(57)【要約】      （修正有）【課題】劣化量を制御するように複数台の燃料電池を適切に作動させる放電コントローラを備えた燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システム１００は、２以上の燃料電池アセンブリ１０２、１０４及び燃料電池放電コントローラ１０８から構成され、負荷１０６に対する電力供給を交互に行うことにより劣化を低減する。その際、燃料電池アセンブリ１０２、１０４の劣化状態を診断し、温度、放電率、放電の時間を組み合わせに基づいて燃料電池システムの燃料電池の劣化を最小化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に対して電力を提供するために作動可能な燃料電池アセンブリを備える第１の電源；
前記負荷に対して電力を提供するために作動可能な第２の電源；並びに
前記第１の電源及び前記第２の電源と通信可能に結合され、かつ前記燃料電池アセンブリと前記第２の電源との間で前記負荷に対する電力供給を交互にすることによって、前記燃料電池アセンブリのある種の劣化を低減するために作動可能な燃料電池放電コントローラを備える、燃料電池システム。
【請求項２】
前記第２の電源は、第２の燃料電池アセンブリを備える、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池アセンブリは、燃料電池を備える、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池放電コントローラは、前記燃料電池アセンブリの温度、前記燃料電池アセンブリの放電率、又は前記燃料電池アセンブリの放電の時間を測定することによって、前記燃料電池アセンブリと前記第２の電源との間で前記負荷に対する電力供給を交互にすることによって、前記燃料電池アセンブリのある種の劣化を低減するために作動可能である、請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料電池放電コントローラはさらに、前記温度、放電率、放電の時間、又はそれらの任意の組み合わせに基づいて、ある種の劣化を最小化するために作動可能である、請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料電池放電コントローラは、前記燃料電池アセンブリ及び前記第２の電源が前記負荷に対して等しい時間量において電力供給するように、前記燃料電池アセンブリと前記第２の電源との間で前記負荷に対する電力供給を交互にすることによって、前記燃料電池アセンブリのある種の劣化を低減するために作動可能である、請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
燃料電池システムを作動させるための方法であって、前記方法は：
内部インピーダンスを有する第１の燃料電池アセンブリに対する燃料電池インピーダンス劣化マップを受信することであって、前記燃料電池インピーダンス劣化マップは電圧及び電流に対して調整される受け入れ可能なインピーダンスを含む、受信すること；
前記第１の燃料電池アセンブリに対して第１のインピーダンス値を設定すること；
劣化変数を決定すること；
出力電圧の減少をもたらす作動上のパラメータに対応し、出力電圧の減少をもたらす条件に対応し、又は出力電圧の減少の測定値に対応するインピーダンス劣化基準を設定すること；
負荷に対して電力を提供する前記第１の燃料電池アセンブリを起動すること；
前記第１の燃料電池アセンブリに関連する前記劣化変数を測定すること；
測定された前記劣化変数に基づいて第２のインピーダンス値を計算すること；
前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の範囲内にあるか否かを判定すること；
前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の範囲内にある場合、前記燃料電池アセンブリに前記負荷に対する電力の提供を維持させること；並びに
前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の範囲外にある場合、前記負荷に電力を提供させるために第２の燃料電池アセンブリを起動すること、及び前記第１の燃料電池アセンブリを停止することを含む、方法。
【請求項８】
前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の範囲外にある場合、前記方法はさらに、停止した前記第１の燃料電池アセンブリを充電することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記劣化変数は、電圧、電流、時間、又は温度を含む、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
コンピュータ実行可能指示命令を記憶して有するコンピュータ可読記憶媒体であって、コンピュータによって実行される場合に、前記コンピュータ実行可能指示命令が：
内部インピーダンスを有する第１の燃料電池アセンブリに対する燃料電池インピーダンス劣化マップを受信することであって、前記燃料電池インピーダンス劣化マップは電圧及び電流に対して調整される受け入れ可能なインピーダンスを含む、受信すること；
前記第１の燃料電池アセンブリに対して第１のインピーダンス値を設定すること；
劣化変数を決定すること；
出力電圧の減少をもたらす作動上のパラメータに対応し、出力電圧の減少をもたらす条件に対応し、又は出力電圧の減少の測定値に対応するインピーダンス劣化基準を設定すること；
負荷に対して電力を提供する前記第１の燃料電池アセンブリを起動すること；
前記第１の燃料電池アセンブリに関連する前記劣化変数を測定すること；
測定された前記劣化変数に基づいて第２のインピーダンス値を計算すること；
前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の範囲内にあるか否かを判定すること；
前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の範囲内にある場合、前記燃料電池アセンブリに前記負荷に対する電力の提供を維持させること；並びに
前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の範囲外にある場合、前記負荷に電力を提供させるために第２の燃料電池アセンブリを起動すること、及び前記第１の燃料電池アセンブリを停止することを、コンピュータに実行させる、コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
バッテリ及び燃料電池の効率は、典型的に、使用の間にバッテリ又は燃料電池に付加される劣化のために減少する。燃料電池又はバッテリの劣化は、様々な理由によってもたらされ得る。例えば、バッテリ又は燃料電池の劣化は、バッテリ又は燃料電池の中の性質変化によってもたらされ得る。別の実施例において、バッテリ又は燃料電池の劣化は、活物質の損失によってもたらされ得る。いくつかの例において、劣化のプロセスはより高い温度において加速する。
【０００２】
