特許 5727324 燃料電池の劣化判定方法および燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5727324

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年6月3日

(54)【発明の名称】燃料電池の劣化判定方法および燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20060101AFI20150514BHJP

   H01M 8/12 20060101ALN20150514BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/04 Z

   H01M8/04 X

   H01M8/04 Y

   H01M8/04 P

   !H01M8/12

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2011-167460(P2011-167460)

(22)【出願日】2011年7月29日

(65)【公開番号】特開2013-30437(P2013-30437A)

(43)【公開日】2013年2月7日

【審査請求日】2014年3月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001911

【氏名又は名称】特許業務法人アルファ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西島 大

(72)【発明者】

【氏名】臼井 淑隆

(72)【発明者】

【氏名】中西 敏郎

(72)【発明者】

【氏名】柴田 昌宏

【審査官】 前原 義明

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０９７０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３２５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０８７６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９５５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０９６８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５７９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００２８１５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１０６４２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−２５７７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１２３１４４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／００ − ８／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料ガスと酸化剤ガスとの発電反応により電力を発生する，燃料電池本体の電圧を監視し，電圧の経時変化に基づき燃料電池本体の劣化状態を判定する燃料電池の劣化判定方法であって，
前記燃料電池本体の停止プロセスまたは起動プロセスを開始させる工程と，
前記停止プロセスまたは起動プロセスでの，前記燃料電池本体の出力，前記燃料電池本体の温度および燃料ガスの流量が設定条件に対応するときに，前記燃料電池本体の電圧を測定する工程と，
前記測定された電圧を前回の電圧と比較して，前記燃料電池本体の劣化状態を判定する工程と，
を具備することを特徴とする燃料電池の劣化判定方法。

【請求項2】

前記燃料電池本体の停止プロセスおよび起動プロセスが周期的に実行される
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の劣化判定方法。

【請求項3】

前記燃料電池本体の出力の設定条件が，前記燃料電池本体からの電力の一部を消費し，前記燃料電池本体の発電を補助する補助機構の消費電力に応じて設定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池の劣化判定方法。

【請求項4】

燃料ガスと酸化剤ガスとの発電反応により電力を発生する，燃料電池本体と，
前記燃料電池本体の電圧を監視し，電圧の経時変化に基づき燃料電池本体の劣化状態を判定する判定部と，を有する燃料電池システムであって，
前記判定部は，
前記燃料電池本体の停止プロセスまたは起動プロセスを開始させる第１の制御部と，
前記停止プロセスまたは起動プロセスでの，前記燃料電池本体の出力，前記燃料電池本体の温度および燃料ガスの流量が設定条件に対応するときに，前記燃料電池本体の電圧を測定させる第２の制御部と，
前記測定された電圧を前回の電圧と比較して，前記燃料電池本体の劣化状態を判定する判定実行部と，
を具備することを特徴とする燃料電池システム。

【請求項5】

前記第１の制御部は，前記燃料電池本体の停止プロセスおよび起動プロセスを周期的に実行する
ことを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。

【請求項6】

前記燃料電池本体からの電力の一部を消費し，前記燃料電池本体の発電を補助する補助機構をさらに具備し，
前記燃料電池本体の出力の設定条件が，前記補助機構の消費電力に応じて設定されている
ことを特徴とする請求項４または５に記載の燃料電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は，燃料電池の劣化判定方法および燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により電力を発生する燃料電池が用いられている。
ここで，燃料電池は，発電時間の経過により徐々に劣化する。このため，燃料電池がどの程度劣化したかを判定する技術が開示されている（例えば，特許文献１，２参照）。特許文献１記載の技術では，安定した運転状態において，燃料電池の温度を基準温度と比較することで，劣化の度合いを判定する。特許文献２記載の技術では，外部負荷を切り離したときの電圧変化速度に基づいて内部抵抗を測定し，内部抵抗の変化傾向により劣化対応が必要な時期を算出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2010-238617号公報

【特許文献2】特開2010-231973号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら，燃料電池の劣化の度合いを確実に判定することは必ずしも容易ではない。例えば，特許文献１では燃料電池の温度をパラメータとして測定することで，燃料電池の劣化の度合いを判定しているが，温度等のパラメータは燃料電池の状態に応じて変動しうるものであり，必ずしも燃料電池の劣化の度合いと直接的に対応するものではない。

