくつかの実施形態では、回復手順は、アノードにおいて汚染されたＣＯを酸化させるように酸素をＦＣスタックに導入することができるが、アノード汚染と関連した性能損失を回復するように設計された任意の他の適切な回復手順が開示される実施形態に関連して用いられてもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、バルブはアノードとカソードとを接続することができる。回復手順の間、バルブが開けられるときにアノードに空気（たとえば、２１％の酸素）が導入され、それによって汚染物質を酸化させるように、アノード圧力はカソード圧力より低くされてよい。方法４００は続いて進んで、４１２において終了することができる。

【0040】

[0045]図５は、開示されるシステムおよび方法のさまざまな実施形態を実施するためのシステム５００を示す図である。ある実施形態では、コンピュータシステム５００は、パーソナルコンピュータシステム、サーバコンピュータシステム、車載コンピュータ、内部ＦＣ制御システム、外部ＦＣ制御システム、および／または開示されるシステムおよび方法を実施するのに適切な任意の他の種類のシステムであってよい。さらなる実施形態では、コンピュータシステム５００は、たとえばノートブック型コンピュータ、スマートフォンおよび／またはタブレット型コンピュータを含む任意の携帯型電子コンピュータシステムまたは電子装置であってよい。

【0041】

[0046]図示の通り、コンピュータシステム５００は、特に、１つまたは複数のプロセッサ５０２、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ」）５０４、通信インターフェース５０６、ユーザインターフェース５０８および非一時的コンピュータ可読記憶媒体５１０を含むことができる。プロセッサ５０２、ＲＡＭ４０４、通信インターフェース５０６、ユーザインターフェース５０８およびコンピュータ可読記憶媒体５１０は、共通データバス５１２を介して相互に通信的に結合され得る。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム５００のさまざまな構成要素は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアおよび／またはこれらの任意の組合せを用いて実装されてよい。

【0042】

[0047]ユーザインターフェース５０８は、ユーザがコンピュータシステム５００と対話できるようにする任意の数の装置を含んでよい。たとえば、ユーザインターフェース５０８は、対話式インターフェースをユーザに表示するように用いられてよい。ユーザインターフェース５０８は、コンピュータシステム５００と通信的に結合される別個のインターフェースシステムであってよく、または別法として、ラップトップまたは他の同様の装置用の表示インターフェースなどの一体化されたシステムであってよい。ある実施形態では、ユーザインターフェース５０８は、タッチスクリーン表示上に生成され得る。ユーザインターフェース５０８はまた、たとえばキーボード、トラックボールおよび／またはポインタ装置を含む任意の数の他の入力装置を含んでもよい。

【0043】

[0048]通信インターフェース５０６は、他のコンピュータシステム、周辺装置、および／またはコンピュータシステム５００に通信的に結合された他の機器と通信することができる任意のインターフェースであってよい。たとえば、通信インターフェース５０６は、コンピュータシステム５００が他のコンピュータシステム（たとえば、外部データベースおよび／またはインターネットに関連付けられたコンピュータシステム）と通信できるようにし、このようなシステムへのデータ転送およびシステムからのデータ受信を可能にすることができる。通信インターフェース５０６は、特に、モデム、衛星データ伝送システム、イーサネット（登録商標）カード、および／または、コンピュータシステム５００がデータベースならびにＬＡＮ、ＭＡＮ、ＷＡＮおよびインターネットなどのネットワークに接続できるようにする任意の他の適切な装置を含んでよい。さらなる実施形態では、通信インターフェース５０６はさらに、１つまたは複数のセンサ（たとえば、電流センサ、電圧センサ）、および／または、開示される実施形態に関連して用いられる情報を測定および／または提供するように構成された他のシステムと通信することができる。

【0044】

[0049]プロセッサ５０２は、１つまたは複数の汎用プロセッサ、特定用途プロセッサ、プログラム可能マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、ＦＰＧＡ、他のカスタマイズ可能またはプログラム可能な処理装置、および／または、本明細書において開示されるシステムおよび方法を実施することができる任意の他の装置または装置の配置を含んでよい。

【0045】

[0050]プロセッサ５０２は、非一時的コンピュータ可読記憶媒体５１０に記憶されたコンピュータ可読命令を実行するように構成され得る。コンピュータ可読記憶媒体５１０は、所望の通りに他のデータまたは情報を記憶することができる。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読命令は、コンピュータ実行可能な機能モジュール５１４を含んでよい。たとえば、コンピュータ可読命令は、前述のシステムおよび方法の機能性のすべてまたは一部を実施するように構成された１つまたは複数の機能モジュールを含んでよい。コンピュータ可読記憶媒体５１０に記憶され得る特定の機能モデルは、複数の周波数でのＦＣシステムのＨＦＲ応答の測定を調整し、かつ／または別のやり方で複数の周波数でのＦＣシステムのＨＦＲ応答を判断するように構成されたモジュール、測定されたＨＦＲ応答間の差異と閾値とを比較するように構成されたモジュール、この比較に基づいて回復手順を開始するように構成されたモジュール、および関連する回復手順を別のやり方で制御するように構成されたモジュール、および／または、任意の他のモジュールすなわち本明細書において開示されるシステムおよび方法を実施するように構成されたモジュールを含んでよい。

【0046】

[0051]明確にする目的で、前述のものはある程度詳細に記述されているが、その原則から逸脱することなく、ある変更および修正が加えられ得ることは明らかであろう。本明細書において開示される実施形態のある特性は、任意の適切な構成または組合せで構成され、かつ／または組み合わされ得る。加えて、本明細書において開示されるあるシステムおよび／または方法は、車両に含まれないＦＣシステム（たとえば、バックアップ電源電池システムまたは同種のもの）において利用され得る。本明細書において記述される過程および機器の両方を実施する代替方法が多数あることに留意されたい。さらに、２つの周波数でＦＣシステムのＨＦＲ応答を測定し、かつ２つの周波数で得られるＦＣシステムのＨＦＲ応答を比較する観点から考察されているが、開示されるシステムおよび方法の実施形態は任意の適切な数の複数の周波数に関連して利用され得ることが理解されよう。したがって、本実施形態は例証的であって制限的ではないと考えられ、本発明は本明細書において述べられる詳細に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲およびこれと同等のものの範囲内で修正され得る。

