特許 7613047 空気電池用水分管理システム

(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】

(24)【登録日】2025-01-06

(45)【発行日】2025-01-15

(54)【発明の名称】空気電池用水分管理システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 12/08 20060101AFI20250107BHJP

   H01M 50/609 20210101ALI20250107BHJP

【ＦＩ】

H01M12/08 K

H01M50/609

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020173982

(22)【出願日】2020-10-15

(65)【公開番号】P2022065409

(43)【公開日】2022-04-27

【審査請求日】2023-08-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000002082

【氏名又は名称】スズキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【氏名又は名称】松島 鉄男

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(74)【代理人】

【識別番号】100170379

【弁理士】

【氏名又は名称】徳本 浩一

(74)【代理人】

【氏名又は名称】有原 幸一

(72)【発明者】

【氏名】泉 博章

【審査官】前田 寛之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２４４７３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ１２／００－１６／００

Ｈ０１Ｍ５０／６０－５０／７７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載される空気電池の電解液の水分量が所定の水分量下限閾値よりも小さいか否かを判定可能とする水分量判定部と、
前記空気電池に水分を供給可能とする水分供給装置と
を備える空気電池用水分管理システムであって、
前記水分量が前記水分量下限閾値よりも小さいと前記水分量判定部が判定した場合に、前記水分供給装置を、前記空気電池に水分を供給するように制御する供給制御部を備え、
前記水分供給装置が、前記空気電池に水分を供給可能である第１水分供給機構を有し、
前記第１水分供給機構が、水分を生成可能とする水分生成部と、前記水分生成部により生成される水分を前記空気電池に送給可能とする水分送給部とを有し、
前記第１水分供給機構の水分生成部が前記車両の空調機の熱交換器となっている空気電池用水分管理システム。

【請求項2】

前記供給制御部は、前記空調機が停止している状態で、前記水分量が前記水分量下限閾値よりも小さいと前記水分量判定部が判定した場合に、前記車両の外部温度に応じた空調条件に基づいて、前記第１水分供給機構の水分生成部を、水分の生成を開始するように制御し、かつ前記第１水分供給機構の水分送給部を、前記水分生成部により生成される水分を前記空気電池に送給するように制御する、請求項１に記載の空気電池用水分管理システム。

【請求項3】

前記水分供給装置が、前記空気電池に水分を供給可能であり、かつ前記第１水分供給機構とは別体である第２水分供給機構を有している、請求項１または２に記載の空気電池用水分管理システム。

【請求項4】

前記第１及び第２水分供給機構が前記空気電池に水分を供給する稼働状態にある場合にて、それぞれ前記第１及び第２水分供給機構から前記空気電池に供給される水分の流量である第１及び第２流量を、前記空気電池又は前記水分供給装置の状態に応じた変更設定条件に基づいて設定可能とする変更用流量設定部を備え、
前記供給制御部が、それぞれ前記変更用流量設定部によって設定された第１及び第２流量の変更設定値に基づいて前記第１及び第２水分供給機構から前記空気電池に水分を供給するように制御する、請求項３に記載の空気電池用水分管理システム。

【請求項5】

前記変更設定条件が、前記第２水分供給機構の水分に含まれる不純物が前記第１水分供給機構の水分に含まれる不純物よりも少なくなるものとなっており、
前記変更用流量設定部は、前記変更設定条件に基づいて、前記第２流量の変更設定値を前記第１流量の変更設定値よりも大きくする、請求項４に記載の空気電池用水分管理システム。

【請求項6】

前記第１及び第２水分供給機構が前記空気電池への水分の供給を停止した停止状態にある場合にて、それぞれ前記第１及び第２水分供給機構から前記空気電池に供給される水分の流量である第１及び第２流量を、所定の起動設定条件に基づいて、設定可能とする起動用流量設定部を備え、
前記供給制御部が、それぞれ前記起動用流量設定部によって設定された第１及び第２流量の起動設定値に基づいて前記第１及び第２水分供給機構から前記空気電池に水分を供給するように制御する、請求項３～５のいずれか一項に記載の空気電池用水分管理システム。

【請求項7】

前記起動設定条件が、前記空気電池又は前記水分供給装置の状態に応じたものであって、前記第２水分供給機構の水分に含まれる不純物が前記第１水分供給機構の水分に含まれる不純物よりも少ないものとなっており、
前記起動用流量設定部は、前記起動設定条件に基づいて、前記第２流量の変更設定値を前記第１流量の変更設定値よりも大きくする、請求項６に記載の空気電池用水分管理システム。

【請求項8】

前記起動設定条件が、前記車両の外部温度に応じたものとなっており、
前記起動用流量設定部は、前記起動設定条件に基づいて、前記第１流量の起動設定値を前記第２流量の起動設定値よりも大きくし、
前記供給制御部は、前記第１水分供給機構の水分生成部を、水分の生成を開始するように制御する、請求項６に記載の空気電池用水分管理システム。

【請求項9】

前記第１水分供給機構の水分生成部が水分の生成を開始する前に、報知装置を、前記水分の生成の開始を報知するように制御する報知制御部を備えている請求項２又は８記載の空気電池用水分管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載される空気電池の電解液の水分を調節可能とする空気電池用水分管理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

空気電池の実用化に向けてその開発が進められている。空気電池は、正極活物質として空気中の酸素を用い、かつ負極活物質として金属又は化合物を用いる。そのため、空気電池は、正極に空気を取り入れるように構成される。また、空気電池においては、正極及び負極間にてイオンの移動を可能とするために電解液が用いられる。（例えば、特許文献１を参照。）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－０４６７８５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、空気電池においては、正極に取り入れられる空気によって電解液が乾燥するおそれがある。さらに電解液の乾燥が進むと、空気電池の充放電性能が低下するおそれがある。