【0005】

上記に鑑み，本発明は，燃料電池本体の劣化状態のより確実な判定を可能とする燃料電池の劣化判定方法および燃料電池システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

Ａ． 本発明の一態様に係る燃料電池の劣化判定方法は，燃料ガスと酸化剤ガスとの発電反応により電力を発生する，燃料電池本体の電圧を監視し，電圧の経時変化に基づき燃料電池本体の劣化状態を判定する燃料電池の劣化判定方法であって，前記燃料電池本体の停止プロセスまたは起動プロセスを開始させる工程と，前記停止プロセスまたは起動プロセスでの，前記燃料電池本体の出力，および前記燃料電池本体の温度または燃料ガスの流量が設定条件に対応するときに，前記燃料電池本体の電圧を測定する工程と，前記測定された電圧を前回の電圧と比較して，前記燃料電池本体の劣化状態を判定する工程と，を具備する。

【0007】

この劣化判定方法では，燃料電池本体の停止プロセスまたは起動プロセスにおいて，「燃料電池本体の出力」および「燃料電池本体の温度または燃料ガスの流量」が設定条件に対応するときに，燃料電池本体の電圧を測定し，前回の電圧と比較して，燃料電池本体の劣化状態を判定する。電圧の測定条件を揃えることで，測定された電圧と燃料電池本体の劣化状態との対応関係を確保でき，劣化状態の判定の確実性を向上できる。なお，「燃料電池本体の出力」として，出力電力，出力電流のいずれかを採用できる。

【0008】

（１）ここで，電圧を測定する工程において，前記燃料電池本体の出力，温度，および燃料ガスの流量が設定条件に対応するときに，前記燃料電池本体の電圧を測定しても良い。
「燃料電池本体の出力，燃料電池本体の温度，および燃料ガスの流量」が設定条件に対応するときに，燃料電池本体の電圧を測定することで，測定された電圧と燃料電池本体の劣化状態との対応関係をより確実に確保できる。

【0009】

（２）燃料電池本体の停止プロセスおよび起動プロセスが周期的に実行されても良い。
燃料電池本体の劣化状態が周期的に判定され，劣化状態の時間的変化を追跡可能となる。

【0010】

（３）前記燃料電池本体の出力の設定条件が，前記燃料電池本体からの電力の一部を消費し，前記燃料電池本体の発電を補助する補助機構の消費電力に応じて設定しても良い。
補助機構の消費電力に応じて，燃料電池本体の出力を設定することで，燃料電池本体の停止プロセスおよび起動プロセスに対応する設定が容易となる。燃料電池本体の停止プロセスおよび起動プロセスでの燃料電池の消費電力は，補助機構の消費電力に対応するためである。

【0011】

Ｂ． 本発明の一態様に係る燃料電池システムは，燃料ガスと酸化剤ガスとの発電反応により電力を発生する，燃料電池本体と，前記燃料電池本体の電圧を監視し，電圧の経時変化に基づき燃料電池本体の劣化状態を判定する判定部と，を有する燃料電池システムであって，前記判定部は，前記燃料電池本体の停止プロセスまたは起動プロセスを開始させる第１の制御部と，前記停止プロセスまたは起動プロセスでの，前記燃料電池本体の出力，および前記燃料電池本体の温度または燃料ガスの流量が設定条件に対応するときに，前記燃料電池本体の電圧を測定させる第２の制御部と，前記測定された電圧を前回の電圧と比較して，前記燃料電池本体の劣化状態を判定する判定実行部と，を具備する。

【0012】

燃料電池本体の停止プロセスまたは起動プロセスにおいて，「燃料電池本体の出力」および「燃料電池本体の温度または燃料ガスの流量」が設定条件に対応するときに，燃料電池本体の電圧を測定し，前回の電圧と比較して，燃料電池本体の劣化状態を判定する。電圧の測定条件を揃えることで，測定された電圧と燃料電池本体の劣化状態との対応関係を確保でき，劣化状態の判定の確実性を向上できる。なお，「燃料電池本体の出力」として，出力電力，出力電流のいずれかを採用できる。

【0013】

（１）前記第２の制御部は，前記燃料電池本体の出力，温度，および燃料ガスの流量が設定条件に対応するときに，前記燃料電池本体の電圧を測定しても良い。
「燃料電池本体の出力，燃料電池本体の温度，および燃料ガスの流量」が設定条件に対応するときに，燃料電池本体の電圧を測定することで，測定された電圧と燃料電池本体の劣化状態との対応関係をより確実に確保できる。