劣化は、バッテリ又は燃料電池の内部抵抗又はインピーダンスが増加する原因となり、それ故、バッテリ又は燃料電池の効率を低減する。いくつかの用途において、劣化は電力性能を低減し得る。放電状況のかなりの部分において、比較的大きな電流引き込みは、増加する時間の間においてしばしば、比較的高いレベルの劣化をもたらし、電流引き込みが増加し又は放電の期間が伸ばされるにしたがって次第に不可逆になる。
【０００３】
本明細書の中における開示が提示されるのは、これらの及び他の事項に関してである。
【発明の概要】
【０００４】
この概要が、以下の詳細な説明の中においてさらに説明されるものを、簡略化した形式で概念の選択を導入するために提供されることは理解されるべきである。この概要は、主張される主題の範囲を限定するものとして使用されることは企図されない。
【０００５】
本明細書の中において開示される一実施形態にしたがって、燃料電池システムが提供される。燃料電池システムは、負荷に対する電力を提供するために作動可能な燃料電池アセンブリを備える第１の電源、負荷に対する電力を提供するために作動可能な第２の電源、並びに第１の電源及び第２の電源と通信可能に結合され、かつ燃料電池アセンブリと第２の電源との間で負荷に対する電力供給を交互にすることによって燃料電池アセンブリのある種の劣化を低減するために作動可能な、燃料電池コントローラを含む。
【０００６】
本明細書の中において開示される別の実施形態にしたがって、燃料電池システムを作動させるための方法が提供される。方法は、内部インピーダンスを有する第１の燃料電池アセンブリに対する燃料電池インピーダンス劣化マップを受信することであって、燃料電池インピーダンス劣化マップは電圧及び電流に対して調整される受け入れ可能なインピーダンスを含む、受信すること、第１の燃料電池アセンブリに対して第１のインピーダンス値を設定すること、劣化変数を決定すること、出力電圧の減少をもたらす作動上のパラメータに対応し、出力電圧の減少をもたらす条件に対応し、又は出力電圧の減少の測定値に対応するインピーダンス劣化基準を設定すること、負荷に対して電力を提供する第１の燃料電池アセンブリを起動すること、第１の燃料電池アセンブリに関連する劣化変数を測定すること、測定された劣化変数に基づいて第２のインピーダンス値を計算すること、及び第２のインピーダンス値が劣化基準の範囲内にあるか否かを判定することを含む。第２のインピーダンス値が劣化基準の範囲内にある場合、方法はさらに、負荷に対して電力を供給するように燃料電池アセンブリを維持することを含む。第２のインピーダンス値が劣化基準の外側にある場合、方法はさらに、負荷に対して電力を供給するように第２の燃料電池アセンブリを起動し、かつ第１の燃料電池アセンブリを停止させることを含む。
【０００７】
本明細書の中において開示されるさらに別の実施形態にしたがって、コンピュータによって実行される場合、コンピュータが、内部インピーダンスを有する第１の燃料電池アセンブリに対する燃料電池インピーダンス劣化マップを受信することであって、燃料電池インピーダンス劣化マップは電圧及び電流に対して調整される受け入れ可能なインピーダンスを含む、受信すること、第１の燃料電池アセンブリに対して第１のインピーダンス値を設定すること、劣化変数を決定すること、出力電圧の減少をもたらす作動上のパラメータに対応し、出力電圧の減少をもたらす条件に対応し、又は出力電圧の減少の測定値に対応するインピーダンス劣化基準を設定すること、負荷に対して電力を提供する第１の燃料電池アセンブリを起動すること、第１の燃料電池アセンブリに関連する劣化変数を測定すること、測定された劣化変数に基づいて第２のインピーダンス値を計算すること、及び第２のインピーダンス値が劣化基準の範囲内にあるか否かを判定することを実施する原因となる、コンピュータ実行可能指示命令を有するコンピュータ可読記憶媒体が提供される。第２のインピーダンス値が劣化基準の範囲内にある場合、コンピュータは、負荷に対して電力を供給するように燃料電池アセンブリを維持する。第２のインピーダンス値が劣化基準の外側にある場合、コンピュータは、負荷に対して電力を供給するように第２の燃料電池アセンブリを起動し、かつ第１の燃料電池アセンブリを停止する。
【０００８】
既に説明した特徴、機能及び利点は、本発明の様々な実施形態で独立に実現することが可能であるか、以下の説明及び図面を参照してさらなる詳細が理解され得る、さらに別の実施形態で組み合わせることが可能である。
【０００９】
本明細書の中において提示される実施形態は、詳細な説明及び添付の図面から十分に理解されることができるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本明細書の中において開示される少なくとも１つの実施形態による、劣化を管理するように構成される燃料電池システムを示す概略回路図である。
【図２】図２は、本明細書の中において開示される少なくとも１つの実施形態による、例示的な燃料電池劣化特性曲線を示す負荷分布タイミング図である。
【図３】図３は、本明細書の中において開示される少なくとも１つの実施形態による、燃料電池アセンブリの間で行ったり来たりするためのコンバータの使用を示す概略回路図である。
【図４】図４は、本明細書の中において開示される少なくとも１つの実施形態による、少なくとも１つの劣化変数を測定するように作動可能な、燃料電池放電コントローラを使用する例示的な燃料電池システムを示す概略回路図である。
【図５】図５は、本明細書の中において開示される少なくとも１つの実施形態による、燃料電池アセンブリの劣化を最小化するためのルーチンの一構成を示している。
【図６】図６は、本明細書の中において開示される少なくとも１つの実施形態による、燃料電池放電コントローラがその中で作動可能な例示的なコンピュータを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本用途において提示される複数の図面は、本開示の実施形態の変形及び種々の側面を示す。したがって、各々の図面に対する詳細な説明は、対応する図面の中で識別される差異を説明する。
【００１２】
以下の詳細な説明は、燃料電池放電コントローラを使用する燃料電池劣化管理のためのシステム及び方法に向けられる。いくつかの構成の中で、燃料電池放電コントローラは、２以上の電力供給源の間で負荷に対する電力供給を切り替える。いくつかの実施例において、切り替えられる電力供給は、２以上の電力供給源に対する劣化を低減し、又は最小化することができる。本開示は、多くの異なる形式の実施形態を受け入れることができる。本開示の原理を特定の開示された実施形態に限定する意図はない。以下の詳細な説明において、本明細書の一部分を成し、かつ例示的な特定の実施形態又は実施例を介して示される、添付の図面に対して言及がなされる。
【００１３】
本開示の側面は、様々なタイプのバッテリ又は燃料電池と連動して使用され得る。燃料電池の１つのタイプは、固体酸化物燃料電池である。従来の固体酸化物燃料電池は、概して４つの層を使用して構築され得る：すなわち、多孔性のセラミックの陽極；高密度のセラミックの電解質；薄い多孔性の陰極；及び金属若しくはセラミックの相互接続である。これらのタイプの燃料電池を作動するためにしばしば必要とされる高温のために、劣化が生じ得る。固体酸化物燃料電池に関連する劣化のタイプのいくつかの実施例は、相互接続の酸化、電極と電解質との間の層間剥離、相互接続と電解質との間のインターフェースの剥離、及び同様なものを含むがそれらに限定されるものではない。電源の他のタイプは、同じタイプの劣化から被害を被り得、又は電源の構築及び使用に応じて他のタイプの劣化から被害を被り得る。