【0005】

このような実情を鑑みると、空気電池の電解液の乾燥を防ぎ、かつ空気電池の充放電性能の低下を抑制することが望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

課題を解決するために、一態様に係る空気電池用水分管理システムは、車両に搭載される空気電池の電解液の水分量が所定の水分量下限閾値よりも小さいか否かを判定可能とする水分量判定部と、前記空気電池に水分を供給可能とする水分供給装置とを備える空気電池用水分管理システムであって、前記水分量が前記水分量下限閾値よりも小さいと前記水分量判定部が判定した場合に、前記水分供給装置を、前記空気電池に水分を供給するように制御する供給制御部を備え、前記水分供給装置が、前記空気電池に水分を供給可能である第１水分供給機構を有し、前記第１水分供給機構が、水分を生成可能とする水分生成部と、前記水分生成部により生成される水分を前記空気電池に送給可能とする水分送給部とを有し、前記第１水分供給機構の水分生成部が前記車両の空調機の熱交換器となっている。

【発明の効果】

【0007】

一態様に係る空気電池用水分管理システムにおいては、空気電池の電解液の乾燥を防ぐことができ、かつ空気電池の充放電性能の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態に係る空気電池用水分管理システムを含む車両を模式的に示す構成図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る空気電池用水分管理システムにおける空気電池を模式的に示す断面図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る空気電池における電解液の水分管理方法の一例を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

第１及び第２実施形態に係る空気電池用水分管理システムを、それを搭載した車両と共に以下に説明する。各実施形態において空気電池用水分管理システム（以下、必要に応じて、単に「水分管理システム」という）を搭載する車両は、自動車となっている。しかしながら、水分管理システムを搭載する車両は、自動車以外の車両とすることもできる。

【0010】

「第１実施形態」
第１実施形態に係る水分管理システムを、それを搭載した車両と共に説明する。

【0011】

「水分管理システム及び車両の概略的な構成」
図１及び図２を参照して、本実施形態に係る水分管理システム２０及び車両の概略的な構成を説明する。すなわち、水分管理システム２０及び車両は、概略的には次のように構成される。図１及び図２に示すように、車両は、空気電池１を搭載している。空気電池１は、水溶液系電解液２と、有機電解液３とを含む。なお、本明細書において、単に「電解液」と呼ばれる用語は、「水溶液系電解液」を指すものとする。図１に示すように、車両はまた、その乗員に種々の情報を報知可能とする報知装置１０を有する。

【0012】

図１に示すように、水分管理システム２０は、空気電池１の電解液２の水分量が所定の水分量下限閾値ｐ１よりも小さいか否かを判定可能とする水分量判定部２１を有する。水分管理システム２０は、空気電池１に水分を供給可能とする水分供給装置３０を有する。水分管理システム２０は、水分量が水分量閾値ｐ１よりも小さいと水分量判定部２１が判定した場合に、水分供給装置３０を、空気電池１に水分を供給するように制御する供給制御部２２を有する。

【0013】

さらに、水分管理システム２０及び車両は、概略的には次のように構成することができる。図１に示すように、水分管理システム２０の水分供給装置３０は、空気電池１に水分を供給可能とする第１水分供給機構３１を有する。第１水分供給機構３１は、水分を生成可能とする水分生成部３１ａを有する。第１水分供給機構３１はまた、水分生成部３１ａにより生成される水分を空気電池１に送給可能とする水分送給部３１ｂを有する。水分供給装置３０はまた、空気電池１に水分を供給可能であり、かつ第１水分供給機構３１とは別体である第２水分供給機構３２を有している。

【0014】

水分生成部３１ａは、車両に搭載される空調機Ｃの熱交換器となっている。供給制御部２２は、空調機Ｃが停止している状態で、水分量が水分量下限閾値ｐ１よりも小さいと水分量判定部２１が判定した場合に、車両の外部温度に応じた空調条件に基づいて、熱交換器である第１水分供給機構３１の水分生成部３１ａを、水分の生成を開始するように制御し、かつ第１水分供給機構３１の水分送給部３１ｂを、水分生成部３１ａにより生成される水分を空気電池１に送給するように制御する。

【0015】

水分管理システム２０は、第１及び第２水分供給機構３１，３２が空気電池１に水分を供給する稼働状態にある場合にて、それぞれ第１及び第２水分供給機構３１，３２から空気電池１に供給される水分の流量である第１及び第２流量を、空気電池１又は水分供給装置３０の状態に応じた変更設定条件に基づいて設定可能とする変更用流量設定部２３を有する。供給制御部２２は、それぞれ変更用流量設定部２３によって設定された第１及び第２流量の変更設定値ｑ１，ｑ２に基づいて第１及び第２水分供給機構３１，３２から空気電池１に水分を供給するように制御する。

【0016】

変更設定条件は、第２水分供給機構３２の水分に含まれる不純物が第１水分供給機構３１の水分に含まれる不純物よりも少なくなるものとなっており、変更用流量設定部２３は、この変更設定条件に基づいて、第２流量の変更設定値ｑ２を第１流量の変更設定値ｑ１よりも大きくする。

【0017】

水分管理システム２０は、第１及び第２水分供給機構３１，３２が空気電池１への水分の供給を停止した停止状態にある場合にて、それぞれ第１及び第２水分供給機構３１，３２から空気電池１に供給される水分の流量である第１及び第２流量を、所定の起動設定条件に基づいて設定可能とする起動用流量設定部２５を有する。供給制御部２２は、それぞれ起動用流量設定部２５によって設定された第１及び第２流量の起動設定値ｒ１，ｒ２に基づいて第１及び第２水分供給機構３１，３２から空気電池１に水分を供給するように制御する。

