特開 2025-8336 燃料電池モジュール

(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】P2025008336

(43)【公開日】2025-01-20

(54)【発明の名称】燃料電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04298 20160101AFI20250109BHJP

   H01M 8/04537 20160101ALI20250109BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20250109BHJP

   H01M 8/04302 20160101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04298

H01M8/04537

H01M8/04 H

H01M8/04302

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023110430

(22)【出願日】2023-07-05

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(72)【発明者】

【氏名】上島 鷹之

【テーマコード（参考）】

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H127AB04

5H127DA01

5H127DB91

5H127DC50

5H127FF03

(57)【要約】

【課題】燃料電池モジュールの仕様が多種多様になることに起因する燃料電池モジュールの誤動作を抑制する。
【解決手段】燃料電池モジュールＦＣＭ内で生じる判別信号Ｓ１、Ｓ２に基づいて燃料電池モジュールＦＣＭの仕様を判別し、その判別した仕様と記憶部Ｓｔｇに記憶されている仕様とが互いに一致する場合、燃料電池スタックＦＣＳの発電制御を継続し、その判別した仕様と記憶部Ｓｔｇに記憶されている仕様とが互いに一致しない場合、燃料電池スタックＦＣＳの発電制御を終了する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池モジュールであって、
燃料電池スタックと、
前記燃料電池モジュールの仕様が予め記憶されている記憶部と、
前記燃料電池スタックの発電を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記燃料電池モジュール内で生じる判別信号に基づいて前記仕様を判別し、前記判別した仕様と前記記憶部に記憶されている仕様とが互いに一致する場合、前記燃料電池スタックの発電制御を継続し、前記判別した仕様と前記記憶部に記憶されている仕様とが互いに一致しない場合、前記燃料電池スタックの発電制御を終了する
燃料電池モジュール。

【請求項2】

請求項１に記載の燃料電池モジュールであって、
前記制御部は、前記燃料電池モジュール内で生じる複数種類の電圧のうち、前記仕様に対応する電圧が前記判別信号として入力される入力回路を備え、前記入力回路に入力される電圧に基づいて前記仕様を判別する
燃料電池モジュール。

【請求項3】

請求項２に記載の燃料電池モジュールであって、
主機としての前記燃料電池スタックを発電させるための複数の補機を備え、
前記入力回路は、前記複数種類の電圧がかかる分圧抵抗と、前記分圧抵抗に接続されるプルダウン抵抗とを備え、前記分圧抵抗と前記プルダウン抵抗との接続点にかかる電圧を前記判別信号として入力し、
前記制御部は、前記入力回路に入力される電圧がゼロである場合、前記分圧抵抗もしくは前記分圧抵抗と前記補機との間に接続される配線が断線していると、または、前記分圧抵抗もしくは前記配線が地絡していると判断する
燃料電池モジュール。

【請求項4】

請求項１に記載の燃料電池モジュールであって、
主機としての前記燃料電池スタックを発電させるための複数の補機を備え、
前記制御部は、前記複数の補機のうち、前記仕様に特有の補機との間で入出力される信号に基づいて前記仕様を判別する
燃料電池モジュール。

【請求項5】

請求項１～４の何れか１項に記載の燃料電池モジュールであって、
前記制御部は、前記燃料電池スタックの発電制御の開始時、前記仕様を判別する
燃料電池モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池モジュールとして、燃料電池スタックの出力電圧を変換するＤＣＤＣコンバータの出力側のインピーダンスに基づいて、ＤＣＤＣコンバータに接続される外部負荷の種類を判別するものがある。関連する技術として、特許文献１がある。

【0003】

ところで、燃料電池モジュールの仕様（燃料電池モジュールを適用する機種を示す情報など）が多種多様になると、その仕様に合わせて、燃料電池スタックを発電させるための補機の組み合わせや補機の動作を制御するためのソフトウェアも多種多様になる。

【0004】

また、燃料電池モジュールの製造時やメンテナンス時、作業員などにより、メモリに書き込まれた仕様に対応する補機が燃料電池モジュールＦＣＭに取り付けられ、メモリに書き込まれた仕様に対応するソフトウェアがメモリに書き込まれる。

【0005】

そのため、実際の仕様と異なる仕様がメモリに書き込まれていた場合、燃料電池モジュールの製造時やメンテナンス時において、実際の仕様に対応していない補機が燃料電池モジュールに取り付けられたり、実際の仕様に対応していないソフトウェアがメモリに書き込まれたりするおそれがあるため、燃料電池モジュールの誤動作の原因になる可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１９－０５００９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の一側面に係る目的は、燃料電池モジュールの仕様が多種多様になることに起因する燃料電池モジュールの誤動作を抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る一つの形態である燃料電池モジュールは、燃料電池スタックと、前記燃料電池モジュールの仕様が予め記憶されている記憶部と、前記燃料電池スタックの発電を制御する制御部とを備える。

【0009】

前記制御部は、前記燃料電池モジュール内で生じる判別信号に基づいて前記仕様を判別し、前記判別した仕様と前記記憶部に記憶されている仕様とが互いに一致する場合、前記燃料電池スタックの発電制御を継続し、前記判別した仕様と前記記憶部に記憶されている仕様とが互いに一致しない場合、前記燃料電池スタックの発電制御を終了する。

【0010】

これにより、例えば、判別信号により判別した仕様と記憶部に記憶されている仕様とが互いに一致せず、燃料電池スタックの発電制御を停止する際に、実際の仕様と異なる仕様が記憶部に記憶されている旨を製造やメンテナンスの作業員などに発報することができるため、その作業員などに正しい仕様の書き込みを促すことができる。そのため、燃料電池モジュールの製造時やメンテナンス時に実際の仕様に対応していない補機が取り付けられたり、実際の仕様に対応していないソフトウェアが書き込まれたりすることを抑制することができるため、燃料電池モジュールの誤動作を抑制することができる。