【００１４】
本開示は、任意の特定のタイプの電源に限定されず、かつ様々なタイプのバッテリ及び燃料電池を含み得るが、それらに限定されるものではないことが理解されるべきである。本開示は任意の特定のタイプの劣化に限定されないことが、理解されるべきである。今や図面を参照すると、いくつかの図面を通して同様な数字は同様な要素を表し、本開示の側面が提示される。
【００１５】
図１は、本明細書の中において開示される少なくとも１つの実施形態による、劣化を管理するように構成される燃料電池システム１００を示す概略回路図である。燃料電池システム１００は、そのように構成される場合に、負荷１０６に対して電力を供給するように作動可能な、燃料電池アセンブリ１０２及び燃料電池アセンブリ１０４を含む。燃料電池システム１００はまた、燃料電池アセンブリ１０２と関連するスイッチＳ１、及び燃料電池アセンブリ１０４と関連するスイッチＳ２と通信可能な燃料電池放電コントローラ１０８を含む。２つの燃料電池アセンブリが図１の中において示される一方で、２より多い燃料電池アセンブリが使用され得、かつ本開示の主題の範囲内にあると考えられ得ることは理解されるべきである。２つの燃料アセンブリは、本開示の主題の構成を説明する目的においてのみ示されている。
【００１６】
いくつかの構成において、燃料電池アセンブリ１０２又は燃料電池アセンブリ１０４は、金属水素化物、電気ガルバニック、直接的なギ酸、亜鉛空気、微生物、アップフロー微生物、再生式、直接的なホウ化水素、プロトン交換膜、リン酸、高温、固体酸化物、融解炭酸塩、及び同様なものを含む燃料電池の様々なタイプ又はカテゴリーから構築され得るが、それらに限定されるものではない。
【００１７】
いくつかの構成において、燃料電池アセンブリ１０２又は燃料電池アセンブリ１０４は、直列、並列、又は直列／並列の構成において接続される１以上の燃料電池から構築され得る。１つのアセンブリの中の複数の燃料電池は、電力の要求が単一の燃料電池が供給できるものよりも大きい場合に、使用され得る。燃料電池を様々な構成の中に配置することは、出力電圧、電流、電力、及び同様なものを増加させることができる。
【００１８】
またさらなる構成において、燃料電池アセンブリ１０２又は燃料電池アセンブリ１０４のいずれかは、バッテリ又はフローセルなどの異なるタイプの電源によって置き代えられ得る。本開示が、いかなるやり方においても燃料電池とバッテリとの間の任意の特定の差異に限定されるものではないことは理解されるべきであり、両者は本開示の範囲内において交換可能に使用され得る。さらに、いくつかの燃料電池は、いくつかの構成の中のバッテリであると考えられることができ、かつ逆もまた真なりであることが理解されるべきである。
【００１９】
作動の間、燃料電池アセンブリ１０２及び燃料電池アセンブリ１０４は、起動されかつそれらのそれぞれのスイッチを介して運用される。例えば、燃料電池アセンブリ１０２は、スイッチＳ１が閉じられた場合に起動され、燃料電池アセンブリ１０２と負荷１０６との間の電気的な接続を形成する。同様のやり方において、燃料電池アセンブリ１０４は、スイッチＳ２が閉じられた場合に起動され、燃料電池アセンブリ１０４と負荷１０６との間の電気的な接続を形成する。いくつかの構成において、スイッチＳ１及びスイッチＳ２は同時に閉じられることができ、燃料電池アセンブリ１０２及び燃料電池アセンブリ１０４の両方からの協力的な電力の供給を容易にする。
【００２０】
いくつかの実施例において、電力の供給は等しい時間量の中にあるが、種々の燃料電池は種々の時間量において電力を供給することができることが、理解されるべきである。２つの電源の間でスイッチする時間は、劣化基準との比較におけるインピーダンス値によって決定されることができる。いくつかの例において、燃料電池が劣化する際に、２つの電源の間の時間は、不可逆劣化の役割のためにより短くなる。
【００２１】
燃料電池アセンブリ１０２又は燃料電池アセンブリ１０４の作動の間に、劣化が生じ得る。劣化のタイプ及び程度は、燃料電池のタイプ、放電率、及び燃料電池の作動温度などの様々な要因に応じ得る。劣化は、燃料電池の内部抵抗を増加し得、それ故、インピーダンスを増加しかつ効率を低減させる。様々なタイプの劣化は、２つの一般的なカテゴリーの分類され得る：すなわち、回復不可能及び回復可能である。
【００２２】
回復不可能な劣化状況において、適切に劣化を反転させることは非常に困難であり、かつ不可能である。バッテリの中における回復不可能な劣化の実施例は、電流放電によってもたらされるリチウム粒子の膨張であり得る。リチウムイオン電池の放電の間に、特定の条件において、リチウムペレットはイオン交換のために「膨らむ」。ペレットの膨らみはしばしば、ペレットと基板のインターフェースを砕き、それ故、バッテリの効率を低減させる。
【００２３】
回復可能な劣化状況において、燃料電池に対する損害は、部分的に又は十分に回復可能、すなわち、可逆である。「損害」は、燃料電池の中の（基板破壊などの）構造変形に限られるものではなく、かつ燃料電池の電圧出力を低減する電流出力によってもたらされる他の効果を含み得ることは、理解されるべきである。例えば、高分子ベースの燃料電池の中において、劣化は、電流に対する電子を生成する化学反応のために、ポリマーマトリクスの中で生じ得る。劣化は、その化学反応性を低減させるポリマーマトリクスの化学特性における変化であり得、おそらく電流出力を低減する。
【００２４】
回復可能とみなされ得る損害のかなりの部分は、劣化をもたらしている作動上のパラメータが確認されないままである場合、例えば出力電流が維持される場合、回復不可能な劣化をもたらし得る。いくつかの状況において、燃料電池を回路から取り除くこと（すなわち、燃料電池を停止させること）は、燃料電池アセンブリが、燃料電池の作動によってもたらされた劣化から回復することを可能にし得る。燃料電池が停止される長さ及び時間に応じて、燃料電池は、燃料電池の作動によってもたらされた回復可能な劣化から部分的に又は十分に回復し得る。
【００２５】
燃料電池放電コントローラ１０８は、燃料電池アセンブリ１０２及び燃料電池アセンブリ１０４を起動しかつ停止するために作動可能である。燃料電池アセンブリ１０２及び燃料電池アセンブリ１０４が交互的なモードで作動している場合、燃料電池アセンブリ１０２が起動される一方で、燃料電池アセンブリ１０４は停止され、それは電流チャート１１０によって示されている。燃料電池放電コントローラ１０８は、スイッチＳ１を閉じる原因となり得、燃料電池アセンブリ１０２を負荷１０６に対して電気的に接続し、かつ電力を負荷に提供する。異なるやり方において、燃料電池コントローラ１０８は、スイッチＳ２を開く原因となり、燃料電池アセンブリ１０４を停止する。
【００２６】