【0018】

起動設定条件が、空気電池１又は水分供給装置３０の状態に応じたものであって、第２水分供給機構３２の水分に含まれる不純物が第１水分供給機構３１の水分に含まれる不純物よりも少ないものとなっており、起動用流量設定部２５は、この起動設定条件に基づいて、第２流量の変更設定値ｑ２を第１流量の変更設定値ｑ１よりも大きくする。水分管理システム２０は、第１水分供給機構３１の水分生成部３１ａが水分の生成を開始する前に、報知装置１０を、この水分の生成の開始を報知するように制御する報知制御部２４を有する。

【0019】

「空気電池の詳細な構成」
ここで、図１及び図２を参照して、空気電池１の詳細な構成を説明する。すなわち、空気電池１は、詳細には次のように構成することができる。図１及び図２に示すように、空気電池１は、正極４と対極する負極５をさらに有する。正極４及び負極５は、互いに間隔を空けて配置され、かつ互いに対向する。

【0020】

空気電池１は、正極４及び負極５間の空間に配置される隔離体６を有する。隔離体６は、負極５からのイオンが通過可能となるように構成される。このような隔離体６は、固体電解質から構成することができる。例えば、隔離体６の固体電解質は、ガラスセラミックとすることができる。しかしながら、隔離体の固体電解質は、これに限定されない。

【0021】

隔離体６は、正極４及び負極５の対向方向にて、正極４及び負極５間に位置する。正極４及び隔離体６間に形成される正極側空間１ａには、水溶液系電解液２が充填されている。負極５及び隔離体６間に形成される負極側空間１ｂには、有機電解液３が充填されている。

【0022】

さらに、空気電池１は、正極４及び負極５の対向方向にて、正極４に対して隔離体６とは反対側に位置し、かつ正極４と隣接する正極集電体７を有する。正極集電体７は、通気性を有する。空気電池１は、正極４及び負極５の対向方向にて、負極５に対して隔離体６とは反対側に位置し、かつ負極５と隣接する負極集電体８を有する。正極及び負極集電体７，８に車両の電気回路Ｄが接続されて、空気電池１の電力が電気回路Ｄに供給されるようになっている。

【0023】

ここで、水溶液系電解液２は、１種類又は複数種類の電解質を水に溶解させたものとすることができる。例えば、水溶液系電解液２に用いられる電解質としては、ＬｉＣｌ（塩化リチウム）、ＬｉＯＨ（水酸化リチウム）、ＬｉＮＯ_３（硝酸リチウム）、ＣＨ_３ＣＯＯＬｉ（酢酸リチウム）等のリチウム塩が挙げられる。しかしながら、水溶液系電解液は、これに限定されない。

【0024】

有機電解液３は、炭酸エステル系、エーテル系等の有機溶媒又はその混合溶媒に、電解質を添加したものとすることができる。例えば、有機電解液３に用いられる有機溶媒は、ＰＣ（プロピレンカーボネート）、ＥＣ（エチレンカーボネート）、ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、ＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）等の炭酸エステル系の有機溶媒とすることができる。例えば、有機電解液３に用いられる有機溶媒は、ＤＭＥ（１．２－ジメトキシエタン）、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系の有機溶媒とすることができる。

【0025】

例えば、有機電解液３の電解質は、ＬｉＰＦ_６（六フッ化リン酸リチウム）、ＬｉＣｌＯ_４（過塩素酸リチウム）、ＬｉＢＦ_４（テトラフルオロほう酸リチウム）、ＬｉＴＦＳＩ（リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド）、ＬｉＦＳＩ（リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド）等とすることができる。

【0026】

しかしながら、有機電解液は、これらに限定されない。空気電池においては、有機電解液の代わりに、リチウム塩をポリマーに分散させた固体電解質を用いることができる。空気電池においては、有機電解液の代わりに、リチウム塩を溶解した有機電解液をポリマーに膨潤させたゲル電解質を用いることもできる。

【0027】

例えば、このような固体電解質又はゲル電解質に用いられるリチウム塩としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＴＦＳＩ（ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２）、ＬｉＦＳＩ（ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｆ））_２、ＬｉＢＯＢ（ビスオキサラトホウ酸リチウム）等を挙げることができる。例えば、ゲル電解質のホストとなるポリマーとしては、ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）、ＰＰＯ（ポリプロピレンオキシド）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）、ＰＥＯ－ＰＭＡ（ポリエチレンオキシド修飾ポリメタクリレートの架橋体）、ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビリニデン）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＡＡ（ポリアクリル酸）、ＰＶｄＦ－ＨＦＰ（ポリフッ化ビリニデンとヘキサフロオロプロピレンとの共重合体）等を挙げることができる。

【0028】

正極４は、正極活物質として空気中の酸素を用いるように構成される。例えば、正極４は、触媒活性を示す材料を導電助剤、バインダー（結着剤）等として機能し得るカーボンブラック等と混合したもの、又は触媒活性を示す材料をカーボンブラック等に担持したものを、正極集電体７に担持するように構成することができる。例えば、触媒活性を示す材料としては、白金、金、イリジウム、ルテニウム等の貴金属、その酸化物、二酸化マンガン等が挙げられる。

【0029】

正極集電体７は、導電性及びガス拡散性を有するように構成される。例えば、正極集電体７は、カーボン紙、カーボンクロス、カーボン不織布、多孔質ニッケル（ニッケルの金属発泡体）、多孔質アルミニウム（アルミの金属発泡体）、金属メッシュ等を用いて構成することができる。カーボン紙、カーボンクロス、及びカーボン不織布は、それぞれ、カーボンファイバーから構成される紙、織物、及び不織布である。金属メッシュは、ニッケル、チタン、ステンレス等のように、高い耐腐食性を有する金属を用いて構成することができる。例えば、正極４側の構造体は、メッシュ状の正極集電体７に、触媒、導電助剤、バインダー等から構成される正極４を圧着するように構成することができる。