【0011】

また、前記制御部は、前記燃料電池モジュール内で生じる複数種類の電圧のうち、前記仕様に対応する電圧が前記判別信号として入力される入力回路を備え、前記入力回路に入力される電圧に基づいて前記仕様を判別するように構成してもよい。

【0012】

また、前記燃料電池モジュールは、主機としての前記燃料電池スタックを発電させるための複数の補機を備え、前記入力回路は、前記複数種類の電圧がかかる分圧抵抗と、前記分圧抵抗に接続されるプルダウン抵抗とを備え、前記分圧抵抗と前記プルダウン抵抗との接続点にかかる電圧を前記判別信号として入力し、前記制御部は、前記入力回路に入力される電圧がゼロである場合、前記分圧抵抗もしくは前記分圧抵抗と前記補機との間に接続される配線が断線していると、または、前記分圧抵抗もしくは前記配線が地絡していると判断するように構成してもよい。

【0013】

また、前記燃料電池モジュールは、主機としての前記燃料電池スタックを発電させるための複数の補機を備え、前記制御部は、前記複数の補機のうち、前記仕様に特有の補機との間で入出力される信号に基づいて前記仕様を判別するように構成してもよい。

【0014】

また、前記制御部は、前記燃料電池スタックの発電制御の開始時、前記仕様を判別するように構成してもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、燃料電池モジュールの仕様が多種多様になることに起因する燃料電池モジュールの誤動作を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態の燃料電池モジュールの一例を示す図である。

【図2】制御部の動作の一例を示すフローチャートである。

【図3】第１実施例における記憶部に記憶されている情報の一例及び入力回路の一例を示す図である。

【図4】第２実施例における記憶部に記憶されている情報の一例並び接続端子の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。

【0018】

図１は、実施形態の燃料電池モジュールの一例を示す図である。

【0019】

図１に示す燃料電池モジュールＦＣＭは、例えば、フォークリフト、トーイングトラクタ、または無人搬送車（ＡＧＶ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの車両に搭載され、その車両に搭載される負荷Ｌｏに電力を供給する。このように構成する場合、負荷Ｌｏは、例えば、荷役装置や走行用モータを駆動するインバータ回路などとする。なお、燃料電池モジュールＦＣＭは、工業用定置式発電機、家庭用定置式発電機、または非常用定置式発電機などの定置式発電機に備えられていてもよい。このように構成する場合、負荷Ｌｏは、例えば、産業機械や家電製品などとする。

【0020】

また、燃料電池モジュールＦＣＭは、主機である燃料電池スタックＦＣＳと、燃料電池スタックＦＣＳを発電させるための複数種類の補機とを備える。

【0021】

すなわち、燃料電池モジュールＦＣＭは、燃料ガス系補機として、燃料タンクＨＴと、インジェクタＩＮＪと、圧力センサＳｐとを備える。

【0022】

また、燃料電池モジュールＦＣＭは、酸化剤ガス系補機として、エアコンプレッサＡＣＰと、温度センサＳｔと、エア調圧弁ＡＲＶとを備える。

【0023】

また、燃料電池モジュールＦＣＭは、冷却系補機として、インタークーラＩＣと、ラジエタＲと、ファンＦと、ウォータポンプＷＰとを備える。

【0024】

また、燃料電池モジュールＦＣＭは、電気系補機として、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ１、ＣＮＶ２と、蓄電装置Ｂ１、Ｂ２と、電圧センサＳｖと、電流センサＳｉと、リレーＲｅ１、Ｒｅ２とを備える。

【0025】

また、燃料電池モジュールＦＣＭは、さらに、記憶部Ｓｔｇと、制御部Ｃｎｔとを備える。

【0026】

燃料電池スタックＦＣＳは、互いに直列接続される複数の燃料電池セルにより構成され、燃料ガス（水素ガスなど）に含まれる水素と酸化剤ガス（空気など）に含まれる酸素との電気化学反応により電気を発生させる。

【0027】

燃料タンクＨＴは、燃料ガスの貯蔵容器である。燃料タンクＨＴに貯蔵された燃料ガスはインジェクタＩＮＪを介して燃料電池スタックＦＣＳに供給される。

【0028】

インジェクタＩＮＪは、燃料電池スタックＦＣＳに供給される燃料ガスの流量を調整する。

【0029】

圧力センサＳｐは、燃料電池スタックＦＣＳに供給される燃料ガスの圧力Ｐを検出し、その検出した圧力Ｐを制御部Ｃｎｔに送る。

【0030】

エアコンプレッサＡＣＰは、燃料電池モジュールＦＣＭの周囲に存在する酸化剤ガスを圧縮しインタークーラＩＣを介して燃料電池スタックＦＣＳに供給する。

【0031】

温度センサＳｔは、サーミスタなどにより構成され、エアコンプレッサＡＣＰから出力される酸化剤ガスの温度Ｔを検出し、その検出した温度Ｔを制御部Ｃｎｔに送る。

【0032】

エア調圧弁ＡＲＶは、燃料電池スタックＦＣＳに供給される酸化剤ガスの圧力や流量を調整する。

【0033】

インタークーラＩＣは、圧縮により高温になった酸化剤ガスをインタークーラＩＣに流れる冷却水などの冷媒と熱交換させる。

【0034】

ラジエタＲは、燃料電池スタックＦＣＳの発熱により温められた冷媒を外気と熱交換させる。

【0035】

ファンＦは、ラジエタＲの放熱量を上昇させる。

【0036】

ウォータポンプＷＰは、ラジエタＲにより冷却された冷媒をインタークーラＩＣを介して燃料電池スタックＦＣＳに供給する。

【0037】

ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ１は、燃料電池スタックＦＣＳの後段に接続され、燃料電池スタックＦＣＳから出力される電圧を所定の電圧（例えば、４８［Ｖ］）に変換する。ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ１から出力される電力は、エアコンプレッサＡＣＰ及びウォータポンプＷＰなどの補機、負荷Ｌｏ、並びに蓄電装置Ｂ１に供給される。なお、エアコンプレッサＡＣＰ及びウォータポンプＷＰを、４８Ｖ系補機と呼ぶことがある。