【0014】

（２）前記第１の制御部は，前記燃料電池本体の停止プロセスおよび起動プロセスを周期的に実行しても良い。
燃料電池本体の劣化状態が周期的に判定され，劣化状態の時間的変化を追跡可能となる。

【0015】

（３）燃料電池システムが，前記燃料電池本体からの電力の一部を消費し，前記燃料電池本体の発電を補助する補助機構をさらに具備し，前記燃料電池本体の出力の設定条件が，前記補助機構の消費電力に応じて設定しても良い。
補助機構の消費電力に応じて，燃料電池本体の出力を設定することで，燃料電池本体の停止プロセスおよび起動プロセスに対応する設定が容易となる。燃料電池本体の停止プロセスおよび起動プロセスでの燃料電池の消費電力は，補助機構の消費電力に対応するためである。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば，燃料電池本体の劣化状態のより確実な判定を可能とする燃料電池の劣化判定方法および燃料電池システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを表すブロック図である。

【図2】燃料電池システムの起動手順の一例を表すフロー図である。

【図3】燃料電池システムの停止手順の一例を表すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下，図面を参照して，本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１に示すように，本実施形態に係る燃料電池システム１０は，燃料電池本体１１，補助機構１２，起動バーナ１３，制御装置１４，入出力装置１５を有する。

【0019】

燃料電池本体１１は，燃料ガス（水素，炭化水素ガス等）と酸化剤ガス（酸素等）の反応により発電する（電力（ＤＣ電圧）を発生する）。燃料電池本体１１は，例えば，平板形状の燃料電池セルが複数段（例えば，１９段）積層されて構成される燃料電池スタックである。燃料電池セルは，燃料ガス側の燃料電極，酸化剤ガス側の空気電極，燃料電極と空気電極に挟まれる電解質層（例えば，固体電解質層）を有する。燃料電池セルに，燃料ガス（水素，炭化水素ガス等）と酸化剤ガス（酸素等）を供給することで，電力が発生する。

【0020】

燃料電池本体１１は，温度センサ，電圧計，電流計を備える。温度センサは，例えば，熱電対であり，燃料電池本体１１の温度を測定する。電圧計は，燃料電池本体１１からの出力電圧を測定する。電流計は，燃料電池本体１１からの出力電流を測定する。

【0021】

補助機構１２は，燃料電池本体１１での発電を補助する。補助機構１２は，例えば，燃料電池本体１１に燃料ガス，酸化剤ガス，水をそれぞれ供給する供給機構（ポンプ）である。この供給機構は，燃料ガス，酸化剤ガス，水の流量（供給速度，Ｌ／ｍｉｎ）をそれぞれ測定する流量計を備える。燃料ガス，酸化剤ガスは，燃料電池本体１１での発電に用いられる。水は，燃料電池本体１１からの排ガスを冷却し，加熱されて温水となる。

【0022】

起動バーナ１３は，例えば，燃料ガスを燃焼させることで，燃料電池本体１１を基準温度Ｔ１（例えば，５００℃）まで加熱する加熱装置である。燃料電池本体１１を加熱することで，燃料電池本体１１での発電の開始が可能となる。

【0023】

制御装置１４は，燃料電池本体１１，補助機構１２，起動バーナ１３を制御する制御装置である。制御装置１４は，燃料電池本体１１からの電力の出力を制御する。制御装置１４は，補助機構１２からの燃料ガス，酸化剤ガス，水の供給を制御する。制御装置１４は，起動バーナ１３の点火，発熱量を制御する。

【0024】

制御装置１４は，燃料電池システム１０の状態をモニタできる。制御装置１４は，燃料電池本体１１に設置された温度センサ，電圧計，電流計により，燃料電池本体１１の温度，出力電圧，出力電流をモニタできる。また，制御装置１４は，測定された出力電圧，出力電流により，燃料電池本体１１からの出力電力を算出できる。制御装置１４は，補助機構１２に設置された流量計により，燃料電池本体１１に供給される燃料ガス，酸化剤ガス，水の流量をモニタできる。

【0025】

制御装置１４は，メモリ（システムメモリ），クロックを備える。メモリは，測定された出力電圧Ｖ，後述の積算運転時間ｔを記憶する。クロックは，積算運転時間ｔの算出に利用される。