【0030】

負極５は、負極活物質として金属又は化合物を用いるように構成される。例えば、負極活物質の金属としては、リチウム、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、インジウム等、又はその合金が挙げられる。負極集電体８は、略板形状等に形成することができる。負極集電体８は、銅、ニッケル等、又はその合金を用いて構成することができる。負極５は、負極集電体８と当接するように配置される。

【0031】

「車両の詳細な構成」
図１を参照すると、車両は、詳細には次のように構成することができる。車両の空調機Ｃは、車両の室内に冷気が流入することを防ぐように、冷気の流路又は冷気の排出口を閉鎖可能に構成される空調開閉機構ｃ１を有することができる。車両の報知装置１０は、乗員により目視可能な情報を表示可能とする表示出力部１１を有する。表示出力部１１は、車両の室内に設置されるディスプレイ、計器パネル、ランプ等とすることができる。

【0032】

報知装置１０は、音声情報を出力可能とする音声出力部１２を有する。音声出力部１２は、車両の室内に設置されるスピーカ等とすることができる。しかしながら、報知装置は、これらに限定されない。例えば、報知装置は、表示出力部及び音声出力部を有するスマートフォン等の携帯端末とすることができる。

【0033】

「水分管理システムの詳細な構成」
図１及び図２を参照すると、水分管理システム２０は、詳細には次のように構成することができる。図１に示すように、水分管理システム２０において、水分供給装置３０の第１水分供給機構３１の水分供給部３１ｂは、その水分生成部３１ａから空気電池１の正極側空間１ａまで延びる配管３１ｃを有する。配管３１ｃは、樹脂製又はシリコーン製とすることができるが、特に、配管３１ｃは、樹脂製であると好ましい。例えば、配管３１ｃに用いられる樹脂は、ＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）、ＣＲ（クロロピレンゴム）、ＴＰＸ（メチルベンテン樹脂）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン樹脂）、ＰＴＦＥ（ポリトラフルオロエチレン）等のように、塩基性条件下でも耐性を有する樹脂とすることができる。例えば、配管３１ｃは、キャピラリーホースとすることができる。水分供給部３１ｂはまた、水分を水分生成部３１ａから配管３１ｃを通って空気電池１の正極側空間１ａまで送るように加圧可能とするポンプ３１ｄを有する。

【0034】

第２水分供給機構３２は、水分を貯蔵可能に構成される水分貯蔵部３２ａを有する。例えば、水分貯蔵部３２ａは、車両のラジエータのサブタンクとすることができる。第２水分供給機構３２は、水分貯蔵部３２ａの水分を空気電池１に送給可能とする水分送給部３２ｂを有する。

【0035】

第２水分供給機構３２の水分供給部３２ｂは、その水分貯蔵部３２ａから空気電池１の正極側空間１ａまで延びる配管３２ｃを有する。この配管３２ｃは、樹脂製又はシリコーン製とすることができるが、特に、配管３２ｃは、樹脂製であると好ましい。例えば、この配管３２ｃに用いられる樹脂としては、水分供給部３２ｂはまた、第１水分供給機構３１の配管３１ｃと同様の種類の樹脂が挙げられる。例えば、配管３２ｃもまた、キャピラリーホースとすることができる。水分を水分貯蔵部３２ａから配管３２ｃを通って空気電池１の正極側空間１ａまで送るように加圧可能とするポンプ３２ｄを有する。

【0036】

しかしながら、第２水分供給機構は、これらに限定されない。水分貯蔵部は、ラジエータのサブタンク以外のタンクとすることができる。第２水分供給機構はまた、燃料電池システムすることもできる。この場合、第２水分供給機構は、水分貯蔵部の代わりに、水分を生成可能とする水分生成部を有する。

【0037】

ここで、水分供給装置３０の水分は、固体、液体、又は気体の状態にある物質となっている。特に、水分供給装置３０の水分は、氷、水、又は水蒸気とすることができる。第１水分供給機構３１の水分が水であり、かつ第１水分供給機構３１の水分生成部３１ａが熱交換器である場合は、熱交換器によって生成される水は、車両の空調機Ｃの稼働時に生成されるドレン水とすることができる。

【0038】

これに対して、第２水分供給機構３２の水分が水であり、かつ第２水分供給機構３２の水分貯蔵部３２ａがラジエータのサブタンクである場合、このサブタンクには、ラジエータの冷却液としての水を貯蔵することができる。この場合、第２水分供給機構３２の水分の不純物は、第１水分供給機構３１の水分の不純物よりも少なくなり得る。特に、上述のように第２水分供給機構が燃料電池システムである場合、第２水分供給機構の水分の不純物は、第１水分供給機構の水分の不純物よりも顕著に少なくすることができる。

【0039】

図１に示すように、水分管理システム２０は、正極側空間１ａの電解液２の水分量を測定可能に構成される正極水分測定部４１を有する。正極水分測定部４１は、正極側空間１ａの湿度を測定可能とする湿度計とすることができる。水分管理システム２０は、正極側空間１ａの温度を測定可能に構成される正極温度測定部４２を有する。正極温度測定部４２は、温度計とすることができる。

【0040】

水分管理システム２０は、第１水分供給機構３１の水分生成部３１ａの水分量を測定可能とするように構成される第１水分測定部４３を有する。第１水分測定部４３は、水分生成部３１ａの湿度を測定可能とする湿度計とすることができる。水分管理システム２０は、水分生成部３１ａの水分の温度を測定可能に構成される第１温度測定部４４を有する。第１温度測定部４４は、温度計とすることができる。