【0038】

蓄電装置Ｂ１は、リチウムイオンキャパシタなどにより構成され、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ１と負荷Ｌｏとの間に接続されている。ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ１から出力される電力と、４８Ｖ系補機及びＤＣＤＣコンバータＣＮＶ２に供給される電力の合計値との差に相当する供給電力が、燃料電池モジュールＦＣＭの外部（例えば、負荷Ｌｏの動作を制御する車両側制御部または定置式発電機側制御部）から要求される要求電力より大きい場合、その供給電力のうち、要求電力分の電力が負荷Ｌｏに供給されるとともに、残りの電力が蓄電装置Ｂ１に供給される。ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ１から蓄電装置Ｂ１に電力が供給されると、蓄電装置Ｂ１が充電され蓄電装置Ｂ１の充電率（蓄電装置Ｂ１の満充電容量に対する残容量の割合［％］）が増加する。また、負荷Ｌｏから燃料電池モジュールＦＣＭに供給される回生電力が蓄電装置Ｂ１に供給されると、蓄電装置Ｂ１が充電され蓄電装置Ｂ１の充電率が増加する。また、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ１から出力される電力と、４８Ｖ系補機及びＤＣＤＣコンバータＣＮＶ２に供給される電力の合計値との差に相当する供給電力が、燃料電池モジュールＦＣＭの外部から要求される要求電力より小さい場合、その供給電力が負荷Ｌｏに供給されるとともに、足りない分の電力が蓄電装置Ｂ１から負荷Ｌｏに供給される。蓄電装置Ｂ１から負荷Ｌｏに電力が供給されると、蓄電装置Ｂ１が放電され蓄電装置Ｂ１の充電率が減少する。

【0039】

電圧センサＳｖは、蓄電装置Ｂ１の電圧Ｖを検出し、その検出した電圧Ｖを制御部Ｃｎｔに送る。

【0040】

電流センサＳｉは、蓄電装置Ｂ１に流れる電流Ｉを検出し、その検出した電流Ｉを制御部Ｃｎｔに送る。

【0041】

リレーＲｅ１は、電磁式リレーまたは半導体リレーにより構成され、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ１と蓄電装置Ｂ１との間に接続される。リレーＲｅ１が導通状態である場合、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ１または負荷Ｌｏから蓄電装置Ｂ１に電力を供給すること及び蓄電装置Ｂ１から負荷Ｌｏに電力を供給することが可能な状態になり、リレーＲｅ１が遮断状態である場合、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ１または負荷Ｌｏから蓄電装置Ｂ１に電力を供給すること及び蓄電装置Ｂ１から負荷Ｌｏに電力を供給することが不可能な状態になる。

【0042】

ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ２は、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ１の後段に接続され、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ１から出力される電圧を所定の電圧（例えば、１２［Ｖ］）に変換する。ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ２から出力される電力は、インジェクタＩＮＪ及びファンＦなどの補機に供給される。なお、インジェクタＩＮＪ及びファンＦを、１２Ｖ系補機と呼ぶことがある。

【0043】

蓄電装置Ｂ２は、リチウムイオンキャパシタなどにより構成される。ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ２から出力される電力が、１２Ｖ系補機に供給すべき電力より大きい場合、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ２から出力される電力と、１２Ｖ系補機に供給すべき電力との差に相当する電力がＤＣＤＣコンバータＣＮＶ２から蓄電装置Ｂ２に供給される。ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ２から蓄電装置Ｂ２に電力が供給されると、蓄電装置Ｂ２が充電され蓄電装置Ｂ２の充電率（蓄電装置Ｂ２の満充電容量に対する残容量の割合［％］）が増加する。また、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ２から出力される電力が、１２Ｖ系補機に供給すべき電力より小さい場合、１２Ｖ系補機に供給すべき電力と、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ２から出力される電力との差に相当する電力が、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ２から１２Ｖ系補機に供給されるとともに、足りない分の電力が蓄電装置Ｂ２から１２Ｖ系補機に供給される。蓄電装置Ｂ２から１２Ｖ系補機に電力が供給されると、蓄電装置Ｂ２が放電され蓄電装置Ｂ２の充電率が減少する。

【0044】

リレーＲｅ２は、電磁式リレーまたは半導体リレーにより構成され、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ２と蓄電装置Ｂ２との間に接続されている。リレーＲｅ２が導通状態である場合、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ２から蓄電装置Ｂ２に電力を供給することが可能な状態になり、リレーＲｅ２が遮断状態である場合、ＤＣＤＣコンバータＣＮＶ２から蓄電装置Ｂ２に電力を供給することが不可能な状態になる。

【0045】

記憶部Ｓｔｇは、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリなどの不揮発性メモリにより構成される。なお、燃料電池モジュールＦＣＭの製造時またはメンテナンス時、作業員などにより、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様を示す情報や燃料電池モジュールＦＣＭの仕様と判別信号との対応関係を示す情報などが記憶されるものとする。