【0026】

制御装置１４は，次の第１，第２の制御部，および判定実行部を有し，燃料電池本体の電圧を監視し，電圧の経時変化に基づき燃料電池本体の劣化状態を判定する判定部として機能する。

【0027】

なお、第１の制御部は、燃料電池本体の停止プロセスまたは起動プロセスを開始させるものである。
また、第２の制御部は、停止プロセスまたは起動プロセスでの，前記燃料電池本体の出力，および前記燃料電池本体の温度または燃料ガスの流量が設定条件に対応するときに，前記燃料電池本体の電圧を測定させるものである。
そして、判定実行部は、測定された電圧を前回の電圧と比較して，前記燃料電池本体の劣化状態を判定するものである。

【0028】

入出力装置１５は，制御装置１４への入力，制御装置１４からの出力（例えば，画像（文字の画像含む）出力，音声出力）を行うものであり，例えば，ボタン（あるいはキーボード），表示装置の組み合わせから構成できる。入出力装置１５は，燃料電池システム１０を起動，停止するための起動ボタン，停止ボタンを有する。

【0029】

（燃料電池システム１０の動作）
以下，燃料電池システム１０の動作（起動，停止の手順）を説明する。図２，図３はそれぞれ，燃料電池システム１０の起動，停止の手順を表すフロー図である。

【0030】

Ａ．燃料電池システム１０の起動手順
燃料電池システム１０の起動手順を説明する。次に示す起動手続（起動プロセス）が燃料電池システム１０の起動の度に繰り返される。

【0031】

（１）起動手続開始（ステップＳ１１，Ｓ１２）
入出力装置１５の起動ボタンが押されると（ステップＳ１１），燃料電池システム１０の起動手続が開始される（起動モード）。

【0032】

（２）発電開始（ステップＳ１２〜Ｓ１４）
起動バーナ１３が点火され（ステップＳ１２），燃料電池本体１１が起動バーナ１３によって加熱される。燃料電池本体１１の温度（スタック温度）Ｔが基準温度Ｔ１（例えば，５００℃）に達したら（ステップＳ１３），補助機構１２から燃料電池本体１１に所定の流量の燃料ガス，酸化剤ガスが供給される（ステップＳ１４）。このときの燃料ガスの流量Ｆが基準流量Ｆ１と対応するものとする。

【0033】

（３）測定（ステップＳ１５，Ｓ１６）
燃料電池本体１１からの出力電力Ｐが基準電力Ｐ１となり，例えば，補助機構１２に出力される（ステップＳ１５）。基準電力Ｐ１は，補助機構１２の消費電力に対応し，例えば，補助機構１２での消費電力分，あるいはそれより低い電力，例えば，５０Ｗである。このときの燃料電池本体１１からの出力電圧（スタック電圧）Ｖ１，積算運転時間ｔ１が制御装置１４内のメモリ（システムメモリー）に記録される（ステップＳ１６）。

【0034】

積算運転時間ｔ１は，出力電圧（スタック電圧）Ｖ１測定時点での，燃料電池システム１０の発電状態の時間（運転時間）を積算したものである。燃料電池システム１０が繰り返し起動・発電されることで，積算運転時間ｔ１が増加する。

【0035】

制御装置１４は，前回の停止時に，前回の発電終了時までの積算運転時間ｔ０をメモリに記録しておく。そして，今回の発電開始時の出力電圧（スタック電圧）Ｖ１の測定時に，そのときの積算運転時間ｔ０をｔ１として記憶する（ｔ０＝ｔ１）。前回の発電停止から今回の発電開始の間は，燃料電池システム１０が発電状態ではないとして，積算運転時間は増加させない。

【0036】

「発電開始時」は，例えば，起動手続において，出力電圧（スタック電圧）Ｖ１を計測・記録した時点である。また，「発電終了時」は，例えば，停止手続において，出力電圧（スタック電圧）Ｖ２を計測・記録した時点である。

【0037】

（４）劣化の判定（ステップＳ１７〜Ｓ２０）
制御装置１４は，次の式（１）のように，前回，今回の起動時での出力電圧（スタック電圧）Ｖ１０，Ｖ１，積算運転時間ｔ１０，ｔ１に基づいて，燃料電池本体１１の劣化率Ｒ１(単位：％／１０００ｈｏｕｒ)を算出する（ステップＳ１７）。
Ｒ１＝（（Ｖ１０−Ｖ１）／Ｖ１０）＊１００＊（１０００／（ｔ１−ｔ１０））
…… 式（１）