【0041】

水分管理システム２０は、第２水分供給機構３２の水分貯蔵部３２ａの水分量を測定可能とするように構成される第２水分測定部４５を有する。第２水分測定部４５は、水分貯蔵部３２ａの液体の水位を測定可能とする水位センサとすることができる。水分管理システム２０は、水分貯蔵部３２ａの水分の温度を測定可能に構成される第２温度測定部４６を有する。第２温度測定部４６は、温度計とすることができる。

【0042】

水分管理システム２０は、車両の外部温度を測定可能に構成される外部温度測定部４７を有する。外部温度測定部４７は、温度計とすることができる。

【0043】

水分管理システム２０は、報知装置１０、水分供給装置３０等の制御に用いられる制御装置２０ａを有する。制御装置２０ａは、水分量判定部２１、供給制御部２２、変更用流量設定部２３、報知制御部２４、及び起動用流量設定部２５を含む。

【0044】

「制御装置の詳細な構成」
図１を参照すると、制御装置２０ａは、詳細には次のように構成することができる。制御装置２０ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、入力インターフェース、出力インターフェース等の電子部品と、かかる電子部品を配置した電気回路とを含むように構成することができる。ＲＯＭは、各種制御定数、各種マップ、各種計算式、各種制御を実行するためのプログラム等を記憶することができる。しかしながら、制御装置は、これに限定されない。

【0045】

制御装置２０ａは、空調機Ｃが稼働しているか否かを判定可能とする空調稼働判定部２６を有する。制御装置２０ａは、外部温度測定部４７により測定される車両の外部温度の測定値ｔが、所定の外部温度閾値ｔ１よりも大きいか否かを判定可能とする外部温度判定部２７を有する。制御装置２０ａは、空調開閉機構ｃ１が閉じているか否かを判定可能とする空調閉鎖判定部２８を有する。

【0046】

水分量判定部２１は、正極水分測定部４１により測定される水分量の測定値ｐが水分量下限閾値ｐ１よりも小さいか否かを判定可能とする。供給制御部２２は、空調機Ｃが稼働していないと空調稼働判定部２６が判定し、かつ水分量の測定値ｐが水分量下限閾値ｐ１よりも小さいと水分量判定部２１が判定した場合に、車両の外部温度に応じた空調条件に基づいて、熱交換器である第１水分供給機構３１の水分生成部３１ａを、水分の生成を開始するように制御し、かつ第１水分供給機構３１の水分送給部３１ｂを、水分生成部３１ａにより生成される水分を空気電池１に送給するように制御する。この空調条件は、次の第１又は第２空調条件とすることができる。

【0047】

（１）第１空調条件は、外部温度測定部４７により測定される車両の外部温度の測定値ｔが、所定の外部温度閾値ｔ１よりも大きいと外部温度判定部２７が判定したものである。

【0048】

（２）第２空調条件は、車両の外部温度の測定値ｔが外部温度閾値ｔ１以下であると外部温度判定部２７が判定し、かつ空調開閉機構ｃ１が閉じていると空調閉鎖判定部２８が判定したものである。

【0049】

制御装置２０ａは、水分供給装置３０が停止状態にあるか否かを判定可能とする供給判定部２９をさらに有する。さらに、供給判定部２９は、第１水分供給機構３１が停止状態にあるか否かを判定可能とし、かつ第２水分供給機構３２が停止状態にあるか否かを判定可能とする。

【0050】

変更用流量設定部２３は、第１及び第２水分供給機構３１，３２が稼働状態にあると供給判定部２９が判定した場合にて、空気電池１又は水分供給装置３０の状態に応じた変更設定条件に基づいて第１及び第２流量を設定する。この変更設定条件は、次の第１～第３変更設定条件のいずれか１つとすることができる。

【0051】

（１）第１変更設定条件は、正極水分測定部４１及び正極温度測定部４２によりそれぞれ測定される湿度及び温度の測定値から第１及び第２流量をそれぞれ取得可能とするマップ、計算式等とすることができる。

【0052】

（２）第２変更設定条件は、第１水分測定部４３及び第２水分測定部４５によりそれぞれ測定される湿度の測定値、並びに第１温度測定部４４及び第２温度測定部４６によりそれぞれ測定される温度の測定値から第１及び第２流量をそれぞれ取得可能とするマップ、計算式等とすることができる。

【0053】

（３）第３変更設定条件は、第２水分供給機構３２の水分に含まれる不純物が第１水分供給機構３１の水分に含まれる不純物よりも少なくなっている場合、第２流量の変更設定値ｑ２を第１流量の変更設定値ｑ１よりも大きくし、特に、第１流量の変更設定値ｑ１を約０リットル毎分とし、かつ第２流量の変更設定値ｑ２を約０リットル毎分よりも大きくする一方で、第２水分供給機構３２の水分に含まれる不純物が第１水分供給機構３１の水分に含まれる不純物以上である場合、第２流量の変更設定値ｑ２を第１流量の変更設定値ｑ１以下とし、特に、第１流量の変更設定値ｑ１を約０リットル毎分よりも大きくし、かつ第２流量の変更設定値ｑ２を約０リットル毎分とする。

【0054】

第３変更設定条件において、第１流量の変更設定値ｑ１を約０リットル毎分とし、かつ第２流量の変更設定値ｑ２を約０リットル毎分よりも大きくする状態では、第１水分供給機構３１、特に、その水分生成部３１ａ及び水分送給部３１ｂの稼働を停止することができる。第３変更設定条件において、第１流量の変更設定値ｑ１を約０リットル毎分よりも大きくし、かつ第２流量の変更設定値ｑ２を約０リットル毎分とする状態では、第２水分供給機構３２、特に、その水分送給部３２ｂの稼働を停止することができる。