【0046】

制御部Ｃｎｔは、マイクロコンピュータなどにより構成され、燃料電池ＦＣの発電を制御する。例えば、制御部Ｃｎｔは、発電制御時、蓄電装置Ｂの充電率と複数の閾値との比較結果に応じて目標発電電力Ｐｔを段階的に変化させるとともに、ＰＩ（Proportional-Integral）制御などにより燃料電池ＦＣの発電電力が目標発電電力Ｐｔに追従するように、各補機の動作を制御する。

【0047】

また、制御部Ｃｎｔは、燃料電池モジュールＦＣＭ内で生じる判別信号に基づいて燃料電池モジュールＦＣＭの仕様を判別し、その判別した仕様と記憶部Ｓｔｇに予め記憶されている仕様とが互いに一致する場合、燃料電池スタックＦＣＳの発電制御を継続し、その判別した仕様と記憶部Ｓｔｇに記憶されている仕様とが互いに一致しない場合、燃料電池スタックＦＣＳの発電制御を終了する。

【0048】

図２は、制御部Ｃｎｔの動作の一例を示すフローチャートである。

【0049】

まず、制御部Ｃｎｔは、ユーザにより車両のキーオン操作が行われること、または、ユーザにより定置式発電機の電源オンボタンが押されることなどにより、燃料電池モジュールＦＣＭの起動指示を外部から受信すると（ステップＳｔ１：Ｙｅｓ）、システム起動処理を実行する（ステップＳｔ２）。例えば、制御部Ｃｎｔは、システム起動処理の実行時、圧力センサＳｐや温度センサＳｔなどの各補機が正常に動作するか否かを判断するとともに、エアコンプレッサＡＣＰやインジェクタＩＮＪなどの各補機に与える制御信号の初期値を記憶部Ｓｔｇから読み出す。

【0050】

次に、制御部Ｃｎｔは、燃料電池モジュールＦＣＭ内で生じる判別信号Ｓ１、Ｓ２を取得し（ステップＳｔ３）、その取得した判別信号Ｓ１、Ｓ２に基づいて燃料電池モジュールＦＣＭの仕様を判別する（ステップＳｔ４）。

【0051】

次に、制御部Ｃｎｔは、記憶部Ｓｔｇから燃料電池モジュールＦＣＭの仕様を読み出し（ステップＳｔ５）、ステップＳｔ４で判別した仕様と、ステップＳｔ５で読み出した仕様とが互いに一致しているか否かを判断する（ステップＳｔ６）。

【0052】

次に、制御部Ｃｎｔは、ステップＳｔ４で判別した仕様と、ステップＳｔ５で読み出した仕様とが互いに一致していないと判断すると、すなわち、実際の仕様と異なる仕様が記憶部Ｓｔｇに記憶されていると判断すると（ステップＳｔ６：Ｎｏ）、エラーを発報し（ステップＳｔ７）、システム停止処理を実行する（ステップＳｔ８）。例えば、制御部Ｃｎｔは、ステップＳｔ７において、実際の仕様と異なる仕様が記憶部Ｓｔｇに記憶されている旨を示すメッセージを車両または定置式発電機に備えられる不図示のディスプレイに表示させる。また、制御部Ｃｎｔは、ステップＳｔ８において、システム停止処理の実行時、エアコンプレッサＡＣＰやインジェクタＩＮＪなどの各補機に与えていた制御信号及び電圧センサＳｖや温度センサＳｔなどの各補機から取得した検出値を記憶部Ｓｔｇに記憶させる。

【0053】

一方、制御部Ｃｎｔは、ステップＳｔ４で判別した仕様と、ステップＳｔ５で読み出した仕様とが互いに一致していると判断すると、すなわち、実際の仕様と同じ仕様が記憶部Ｓｔｇに記憶されていると判断すると（ステップＳｔ６：Ｙｅｓ）、リレーＲｅ１、Ｒｅ２を遮断状態から導通状態に遷移させ（ステップＳｔ９）、燃料電池モジュールＦＣＭの充電制御処理を開始する（ステップＳｔ１０）。

【0054】

次に、制御部Ｃｎｔは、燃料電池モジュールＦＣＭの停止指示を受信するまで（ステップＳｔ１１：Ｎｏ）、充電制御を継続する。

【0055】

そして、制御部Ｃｎｔは、ユーザにより車両のキーオフ操作が行われること、または、ユーザにより定置式発電機の電源オフボタンが押されることなどにより、燃料電池モジュールＦＣＭの停止指示を外部から受信すると（ステップＳｔ１１：Ｙｅｓ）、燃料電池モジュールＦＣＭの充電制御を終了し（ステップＳｔ１２）、リレーＲｅ１、Ｒｅ２を導通状態から遮断状態に遷移させた後（ステップＳｔ１３）、システム停止処理を実行する（ステップＳｔ８）。

【0056】

＜第１実施例＞
図３（ａ）は、第１実施例における記憶部Ｓｔｇに記憶されている情報を示す図である。なお、図３（ａ）に示す情報は、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様と判別信号Ｓ１、Ｓ２との対応関係を示している。また、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様として、「フォークリフトＦ１向け燃料電池モジュール」、「フォークリフトＦ２向け燃料電池モジュール」、「定置式発電機Ｇ１向け燃料電池モジュール」、及び「定置式発電機Ｇ２向け燃料電池モジュール」の４つの仕様を想定する。

【0057】

図３（ａ）に示す情報において、「フォークリフトＦ１向け燃料電池モジュール」は、判別信号Ｓ１として「１２［Ｖ］」に対応し、判別信号Ｓ２として「１２［Ｖ］」に対応している。

【0058】

図３（ａ）に示す情報において、「フォークリフトＦ２向け燃料電池モジュール」は、判別信号Ｓ１として「１２［Ｖ］」に対応し、判別信号Ｓ２として「４８［Ｖ］」に対応している。

