(57)【要約】【課題】積層体とケースとの間に配置された弾性部材の劣化を判定することを課題とする。【解決手段】電解質膜と当該電解質膜を挟持する電極とを有する単電池が複数積層された積層体と、複数の単電池が積層された積層方向で積層体を挟む一対のエンドプレートと、一対の前記エンドプレートに固定され、複数の単電池により画定される積層体の側面を覆うケースと、積層体の側面とケースとの間に配置された弾性部材と、ケースと弾性部材と積層体の側面とに交差し積層方向に直交する測定方向での、積層体の加速度及び速度の何れか一方と、ケースの加速度及び速度の何れか一方とをそれぞれ測定する第１及び第２測定部と、第１及び第２測定部の測定結果に基づいて、積層体及びケースの加速度の差分、速度の差分、及び変位量の差分の何れかを算出する算出部と、算出された前記差分に基づいて、前記弾性部材の劣化を判定する判定部と、を備えた燃料電池システム。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と当該電解質膜を挟持する電極とを有する単電池が複数積層された積層体と、
複数の前記単電池が積層された積層方向で前記積層体を挟む一対のエンドプレートと、
一対の前記エンドプレートに固定され、複数の前記単電池により画定される前記積層体の側面を覆うケースと、
前記積層体の前記側面と前記ケースとの間に配置された弾性部材と、
前記ケースと前記弾性部材と前記積層体の前記側面とに交差し前記積層方向に直交する測定方向での、前記積層体の加速度及び速度の何れか一方と、前記ケースの加速度及び速度の何れか一方とをそれぞれ測定する第１及び第２測定部と、
前記第１及び第２測定部の測定結果に基づいて、前記積層体及びケースの加速度の差分、速度の差分、及び変位量の差分の何れかを算出する算出部と、
算出された前記差分に基づいて、前記弾性部材の劣化を判定する判定部と、を備える燃料電池システム。
【請求項２】
前記算出部は、前記変位量の差分を算出する、請求項１の燃料電池システム。
【請求項３】
前記第１測定部は、前記積層体の前記側面の、前記弾性部材から露出した部分に設置され、
前記第２測定部は、前記弾性部材を介して前記積層体の前記側面に対向する前記ケースの壁部に設置されている、請求項１又は２の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第１測定部は、前記積層体の前記側面の、前記積層方向での中心に設置されている、請求項３の燃料電池システム。
【請求項５】
前記第１及び第２測定部は、前記測定方向に平行な同一軸線上に設置されている、請求項３又は４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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電解質膜と該電解質膜を挟持する電極とを有する単電池を積層してなる積層体と、積層体を覆うテンションプレートを備えた燃料電池が知られている。このような燃料電池において、積層体とテンションプレートとの間に弾性部材が配置されることがある（例えば、特許文献１参照）。これにより、燃料電池の耐振動性や耐衝撃性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０３６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、弾性部材は、燃料電池への繰り返しの振動や、発電時の単電池の膨潤や収縮の影響を受けて劣化する可能性がある。弾性部材が劣化すると、弾性力が低下して、燃料電池の耐振動性や耐衝撃性が低下するおそれがある。しかしながら、このような弾性部材はテンションプレートと積層体との間に配置されているため、弾性部材の劣化の状態を把握することは困難である。
【０００５】
そこで、本明細書開示の燃料電池システムは、積層体とケースとの間に配置された弾性部材の劣化を判定することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するために、本明細書に開示された燃料電池システムは、電解質膜と当該電解質膜を挟持する電極とを有する単電池が複数積層された積層体と、複数の前記単電池が積層された積層方向で前記積層体を挟む一対のエンドプレートと、一対の前記エンドプレートに固定され、複数の前記単電池により画定される前記積層体の側面を覆うケースと、前記積層体の前記側面と前記ケースとの間に配置された弾性部材と、前記ケースと前記弾性部材と前記積層体の前記側面とに交差し前記積層方向に直交する測定方向での、前記積層体の加速度及び速度の何れか一方と、前記ケースの加速度及び速度の何れか一方とをそれぞれ測定する第１及び第２測定部と、前記第１及び第２測定部の測定結果に基づいて、前記積層体及びケースの加速度の差分、速度の差分、及び変位量の差分の何れかを算出する算出部と、算出された前記差分に基づいて、前記弾性部材の劣化を判定する判定部と、を備える。
【０００７】