【0047】

[0052]前述の明細書はさまざまな実施形態に関して記述されている。しかしながら、当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなくさまざまな修正および変更が加えられ得ることを理解するであろう。さまざまな動作ステップ、および動作ステップを実行するための構成要素は、特定の用途に応じて、またはシステムの動作に関連した任意の数の費用関数を考慮して、代替方法で実施されてよい。したがって、ステップの１つまたは複数はいずれも、削除されても、修正されても、または他のステップと組み合わされてもよい。さらに、本開示は制限的ではなく例証的な意味で考えられるべきであり、すべてのそのような修正は本開示の範囲内に含まれるものと意図される。同様に、利益、他の利点および問題の解決策は、さまざまな実施形態に関して前述されている。しかしながら、利益、利点、問題の解決策、および何らかの利益、利点または解決策を生じさせ、またはより明白にさせ得る要素（複数可）は、決定的な、必要な、または本質的な特性または要素として解釈されるべきではない。

【0048】

[0053]本明細書において用いられる「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」という用語ならびにこれらの他の変形は、非排他的な含有を包含するものであることが意図され、その結果、要素の列挙を含む過程、方法、物品または装置はそれらの要素のみを含むのではなく、明示的に列挙されていない、または、これらの過程、方法、システム、物品または装置に固有の他の要素を含むことができる。また、本明細書において用いられる「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」、「結合する（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）」という用語およびこれらの他の変形は、物理的接続、電気的接続、磁気的接続、光学的接続、通信的接続、機能的接続および／または任意の他の接続を包含するものと意図される。

【0049】

[0054]当業者であれば、本発明の基本原則から逸脱することなく、前述の実施形態の詳細に対して多くの変更が加えられ得ることを理解するであろう。それゆえ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によってのみ決定されるものとする。

【符号の説明】

【0050】

１００ 車両、車両システム
１０２ ＦＣシステム
１０４ ＦＣ制御システム、制御システム、システム
１０６ センサ
１０８ 内部車両コンピュータシステム、システム
１１０ 外部コンピュータシステム、システム
１１２ ＦＣスタック
１１４ セル、構成セル
１１６ モジュール
２００ グラフ
２０２ ｘ軸
２０４ ｙ軸
２０６ ＨＦＲ応答、ＨＦＲ周波数応答
２０８ ＨＦＲ応答、ＨＦＲ周波数応答
２１０ 差異
３００ａ チャネル、電流測定チャネル、測定チャネル
３００ｂ チャネル、電圧測定チャネル、測定チャネル
３０２ ロゴスキーコイルＡＣ電流センサ
３０４ 積分器および信号調整回路
３０６ アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
３０８ 通信チャネル
３１０ 測定コンデンサ
３１４ 増幅器および信号調整回路
３１６ Ａ／Ｄ変換器
３１８ 通信チャネル
４００ 方法
５００ システム、コンピュータシステム
５０２ プロセッサ
５０４ ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
５０６ 通信インターフェース
５０８ ユーザインターフェース
５１０ 非一時的コンピュータ可読記憶媒体、コンピュータ可読記憶媒体
５１２ 共通データバス
５１４ 機能モジュール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2016年11月22日

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001]本開示は、燃料電池システムにおけるアノード汚染を検出するためのシステムおよび方法に関する。より詳細には、但しこれに限定するものではないが、本開示は、燃料電池システムの測定された高周波抵抗に基づいて燃料電池システムにおけるアノード汚染を検出するためのシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

[0002]旅客車両は、車両の電気システムおよび駆動系システムのある機構に電力を供給するために、燃料電池（「ＦＣ：ｆｕｅｌ ｃｅｌｌ」）システムを含むことがある。たとえば、ＦＣシステムは車両に利用されて、直接的に（たとえば、電気駆動モータおよび同種のものを用いて）、および／または中間電池システムを介して、車両の電気的な駆動系構成要素に電力を供給することができる。ＦＣシステムにおいて用いられ得る可能な燃料の１つは水素である。水素は、ＦＣにおいて電気を効率的に生成するために用いられ得るクリーン燃料である。水素ＦＣシステムは、アノードとカソードの間に電解質を含むことができる電気化学装置である。アノードは水素ガスを受け取り、カソードは酸素または空気を受け取る。水素ガスはアノードで解離されて自由水素プロトンおよび電子を生成する。水素プロトンは、電解質を横断して選択的に伝導され得る。アノードからの電子は電解質を通過することができず、したがって、カソードに送られる前に、負荷を通るように導かれて作用する。水素プロトンはカソードで酸素および電子と反応して、水を生成する。

【0003】

[0003]プロトン交換膜燃料電池（「ＰＥＭＦＣ：ｐｒｏｔｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｆｕｅｌ ｃｅｌｌｓ」）は、ＦＣを動力源とする車両に用いられることがある。ＰＥＭＦＣは、一般に、ペルフルオロスルホン酸膜などの固体高分子電解質プロトン伝導膜を含む。ＰＥＭＦＣに含まれるアノードおよびカソードは、炭素粒子上に担持され、かつイオノマーと混合された微粉触媒粒子（たとえば白金粒子）を含んでよい。触媒混合物は、膜の両側に堆積され得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

[0004]動作中、ＰＥＭＦＣは、さまざまな機構および／または過程に起因してアノード電極およびカソード電極において汚染を受けることがあり、このことは、時間経過に伴ってＰＥＭＦＣの性能を低下させる可能性がある。あるＰＥＭＦＣの性能損失はＰＥＭＦＣにおいて回復手順を開始することによって回復可能であり得るが、その他の回復可能でない性能損失（たとえば、電極劣化を原因とする損失）もあり得る。しかしながら、回復可能な損失（たとえば、アノードおよび／またはカソードの汚染による損失）を回復不能の損失と区別することは困難である場合もある。