【0059】

図３（ａ）に示す情報において、「定置式発電機Ｇ１向け燃料電池モジュール」は、判別信号Ｓ１として「４８［Ｖ］」に対応し、判別信号Ｓ２として「１２［Ｖ］」に対応している。

【0060】

図３（ａ）に示す情報において、「定置式発電機Ｇ２向け燃料電池モジュール」は、判別信号Ｓ１として「４８［Ｖ］」に対応し、判別信号Ｓ２として「４８［Ｖ］」に対応している。

【0061】

図３（ｂ）は、制御部Ｃｎｔに設けられる入力回路Ｃｉｎ１の一例を示す図である。なお、制御部Ｃｎｔに設けられる入力回路Ｃｉｎ２は、入力回路Ｃｉｎ１と同様であるため、説明を省略する。また、入力回路Ｃｉｎ１、Ｃｉｎ２に入力される電圧は、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様を判別することが可能な電圧であれば、１２［Ｖ］及び４８［Ｖ］に限定されない。また、入力回路Ｃｉｎ１、Ｃｉｎ２の回路構成は、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様に対応する電圧を制御部Ｃｎｔに入力することが可能であれば、特に限定されない。

【0062】

図３（ｂ）に示す入力回路Ｃｉｎ１は、入力端子ＩＮと、分圧抵抗Ｒ１と、プルダウン抵抗Ｒ２と、ＡＤ変換回路４とを備える。

【0063】

入力端子ＩＮは、蓄電装置Ｂ２からインジェクタＩＮＪやファンＦに供給される１２［Ｖ］の電源用電圧または蓄電装置Ｂ１からエアコンプレッサＡＣＰやウォータポンプＷＰに供給される４８［Ｖ］の電源用電圧が印加される。なお、入力端子ＩＮに印加される電圧の供給元は特に限定されないが、電圧に含まれるノイズの影響を抑えるために、入力端子ＩＮからできるだけ近いところが望ましい。

【0064】

分圧抵抗Ｒ１は、入力端子ＩＮとプルダウン抵抗Ｒ２との間に接続されている。

【0065】

プルダウン抵抗Ｒ２は、分圧抵抗Ｒ１とグランドとの間に接続されている。

【0066】

ＡＤ変換回路４は、分圧抵抗Ｒ１とプルダウン抵抗Ｒ２との接続点にかかる電圧をアナログ値からデジタル値に変換する。

【0067】

すなわち、入力端子ＩＮに入力された電圧が分圧抵抗Ｒ１とプルダウン抵抗Ｒ２により分圧され、その分圧された電圧がＡＤ変換回路４によりアナログ値から制御部Ｃｎｔが認識可能なデジタル値に変換される。

【0068】

このように構成される場合、制御部Ｃｎｔは、入力回路Ｃｉｎ１に１２［Ｖ］の電圧の入力があると判断し、かつ、入力回路Ｃｉｎ２に１２［Ｖ］の電圧の入力があると判断すると、図３（ａ）に示す情報を参照し、判別信号Ｓ１としての「１２［Ｖ］」及び判別信号Ｓ２としての「１２［Ｖ］」に対応する「フォークリフトＦ１向け燃料電池モジュール」を燃料電池モジュールＦＣＭの仕様として選択する。例えば、制御部Ｃｎｔは、入力回路Ｃｉｎ１のＡＤ変換回路４により変換されたデジタル値が「１２［Ｖ］」を示していると、入力回路Ｃｉｎ１に１２［Ｖ］の電圧の入力があると判断する。また、制御部Ｃｎｔは、入力回路Ｃｉｎ２のＡＤ変換回路４により変換されたデジタル値が「１２［Ｖ］」を示していると、入力回路Ｃｉｎ２に１２［Ｖ］の電圧の入力があると判断する。

【0069】

また、制御部Ｃｎｔは、入力回路Ｃｉｎ１に１２［Ｖ］の電圧の入力があると判断し、かつ、入力回路Ｃｉｎ２に４８［Ｖ］の電圧の入力があると判断すると、図３（ａ）に示す情報を参照し、判別信号Ｓ１としての「１２［Ｖ］」及び判別信号Ｓ２としての「４８［Ｖ］」に対応する「フォークリフトＦ２向け燃料電池モジュール」を燃料電池モジュールＦＣＭの仕様として選択する。例えば、制御部Ｃｎｔは、入力回路Ｃｉｎ２のＡＤ変換回路４により変換されたデジタル値が「４８［Ｖ］」を示していると、入力回路Ｃｉｎ２に４８［Ｖ］の電圧の入力があると判断する。

【0070】

また、制御部Ｃｎｔは、入力回路Ｃｉｎ１に４８［Ｖ］の電圧の入力があると判断し、かつ、入力回路Ｃｉｎ２に１２［Ｖ］の電圧の入力があると判断すると、図３（ａ）に示す情報を参照し、判別信号Ｓ１としての「４８［Ｖ］」及び判別信号Ｓ２としての「１２［Ｖ］」に対応する「定置式発電機Ｇ１向け燃料電池モジュール」を燃料電池モジュールＦＣＭの仕様として選択する。例えば、制御部Ｃｎｔは、入力回路Ｃｉｎ１のＡＤ変換回路４により変換されたデジタル値が「４８［Ｖ］」を示していると、入力回路Ｃｉｎ１に４８［Ｖ］の電圧の入力があると判断する。

【0071】

また、制御部Ｃｎｔは、入力回路Ｃｉｎ１に４８［Ｖ］の電圧の入力があると判断し、かつ、入力回路Ｃｉｎ２に４８［Ｖ］の電圧の入力があると判断すると、図３（ａ）に示す情報を参照し、判別信号Ｓ１としての「４８［Ｖ］」及び判別信号Ｓ２としての「４８［Ｖ］」に対応する「定置式発電機Ｇ２向け燃料電池モジュール」を燃料電池モジュールＦＣＭの仕様として選択する。