燃料電池コントローラ１０８の構成に応じて、燃料電池コントローラ１０８は、燃料電池アセンブリ１０２及び燃料電池アセンブリ１０４を起動しかつ停止させ得、特定の燃料電池アセンブリ１０２又は１０４の劣化を低減させることを試みる。燃料電池放電コントローラ１０８は、特定の燃料電池をサービスから除去するために、スイッチＳ１及びＳ２を制御するように作動可能である。
【００２７】
燃料電池放電コントローラ１０８がスイッチ１及びＳ２と電気的に通信可能であることは、図１の中において示されているが、本開示がそのような構成に限定されず、又はそれを要求することもないことは理解されるべきである。例えば、燃料電池放電コントローラ１０８は、制御信号を別の（図示されぬ）装置に送信するように作動可能であり、その別の装置は、制御信号を受信しかつ適切なスイッチを開き又は閉じるように作動可能である。さらに、本開示が物理スイッチに限定されず又はそれを要求することもないことは理解されるべきであり、本開示の様々な構成は、論理スイッチを実装することができ、かつ未だ本開示の範囲内にあると考えられる。
【００２８】
燃料電池放電コントローラ１０８は、様々な要因に基づいて、スイッチＳ１及びＳ２を開き又は閉じるように構成され得る。例えば、燃料電池放電コントローラ１０８は、燃料電池の電流出力のレベル、燃料電池の電圧における減少又は増加、燃料電池の温度、燃料電池が起動された時間、及び同様なものなどの作動条件に基づいて、スイッチＳ１又はスイッチＳ２を開き又は閉じるように構成され得る。
【００２９】
燃料電池放電コントローラ１０８はまた、燃料電池のタイプ、様々なタイプの劣化に耐える燃料電池の測定された若しくは計算された能力、燃料電池の構造、燃料電池の寿命、及び同様なものなどの他の要因に基づいて、スイッチＳ１及びスイッチＳ２を開き又は閉じるように構成され得る。燃料電池放電コントローラ１０８は、上で挙げた要因を含む１以上の要因を使用するように構成され得るが、それらに限定されるものではない。
【００３０】
図２は、一定の電流引き込み「Ｉ」に対する燃料電池アセンブリ１０２の例示的な燃料電池劣化特性曲線２００を示す負荷分布タイミング図である。燃料電池劣化特性曲線２００は、制御されない劣化曲線２０２及び管理された劣化曲線２０４を有する。制御されない劣化曲線２０２は、劣化管理なしの劣化の影響を示すために使用されている。燃料電池劣化特性曲線２００は、Ｙ軸「劣化の大きさ」及びＸ軸「時間」を有している。
【００３１】
図２の中において示されるように、時間がｔ０からｔ１まで進行すると、制御されない劣化曲線２０２及び管理された劣化曲線２０４は重なる。しかし、時間が時間ｔ１から時間ｔ３まで進むと、曲線は分岐する。制御されない劣化曲線２０２は、劣化の量における継続的な増加を示し、一方、管理された劣化曲線２０４は、増加及び減少のパターンを示す。制御されない劣化曲線２０２は、これが一定の又は継続的に起動された燃料電池を表すので、増加していく。燃料電池が放電し続けるので、劣化の量は増加し続ける。
【００３２】
管理された劣化曲線２０４は、燃料電池が燃料電池を起動すること及び停止させることによって管理される場合の例示的な劣化挙動を示している。図２において、燃料電池アセンブリ１０２のオン／オフ挙動が電流チャート２０６として示され、かつ燃料電池アセンブリ１０４のオン／オフ挙動が電流チャート２０８として示されている。時間ｔ０‐ｔ１から、燃料電池アセンブリ１０２は起動され、劣化の増加をもたらすことが、制御されない劣化曲線２０２及び管理された劣化曲線２０４の両方において示されている。
【００３３】
時間ｔ１において、燃料電池アセンブリ１０２は停止している。時間ｔ１において、制御されない劣化曲線２０２及び管理された劣化曲線２０４は分岐し始める。燃料電池アセンブリ１０２が停止される場合、回復可能な劣化は回復し始め、劣化のレベルが減少する原因となる。制御されない劣化曲線２０２は、燃料電池アセンブリ１０２が停止されなかった場合の劣化を示す。燃料電池アセンブリ１０２は、時間ｔ１から時間ｔ７までの停止及び起動によって管理される。図２の中において観察されることができるように、管理された劣化曲線２０４は、レベルＡとレベルＢとの間の劣化の可変レベルを示す。構成に応じて、劣化は、レベルＡとレベルＢとの間で管理されているように名前を付けられることができる。
【００３４】
図３は、本明細書の中において開示される少なくとも１つの実施形態による、１以上のコンバータを使用して劣化を管理するように構成される燃料電池システム３００を示す概略回路図である。燃料電池システム３００は、負荷３０６に対して電力を供給するように作動可能な、燃料電池アセンブリ３０２及び燃料電池アセンブリ３０４を含む。燃料電池システム３００はまた、燃料電池アセンブリ３０２と関連するコンバータ３１０Ａ、及び燃料電池アセンブリ３０４と関連するコンバータ３１０Ｂと通信可能な燃料電池放電コントローラ３０８を含む。
【００３５】
燃料電池システム３００の作動の間に、燃料電池アセンブリ３０２及び燃料電池アセンブリ３０４は、コンバータ３１０Ａ及びコンバータ３１０Ｂをそれぞれ使用して、燃料電池放電コントローラ３０８によって二者択一的に起動されかつ停止される。コンバータ３１０Ａ又は３１０Ｂは、任意の既存のコンバータトポロジーを使用する、ＤＣ‐ＤＣ又はＤＣ‐ＡＣタイプのパワーエレクトロニクスコンバータであり得る。コンバータ３１０Ａ及びコンバータ３１０Ｂは、燃料電池放電コントローラ３０８から入力を受信し、起動又は停止するように構成され得る。本明細書の中において使用されるように、コンバータ３１０Ａ又は３１０Ｂなどのコンバータは、燃料電池アセンブリ３０２又は３０４から来る直流を、負荷３０６に電力供給するために交流に変換するように作動可能な、任意の構成であり得る。別の構成において、コンバータ３１０Ａ又は３１０Ｂは、燃料電池アセンブリ３０２又は３０４から来る直流を、負荷３０６に電力供給するために直流に変換するように作動可能な、任意の構成であり得る。
【００３６】
コンバータ３１０Ａ又は３１０Ｂは、燃料電池放電コントローラ３０８によって停止又は起動されるように作動可能である。停止される場合、コンバータ３１０Ａ又は３１０Ｂは、燃料電池アセンブリからの直流を負荷に対して変換するように電圧を加えられず、オープンスイッチとして効果的に作動可能である。起動される場合、コンバータ３１０Ａ又は３１０Ｂは、燃料電池アセンブリからの直流を負荷に対して変換するように電圧を加えられ得、クローズドスイッチとして効果的に作動可能である。起動及び停止は、電流チャート３１２の文脈の中において見られ得る。コンバータの使用は単に例示的なものであることが注意されるべきであり、任意の構成要素又は論理演算が使用されて、スイッチとして働くことによって、燃料電池アセンブリ３０２又は燃料電池アセンブリ３０４を起動及び停止する。
【００３７】
図４は、本明細書の中において開示される少なくとも１つの実施形態による、少なくとも１つの劣化変数を測定するように作動可能な、燃料電池放電コントローラを使用する例示的な燃料電池システム４００を示す概略回路図である。本明細書の中において使用されるように、「劣化変数」は、１以上の燃料電池アセンブリの出力電圧における減少をもたらし、その減少をもたらす条件を表示し、又は減少それ自身（例えば、電圧）の測定値である、任意の作動上のパラメータを含み得る。例えば、非限定的に、劣化変数は電流出力、電圧、温度、及び時間である。燃料電池劣化を低減させるために劣化変数を測定することが有効であろう。