【0005】

[0005]動作中、ＦＣシステムのアノード電極は、たとえば一酸化炭素を含むさまざまな汚染物質により時間経過に伴って汚染され、それによってシステムの性能を低下させることがある。ＦＣシステムの測定された高周波抵抗（「ＨＦＲ：ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」）に基づいてＦＣシステムにおけるアノード汚染を検出するためのシステムおよび方法が提供される。ある実施形態では、開示されるシステムおよび方法は、アノード汚染を検出すること、およびアノード汚染の検出に応じてＦＣシステムにおける一定の性能損失を回復させるように構成された回復動作を開始することに関連して用いられ得る。

【0006】

[0006]ＦＣシステムおよび／または構成セルのＨＦＲは、システムおよび／またはセルのアノードおよびカソードの面内インピーダンスを表すことができる。ＦＣの測定されるＨＦＲは、さまざまな要因による影響を受け得る。たとえば、ＨＦＲに影響を及ぼすある定常的構成要素は、ＦＣの設計に固有である場合がある。電極の水和は、測定されるＨＦＲにさらに影響を及ぼすことがある。本明細書において開示される実施形態と矛盾することなく、アノード汚染はＦＣの測定されるＨＦＲにさらに影響を及ぼすことがある。

【0007】

[0007]ＦＣの測定されるＨＦＲに影響を及ぼすさまざまな要因（たとえば、定常的構成要素、加湿、アノード汚染など）のために、単一のＨＦＲ測定値だけに基づいてさまざまな要因を区別することは困難であり得る。たとえば、ＦＣにおいてＨＦＲに影響を及ぼすアノード加湿の変化とアノード汚染の変化とを、単一のＨＦＲ測定値だけに基づいて区別することは困難な場合がある。

【0008】

[0008]本明細書において開示される実施形態と矛盾することなく、ＦＣのＨＦＲ応答は複数の周波数で測定され得る。ある実施形態では、時間経過に伴うＨＦＲ応答の変化率は、ＦＣにおけるアノード汚染の程度に基づいて、さまざまな周波数で異なり得る。したがって、複数の測定周波数で得られるＨＦＲ周波数応答を比較することによって、ＦＣにおけるアノード汚染は検出され得る。

【課題を解決するための手段】

【0009】

[0009]いくつかの実施形態では、ＦＣシステムにおけるアノード汚染を検出するための方法は、第１の周波数で燃料電池システム（たとえば、単一のセルおよび／または複数のセル）の第１の高周波抵抗応答を測定すること、および第１の周波数とは異なる第２の周波数で燃料電池システムの第２の高周波抵抗応答を測定することを含んでよい。ある実施形態では、第１の周波数は第１の周波数範囲の周波数を含んでよく、第２の周波数は第１の周波数範囲より高い第２の周波数範囲の周波数を含んでよい。たとえば、いくつかの実施形態では、第１の周波数は２００ヘルツ以上（たとえば１キロヘルツ）の周波数を含むことができ、第２の周波数は６キロヘルツ以下の周波数を含むことができる。第１の周波数応答および第２の周波数応答は、定められた時間内および／または別のイベントウィンドウ内（たとえば、単一の動作期間または同種のものの間）で同期的および／または非同期的に測定されてよく、また、同一の電流測定チャネルおよび電圧測定チャネルを用いて測定されてよい。

【0010】

[0010]第１の高周波抵抗応答と第２の高周波抵抗応答との差異が判断され得、この差異は閾値と比較され得る。いくつかの実施形態では、閾値は、燃料電池システムにおけるアノード汚染の閾値レベルを示す閾値を含むことができる。差異が閾値を超えるという判断に基づいて、燃料電池システムにおいて回復手順が開始され得る。ある実施形態では、回復手順は燃料電池システムに酸素を導入して一酸化炭素を酸化させることを含んでよい。

【0011】

[0011]ある実施例では、前述の方法は、ＦＣ制御システムおよび／または任意の他のコンピューティングシステムによって実行されてよく、かつ／または関連する実行可能命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体を用いて実施されてよい。

【0012】

[0012]本開示の非限定的かつ非包括的な実施形態は、図を参照して、本開示のさまざまな実施形態を含んで記述される。本発明には、下記の形態が含まれている。
（形態１）
プロセッサ、および命令を記憶する通信的に結合された非一時的コンピュータ可読記憶媒体を備えるシステムによって実行される、燃料電池システムにおいて回復手順を開始するための方法であって、前記命令が、前記プロセッサによって実行される場合に、
第１の周波数で前記燃料電池システムの第１の高周波抵抗応答を測定するステップと、
第２の周波数で前記燃料電池システムの第２の高周波抵抗応答を測定するステップと、
前記第１の高周波抵抗応答と前記第２の高周波抵抗応答との差異を判断するステップと、
前記差異を閾値と比較するステップと、
前記差異が前記閾値を超えることに基づいて前記燃料電池システムにおいて回復手順を開始するステップとを備える前記方法を前記プロセッサに実行させる、燃料電池システムにおいて回復手順を開始するための方法。
（形態２）
前記第１の周波数は第１の周波数範囲の周波数を含み、前記第２の周波数は第２の周波数範囲の周波数を含み、前記第２の周波数範囲は前記第１の周波数範囲より高い、形態１に記載の方法。
（形態３）
前記第１の高周波抵抗応答および前記第２の高周波抵抗応答は同期的に測定される、形態１に記載の方法。
（形態４）
前記第１の高周波抵抗応答および前記第２の高周波抵抗応答は定められたタイムウィンドウ内で非同期的に測定される、形態１に記載の方法。
（形態５）
前記閾値は前記燃料電池システムにおけるアノード汚染の閾値レベルを示す閾値を含む、形態１に記載の方法。
（形態６）
前記アノード汚染は前記燃料電池システムにおける一酸化炭素の汚染を含み、前記回復手順は前記燃料電池システムに酸素を導入して前記一酸化炭素を酸化させることを含む、形態５に記載の方法。
（形態７）
前記第１の高周波抵抗応答および前記第２の高周波抵抗応答は単一の電流測定チャネルおよび電圧測定チャネルを用いて測定される、形態１に記載の方法。
（形態８）
前記燃料電池は単一のセルを備える、形態１に記載の方法。
（形態９）
前記燃料電池は複数のセルを備える、形態１に記載の方法。
（形態１０）
命令を記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令が、プロセッサによって実行される場合に、
第１の周波数で燃料電池システムの第１の高周波抵抗応答を測定するステップと、
第２の周波数で前記燃料電池システムの第２の高周波抵抗応答を測定するステップと、
前記第１の高周波抵抗応答と前記第２の高周波抵抗応答との差異を判断するステップと、
前記差異を閾値と比較するステップと、
前記差異が前記閾値を超えることに基づいて前記燃料電池システムにおいて回復手順を開始するステップとを備える、前記燃料電池システムにおいて前記回復手順を開始するための方法を前記プロセッサに実行させる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（形態１１）
前記第１の周波数は第１の周波数範囲の周波数を含み、前記第２の周波数は第２の周波数範囲の周波数を含み、前記第２の周波数範囲は前記第１の周波数範囲より高い、形態１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（形態１２）
前記第１の高周波抵抗応答および前記第２の高周波抵抗応答は同期的に測定される、形態１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（形態１３）
前記第１の高周波抵抗応答および前記第２の高周波抵抗応答は定められたタイムウィンドウ内で非同期的に測定される、形態１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（形態１４）
前記閾値は前記燃料電池システムにおけるアノード汚染の閾値レベルを示す閾値を含む、形態１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（形態１５）
前記アノード汚染は前記燃料電池システムにおける一酸化炭素の汚染を含み、前記回復手順は前記燃料電池システムに酸素を導入して前記一酸化炭素を酸化させることを含む、形態１４に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（形態１６）
前記第１の高周波抵抗応答および前記第２の高周波抵抗応答は単一の電流測定チャネルおよび電圧測定チャネルを用いて測定される、形態１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（形態１７）
前記燃料電池は単一のセルを備える、形態１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（形態１８）
前記燃料電池は複数のセルを備える、形態１０に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】[0013]本明細書において開示される実施形態に整合する、車両に含まれるＦＣシステムを示す図である。