【0072】

また、制御部Ｃｎｔは、入力回路Ｃｉｎ１に入力される電圧がゼロである場合、入力回路Ｃｉｎ１の分圧抵抗Ｒ１もしくは入力回路Ｃｉｎ１の分圧抵抗Ｒ１と補機との間に接続される配線（ハーネス）などが断線していると、または、入力回路Ｃｉｎ１の分圧抵抗Ｒ１もしくは入力回路Ｃｉｎ１の分圧抵抗Ｒ１と補機との間に接続される配線が地絡していると判断する。

【0073】

また、制御部Ｃｎｔは、入力回路Ｃｉｎ２に入力される電圧がゼロである場合、入力回路Ｃｉｎ２の分圧抵抗Ｒ１もしくは入力回路Ｃｉｎ２の分圧抵抗Ｒ１と補機との間に接続される配線（ハーネス）などが断線していると、または、入力回路Ｃｉｎ２の分圧抵抗Ｒ１もしくは入力回路Ｃｉｎ２の分圧抵抗Ｒ１と補機との間に接続される配線が地絡していると判断する。

【0074】

また、制御部Ｃｎｔは、入力回路Ｃｉｎ１に入力される電圧が１２［Ｖ］、４８［Ｖ］、及びゼロ（仕様や断線地絡を判別するための電圧として予め想定される電圧）以外の電圧である場合、入力回路Ｃｉｎ１の分圧抵抗Ｒ１もしくは入力回路Ｃｉｎ１の分圧抵抗Ｒ１と補機との間に接続される配線などから他の回路やグランドに比較的小さいリーク電流が流れていると判断する。

【0075】

また、制御部Ｃｎｔは、入力回路Ｃｉｎ２に入力される電圧が１２［Ｖ］、４８［Ｖ］、及びゼロ（仕様や断線地絡を判別するための電圧として予め想定される電圧）以外の電圧である場合、入力回路Ｃｉｎ２の分圧抵抗Ｒ１もしくは入力回路Ｃｉｎ２の分圧抵抗Ｒ１と補機との間に接続される配線などから他の回路やグランドに比較的小さいリーク電流が流れていると判断する。

【0076】

なお、第１実施例において、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様が増加した場合は、その増加した仕様の数に応じて入力回路Ｃｉｎ１、Ｃｉｎ２に入力される電圧（判別信号）の組み合わせを増加させるとともに、図３（ａ）に示す情報を更新する。例えば、蓄電装置Ｂ１、電圧センサＳｖ、及び電流センサＳｉ、及びファンＦが外部に設けられる「定置式発電機Ｇ３向け燃料電池モジュール」の仕様を追加する場合、図３（ａ）に示す情報に、「定置式発電機Ｇ３向け燃料電池モジュール」に対応する判別信号Ｓ１として「５［Ｖ］」を追加するとともに、「定置式発電機Ｇ３向け燃料電池モジュール」に対応する判別信号Ｓ２として「１２［Ｖ］」を追加する。制御部Ｃｎｔは、入力回路Ｃｉｎ１に５［Ｖ］の電圧の入力があると判断し、かつ、入力回路Ｃｉｎ２に１２［Ｖ］の電圧の入力があると判断すると、記憶部Ｓｔｇに記憶されている更新後の情報を参照し、判別信号Ｓ１としての「５［Ｖ］」及び判別信号Ｓ２としての「１２［Ｖ］」に対応する「定置式発電機Ｇ３向け燃料電池モジュール」を燃料電池モジュールＦＣＭの仕様として選択する。なお、判別信号Ｓ１としての「５［Ｖ］」は、例えば、制御部Ｃｎｔの電源電圧から得てもよい。

【0077】

第１実施例の燃料電池モジュールＦＣＭによれば、判別信号Ｓ１、Ｓ２により判別した仕様と記憶部Ｓｔｇに記憶されている仕様とが互いに一致せず、燃料電池スタックＦＣＳの発電制御を停止する際に、実際の仕様と異なる仕様が記憶部Ｓｔｇに記憶されている旨を製造やメンテナンスの作業員などに発報することができるため、その作業員などに正しい仕様の書き込みを促すことができる。そのため、燃料電池モジュールＦＣＭの製造時やメンテナンス時に実際の仕様に対応していない補機が取り付けられたり、実際の仕様に対応していないソフトウェアが書き込まれたりすることを抑制することができるため、燃料電池モジュールＦＣＭの誤動作を抑制することができる。

【0078】

第１実施例の燃料電池モジュールＦＣＭによれば、燃料電池モジュールＦＣＭの各仕様における一部の補機で共有化が図られているため、燃料電池モジュールＦＣＭの製造コストや補機が誤って組付けられるリスクを低減することができる。

【0079】

第１実施例の燃料電池モジュールＦＣＭによれば、分圧抵抗Ｒ１や配線の断線地絡を比較的簡単な構成の入力回路Ｃｉｎ１、Ｃｉｎ２により判断することができる。

【0080】

第１実施例の燃料電池モジュールＦＣＭによれば、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様が増加しても、入力回路Ｃｉｎ１、Ｃｉｎ２に入力される電圧の組み合わせを増やすとともに、図４（ａ）に示す情報を更新するだけで、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様を判別することができる。特に、産業車両や定置式発電機で使用される電圧は定まっている場合が殆どであるため、産業車両や定置式発電機向けの燃料電池モジュールＦＣＭにおいて、第１実施例のように電圧の組み合わせにより仕様を判別することは好適である。