【００３８】
燃料電池システム４００は、燃料電池アセンブリ４０２及び燃料電池アセンブリ４０４を含む。燃料電池アセンブリ４０２及び燃料電池アセンブリ４０４は、負荷４０６に対して電力を供給するように作動可能である。燃料電池システム４００はまた、燃料電池放電コントローラ４０８を含む。燃料電池放電コントローラ４０８は、スイッチＳ１及びＳ２がそれぞれ開き又は閉じる原因となることによって、燃料電池アセンブリ４０２及び燃料電池アセンブリ４０４を起動しかつ停止するように作動可能である。
【００３９】
上述したように、燃料電池放電コントローラ４０８は、様々な入力を受信して、特定の燃料電池アセンブリをいつ起動し又は停止するかを決定する。上述されたいくつかの実施例は、時間及び温度である。上述された他の実施例は、燃料電池の電圧及び燃料電池からの電流出力である。電圧及び電流の実施例は、図４の中において示されている。
【００４０】
図４の中において、燃料電池放電コントローラ４０８は、燃料電池アセンブリ４０２の電圧を表す測定された電圧Ｖ１、燃料電池アセンブリ４０４の電圧を表す測定された電圧Ｖ２、燃料電池アセンブリ４０２からの出力電流を表す測定された電流Ｉ１、及び燃料電池アセンブリ４０４からの出力電流を表す測定された電流Ｉ２を、入力として受信するように作動可能である。電圧、Ｖ１及びＶ２、並びに電流、Ｉ１及びＩ２は、燃料電池アセンブリ４０２及び燃料電池アセンブリ４０４をいつ起動し又は停止するかを判定するために、燃料電池放電コントローラ４０８によって使用される様々な作動上のパラメータを表し得る。
【００４１】
劣化マップ４１０は、燃料電池システム４００に対する入力としての劣化変数の値を決定するために使用され得る劣化マップの実施例である。劣化マップ４１０が説明目的に対してのみ提供されることは、理解されるべきである。劣化マップは、データが取得される特定のシステムの構成に応じて変化し得る。いくつかの実施例において、電圧及び電流（時々、放電率として測定される）並びに温度は、対応するインピーダンスの位置を確認するために測定され得る。いくつかの実施例において、インピーダンスはマッピングされないかもしれない。劣化マップ４１０は、Ｘ軸の「温度」及びＹ軸の「劣化」を有する。温度が単に劣化変数の実施例であることは、理解されるべきである。他の劣化変数は、単独で又は他の劣化変数との組み合わせにおいて含まれ得、かつ本開示の範囲内にあると考えられる。
【００４２】
燃料電池アセンブリ４０２又は燃料電池アセンブリ４０４が負荷４０６から切断されている場合、燃料電池の燃料補給装置４１２は、燃料電池アセンブリ４０２又は燃料電池アセンブリ４０４に燃料補給するために使用され得る。本明細書の中において使用されるように、「燃料補給」は、燃料電池アセンブリ４０２又は燃料電池アセンブリ４０４が電力を提供することを可能にするために、燃料電池アセンブリ４０２又は燃料電池アセンブリ４０４に対して１以上の構成要素を提供することを意味する。
【００４３】
本実施例において、温度は、燃料電池アセンブリ４０２又は４０４の中の燃料電池の内部温度であり、かつ劣化は燃料電池アセンブリ４０２又は４０４の中の燃料電池の内部インピーダンスである。温度が上昇すると、内部インピーダンス（劣化）が増加する。この文脈において、温度は、燃料電池の劣化をもたらし得る燃料電池の中の状態の表示である。劣化マップ４１０は、様々な方法を使用して構築され得る。
【００４４】
劣化マップ４１０の一例示的使用において、燃料電池システム４００は、温度Ｔ１において、アクティブな燃料電池アセンブリからアクティブでない燃料電池アセンブリへスイッチする準備をし、かつ温度Ｔ２においてスイッチを実行するように構成され得る。燃料電池システム４００はまた、アクティブでない燃料電池アセンブリが起動されてしまったか否かに関わらず、温度Ｔ３においてアクティブな燃料電池アセンブリを停止するように構成され得る。
【００４５】
温度、Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３のうちの１以上は、様々な構成における燃料電池システム４００によって影響を与えられることが好ましい、様々な状態を表している。例えば、温度Ｔ２は、それ以上で、燃料電池に対する永久的な損害をもたらす特定の高いリスクが存在し得る、劣化基準Ｄ０を表し得る。Ｔ２の下の温度を維持することによって、劣化基準Ｄ０は到達され得ず、それ故、燃料電池に対する任意の損害が可逆となり得る可能性を増加させる。それ故、劣化基準Ｄ０は、１以上の燃料電池の受け入れ可能なインピーダンスを示し、インピーダンスは、燃料電池の放電によってもたらされる燃料電池に課される損害の量を表している。劣化マップ４１０の使用は、下の図５の中においてさらに詳細に説明される。
【００４６】
図５は、本明細書の中において開示される少なくとも１つの実施形態による、燃料電池アセンブリの劣化を最小化するためのルーチン５００の一構成を示している。特に示されていなければ、図面の中で示されかつ本明細書の中において説明されるよりも多い又は少ないオペレーションが実行され得る。付加的に、特に示されていなければ、これらのオペレーションはまた、本明細書の中において説明されるのとは異なる順序で実行され得る。
【００４７】
図５のルーチン５００は、インターリーブ式の方法である。インターリーブ式の方法において、燃料電池放電コントローラは、他の燃料電池アセンブリをそれらの停止状態の中に維持する一方で、燃料電池アセンブリを起動させるように構成される。停止状態において、燃料電池アセンブリは、回復期間の間に、燃料電池アセンブリが電流放電によってもたらされた劣化の少なくとも一部分を回復することを可能にするように構成される。一旦、燃料電池放電コントローラが、使用中の燃料電池アセンブリが停止の準備ができていると判定する場合、燃料電池放電コントローラは、次の燃料電池アセンブリを起動させ、かつ使用中の燃料電池アセンブリを停止させる。
【００４８】
ルーチン５００は、オペレーション５０２で開始し、ここで、燃料電池インピーダンス劣化マップは、燃料電池放電コントローラの中へロードされる。いくつかの構成において、燃料電池インピーダンス劣化マップは、１以上の変数を有する関数であり得る。燃料電池インピーダンス劣化マップは、燃料電池放電コントローラによって使用され得、燃料電池アセンブリを起動させるか又は停止させるかを計算する。
【００４９】
ルーチン５００は、オペレーション５０４へと続き、ここで、第１のインピーダンス値が設定される。第１のインピーダンス値は、燃料電池放電コントローラが、計算される又は測定されるインピーダンス値を比較する、基礎値であり得る。比較は、燃料電池コントローラによって使用され得、現在アクティブな燃料電池コントローラが停止されるべきか否かを決定する。
【００５０】
ルーチン５００は、オペレーション５０６へと続き、ここで、インピーダンス劣化基準が設定される。インピーダンス劣化基準は、最初のインピーダンス値からの閾値又は差異であり得る。燃料電池放電コントローラは、インピーダンス劣化基準を、インピーダンス値における変化を測定するための設定ポイントとして、又はインピーダンスの絶対値を測定するための設定ポイントとして使用し得る。