【図2】[0014]本明細書において開示される実施形態に整合する、複数の測定周波数におけるＦＣのＨＦＲ応答を示すグラフである。

【図3】[0015]図３Ａは、本明細書において開示される実施形態に整合する、ＨＦＲ応答の判断に関連して電流を測定するための例示のチャネルの構成図である。[0016]図３Ｂは、本明細書において開示される実施形態に整合する、ＨＦＲ応答の判断に関連して電圧を測定するための例示のチャネルの構成図である。

【図4】[0017]本明細書において開示される実施形態に整合する、燃料電池システムにおけるアノード汚染を検出するための例示の方法の流れ図である。

【図5】[0018]開示されるシステムおよび方法のさまざまな実施形態を実施するためのシステムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

[0019]以下において、本開示の実施形態に整合するシステムおよび方法の詳細な記述がなされる。いくつかの実施形態について記述されるが、本開示はいかなる一実施形態にも限定されず、むしろ、多数の代替形態、修正形態および同等形態を包含するものであることを理解されたい。加えて、本明細書において開示される実施形態の完全な理解を可能にするために多数の具体的な詳細が以下の記述で述べられるが、これらの詳細の一部またはすべてなしに実施され得る実施形態もある。さらに、明確にする目的で、本開示を不必要に曖昧にすることを避けるために、関連技術において知られているある技術的材料について詳細には記述されていない。

【0015】

[0020]本開示の実施形態は、同様の数字によって同様の部分が示され得る図面を参照することによって最もよく理解されるであろう。本明細書の図において一般的に記述および図示されるような、開示される実施形態の構成要素は、種々さまざまな異なる構成で配置され、設計され得る。したがって、本開示のシステムおよび方法の実施形態についての以下の詳細な記述は、特許請求される本開示の範囲を限定する意図ではなく、単に本開示の可能な実施形態を表しているにすぎない。加えて、特別の定めのない限り、方法のステップは、何らかの特定の順序で実行されること、または連続的に実行されることでさえ必ずしも要せず、また、ステップは一度限りで実行されることを要するものでもない。

【0016】

[0021]本明細書において開示されるシステムおよび方法は、複数の周波数で測定されたＦＣのＨＦＲ応答に基づいてＦＣシステムにおけるアノード汚染を検出することに関連して利用されてよい。詳細には、複数の測定周波数で得られるＨＦＲ周波数応答を比較することによって、ＦＣにおけるアノード汚染は検出され得る。

【0017】

[0022]ある実施形態では、ＦＣにおけるアノード汚染と関連した性能損失は、ＦＣシステムにおいて電圧回復手順を開始することによって回復可能な場合がある。しかしながら、ある回復手順は、ＦＣシステムに最小限の回復不能の劣化をもたらす可能性がある。したがって、回復手順は、回復不能の劣化を減少させるように電圧損失の回復が効果的に実現され得る場合に開始されてよい。開示されるシステムおよび方法の実施形態は、ＦＣシステムにおけるアノード汚染の発生を正確に検出し、これに応じて回復手順を開始するのに利用され得る。

【0018】

[0023]図１は、本明細書において開示される実施形態に整合する、車両１００に含まれるＦＣシステム１０２を示す図である。車両システム１００は、自動車、海上船舶、航空機および／または任意の他の種類の車両であってよく、また、本明細書において開示されるシステムおよび方法を組み込むための任意の適切な種類の駆動系を含んでよい。開示されるシステムおよび方法のさらなる実施形態は、たとえば定置型ＦＣシステム（たとえば、建物用のバックアップ電源および／または同種のもの）を含む任意の他の種類のＦＣシステム１０２に関連して利用されてよい。

【0019】

[0024]車両１００は、ある実施形態において、高電圧（「ＨＶ：ｈｉｇｈ−ｖｏｌｔａｇｅ」）電池システム（図示せず）と結合され得るＦＣスタック１１２を含むＦＣシステム１０２を含むことができる。ＨＶ電池システムは、車両１００の電気的な駆動系構成要素（図示せず）に電力を供給するために用いられ得る。さらなる実施形態では、ＦＣスタック１１２は低電圧電池と結合されてよく、また、たとえば照明システム、空調システムおよび同種のものを含むさまざまな車両１００のシステムに電気エネルギーを供給するように構成されてよい。さらなる実施形態では、ＦＣシステム１０２は、ある車両システムに直接的に電力を供給するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、ＦＣシステム１０２は単一のセルを備えることができ、または、図示のようにスタック構成で配置される複数のセル１１４を含むことができる。