【0038】

Ｖ１０： 前回の起動時での燃料電池本体１１からの出力電圧（スタック電圧）
Ｖ１： 今回の起動時での燃料電池本体１１からの出力電圧（スタック電圧）
ｔ１０： 前回の出力電圧（スタック電圧）の測定時点での積算運転時間
ｔ１（=ｔ０）： 今回の出力電圧（スタック電圧）の測定時点での積算運転時間

【0039】

式（２）に示されるように，劣化率Ｒ１は，基本的には，前回と今回の出力電圧Ｖ１０，Ｖ１の時間的変化率［％／ｈｏｕｒ］に対応する。出力電圧の変化率「（Ｖ１０−Ｖ１）／Ｖ１０）＊１００」を積算運転時間の差「ｔ１−ｔ１０」で除算することで，出力電圧の時間的変化率が算出される。時間積算運転時間を１０００時間で規格化するために，式（２）で要素「１０００」が乗算される。このため，劣化率Ｒ１の単位は，［％／１０００ｈｏｕｒ］である。

【0040】

劣化率Ｒ１が閾値Ｒｔｈより小さければ，通常運転に移行する（ステップＳ１８，Ｓ１９）。一方，劣化率Ｒ１が閾値Ｒｔｈ以上であれば，入出力装置１５に警告表示がなされる（ステップＳ１８，Ｓ２０）。この警告は，画像，音声のいずれか一方または双方を利用できる。なお，警告表示に替えて，燃料電池システム１０を停止させても良い。

【0041】

閾値Ｒｔｈは，劣化率Ｒ１の許容限界を表す。劣化率Ｒ１が閾値Ｒｔｈ以上だと，燃料電池本体１１の寿命が到来したか，寿命が近いと判断される。閾値Ｒｔｈの一例として，２［％／１０００ｈｏｕｒ］が挙げられる。

【0042】

以上のように，起動時において，燃料電池本体１１からの出力電圧（スタック電圧）Ｖ１が測定され，前回の起動時での出力電圧（スタック電圧）Ｖ１０と比較することで，燃料電池本体１１の劣化の度合い（劣化率）が判定される。

【0043】

本実施形態では，次の条件（I）〜（III）を満たすときに，燃料電池本体１１からの出力電圧（スタック電圧）Ｖ１が測定されるとして，出力電圧（スタック電圧）Ｖ１の測定条件が揃えられている。この結果，起動時での出力電圧（スタック電圧）Ｖ１の比較による燃料電池本体１１の劣化の度合い（劣化率）の判定が可能となる。

【0044】

（I）燃料電池本体１１からの出力電力Ｐが基準電力Ｐ１に対応する。
（II）燃料電池本体１１の温度（スタック温度）Ｔが基準温度Ｔ１に対応する。
（III）燃料電池本体１１での燃料ガスの流量Ｆが基準流量Ｆ１に対応する。

【0045】

なお，必ずしも条件（I）〜（III）の全てが満たされなければならない訳では無い。条件（I），（II）のみ，条件（I），（III）のみが満たされる場合でも，起動時での出力電圧（スタック電圧）Ｖ１の比較による燃料電池本体１１の劣化の度合い（劣化率）の判定が可能である。

【0046】

温度（スタック温度）Ｔまたは燃料ガスの流量Ｆのいずれかが，出力電圧（スタック電圧）Ｖ１に与える影響が小さい条件範囲であれば，条件（II），（III）のいずれかを満たさなくとも差し支えない。

【0047】

なお，このとき，燃料ガスの利用率は必ずしも一定で無くて良い。燃料ガスの利用率が出力電圧に与える影響が大きくない条件下であれば，燃料ガスの利用率が異なる条件下で測定された出力電圧Ｖ１の比較が許容される。

【0048】

ここで，出力電圧Ｖ１測定時の基準電力Ｐ１，基準温度Ｔ１，基準流量Ｆ１には，多少の誤差（例えば，５％程度，温度では５℃程度）が許容される。誤差範囲内であれば，異なる基準電力Ｐ１，基準温度Ｔ１，基準流量Ｆ１において測定された出力電圧Ｖ１間の比較が可能である。

【0049】

Ｂ．燃料電池システム１０の停止手順
燃料電池システム１０の停止手順を説明する。次に示す停止手続（停止プロセス）が燃料電池システム１０の停止の度に繰り返される。

【0050】

（１）停止手続開始（ステップＳ３１，Ｓ３２）
燃料電池システム１０が運転状態のときに（（ステップＳ３１），入出力装置１５の停止ボタンが押されると（ステップＳ３２），燃料電池システム１０の停止手続が開始される（停止モード）。