【0055】

起動用流量設定部２５は、第１及び第２水分供給機構３１，３２が停止状態にあると供給判定部２９が判定した場合にて、空気電池１又は水分供給装置３０の状態に応じた起動設定条件に基づいて第１及び第２流量を設定する。この起動設定条件は、次の第１～第３起動設定条件のいずれか１つとすることができる。

【0056】

（１）第１起動設定条件は、正極水分測定部４１及び正極温度測定部４２によりそれぞれ測定される湿度及び温度の測定値から第１及び第２流量をそれぞれ取得可能とするマップ、計算式等とすることができる。

【0057】

（２）第２起動設定条件は、第１水分測定部４３及び第２水分測定部４５によりそれぞれ測定される湿度の測定値、並びに第１温度測定部４４及び第２温度測定部４６によりそれぞれ測定される温度の測定値から第１及び第２流量をそれぞれ取得可能とするマップ、計算式等とすることができる。

【0058】

（３）第３起動設定条件は、第２水分供給機構３２の水分に含まれる不純物が第１水分供給機構３１の水分に含まれる不純物よりも少なくなっている場合、第２流量の変更設定値ｑ２を第１流量の変更設定値ｑ１よりも大きくし、特に、第１流量の変更設定値ｑ１を約０リットル毎分とし、かつ第２流量の変更設定値ｑ２を約０リットル毎分よりも大きくする一方で、第２水分供給機構３２の水分に含まれる不純物が第１水分供給機構３１の水分に含まれる不純物以上である場合、第２流量の変更設定値ｑ２を第１流量の変更設定値ｑ１以下とし、特に、第１流量の変更設定値ｑ１を約０リットル毎分よりも大きくし、かつ第２流量の変更設定値ｑ２を約０リットル毎分とする。

【0059】

第３起動設定条件において、第１流量の起動設定値ｒ１を約０リットル毎分とし、かつ第２流量の起動設定値ｒ２を約０リットル毎分よりも大きくする状態では、第１水分供給機構３１、特に、その水分生成部３１ａ及び水分送給部３１ｂの稼働を停止することができる。第３起動設定条件において、第１流量の起動設定値ｒ１を約０リットル毎分よりも大きくし、かつ第２流量の起動設定値ｒ２を約０リットル毎分とする状態では、第２水分供給機構３２、特に、その水分送給部３２ｂの稼働を停止することができる。

【0060】

上述のように、報知制御部２４は、第１水分供給機構３１が停止状態にあると供給判定部２９が判定した場合に、第１水分供給機構３１の水分生成部３１ａが水分の生成を開始する前に、報知装置１０を、この水分の生成の開始を報知するように制御する。この制御において、報知装置１０の表示出力部１１が、ディスプレイ又は計器パネルである場合、水分生成部３１ａによる水分生成の開始を表す文字情報、記号情報、イラスト情報等を表示することができる。表示出力部１１が、ランプである場合、点滅を繰り返すことができる。報知装置１０の音声出力部１２は、水分生成部３１ａによる水分生成の開始を表す声情報を出力することができる。音声出力部１２は、所定のリズムパターンで鳴らされる音情報を出力することもできる。

【0061】

「空気電池における電解液の水分管理方法」
図３を参照して、本実施形態に係る空気電池１における電解液２の水分管理方法の一例を以下に説明する。最初に、空気電池１における電解液２の水分量の測定値ｐが水分量下限閾値ｐ１よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１において、空気電池１における電解液２の水分量の測定値ｐが水分量下限閾値ｐ１以上である場合、ステップＳ１を再度実行する。

【0062】

電解液２の水分量の測定値ｐが水分量下限閾値ｐ１よりも小さい場合（ＹＥＳ）、水分供給装置３０が停止状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２）。水分供給装置３０が稼働状態にある場合（ＮＯ）、変更設定条件に基づいて、水分供給装置３０の第１及び第２水分供給機構３１，３２から空気電池１に供給される水分の流量である第１及び第２流量を設定する（ステップＳ３）。第１及び第２流量の変更設定値ｑ１，ｑ２に基づいて、それぞれ第１及び第２水分供給機構３１，３２から空気電池１に水分を供給することを開始する（ステップＳ４）。

【0063】

水分供給装置３０が停止状態にある場合（ＹＥＳ）、起動設定条件に基づいて、水分供給装置３０の第１及び第２水分供給機構３１，３２から空気電池１に供給される水分の流量である第１及び第２流量を設定する（ステップＳ５）。第１及び第２流量の起動設定値ｒ１，ｒ２に基づいて、それぞれ第１及び第２水分供給機構３１，３２から空気電池１に水分を供給することを開始する（ステップＳ６）。

【0064】

以上、本実施形態に係る水分管理システム２０は、車両に搭載される空気電池１の電解液２の水分量が所定の水分量下限閾値ｐ１よりも小さいか否かを判定可能とする水分量判定部２１と、前記空気電池１に水分を供給可能とする水分供給装置３０とを備える水分管理システム３０であって、前記水分量が前記水分量閾値ｐ１よりも小さいと前記水分量判定部２１が判定した場合に、前記水分供給装置３０を、前記空気電池１に水分を供給するように制御する供給制御部２２を備えている。

【0065】

このような水分管理システム２０においては、例えば、水分量判定部２１が空気電池１の充放電性能が十分に発揮できないように電解液２の水分が少なくなる直前の状態（以下、「乾燥劣化直前状態」という）を判定できるように水分量下限閾値ｐ１を設定すれば、水分量下限閾値ｐ１に基づいて、乾燥劣化直前状態で、水分供給装置３０が即座に空気電池に水分を供給できる。よって、空気電池１の電解液２の乾燥を防ぐことができ、かつ空気電池１の充放電性能の低下を抑制することができる。