【0020】

[0025]ＦＣスタック１１２は、ＦＣ制御システム１０４に関連付けられ得る。ＦＣ制御システム１０４は、ＦＣスタック１１２のある動作を監視および制御するように構成され得る。たとえば、ＦＣ制御システム１０４は、調整可能な性能パラメータを監視および制御し、かつ／または、ＦＣスタック１１２の充放電動作を管理するように構成され得る。ある実施形態では、ＦＣ制御システム１０４は、１つまたは複数のセンサ１０６（たとえば、電圧センサ、電流センサおよび／または同種のものなど）、ならびに／またはＦＣ制御システム１０４がＦＣスタック１１２および／もしくはその構成セル１１４の動作を監視および制御できるように構成された他のシステムと通信的に結合され得る。

【0021】

[0026]本明細書において開示される実施形態と矛盾することなく、ＦＣスタック１１２と通信するセンサ１０６は、ＦＣ制御システム１０４、および／または他のシステム（たとえば、内部車両コンピュータシステム１０８および／または外部コンピュータシステム１１０）に、さまざまな周波数でＦＣシステムのＨＦＲ応答を測定するため、および／またはこれに基づいてアノード汚染を検出するために用いられ得る情報を提供することができる。ＦＣ制御システム１０４は、車両１００に含まれる他のシステムに情報を提供し、かつ／または車両１００に含まれる他のシステムから情報を受信するようにさらに構成され得る。たとえば、ＦＣ制御システム１０４は、内部車両コンピュータシステム１０８および／または外部コンピュータシステム１１０と通信的に結合され得る。

【0022】

[0027]制御システム１０４は、内部制御システム、外部制御システム、ならびに／または任意の他の車両制御システムおよび／もしくはコンピュータシステムを備えることができる。さらなる実施形態では、制御システム１０４は、車両１００に含まれる他のシステムおよび／または車両１００の操作者に情報を提供し、かつ／または車両１００に含まれる他のシステムおよび／または車両１００の操作者から情報を受信するように構成されてよい。単一の制御システム１０４との関連で図示されているが、開示されるシステムおよび方法の実施形態は、複数の適切な制御システムおよび／またはコンピューティングシステムを用いて実施され得ることが理解されよう。

【0023】

[0028]いくつかの実施形態では、制御システム１０４、内部車両コンピュータシステム１０８および／または外部コンピュータシステム１１０は、制御システム１０４、ならびに／または内部車両コンピュータシステム１０８および／もしくは外部コンピュータシステム１１０によって実行されるときに、システム１０４、１０８および／または１１０に開示されるシステムおよび方法の実施形態を実施させるモジュール１１６を備えることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、モジュール１１６は、システム１０４、１０８および／または１１０に、さまざまな周波数でＦＣシステムのＨＦＲ応答を測定させ、かつ／またはこれに基づいてアノード汚染を検出させることができる。さらなる実施形態では、検出されたアノード汚染に少なくとも部分的に基づいて、モジュール１１６は、システム１０４、１０８および／または１１０に、ＦＣシステムにおいて回復手順を開始させることができる。

【0024】

[0029]図１に関連して示されるアーキテクチャ、関係および例に対して、本発明の範囲内で多くの変形が加えられ得ることが理解されよう。たとえば、前述のある装置および／またはシステムの機能性は、単一の装置および／もしくはシステム、ならびに／または装置および／もしくはシステムの任意の適切な組合せに、任意の適切な構成で統合されてよい。同様に、開示されるシステムおよび方法のある実施形態はＦＣ制御システム１０４によって実施されるものとして記述されるが、内部車両コンピュータシステム１０８、外部コンピュータシステム１１０および／または任意の他のコンピュータシステムが、本明細書において開示される実施形態を実施してもよいことが理解されよう。したがって、図１に関連して示されるアーキテクチャ、関係および例は例証および説明の目的で示され、限定ではないことが理解されよう。

【0025】

[0030]図２は、本明細書において開示される実施形態に整合する、複数の測定周波数におけるＦＣのＨＦＲ応答２０６、２０８を示すグラフ２００を図示する。図示されるグラフ２００では、ｘ軸２０２はＦＣシステムの動作ランタイムを表し（たとえば時単位での測定）、ｙ軸２０４はＦＣシステムの測定されたＨＦＲを表す（たとえばΩｃｍ^２単位での測定）。

【0026】

[0031]本明細書において開示される実施形態と矛盾することなく、ＦＣシステムにおけるアノード汚染は、複数の周波数で測定されたＦＣのＨＦＲ応答２０６、２０８に基づいて検出され得る。いくつかの実施形態では、ＨＦＲ測定値は、設定された電流密度（たとえば１．５Ａ／ｃｍ^２）、動作温度（たとえば８７Ｃ）および／または相対加湿のレベルで得られてよい。ある実施形態では、ＨＦＲ測定値は１キロヘルツ（たとえばＨＦＲ応答２０６）および６キロヘルツ（たとえばＨＦＲ応答２０８）の測定周波数で得られてよいが、開示される実施形態に関連して他の測定周波数が用いられ得ることが理解されよう。たとえば、ＨＦＲ測定値は、２００ヘルツ以上および６キロヘルツ以下の周波数で得られてよい。ＨＦＲ応答は、たとえば、ＦＣスタックにアクセスする特定の周波数の信号および／または複数の信号の注入に応じるインピーダンスを測定することによる方法を含むさまざまな方法で測定され得る。

【0027】

[0032]ある実施形態では、時間経過２００に伴うＨＦＲ応答２０６、２０８の変化率は、ＦＣにおけるアノード汚染の程度に基づいて、さまざまな周波数で異なり得る。したがって、複数の測定周波数で得られるＨＦＲ周波数応答２０６、２０８を比較することによって、ＦＣにおけるアノード汚染は検出され得る。たとえば、図示の通り、ＨＦＲ周波数応答２０６と２０８との差異２１０が特定の閾値を超える場合、アノードの汚染が閾値レベルに達していること、およびアノード汚染回復手順が開始され得ることが判断され得る。ある実施形態では、ＦＣ特性化試験または同種のものによって取得され得る閾値は、参照テーブル、および／または、さまざまな周波数でのＨＦＲ周波数応答の差異と回復手順を始動させるアノード汚染のレベルとを相互に関連させる任意の他の適切な論理に含まれ得る。