【0081】

＜第２実施例＞
図４（ａ）は、第１実施例における記憶部Ｓｔｇに記憶されている情報を示す図である。なお、図４（ａ）に示す情報は、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様と判別信号Ｓ１、Ｓ２との対応関係を示している。また、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様として、「フォークリフトＦ１向け燃料電池モジュール」、「フォークリフトＦ２向け燃料電池モジュール」、「定置式発電機Ｇ１向け燃料電池モジュール」、及び「定置式発電機Ｇ２向け燃料電池モジュール」の４つの仕様を想定する。

【0082】

「フォークリフトＦ１向け燃料電池モジュール」は、他の３つの仕様との差異として、電圧センサＳｖ及び温度センサＳｔを備えているものとする。すなわち、「フォークリフトＦ１向け燃料電池モジュール」は、図１に示す燃料電池モジュールＦＣＭと同様である。また、図４（ａ）に示す情報において、「フォークリフトＦ１向け燃料電池モジュール」は、判別信号Ｓ１として「電圧Ｖ：入力あり」に対応し、判別信号Ｓ２として「温度Ｔ：入力あり」に対応している。

【0083】

「フォークリフトＦ２向け燃料電池モジュール」は、他の３つの仕様との差異として、電圧センサＳｖを備え、かつ、温度センサＳｔを備えていないものとする。すなわち、「フォークリフトＦ２向け燃料電池モジュール」は、図１に示す燃料電池モジュールＦＣＭにおいて、温度センサＳｔを備えていないものと同様である。また、図４（ａ）に示す情報において、「フォークリフトＦ２向け燃料電池モジュール」は、判別信号Ｓ１として「電圧Ｖ：入力あり」に対応し、判別信号Ｓ２として「温度Ｔ：入力なし」に対応している。

【0084】

「定置式発電機Ｇ１向け燃料電池モジュール」は、他の３つの仕様との差異として、電圧センサＳｖを備えず、かつ、温度センサＳｔを備えているものとする。すなわち、「定置式発電機Ｇ１向け燃料電池モジュール」は、図１に示す燃料電池モジュールＦＣＭにおいて、外部に蓄電装置Ｂ１、電圧センサＳｖ、及び電流センサＳｉが設けられているものと同様である。また、図４（ａ）に示す情報において、「定置式発電機Ｇ１向け燃料電池モジュール」は、判別信号Ｓ１として「電圧Ｖ：入力なし」に対応し、判別信号Ｓ２として「温度Ｔ：入力あり」に対応している。

【0085】

「定置式発電機Ｇ２向け燃料電池モジュール」は、他の３つの仕様との差異として、電圧センサＳｖ及び温度センサＳｔが備えられていないものとする。すなわち、「定置式発電機Ｇ２向け燃料電池モジュール」は、図１に示す燃料電池モジュールＦＣＭにおいて、外部に蓄電装置Ｂ１、電圧センサＳｖ、及び電流センサＳｉが設けられ、かつ、温度センサＳｔを備えていないものと同様である。また、図４（ａ）に示す情報において、「定置式発電機Ｇ２向け燃料電池モジュール」は、判別信号Ｓ１として「電圧Ｖ：入力なし」に対応し、判別信号Ｓ２として「温度Ｔ：入力なし」に対応している。

【0086】

図４（ｂ）は、制御部Ｃｎｔに設けられるカプラ及び補機からのびる配線の端部に設けられる端子台を模式的に示す図である。なお、カプラ及び端子台の構成は、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様に特有の補機との間で信号を入出力可能な構成であれば、特に限定されない。

【0087】

図４（ｂ）に示すカプラ１は、縦に２列、横に３列に並ぶ６つの接続端子を備える。

【0088】

図４（ｂ）に示す端子台２は、電圧センサＳｖからのびる配線の端部に設けられ、３本の接続端子を備える。

【0089】

図４（ｂ）に示す端子台３は、温度センサＳｔからのびる配線の端部に設けられ、３本の接続端子を備える。

【0090】

端子台２の３本の接続端子はカプラ１の上側３つの接続端子に接続され、端子台３の３本の接続端子はカプラ１の下側３つの接続端子に接続される。

【0091】

制御部Ｃｎｔは、カプラ１の上側３つの接続端子から入力される信号を、電圧センサＳｖにより検出される電圧Ｖとして認識し、カプラ１の下側３つの接続端子から入力される信号を、温度センサＳｔにより検出される温度Ｔとして認識する。

【0092】

このように構成される場合、制御部Ｃｎｔは、電圧Ｖの入力があると判断し、かつ、温度Ｔの入力があると判断すると、図４（ａ）に示す情報を参照し、「電圧Ｖ：入力あり」及び「温度Ｔ：入力あり」に対応する「フォークリフトＦ１向け燃料電池モジュール」を燃料電池モジュールＦＣＭの仕様として選択する。例えば、制御部Ｃｎｔは、カプラ１の上側３つの接続端子に信号が入力されていることを認識すると、電圧Ｖの入力があると判断する。また、制御部Ｃｎｔは、カプラ１の下側３つの接続端子に信号が入力されていることを認識すると、温度Ｔの入力があると判断する。

【0093】

また、制御部Ｃｎｔは、電圧Ｖの入力があると判断し、かつ、温度Ｔの入力がないと判断すると、図４（ａ）に示す情報を参照し、「電圧Ｖ：入力あり」及び「温度Ｔ：入力なし」に対応する「フォークリフトＦ２向け燃料電池モジュール」を燃料電池モジュールＦＣＭの仕様として選択する。例えば、制御部Ｃｎｔは、カプラ１の下側３つの接続端子に信号が入力されていないことを認識すると、温度Ｔの入力がないと判断する。