【0066】

本実施形態に係る水分管理システム２０においては、前記水分供給装置３０が、前記空気電池１に水分を供給可能である第１水分供給機構３１を有し、前記第１水分供給機構３１が、水分を生成可能とする水分生成部３１ａと、前記水分生成部３１ａにより生成される水分を前記空気電池１に送給可能とする水分送給部３１ｂとを有している。本実施形態に係る水分管理システム２０においては、前記第１水分供給機構３１の水分生成部が３１ａ前記車両の空調機Ｃの熱交換器となっている。

【0067】

さらに、本実施形態に係る水分管理システム２０においては、前記供給制御部２２は、前記空調機Ｃが停止している状態で、前記水分量が前記水分量下限閾値ｐ１よりも小さいと前記水分量判定部２１が判定した場合に、前記第１水分供給機構３１の水分生成部３１ａを、水分の生成を開始するように制御し、かつ前記第１水分供給機構３１の水分送給部３１ｂを、前記水分生成部３１ａにより生成される水分を前記空気電池１に送給するように制御する。

【0068】

このような水分管理システム２０においては、第１水分供給機構３１によって、空気電池１の充放電性能の低下を抑制するように電解液２に水分を供給することができ、さらには、熱交換器である第１水分供給機構３１の熱交換器３１ａによって生成される水分を用いることができる。そのため、水分供給装置３０の水分が不足することを抑制でき、かつ水分供給装置３０から水分を供給できない状態の発生を抑制できる。よって、空気電池１の電解液２の乾燥を防ぐことができ、かつ空気電池１の充放電性能の低下を抑制することができる。

【0069】

本実施形態に係る水分管理システム２０においては、前記水分供給装置３０が、前記空気電池１に水分を供給可能であり、かつ前記第１水分供給機構３１とは別体である第２水分供給機構３２を有している。このような水分管理システム２０においては、第１水分供給機構３１に加えて第２水分供給機構３２によって、空気電池１の充放電性能の低下を確実に抑制するように電解液２に水分を確実に供給することができる。

【0070】

本実施形態に係る水分管理システム２０は、前記第１及び第２水分供給機構３１，３２が前記空気電池１に水分を供給する稼働状態にある場合にて、それぞれ前記第１及び第２水分供給機構３１，３２から前記空気電池１に供給される水分の流量である第１及び第２流量を、前記空気電池１又は前記水分供給装置３０の状態に応じた変更設定条件に基づいて設定可能とする変更用流量設定部２３を備え、前記供給制御部２２が、それぞれ前記変更用流量設定部２３によって設定された第１及び第２流量の変更設定値ｑ１，ｑ２に基づいて前記第１及び第２水分供給機構３１，３２から前記空気電池１に水分を供給するように制御する。

【0071】

このような水分管理システムにおいては、第１及び第２水分供給機構３１，３２が稼働状態にある場合にて、変更用流量設定部２３によって適切に設定された第１及び第２流量に従って、電解液２に効率的に水分を供給することができる。

【0072】

本実施形態に係る水分管理システム２０においては、前記変更設定条件が、前記第２水分供給機構３２の水分に含まれる不純物が前記第１水分供給機構３１の水分に含まれる不純物よりも少なくなるものとなっており、前記変更用流量設定部２３は、前記変更設定条件に基づいて、前記第２流量の変更設定値ｑ２を前記第１流量の変更設定値ｑ１よりも大きくする。

【0073】

このような水分管理システム２０においては、第１及び第２水分供給機構３１，３２が稼働状態にある場合にて、第１水分供給機構３１の水分よりも不純物が少ない第２水分供給機構３２の水分を空気電池１に供給するので、電解液２への不純物の混入を抑制することができ、その結果、空気電池１の充放電性能の低下を効率的に抑制することができる。

【0074】

本実施形態に係る水分管理システム２０においては、前記第１及び第２水分供給機構３１，３２が前記空気電池１への水分の供給を停止した停止状態にある場合にて、それぞれ前記第１及び第２水分供給機構３１，３２から前記空気電池１に供給される水分の流量である第１及び第２流量を、所定の起動設定条件に基づいて設定可能とする起動用流量設定部２５を備え、前記供給制御部２２が、それぞれ前記起動用流量設定部２５によって設定された第１及び第２流量の起動設定値ｒ１，ｒ２に基づいて前記第１及び第２水分供給機構３１，３２から前記空気電池１に水分を供給するように制御する。

【0075】

このような水分管理システム２０においては、第１及び第２水分供給機構３１，３２が停止状態にある場合にて、起動用流量設定部２５によって適切に設定された第１及び第２流量に従って、電解液２に効率的に水分を供給することができる。

【0076】

本実施形態に係る水分管理システム２０においては、前記起動設定条件が、前記空気電池１又は前記水分供給装置３０の状態に応じたものであって、前記第２水分供給機構３２の水分に含まれる不純物が前記第１水分供給機構３１の水分に含まれる不純物よりも少なくなるものとなっており、前記起動用流量設定部２５は、前記起動設定条件に基づいて、前記第２流量の変更設定値ｑ２を前記第１流量の変更設定値ｑ１よりも大きくする。

【0077】

このような水分管理システム２０においては、第１及び第２水分供給機構３１，３２が停止状態にある場合にて、第１水分供給機構３１の水分よりも不純物が少ない第２水分供給機構３２の水分を空気電池１に供給するので、電解液２への不純物の混入を抑制することができ、その結果、空気電池１の充放電性能の低下を効率的に抑制することができる。