【0051】

（２）燃料電池本体１１の温度の低減（ステップＳ３３，Ｓ３４）
補助機構１２から燃料電池本体１１への燃料ガス，酸化剤ガス，水の流量が通常運転時から移行し，燃料電池本体１１が，例えば，数十時間かけて冷却されてゆく。補助機構１２から燃料電池本体１１への燃料ガスの流量Ｆが基準流量Ｆ２まで低減され（ステップＳ３３），燃料電池本体１１からの出力電力Ｐを基準電力Ｐ２とする。基準電力Ｐ１は，補助機構１２の消費電力に対応し，例えば，補助機構１２での消費電力分，あるいはそれより低い電力，例えば，５０Ｗである。このように，流量Ｆが基準流量Ｆ２，出力電力Ｐを基準電力Ｐ２とした状態で，燃料電池本体１１の温度が低減され，燃料電池本体１１の発電能力が低減されてゆく。

【0052】

（３）測定（ステップＳ３５，Ｓ３６）
燃料電池本体１１の温度（スタック温度）Ｔが基準温度Ｔ２（例えば，５００℃）まで下がった時点での（ステップＳ３５），燃料電池本体１１からの出力電圧（スタック電圧）Ｖ２，積算運転時間ｔ２が制御装置１４内のメモリ（システムメモリー）に記録される（ステップＳ３６）。

【0053】

既述のように，制御装置１４は，前回の停止時に，前回の発電終了時までの積算運転時間ｔ０をメモリに記録しておく。そして，次の式（２）のように，この積算運転時間ｔ０に，今回の発電開始時から出力電圧（スタック電圧）Ｖ２測定時までに経過した時間Δｔ２を加算することで，積算運転時間ｔ２を算出する。
ｔ２＝ｔ０＋Δｔ２ …… 式（２）

【0054】

（４）劣化の判定（ステップＳ３７〜Ｓ４０）
制御装置１４は，次の式（３）のように，前回，今回の停止時での出力電圧（スタック電圧）Ｖ２０，Ｖ２，積算運転時間ｔ２０（＝ｔ０），ｔ２に基づいて，燃料電池本体１１の劣化率Ｒ２(単位：％／１０００ｈｏｕｒ)を算出する（ステップＳ３７）。
Ｒ２＝（（Ｖ２０−Ｖ２）／Ｖ２０）＊１００＊（１０００／（ｔ２−ｔ２０））
…… 式（３）

【0055】

Ｖ２０： 前回の停止時での燃料電池本体１１からの出力電圧（スタック電圧）
Ｖ２： 今回の停止時での燃料電池本体１１からの出力電圧（スタック電圧）
ｔ２０（＝ｔ０）： 前回の出力電圧（スタック電圧）の測定時点での積算運転時間
ｔ２： 今回の出力電圧（スタック電圧）の測定時点での積算運転時間

【0056】

式（３）は式（１）と対応する。式（３）に示されるように，劣化率Ｒ２は，基本的には，前回と今回の出力電圧Ｖ２０，Ｖ２の時間的変化率［％／ｈｏｕｒ］に対応する。

【0057】

劣化率Ｒ２が閾値Ｒｔｈより小さければ，燃料電池システム１０は停止する（ステップＳ３８，Ｓ３９）。一方，劣化率Ｒ２が閾値Ｒｔｈ以上であれば，入出力装置１５に警告表示がなされる（ステップＳ３８，Ｓ４０）。この警告は，画像，音声のいずれか一方または双方を利用できる。なお，警告表示に替えて，燃料電池システム１０を停止させても良い。

【0058】

既述のように，閾値Ｒｔｈは，劣化率Ｒ２の許容限界を表す。劣化率Ｒ２が閾値Ｒｔｈ以上だと，燃料電池本体１１の寿命が到来したか，寿命が近いと判断される。閾値Ｒｔｈの一例として，２［％／１０００ｈｏｕｒ］が挙げられる。

【0059】

以上のように，停止時において，燃料電池本体１１からの出力電圧（スタック電圧）Ｖ２が測定され，前回の停止時での出力電圧（スタック電圧）Ｖ２０と比較することで，燃料電池本体１１の劣化の度合い（劣化率）が判定される。