積層体及びケースに振動が伝達した場合であって、弾性部材が劣化していない場合には、積層体及びケースの振動挙動は略同じとなり、積層体及びケースの加速度の差分、速度の差分、及び変位量の差分は小さい。弾性部材が劣化している場合には、積層体及びケースの振動挙動が異なり、加速度の差分、速度の差分、及び変位量の差分は大きい。このような差分に基づいて、弾性部材の劣化を判定できる。
【０００８】
前記算出部は、前記変位量の差分を算出してもよい。積層体及びケースの変位量の差分は、積層体及びケースの間に配置された弾性部材の潰れ量に相当し、潰れ量は弾性部材の劣化度合に相関する。このため、積層体及びケースの変位量の差分に基づいて、弾性部材の劣化を精度よく判定できる。
【０００９】
前記第１測定部は、前記積層体の前記側面の、前記弾性部材から露出した部分に設置され、前記第２測定部は、前記弾性部材を介して前記積層体の前記側面に対向する前記ケースの壁部に設置されていてもよい。これにより、第１及び第２測定部による測定箇所は近くなるため、第１及び第２測定部の測定結果に基づいて算出される差分の誤差が抑制される。
【００１０】
前記第１測定部は、前記積層体の前記側面の、前記積層方向での中心に設置されていてもよい。積層体に振動が伝達された場合に、積層体の積層方向の中心での振幅は大きくなりやすい。このため、積層体の加速度又は速度の変化を容易に測定できる。
【００１１】
前記第１及び第２測定部は、前記測定方向に平行な同一軸線上に設置されていてもよい。これにより、測定方向に平行な同一軸線が通過する積層体３の箇所と同じケース４の箇所での、同一方向での加速度又は速度を算出でき、第１及び第２測定部の測定結果に基づいて算出される差分の誤差が抑制される。
【発明の効果】
【００１２】
本明細書開示の燃料電池システムによれば、積層体とケースとの間に配置された弾性部材の劣化を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は実施形態の燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】図２は、燃料電池の分解斜視図である。
【図３】図３は、演算部が実行するフィリング７の劣化判定制御の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、測定された加速度を示したグラフの一例である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、算出された変位量の時間変化を示したグラフの一例である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、算出された速度の時間変化を示したグラフの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。
【００１５】
図１及び図２を参照しつつ、第１実施形態の燃料電池システム１の概略構成について説明する。図１は第１実施形態の燃料電池システム１の概略構成を示す説明図である。図２は、燃料電池２の分解斜視図である。燃料電池システム１は、燃料電池２と、加速度センサ８、９、及び１０と、及び演算部１１を含む。燃料電池２は、車両に搭載され、主として、車両の駆動用電源として利用される。ただし、同様のシステムを船舶、飛行機、ロボットなどの各種移動体に搭載して利用することもできる。
【００１６】
燃料電池２は、固体高分子形である。燃料電池２は、電解質膜と、この電解質膜を挟持する電極、すなわち、カソード電極及びアノード電極を有する単電池３０を複数積層した積層体３を備える。単電池３０は、それぞれ薄型に形成されており、単電池３０はその厚み方向に複数積層されている。従って、複数の単電池３０の積層方向ＬＤは、各単電池３０の厚み方向である。積層体３は、互いに平行に対向する上側面３Ｕ及び下側面３Ｌと、上側面３Ｕ及び下側面３Ｌに直交し互いに平行に対向する横側面３ＳＬ及び３ＳＲを含む。上側面３Ｕ、下側面３Ｌ、横側面３ＳＬ及び３ＳＲは、積層方向ＬＤ周りの外周側面に含まれ、複数の単電池３０により画定される積層体３の側面の一例である。積層体３内には、カソード流路とアノード流路とが形成されているが、図示は省略してある。電解質膜は、例えば、プロトン導電性の固体高分子電解質膜である。単電池３０には、アノード電極に水素ガス、すなわち、アノードガスが供給されると共に、カソード電極に酸素を含む空気、すなわち、カソードガスが供給される。アノード電極における触媒反応により発生した水素イオンが、電解質膜を透過し、カソード電極まで移動して、酸素と電気化学反応を起こすことにより発電する。積層体３内には、積層体３を冷却する冷却水が流通する冷却水流路が設けられている。
【００１７】