【0078】

本実施形態に係る水分管理システム２０は、前記第１水分供給機構３１の水分生成部３１ａが水分の生成を開始する前に、報知装置１０を、前記水分の生成の開始を報知するように制御する報知制御部２４を備えている。

【0079】

このような水分管理システム２０においては、特に、水分供給装置３０の第１水分供給機構３１が熱交換器を有し、かつ熱交換器が車両の空調機Ｃに用いられている場合、空調機Ｃが、突然に車室内に風を送るように強制的に起動させられることがある。このような場合であっても、ユーザは、報知装置１０の報知によって、水分供給装置３０の第１水分供給機構３１、特に、空調機Ｃの強制的な起動を事前に知ることができ、その結果、ユーザがこのような起動によって驚かされるのを防ぐことができる。よって、空気電池１の電解液２の乾燥を防ぐことを可能とし、かつ空気電池１の充放電性能の低下を抑制可能としつつも、ユーザビリティの低下を防止できる。

【0080】

「第２実施形態」
第２実施形態に係る水分管理システムを、それを搭載した車両と共に説明する。

【0081】

図１を参照すると、本実施形態に係る水分管理システム２０は、起動用流量設定部２５に用いられる起動設定条件と、それに基づく起動用流量設定部２５の設定とを除いて、第１実施形態に係る水分管理システム２０と同様である。そのため、本実施形態においては、第１実施形態と同様の符号を用いる。

【0082】

本実施形態に係る水分管理システム２０において、起動用流量設定部２５にて用いられる起動設定条件は、車両の外部温度に応じたものとなっており、起動用流量設定部２５は、この起動設定条件に基づいて、第１流量の起動設定値ｒ１を０リットル毎分よりも大きくし、供給制御部２２は、第１水分供給機構３１の水分生成部３１ａを、水分の生成を開始するように制御する。

【0083】

より具体的には、起動用流量設定部２５は、第１及び第２水分供給機構３１，３２が停止状態にあると供給判定部２９が判定した場合にて、車両の外部温度に応じた起動設定条件に基づいて第１及び第２流量を設定する。この起動設定条件は、次の第１又は第２起動設定条件とすることができる。

【0084】

（１）第１起動設定条件は、外部温度測定部４７により測定される車両の外部温度の測定値ｔが所定の外部温度閾値ｔ１よりも大きいと外部温度判定部２７が判定した場合に、第１流量の変更設定値ｑ１を第２流量の変更設定値ｑ２よりも大きくし、特に、第１流量の変更設定値ｑ１を約０リットル毎分よりも大きくし、かつ第２流量の変更設定値ｑ２を約０リットル毎分とする一方で、外部温度の測定値ｔが所定の外部温度閾値ｔ１以下であると外部温度判定部２７が判定した場合に、第１流量の変更設定値ｑ１を約０リットル毎分とし、かつ第２流量の変更設定値ｑ２を約０リットル毎分よりも大きくする。

【0085】

（２）第２起動設定条件は、車両の外部温度の測定値ｔが外部温度閾値ｔ１以下であると外部温度判定部２７が判定し、かつ空調開閉機構ｃ１が閉じていると空調閉鎖判定部２８が判定した場合に、第１流量の変更設定値ｑ１を第２流量の変更設定値ｑ２よりも大きくし、特に、第１流量の変更設定値ｑ１を約０リットル毎分よりも大きくし、かつ第２流量の変更設定値ｑ２を約０リットル毎分とする一方で、外部温度の測定値ｔが外部温度閾値ｔ１以下であると外部温度判定部２７が判定し、かつ空調開閉機構ｃ１が閉じてないと空調閉鎖判定部２８が判定した場合に、第１流量の変更設定値ｑ１を約０リットル毎分とし、かつ第２流量の変更設定値ｑ２を約０リットル毎分よりも大きくする。

【0086】

さらに、本実施形態においては、起動設定条件に基づく構成を除いて、第１実施形態と同様に空気電池１における電解液２の水分管理方法を実施することができる。本実施形態に係る水分管理システムは、起動設定条件に基づく効果を除いて、第１実施形態に係る水分管理システム２０と同様の効果を得ることができる。

【0087】

さらに、本実施形態に係る水分管理システム２０においては、前記起動設定条件が、前記車両の外部温度に応じたものとなっており、前記起動用流量設定部２５は、前記起動設定条件に基づいて、前記第１流量の起動設定値ｒ１を０リットル毎分よりも大きくし、前記供給制御部２２は、前記第１水分供給機構３１の水分生成部３１ａを、水分の生成を開始するように制御する。

【0088】

このような水分管理システムにおいては、第１及び第２水分供給機構３１，３２が停止状態にある場合にて、第１水分供給機構３１が水分を予め生成しておくことができ、かつ例えば、第２水分供給機構３２の水分貯蔵部３２ａの水分が不足した場合であっても、第１水分供給機構３１が、予め生成した水分を空気電池１の電気液２に即座に供給することができる。

【0089】

ここまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、その技術的思想に基づいて変形及び変更可能である。

【符号の説明】

【0090】

１…空気電池、２…水溶液系電解液（電解液）
１０…報知装置
２０…水分管理システム、２１…水分量判定部、２２…供給制御部、２３…変更用流量設定部、２４…報知制御部、２５…起動用流量設定部
３０…水分供給装置、３１…第１水分供給機構、３１ａ…水分生成部、３２…第２水分供給機構
Ｃ…空調機
ｐ１…水分量下限閾値、ｑ１…第１流量の変更設定値、ｑ２…第２流量の変更設定値、ｒ１…第１流量の起動設定値、ｒ２…第２流量の起動設定値

【図1】

【図2】

【図3】