【0094】

また、制御部Ｃｎｔは、電圧Ｖの入力がないと判断し、かつ、温度Ｔの入力があると判断すると、図４（ａ）に示す情報を参照し、「電圧Ｖ：入力なし」及び「温度Ｔ：入力あり」に対応する「定置式発電機Ｇ１向け燃料電池モジュール」を燃料電池モジュールＦＣＭの仕様として選択する。例えば、制御部Ｃｎｔは、カプラ１の上側３つの接続端子に信号が入力されていないことを認識すると、電圧Ｖの入力がないと判断する。

【0095】

また、制御部Ｃｎｔは、電圧Ｖの入力がないと判断し、かつ、温度Ｔの入力がないと判断すると、図４（ａ）に示す情報を参照し、「電圧Ｖ：入力なし」及び「温度Ｔ：入力なし」に対応する「定置式発電機Ｇ２向け燃料電池モジュール」を燃料電池モジュールＦＣＭの仕様として選択する。

【0096】

なお、第２実施例において、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様が増加した場合は、その増加した仕様に特有の補機から出力される信号を判別信号としてさらに制御部Ｃｎｔに入力させるとともに、図４（ａ）に示す情報を更新する。例えば、蓄電装置Ｂ１、電圧センサＳｖ、電流センサＳｉ、及びリレーＲｅ１が外部に設けられる「定置式発電機Ｇ４向け燃料電池モジュール」の仕様を追加する場合、図４（ａ）に示す情報に、「定置式発電機Ｇ４向け燃料電池モジュール」に対応する判別信号Ｓ１として「電圧Ｖ：入力なし」を追加するとともに、「定置式発電機Ｇ４向け燃料電池モジュール」に対応する判別信号Ｓ２として「リレーＲｅ１：出力なし」を追加する。制御部Ｃｎｔは、電圧Ｖの入力がないと判断し、かつ、リレーＲｅ１に出力する制御信号がないと判断すると、記憶部Ｓｔｇに記憶されている更新後の情報を参照し、「電圧Ｖ：入力なし」及び「リレーＲｅ１：出力なし」に対応する「定置式発電機Ｇ４向け燃料電池モジュール」を燃料電池モジュールＦＣＭの仕様として選択する。

【0097】

第２実施例の燃料電池モジュールＦＣＭによれば、第１実施例の燃料電池モジュールＦＣＭと同様に、判別信号Ｓ１、Ｓ２により判別した仕様と記憶部Ｓｔｇに記憶されている仕様とが互いに一致せず、燃料電池スタックＦＣＳの発電制御を停止する際に、実際の仕様と異なる仕様が記憶部Ｓｔｇに記憶されている旨を製造やメンテナンスの作業員などに発報することができるため、その作業員などに正しい仕様の書き込みを促すことができる。そのため、燃料電池モジュールＦＣＭの製造時やメンテナンス時に実際の仕様に対応していない補機が取り付けられたり、実際の仕様に対応していないソフトウェアが書き込まれたりすることを抑制することができるため、燃料電池モジュールＦＣＭの誤動作を抑制することができる。

【0098】

第２実施例の燃料電池モジュールＦＣＭによれば、第１実施例の燃料電池モジュールＦＣＭと同様に、燃料電池モジュールＦＣＭの各仕様における一部の補機で共有化が図られているため、燃料電池モジュールＦＣＭの製造コストや補機が誤って組付けられるリスクを低減することができる。

【0099】

第２実施例の燃料電池モジュールＦＣＭによれば、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様を判別するために、入力回路Ｃｉｎ１、Ｃｉｎ２などの新たな部品や回路を備える必要がなく、燃料電池モジュールＦＣＭの製造コストをさらに低減することができる。

【0100】

第２実施例の燃料電池モジュールＦＣＭによれば、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様が増加しても、仕様に特有の補機から出力される信号を判別信号として制御部Ｃｎｔに入力させるとともに、図４（ａ）に示す情報を更新するだけで、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様を判別することができる。

【0101】

なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

【0102】

＜変形例＞
上記実施形態では、制御部Ｃｎｔに入力される電圧の組み合わせや補機と制御部Ｃｎｔとの間で入出力される信号の有無に基づいて燃料電池モジュールＦＣＭの仕様を判別する構成であるが、補機と制御部Ｃｎｔとの間で入出力される信号の大きさに基づいて燃料電池モジュールＦＣＭの仕様を判別するように構成してもよい。例えば、制御部Ｃｎｔは、圧力センサＳｐにより検出される圧力Ｐが閾値以上である場合、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様として「高圧向け燃料電池モジュール」を判別し、圧力センサＳｐにより検出される圧力Ｐが閾値より小さい場合、燃料電池モジュールＦＣＭの仕様として「低圧向け燃料電池モジュール」を判別する。

【符号の説明】

【0103】

ＦＣＭ 燃料電池モジュール
Ｌｏ 負荷
ＦＣＳ 燃料電池スタック
ＨＴ 燃料タンク
ＩＮＪ インジェクタ
ＡＣＰ エアコンプレッサ
ＡＲＶ エア調圧弁
Ｒ ラジエタ
Ｆ ファン
ＷＰ ウォータポンプ
ＩＣ インタークーラ
ＣＮＶ１、ＣＮＶ２ ＤＣＤＣコンバータ
Ｂ１、Ｂ２ 蓄電装置
Ｒｅ１、Ｒｅ２ リレー
Ｓｔ 温度センサ
Ｓｖ 電圧センサ
Ｓｉ 電流センサ
Ｓｐ 圧力センサ
Ｓｔｇ 記憶部
Ｃｎｔ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】