【００５１】
ルーチン５００は、オペレーション５０８へと続き、ここで、第１の燃料電池アセンブリが起動される。上述したように、燃料電池放電コントローラは、「スイッチ」を閉じ得、燃料電池アセンブリを負荷と電気的に通信可能に配置し、負荷に対して電力を提供する。
【００５２】
ルーチン５００は、オペレーション５１０へと続き、ここで、アクティブな燃料電池の劣化変数が測定される。燃料電池アセンブリがアクティブである間に燃料電池アセンブリのインピーダンスを測定することが望ましくない又は不可能であるいくつかの状況において、燃料電池放電コントローラは変数として様々な入力を受信し得る。変数は、燃料電池コントローラによって使用され得、燃料電池インピーダンス劣化マップを使用して、アクティブな燃料電池のインピーダンスを計算する。いくつかの変数は、時間、電流、及び電圧を含み得るが、それらに限定されるものではない。変数は、ルーチン５１２において使用され、第２のインピーダンス値を計算する。
【００５３】
ルーチン５００は、オペレーション５１４へと続き、ここで、第２のインピーダンス値が劣化基準の外側にあるか否かの判定が行われる。一実施例において、第２のインピーダンス値は、インピーダンス値に対する許容可能な幅の外側にあり得る。別の実施形態において、第２のインピーダンス値は、絶対インピーダンス値に対する許容可能な範囲内にあり得るが、インピーダンス値の変化率に対して許容可能な幅の外側にあり得る。これらの及び他の実施例は、本開示の範囲内にあると考えられる。
【００５４】
第２のインピーダンス値が劣化基準の内側にある場合、ルーチン５００は、オペレーション５１６へと続き、ここで、現在アクティブな燃料電池アセンブリが維持される。ルーチン５００は、オペレーション５１０へと続き得、ここで、劣化変数が測定され、かつ類似の決定がその後に実行される。
【００５５】
第２のインピーダンス値が劣化基準の外側にある場合、ルーチン５００は、オペレーション５１８へと続き、ここで、次の燃料電池アセンブリが起動され、かつ現在の燃料電池アセンブリが停止される。次の燃料電池アセンブリが起動されて、電力を供給する場合、同じインピーダンスモニタリングプロセスが、起動された燃料電池アセンブリに適用される。燃料電池アセンブリは、インピーダンス値が劣化基準の外側にある場合、停止され、かつ第１、又は別の燃料電池アセンブリが起動されて負荷に電力を提供する。本開示が、次の燃料電池アセンブリがアクティブな状態に運ばれる任意の特定のやり方に限定されないことは、理解されるべきである。例えば、いくつかの構成において、現在の燃料電池アセンブリは、次の燃料電池アセンブリを起動させるに先立って、停止され得る。別の実施例において、第３の燃料電池アセンブリは起動され得、現在の燃料電池アセンブリは停止され、次の燃料電池アセンブリが起動され、かつ第３の燃料電池アセンブリが停止される。これらの及び他の実施例は、本開示の範囲内にあると考えられる。
【００５６】
ルーチン５００は、オペレーション５１０へと続き得、ここで、劣化変数が測定され、かつ類似の決定がその後に実行される。いくつかの構成において、次の燃料電池アセンブリは、異なる劣化マップ、第１のインピーダンス値、及び同様なものを有し得る。これらの構成において、ルーチン５００は、オペレーション５１８からオペレーション５０２へと続き得、かつ前の燃料電池アセンブリに対して上で説明されたように続く。
【００５７】
図６は、本明細書の中において開示される少なくとも１つの実施形態による、燃料電池放電コントローラがその中で作動され得る例示的なコンピュータ６００を示している。図６の中において示されるコンピュータ６００は、１以上の中央処理ユニット（「ＣＰＵ」）６０２、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）６０６及びリードオンリーメモリ（「ＲＯＭ」）６０８を含むシステムメモリ６０４、並びにメモリ６０４をＣＰＵ６０２に結合するシステムバス６１０を含む。スタートアップの間などにコンピュータ６００の範囲内の要素の間で情報を移送する助けとなるルーチンを含む基本的な入力／出力システムは、ＲＯＭ６０８の中に記憶され得る。
【００５８】
ＣＰＵ６０２は、上述のルーチン５００などの、コンピュータ６００の作動のために算術演算及び論理演算を実行する標準的なプログラム可能なプロセッサであり得る。ＣＰＵ６０２は、これらの状態の間で差別化し、かつこれらの状態を変化させるスイッチング要素の操作を介して、１つの離散的な物理状態から次へと移行することによって、オペレーションを実行することができる。スイッチング要素は、概して、フリップフロップなどの２つのバイナリー状態のうちの１つを維持する電気回路、及び論理ゲートなどの１以上の他のスイッチング要素の状態の論理結合に基づいて、出力状態を提供する電気回路を含み得る。これらの基本的なスイッチング要素は、レジスタ、アダーサブトラクター（ａｄｄｅｒｓ‐ｓｕｂｔｒａｃｔｏｒｓ）、数値演算ユニット、浮動小数点演算ユニット、及び同様なものを含む、より複雑な論理回路を形成するために組み合され得る。
【００５９】
コンピュータ６００はまた、大容量記憶装置６１２を含み得る。大容量記憶装置は、光ディスク、磁気記憶装置、又は半導体記憶装置であり得る。大容量記憶装置６１２は、燃料電池放電コントローラを制御する１以上の指示命令を記憶するために作動可能である。別の構成において、ランダムアクセスメモリ６０６、リードオンリーメモリ６０８、及び大容量記憶装置６１２は、単独で又は様々な組み合わせのいずれかにおいて、燃料電池放電コントローラを制御するための指示命令を、その中に記憶するために作動可能である。
【００６０】
コンピュータ６００は、記憶されている情報を反映するために、大容量記憶装置６１２の物理状態を変容させることによって、プログラム及びデータを大容量記憶装置６１２に記憶させることができる。物理状態の具体的な変容は、本開示の種々の実装において、様々な要因に応じ得る。そのような要因の実施例は、大容量記憶装置６１２が１次若しくは２次の記憶、及び同様なものとして特徴付けられるか否かに関わらず、大容量記憶装置６１２を実装するために使用される技術を含み得るが、それらに限定されるものではない。
【００６１】
例えば、コンピュータ６００は、磁気ディスクドライブ装置の範囲内の特定の場所の磁気的な特性、光学式記憶装置の中の特定の場所の反射特性又は屈折特性、又は特定のキャパシタ、トランジスタ、若しくは半導体記憶装置の中の他の個別部品の電気的な特性を変化させるために、記憶コントローラを介して指示命令を発行することによって、大容量記憶装置６１２に情報を記憶させることができる。物理媒体の他の変容は、本開示の範囲及び精神から逸脱することなしに、この説明を容易にするためだけに提供された上述の実施例を用いて可能となる。コンピュータ６００はさらに、大容量記憶装置６１２の範囲内の１以上の特定の場所の物理状態又は特性を検出することによって、大容量記憶装置６１２から情報を読み出すことができる。
【００６２】