【0028】

[0033]図３Ａは、本明細書において開示される実施形態に整合する、ＨＦＲ応答の判断に関連して電流を測定するための例示のチャネル３００ａの構成図を図示する。図示の通り、電流測定チャネル３００ａは積分器および信号調整回路３０４に結合されるロゴスキーコイルＡＣ電流センサ３０２を含むことができるが、これに限定されるものではない。いくつかの実施形態では、ロゴスキーコイルＡＣ電流センサ３０２は、非強磁性の電流変換器を備えてよく、大ＤＣ電流の存在下でＡＣ信号を識別し、小ＡＣ信号を捕捉するように構成され得る。積分器および信号調整回路３０４は、ＡＣ電流信号の帯域幅を統合かつ狭めることができ（たとえば、低域通過フィルタを介して）、デジタル捕捉のためのアンチエイリアシングを軽減させつつ、信号対象となる領域に集中する後処理のために原信号を復元することができる。

【0029】

[0034]積分器および信号調整回路３０４の出力は、１つまたは複数の通信チャネル３０８を介して関連するマイクロプロセッサと通信するアナログ−デジタル（「Ａ／Ｄ：ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ）変換器３０６に提供され得る。Ａ／Ｄ変換器３０６は、受信した信号のレベルを切り替え、この信号をデジタル信号（たとえば１６ビットのデジタル信号）に変換するように構成され得る。変換後、Ａ／Ｄは、この変換信号を１つまたは複数の通信チャネル３０８を介してマイクロプロセッサに提供することができ、これは次に、所望の周波数で電流の振幅を抽出することができる。

【0030】

[0035]図３Ｂは、本明細書において開示される実施形態に整合する、ＨＦＲ応答の判断に関連して電圧を測定するための例示のチャネル３００ｂの構成図を図示する。図示の通り、電圧測定チャネル３００ｂは、ＦＣスタックの正端子に結合される測定コンデンサ３１０（負端子は、絶縁基準３１２に結合される）を備えることができる。この測定コンデンサ３１０は、ＤＣ電圧成分を遮断することができる。増幅器および信号調整回路３１４は、信号を増幅して信号品質を向上させ、次にこの増幅信号を低域通過フィルタに通してＡＣ電圧信号の帯域幅を対象となっている所望の周波数に狭めることができ、デジタル捕捉のための信号のアンチエイリアシングを軽減することができる。

【0031】

[0036]増幅器および信号調整回路３１４の出力は、１つまたは複数の通信チャネル３１８を介して関連するマイクロプロセッサと通信するＡ／Ｄ変換器３１６に提供され得る。Ａ／Ｄ変換器３１６は、受信した信号のレベルを切り替え、この信号をデジタル信号（たとえば１６ビットのデジタル信号）に変換するように構成され得る。変換後、Ａ／Ｄは、この変換信号を１つまたは複数の通信チャネル３１８を介してマイクロプロセッサに提供することができ、これは次に、所望の周波数で電圧の振幅を抽出することができる。

【0032】

[0037]本明細書において開示される実施形態は、複数の周波数でのＨＦＲ応答の正確かつ安定した測定を利用して、アノード汚染を検出することができる。ある実施形態では、開示されるシステムおよび方法に関連して用いるために測定された応答が効果的に比較され得るように、異なる周波数でのＨＦＲ応答の測定は、タイムフレーム内で同期的かつ／または連続的に実行され得る。さらなる実施形態では、測定チャネル３００ａ、３００ｂは、プロセッサの負荷を低減させつつ、複数の周波数での同期的なＨＦＲ応答の測定を可能にすることができる。

【0033】

[0038]いくつかの実施形態では、測定チャネル３００ａ、３００ｂは、対象となっている全周波数範囲にわたる線形測定によって、測定点間の測定値の変動および破損の減少をさらに可能にすることができる。ある実施形態では、このことは、測定データの収集を単純化し、単一の収集期間および測定ハードウェアの減少を可能にすることができる。さらなる実施形態では、同期的なＨＦＲ応答の測定は、測定値サンプリング過程中に変化する動作条件を原因とする変動を低減させるのに役立ち、それによってアノード汚染の検出を向上させることができる。

【0034】

[0039]図４は、本明細書において開示される実施形態に整合する、ＦＣシステムにおけるアノード汚染を検出するための例示の方法４００の流れ図を図示する。いくつかの実施形態では、図示される方法４００および／またはその構成ステップのいずれかは、ＦＣ制御システムおよび／または任意の他の適切なコンピュータシステムを少なくとも部分的に用いて実行され得る。

【0035】

[0040]方法４００は、４０２において開始することができる。ある実施形態では、方法４００は、定められたウィンドウイング法（たとえば、開始時、終了時、あるパワーウィンドウ中など）に基づいて開始し得る。４０４において、第１の周波数でのＦＣシステムのＨＦＲ応答が測定され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、ＦＣシステムのＨＦＲ応答は１キロヘルツで測定されてよい。

【0036】

[0041]４０６において、第２の周波数でのＦＣシステムのＨＦＲ応答が測定され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、ＦＣシステムのＨＦＲ応答は６キロヘルツで測定されてよい。本明細書において開示される実施形態と矛盾することなく、ある実施形態では、４０４および４０６で測定されるＨＦＲ応答は同期的に取得されてよい。他の実施形態では、これらの応答は非同期的に、但し結果として生じるＨＦＲ応答がアノード汚染を識別するために効果的に比較され得る期間の範囲内で取得されてよい。

【0037】

[0042]４０４において第１の周波数で測定されたＨＦＲ応答と４０６において第２の周波数で測定されたＨＦＲ応答とは、これらの応答の差異が閾値を超えるかどうかを判断するために４０８において比較され得る。いくつかの実施形態では、閾値はＦＣ特性化試験によって取得され得、回復手順が開始されるべきアノード汚染のレベルを示す閾値ＨＦＲ差異を含むことができる。