【0060】

本実施形態では，次の条件（IV）〜（VI）を満たすときに，燃料電池本体１１からの出力電圧（スタック電圧）Ｖ２が測定されるとして，出力電圧（スタック電圧）Ｖ２の測定条件が揃えられている。この結果，停止時での出力電圧（スタック電圧）Ｖ２の比較による燃料電池本体１１の劣化の度合い（劣化率）の判定が可能となる。

【0061】

（IV）燃料電池本体１１からの出力電力Ｐが基準電力Ｐ２に対応する。
（V）燃料電池本体１１の温度（スタック温度）Ｔが基準温度Ｔ２に対応する。
（VI）燃料電池本体１１での燃料ガスの流量Ｆが基準流量Ｆ２に対応する。

【0062】

なお，起動時と同様に，必ずしも条件（IV）〜（VI）の全てが満たされなければならない訳では無い。例えば，条件（IV），（V）のみ，または条件（IV），（VI）のみが満たされる場合でも，停止時での出力電圧（スタック電圧）Ｖ２の比較による燃料電池本体１１の劣化の度合い（劣化率）の判定が可能である。

【0063】

ここで，出力電圧Ｖ２測定時の基準電力Ｐ２，基準温度Ｔ２，基準流量Ｆ２には，多少の誤差（例えば，５％程度，温度では５℃程度）が許容される。誤差範囲内であれば，異なる基準電力Ｐ２，基準温度Ｔ２，基準流量Ｆ２において測定された出力電圧Ｖ２間の比較が可能である。

【0064】

起動手続時，停止手続時での基準電力Ｐ１，Ｐ２，基準温度Ｔ１，Ｔ２，基準流量Ｆ１，Ｆ２はそれぞれ，同一でも良いし，異なっても良い。

【0065】

なお，起動手続，停止手続それぞれでの出力電圧（スタック電圧）Ｖ１，Ｖ２は，別個に取り扱われ，両者の比較等による劣化率の判定は行われない。基準電力Ｐ１，Ｐ２，基準温度Ｔ１，Ｔ２，基準流量Ｆ１，Ｆ２がそれぞれ等しかったとしても，起動時，停止時での燃料電池本体１１の状態は必ずしも対応しない。例えば，燃料電池本体１１内でのガスや温度の分布に相違があり，測定の条件が一致しないと考えられる。

【0066】

以上のように，本実施形態では，起動手続時，停止手続時において，条件（I）〜（III）の全部または２つ，条件（IV）〜（VI）の全部または２つが満たされる条件下で，燃料電池本体１１からの出力電圧Ｖを測定し，この出力電圧Ｖに基づいて，燃料電池本体１１の劣化の度合いを判定できる。

【0067】

これに対して，条件（I）〜（III）のいずれかのみ，または条件（IV）〜（VI）のいずれかのみが満たされる場合には，燃料電池本体１１からの出力電圧Ｖに基づく，燃料電池本体１１の劣化の度合いの判定が困難となる。条件（I）〜（III）の２つ以上，または条件（IV）〜（VI）の２つ以上が変動すると，出力電圧Ｖも変動する。この場合，燃料電池本体１１が劣化したために出力電圧Ｖが低下したのか，条件（I）〜（III），または条件（IV）〜（VI）が変動したことで（例えば，出力電力Ｐが大きい（外部負荷が大きい）ため，燃料ガスの流量Ｆが少ないため）出力電圧Ｖが低下したのかが不明となる。

【0068】

（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張，変更可能であり，拡張，変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

【0069】

（１）例えば，上記実施形態では，起動ボタン，停止ボタンが押されることで，燃料電池システム１０の起動手順，停止手順が開始されている。これに対して，起動手順，停止手順が周期的（例えば，1ヶ月（または３０日）周期）に繰り返されるように，制御装置１４が燃料電池システム１０を自動的に制御しても良い。

【0070】

（２）上記実施形態では，「燃料電池本体１１からの出力電力Ｐが基準電力Ｐ１，Ｐ２に対応する」ことを条件としている（条件（１））。これに替えて，「燃料電池本体１１からの出力電流Ｉが基準電流Ｉ１，Ｉ２に対応する」ことを条件としても良い。

【符号の説明】

【0071】

１０ 燃料電池システム
１１ 燃料電池本体
１２ 補助機構
１３ 起動バーナ
１４ 制御装置
１５ 入出力装置

【図1】

【図2】

【図3】