ランダムアクセスメモリ６０６、リードオンリーメモリ６０８、又は大容量記憶装置６１２は、コンピュータ可読記憶媒体として作動可能である。本開示の様々な側面は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ若しくは他の半導体メモリ技術、ＣＤ‐ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（「ＤＶＤ」）、ＨＤ‐ＤＶＤ、ＢＬＵ‐ＲＡＹ、若しくは他の光学的な記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディクス記憶装置若しくは他の磁気記憶装置、又は望ましい情報を記憶するために使用されることができ、かつコンピュータ６００によってアクセスされることができる任意の他の媒体などの他のタイプのコンピュータ可読記憶媒体に記憶され得るが、それらに限定されるものではない。本開示の下に特許請求の範囲が解釈される場合、コンピュータ可読記憶媒体は波又は信号の形をとるエネルギーを含まないことは、理解されるべきである。
【００６３】
コンピュータ６００はまた、キーボード、マウス、又はエレクトロニックスタイラスを含む、任意の数の他の装置から入力を受信し、かつその入力を処理するための、入力／出力コントローラ６１６を含み得る。同様に、入力／出力コントローラ６１６は、ディスプレースクリーン、プリンター、又は他のタイプの出力装置に出力を提供することができる。
【００６４】
１以上の実施形態は、適正に構成されたコンピュータ装置によって読まれる場合、指示命令が、燃料電池放電アセンブリを制御して燃料電池劣化を管理するために提供され得るような、コンピュータ可読記憶媒体を含み得る。
【００６５】
さらに、本発明は以下の条項による実施形態を含む。
【００６６】
条項１
負荷に対して電力を提供するために作動可能な燃料電池アセンブリを備える第１の電源；
前記負荷に対して電力を提供するために作動可能な第２の電源；並びに
前記第１の電源及び前記第２の電源と通信可能に結合され、かつ前記燃料電池アセンブリと前記第２の電源との間で前記負荷に対する電力供給を交互にすることによって、前記燃料電池アセンブリのある種の劣化を低減するために作動可能な燃料電池放電コントローラを備える、燃料電池システム。
【００６７】
条項２
前記第２の電源は、第２の燃料電池アセンブリを備える、条項１に記載の燃料電池システム。
【００６８】
条項３
前記燃料電池アセンブリは、燃料電池を備える、条項１に記載の燃料電池システム。
【００６９】
条項４
前記燃料電池アセンブリは、複数の燃料電池を備える、条項１に記載の燃料電池システム。
【００７０】
条項５
前記燃料電池放電コントローラはさらに、前記複数の燃料電池のうちの１以上からの電力放電を交互にすることによって、前記燃料電池アセンブリからの前記負荷に対する電力供給を交互するように作動可能である、条項４に記載の燃料電池システム。
【００７１】
条項６
前記燃料電池放電コントローラは、前記燃料電池アセンブリの温度、前記燃料電池アセンブリの温度、前記燃料電池アセンブリの放電率、又は前記燃料電池アセンブリの放電の時間を測定することによって、前記燃料電池アセンブリと前記第２の電源との間で前記負荷に対する電力供給を交互にすることによって、前記燃料電池アセンブリのある種の劣化を低減するために作動可能である、条項１に記載の燃料電池システム。
【００７２】
条項７
前記燃料電池放電コントローラはさらに、前記温度、放電率、放電の時間、又はそれらの任意の組み合わせに基づいて、ある種の劣化を最小化するために作動可能である、条項６に記載の燃料電池システム。
【００７３】
条項８
前記燃料電池放電コントローラは、前記燃料電池アセンブリ及び前記第２の電源が前記負荷に対して等しい時間量において電力供給するように、前記燃料電池アセンブリと前記第２の電源との間で前記負荷に対する電力供給を交互にすることによって、前記燃料電池アセンブリのある種の劣化を低減するために作動可能である、条項１に記載の燃料電池システム。
【００７４】
条項９
前記燃料電池放電コントローラはさらに、前記燃料電池アセンブリの出力において第１のコンバータを制御し、かつ前記第２の電源の出力において第２のコンバータを制御するように作動可能であり、前記燃料電池放電コントローラは、二者択一的に前記第１のコンバータ及び前記第２のコンバータを起動及び停止させる、条項１に記載の燃料電池システム。
【００７５】
条項１０
前記負荷から切断された場合に、前記燃料電池アセンブリ又は前記第２の電源に、燃料補給するための燃料補給装置をさらに備える、条項１に記載の燃料電池システム。
【００７６】
条項１１
燃料電池システムを作動させるための方法であって、前記方法は：
内部インピーダンスを有する第１の燃料電池アセンブリに対する燃料電池インピーダンス劣化マップを受信することであって、前記燃料電池インピーダンス劣化マップは電圧及び電流に対して調整される受け入れ可能なインピーダンスを含む、受信すること；
前記第１の燃料電池アセンブリに対して第１のインピーダンス値を設定すること；
劣化変数を決定すること；
出力電圧の減少をもたらす作動上のパラメータに対応し、出力電圧の減少をもたらす条件に対応し、又は出力電圧の減少の測定値に対応するインピーダンス劣化基準を設定すること；
負荷に対して電力を提供する前記第１の燃料電池アセンブリを起動すること；
前記第１の燃料電池アセンブリに関連する劣化変数を測定すること；
測定された前記劣化変数に基づいて第２のインピーダンス値を計算すること；
前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の範囲内にあるか否かを判定すること；
前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の範囲内にある場合、前記燃料電池アセンブリが前記負荷に対して電力を提供する状態を維持させること；並びに
前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の外側にある場合、第２の燃料電池アセンブリを起動して前記負荷に電力を提供させること、及び前記第１の燃料電池アセンブリを停止させることを含む、方法。
【００７７】
条項１２
前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の外側にある場合、前記方法はさらに、停止した前記第１の燃料電池アセンブリを充電することを含む、条項１１に記載の方法。
【００７８】
条項１３
内部インピーダンスを有する前記第２の燃料電池アセンブリに対する第２の燃料電池インピーダンス劣化マップを受信することであって、前記第２の燃料電池インピーダンス劣化マップは、電圧及び電流に対して調整される受け入れ可能なインピーダンスを含む、受信すること；
前記第２の燃料電池アセンブリに対する第１のインピーダンス値を設定すること；
第２の劣化変数を決定すること；
第２のインピーダンス劣化基準を設定すること；
前記第２の燃料電池アセンブリに関連する前記第２の劣化変数を測定すること；
測定された前記第２の劣化変数に基づいて前記第２の燃料電池アセンブリの第２のインピーダンス値を計算すること；
前記第２の燃料電池アセンブリの前記第２のインピーダンス値が前記第２の劣化基準の範囲内にあるか否かを判定すること；