【0038】

[0043]この差異が閾値を超えない場合、方法４００は４０４および４０６に戻ることができ、第１の周波数でのＨＦＲ応答および第２の周波数でのＨＦＲ応答が比較のために再度取得され得る。一方、異なる周波数で測定されたＨＦＲ応答の差異が閾値を超える場合、方法４００は４１０に進むことができ、アノード汚染回復手順が開始され得る。

【0039】

[0044]いくつかの実施形態では、回復手順は、アノードにおいて汚染されたＣＯを酸化させるように酸素をＦＣスタックに導入することができるが、アノード汚染と関連した性能損失を回復するように設計された任意の他の適切な回復手順が開示される実施形態に関連して用いられてもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、バルブはアノードとカソードとを接続することができる。回復手順の間、バルブが開けられるときにアノードに空気（たとえば、２１％の酸素）が導入され、それによって汚染物質を酸化させるように、アノード圧力はカソード圧力より低くされてよい。方法４００は続いて進んで、４１２において終了することができる。

【0040】

[0045]図５は、開示されるシステムおよび方法のさまざまな実施形態を実施するためのシステム５００を示す図である。ある実施形態では、コンピュータシステム５００は、パーソナルコンピュータシステム、サーバコンピュータシステム、車載コンピュータ、内部ＦＣ制御システム、外部ＦＣ制御システム、および／または開示されるシステムおよび方法を実施するのに適切な任意の他の種類のシステムであってよい。さらなる実施形態では、コンピュータシステム５００は、たとえばノートブック型コンピュータ、スマートフォンおよび／またはタブレット型コンピュータを含む任意の携帯型電子コンピュータシステムまたは電子装置であってよい。

【0041】

[0046]図示の通り、コンピュータシステム５００は、特に、１つまたは複数のプロセッサ５０２、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ」）５０４、通信インターフェース５０６、ユーザインターフェース５０８および非一時的コンピュータ可読記憶媒体５１０を含むことができる。プロセッサ５０２、ＲＡＭ５０４、通信インターフェース５０６、ユーザインターフェース５０８およびコンピュータ可読記憶媒体５１０は、共通データバス５１２を介して相互に通信的に結合され得る。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム５００のさまざまな構成要素は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアおよび／またはこれらの任意の組合せを用いて実装されてよい。

【0042】

[0047]ユーザインターフェース５０８は、ユーザがコンピュータシステム５００と対話できるようにする任意の数の装置を含んでよい。たとえば、ユーザインターフェース５０８は、対話式インターフェースをユーザに表示するように用いられてよい。ユーザインターフェース５０８は、コンピュータシステム５００と通信的に結合される別個のインターフェースシステムであってよく、または別法として、ラップトップまたは他の同様の装置用の表示インターフェースなどの一体化されたシステムであってよい。ある実施形態では、ユーザインターフェース５０８は、タッチスクリーン表示上に生成され得る。ユーザインターフェース５０８はまた、たとえばキーボード、トラックボールおよび／またはポインタ装置を含む任意の数の他の入力装置を含んでもよい。

【0043】

[0048]通信インターフェース５０６は、他のコンピュータシステム、周辺装置、および／またはコンピュータシステム５００に通信的に結合された他の機器と通信することができる任意のインターフェースであってよい。たとえば、通信インターフェース５０６は、コンピュータシステム５００が他のコンピュータシステム（たとえば、外部データベースおよび／またはインターネットに関連付けられたコンピュータシステム）と通信できるようにし、このようなシステムへのデータ転送およびシステムからのデータ受信を可能にすることができる。通信インターフェース５０６は、特に、モデム、衛星データ伝送システム、イーサネット（登録商標）カード、および／または、コンピュータシステム５００がデータベースならびにＬＡＮ、ＭＡＮ、ＷＡＮおよびインターネットなどのネットワークに接続できるようにする任意の他の適切な装置を含んでよい。さらなる実施形態では、通信インターフェース５０６はさらに、１つまたは複数のセンサ（たとえば、電流センサ、電圧センサ）、および／または、開示される実施形態に関連して用いられる情報を測定および／または提供するように構成された他のシステムと通信することができる。

【0044】

[0049]プロセッサ５０２は、１つまたは複数の汎用プロセッサ、特定用途プロセッサ、プログラム可能マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、ＦＰＧＡ、他のカスタマイズ可能またはプログラム可能な処理装置、および／または、本明細書において開示されるシステムおよび方法を実施することができる任意の他の装置または装置の配置を含んでよい。

【0045】

[0050]プロセッサ５０２は、非一時的コンピュータ可読記憶媒体５１０に記憶されたコンピュータ可読命令を実行するように構成され得る。コンピュータ可読記憶媒体５１０は、所望の通りに他のデータまたは情報を記憶することができる。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読命令は、コンピュータ実行可能な機能モジュール５１４を含んでよい。たとえば、コンピュータ可読命令は、前述のシステムおよび方法の機能性のすべてまたは一部を実施するように構成された１つまたは複数の機能モジュールを含んでよい。コンピュータ可読記憶媒体５１０に記憶され得る特定の機能モジュールは、複数の周波数でのＦＣシステムのＨＦＲ応答の測定を調整し、かつ／または別のやり方で複数の周波数でのＦＣシステムのＨＦＲ応答を判断するように構成されたモジュール、測定されたＨＦＲ応答間の差異と閾値とを比較するように構成されたモジュール、この比較に基づいて回復手順を開始するように構成されたモジュール、および関連する回復手順を別のやり方で制御するように構成されたモジュール、および／または、任意の他のモジュールすなわち本明細書において開示されるシステムおよび方法を実施するように構成されたモジュールを含んでよい。