前記第２の燃料電池アセンブリの前記第２のインピーダンス値が前記第２の劣化基準の範囲内にある場合、前記第２の燃料電池アセンブリが前記負荷に対して電力を提供する状態を維持させること；並びに
前記第２の燃料電池の前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の外側にある場合、第１の燃料電池アセンブリを起動して前記負荷に電力を提供させること、及び前記第２の燃料電池アセンブリを停止させることをさらに含む、条項１１に記載の方法。
【００７９】
条項１４
前記第２の燃料電池アセンブリの前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の外側にある場合、前記方法はさらに、停止した前記第２の燃料電池アセンブリを充電することを含む、条項１３に記載の方法。
【００８０】
条項１５
前記劣化変数は、電圧、電流、時間、又は温度を含む、条項１１に記載の方法。
【００８１】
条項１６
前記インピーダンス劣化基準は、電圧及び電流に対して調整される前記受け入れ可能なインピーダンス値と、前記測定された劣化変数に基づいて計算された前記第２のインピーダンスとの間の差異の大きさを含む、条項１１に記載の方法。
【００８２】
条項１７
劣化変数切り替え設定ポイントを設定することをさらに含み、前記測定された劣化変数が前記劣化変数切り替え設定ポイントの上にある場合、前記第２の燃料電池アセンブリを起動して前記負荷に電力を提供させること、及び前記第１の燃料電池アセンブリを停止させることをさらに含む、条項１１に記載の方法。
【００８３】
条項１８
前記劣化変数切り替え設定ポイントは、最大許容温度、最大許容放電電流、最大許容時間、又は最大許容電圧を含む、条項１７に記載の方法。
【００８４】
条項１９
そこに記憶されるコンピュータ実行可能指示命令を有するコンピュータ可読記憶媒体であって、コンピュータによって実行される場合、前記コンピュータ実行可能指示命令は：
内部インピーダンスを有する第１の燃料電池アセンブリに対する燃料電池インピーダンス劣化マップを受信することであって、前記燃料電池インピーダンス劣化マップは電圧及び電流に対して調整される受け入れ可能なインピーダンスを含む、受信すること；
前記第１の燃料電池アセンブリに対して第１のインピーダンス値を設定すること；
劣化変数を決定すること；
出力電圧の減少をもたらす作動上のパラメータに対応し、出力電圧の減少をもたらす条件に対応し、又は出力電圧の減少の測定値に対応するインピーダンス劣化基準を設定すること；
負荷に対して電力を提供する前記第１の燃料電池アセンブリを起動すること；
前記第１の燃料電池アセンブリに関連する前記劣化変数を測定すること；
測定された前記劣化変数に基づいて第２のインピーダンス値を計算すること；
前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の範囲内にあるか否かを判定すること；
前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の範囲内にある場合、前記燃料電池アセンブリが前記負荷に対して電力を提供する状態を維持させること；並びに
前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の外側にある場合、第２の燃料電池アセンブリを起動して前記負荷に電力を提供させること、及び前記第１の燃料電池アセンブリを停止させることを、コンピュータが実施する原因となる、コンピュータ可読記憶媒体。
【００８５】
条項２０
コンピュータによって実行される場合：
内部インピーダンスを有する前記第２の燃料電池アセンブリに対する第２の燃料電池インピーダンス劣化マップを受信することであって、前記第２の燃料電池インピーダンス劣化マップは、電圧及び電流に対して調整される受け入れ可能なインピーダンスを含む、受信すること；
前記第２の燃料電池アセンブリに対する第１のインピーダンス値を設定すること；
第２の劣化変数を決定すること；
第２のインピーダンス劣化基準を設定すること；
前記第２の燃料電池アセンブリに関連する前記第２の劣化変数を測定すること；
測定された前記第２の劣化変数に基づいて前記第２の燃料電池アセンブリの第２のインピーダンス値を計算すること；
前記第２の燃料電池アセンブリの前記第２のインピーダンス値が前記第２の劣化基準の範囲内にあるか否かを判定すること；
前記第２の燃料電池アセンブリの前記第２のインピーダンス値が前記第２の劣化基準の範囲内にある場合、前記第２の燃料電池アセンブリが前記負荷に対して電力を提供する状態を維持させること；並びに
前記第２の燃料電池の前記第２のインピーダンス値が前記劣化基準の外側にある場合、第１の燃料電池アセンブリを起動して前記負荷に電力を提供させること、及び前記第２の燃料電池アセンブリを停止させることを、コンピュータが実施する原因となるコンピュータ実行可能指示命令をさらに有する、条項１９に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【００８６】
上述の主題は、例示目的によってのみ提供され、かつ限定的に解釈されるべきではない。例示されかつ説明された例示的な実施形態及び用途を追従することなしに、かつ以下の特許請求の範囲の中で説明される本開示の真の精神及び範囲から逸脱することなしに、様々な修正及び変形が本主題に対して行われ得る。
【符号の説明】
【００８７】
１００  燃料電池システム
１０２  燃料電池アセンブリ
１０４  燃料電池アセンブリ
１０６  負荷
１０８  燃料電池放電コントローラ
２００  燃料電池劣化特性曲線
２０２  制御されない劣化曲線
２０４  管理された劣化曲線
２０６  電流チャート
２０８  電流チャート
３００  燃料電池システム
３０２  燃料電池アセンブリ
３０４  燃料電池アセンブリ
３０６  負荷
３０８  燃料電池放電コントローラ
３１０Ａ  コンバータ
３１０Ｂ  コンバータ
４００  燃料電池システム
４０２  燃料電池アセンブリ
４０４  燃料電池アセンブリ
４０６  負荷
４０８  燃料電池放電コントローラ
４１０  劣化マップ
４１２  燃料電池の燃料補給装置
５００  ルーチン
５０２  オペレーション
５０４  オペレーション
５０６  オペレーション
５０８  オペレーション
５１０  オペレーション
５１２  オペレーション
５１４  オペレーション
５１６  オペレーション
５１８  オペレーション
６００  コンピュータ
６０２  中央処理ユニット
６０４  システムメモリ
６０６  ランダムアクセスメモリ
６０８  リードオンリーメモリ
６１２  大容量記憶装置
６１６  入力／出力コントローラ
【図１】
2015153751.tif 000003
【図２】
2015153751.tif 000004
【図３】
2015153751.tif 000005
【図４】
2015153751.tif 000006
【図５】
2015153751.tif 000007
【図６】
2015153751.tif 000008
【外国語明細書】
2015153751000001.pdf
2015153751000002.pdf
2015153751000003.pdf
2015153751000004.pdf