【0046】

[0051]明確にする目的で、前述のものはある程度詳細に記述されているが、その原則から逸脱することなく、ある変更および修正が加えられ得ることは明らかであろう。本明細書において開示される実施形態のある特性は、任意の適切な構成または組合せで構成され、かつ／または組み合わされ得る。加えて、本明細書において開示されるあるシステムおよび／または方法は、車両に含まれないＦＣシステム（たとえば、バックアップ電源電池システムまたは同種のもの）において利用され得る。本明細書において記述される過程および機器の両方を実施する代替方法が多数あることに留意されたい。さらに、２つの周波数でＦＣシステムのＨＦＲ応答を測定し、かつ２つの周波数で得られるＦＣシステムのＨＦＲ応答を比較する観点から考察されているが、開示されるシステムおよび方法の実施形態は任意の適切な数の複数の周波数に関連して利用され得ることが理解されよう。したがって、本実施形態は例証的であって制限的ではないと考えられ、本発明は本明細書において述べられる詳細に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲およびこれと同等のものの範囲内で修正され得る。

【0047】

[0052]前述の明細書はさまざまな実施形態に関して記述されている。しかしながら、当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなくさまざまな修正および変更が加えられ得ることを理解するであろう。さまざまな動作ステップ、および動作ステップを実行するための構成要素は、特定の用途に応じて、またはシステムの動作に関連した任意の数の費用関数を考慮して、代替方法で実施されてよい。したがって、ステップの１つまたは複数はいずれも、削除されても、修正されても、または他のステップと組み合わされてもよい。さらに、本開示は制限的ではなく例証的な意味で考えられるべきであり、すべてのそのような修正は本開示の範囲内に含まれるものと意図される。同様に、利益、他の利点および問題の解決策は、さまざまな実施形態に関して前述されている。しかしながら、利益、利点、問題の解決策、および何らかの利益、利点または解決策を生じさせ、またはより明白にさせ得る要素（複数可）は、決定的な、必要な、または本質的な特性または要素として解釈されるべきではない。

【0048】

[0053]本明細書において用いられる「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」という用語ならびにこれらの他の変形は、非排他的な含有を包含するものであることが意図され、その結果、要素の列挙を含む過程、方法、物品または装置はそれらの要素のみを含むのではなく、明示的に列挙されていない、または、これらの過程、方法、システム、物品または装置に固有の他の要素を含むことができる。また、本明細書において用いられる「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」、「結合する（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）」という用語およびこれらの他の変形は、物理的接続、電気的接続、磁気的接続、光学的接続、通信的接続、機能的接続および／または任意の他の接続を包含するものと意図される。

【0049】

[0054]当業者であれば、本発明の基本原則から逸脱することなく、前述の実施形態の詳細に対して多くの変更が加えられ得ることを理解するであろう。それゆえ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によってのみ決定されるものとする。

【符号の説明】

【0050】

１００ 車両、車両システム
１０２ ＦＣシステム
１０４ ＦＣ制御システム、制御システム、システム
１０６ センサ
１０８ 内部車両コンピュータシステム、システム
１１０ 外部コンピュータシステム、システム
１１２ ＦＣスタック
１１４ セル、構成セル
１１６ モジュール
２００ グラフ
２０２ ｘ軸
２０４ ｙ軸
２０６ ＨＦＲ応答、ＨＦＲ周波数応答
２０８ ＨＦＲ応答、ＨＦＲ周波数応答
２１０ 差異
３００ａ チャネル、電流測定チャネル、測定チャネル
３００ｂ チャネル、電圧測定チャネル、測定チャネル
３０２ ロゴスキーコイルＡＣ電流センサ
３０４ 積分器および信号調整回路
３０６ アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
３０８ 通信チャネル
３１０ 測定コンデンサ
３１４ 増幅器および信号調整回路
３１６ Ａ／Ｄ変換器
３１８ 通信チャネル
４００ 方法
５００ システム、コンピュータシステム
５０２ プロセッサ
５０４ ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
５０６ 通信インターフェース
５０８ ユーザインターフェース
５１０ 非一時的コンピュータ可読記憶媒体、コンピュータ可読記憶媒体
５１２ 共通データバス
５１４ 機能モジュール

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プロセッサ、および命令を記憶する通信的に結合された非一時的コンピュータ可読記憶媒体を備えるシステムによって実行される、燃料電池システムにおいて回復手順を開始するための方法であって、前記命令が、前記プロセッサによって実行される場合に、
第１の周波数で前記燃料電池システムの第１の高周波抵抗応答を測定するステップと、
第２の周波数で前記燃料電池システムの第２の高周波抵抗応答を測定するステップと、
前記第１の高周波抵抗応答と前記第２の高周波抵抗応答との差異を判断するステップと、
前記差異を閾値と比較するステップと、
前記差異が前記閾値を超えることに基づいて前記燃料電池システムにおいて回復手順を開始するステップとを備える前記方法を前記プロセッサに実行させる、燃料電池システムにおいて回復手順を開始するための方法。

【請求項2】

前記第１の周波数は第１の周波数範囲の周波数を含み、前記第２の周波数は第２の周波数範囲の周波数を含み、前記第２の周波数範囲は前記第１の周波数範囲より高い、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の高周波抵抗応答および前記第２の高周波抵抗応答は同期的に測定される、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の高周波抵抗応答および前記第２の高周波抵抗応答は定められたタイムウィンドウ内で非同期的に測定される、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記閾値は前記燃料電池システムにおけるアノード汚染の閾値レベルを示す閾値を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記アノード汚染は前記燃料電池システムにおける一酸化炭素の汚染を含み、前記回復手順は前記燃料電池システムに酸素を導入して前記一酸化炭素を酸化させることを含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の高周波抵抗応答および前記第２の高周波抵抗応答は単一の電流測定チャネルおよび電圧測定チャネルを用いて測定される、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記燃料電池は単一のセルを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記燃料電池は複数のセルを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

命令を記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令が、プロセッサによって実行される場合に、
第１の周波数で燃料電池システムの第１の高周波抵抗応答を測定するステップと、
第２の周波数で前記燃料電池システムの第２の高周波抵抗応答を測定するステップと、
前記第１の高周波抵抗応答と前記第２の高周波抵抗応答との差異を判断するステップと、
前記差異を閾値と比較するステップと、
前記差異が前記閾値を超えることに基づいて前記燃料電池システムにおいて回復手順を開始するステップとを備える、前記燃料電池システムにおいて前記回復手順を開始するための方法を前記プロセッサに実行させる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

【外国語明細書】

2017045719000001.pdf