燃料電池２は、積層体３を覆うケース４を備える。ケース４は、本体４ａと、本体４ａに固定される蓋体４ｂとを含む。本体４ａは、積層体３の下側面３Ｌ、横側面３ＳＬ、及び横側面３ＳＲにそれぞれ対向する、下壁部４Ｌ、横壁部４ＳＬ、及び横壁部４ＳＲを含む。下壁部４Ｌは、横壁部４ＳＬ及び４ＳＲに垂直である。横壁部４ＳＬ及び４ＳＲは、互いに平行に対向する。蓋体４ｂは、積層体３の上側面３Ｕに対向する。蓋体４ｂは、後述するフィリング７を介して積層体３の上側面３Ｕに対向するケース４の壁部の一例である。
【００１８】
燃料電池２は、積層体３の積層方向ＬＤでの両端部にエンドプレート５及び５ａを備える。一対のエンドプレート５及び５ａは、両者間に配置された複数の棒状の連結部材５３により連結され、積層体３をその積層方向ＬＤに押し付け、単電池３０同士を密着させている。燃料電池２は、エンドプレート５及び５ａを介して車両に搭載され、例えば車両の一対のサイドメンバにそれぞれ固定されている。このため、車両から燃料電池２への振動は、最初にエンドプレート５及び５ａに伝達される。エンドプレート５には、積層体３内に形成された、カソード流路、アノード流路、及び冷却水流路にそれぞれ接続された接続口５１が形成されている。
【００１９】
ケース４の本体４ａとエンドプレート５は、本体４ａの下壁部４Ｌに形成されたねじ穴４ａ５とエンドプレート５の底面に形成されたねじ穴５４ａにボルトＢが挿入されることにより互いに固定される。蓋体４ｂとエンドプレート５とは、蓋体４ｂの短辺付近に形成されたねじ穴４ｂ５とエンドプレート５の上面に形成されたねじ穴５４ｂにボルトＢが挿入されることにより互いに固定される。本体４ａと蓋体４ｂとは、本体４ａの横壁部４ＳＬの上方側に形成されたねじ穴４ａ４ｂと蓋体４ｂの長辺側の横側面に形成されたねじ穴４ｂ４ａとにボルトＢが挿入されることにより互いに固定される。蓋体４ｂとエンドプレート５ａとは、蓋体４ｂの短辺側の横側面に形成されたねじ穴４ｂ５ａと積層方向ＬＤに垂直なエンドプレート５ａの側面の上方側に形成されたねじ穴５ａ４ｂとにボルトＢが挿入されることにより互いに固定される。本体４ａとエンドプレート５ａは、本体４ａの下壁部４Ｌの横側面に形成されたねじ穴４ａ５ａと積層方向ＬＤに垂直なエンドプレート５の側面の下方側に形成されたねじ穴５ａ４ａとにボルトＢが挿入されることにより互いに固定される。
【００２０】
燃料電池２は、薄いシート状のインシュレータ６を備える。インシュレータ６は、ケース４の本体４ａの下壁部４Ｌの内面側と蓋体４ｂの裏面側とに配置されている。インシュレータ６の内側には、さらに、フィリング７が配置されている。フィリング７は、弾性部材の一例であり、積層体３の上側面３Ｕとケース４の蓋体４ｂとの間と、下側面３Ｌと本体４ａとの間に配置されている。フィリング７は、弾性を有する樹脂製である。図２に示すように、積層体３の上側面３Ｕ側に配置されたフィリング７は、積層方向ＬＤに交差する方向に間隔を空けて配置された第１フィリング７ａ及び第２フィリング７ｂを含む。後述する加速度センサ８は、この第１フィリング７ａ及び第２フィリング７ｂ間から露出した積層体３の上側面３Ｕに配置されている。積層体３の下側面３Ｌ側に配置されたフィリング７も同様に、第１及び第２フィリングを含むが、下側面３Ｌ側に配置されたフィリング７は単一の板状の部材であってもよい。
【００２１】
図１において拡大して示すＸ部を参照すると、フィリング７は、積層された単電池３０のずれを吸収することができる。これにより、燃料電池２の耐衝撃性及び耐振動性を向上する。しかしながら、フィリング７が劣化すると弾性が失われて潰れやすい状態となり、燃料電池２の耐衝撃性及び耐振動性が低下するおそれがある。そこで、本実施例の燃料電池システム１は、詳しくは後述するが、燃料電池２に振動が加えられた場合での積層体３及びケース４の変位量の差分に基づいて、フィリング７の劣化を判定する。積層体３及びケース４の変位量の差分は、以下に説明する加速度センサ８及び９により測定される加速度に基づいて算出される。
【００２２】
加速度センサ８は、上側面３Ｕに直交する方向での積層体３の加速度を測定する。加速度センサ８は、積層体３の上側面３Ｕの積層方向ＬＤでの中心を通過する中心軸ＡＸ上に配置される。本実施例では、積層体３に含まれる単電池３０の枚数は奇数であり、中心に位置する単電池３０上に加速度センサ８が設置されている。尚、単電池３０の枚数が偶数であるときは、中心軸ＡＸの側方に位置する単電池３０上に加速度センサ８が設置される。このように、加速度センサ８を積層体３の中心周辺に設置することが望ましい。積層体３に振動が伝達した場合には、積層体３のエンドプレート５及び５ａ付近での振幅よりも、積層体３の積層方向ＬＤの中心での振幅が大きくなりやすく、積層体３の加速度の変化の把握が容易になるからである。尚、ケース４には、加速度センサ８と演算部１１とを電気的に接続するケーブルを通過させる不図示の孔が設けられている。
【００２３】
加速度センサ９は、蓋体４ｂの上面に直交する方向でのケース４の加速度を測定する。加速度センサ８及び９の測定方向ＭＤは互いに同一である。測定方向ＭＤは、図１及び図２に示すように、ケース４とフィリング７と積層体３とに交差して、積層方向ＬＤに直交する。本実施例では、測定方向ＭＤでの積層体３及びケース４の加速度の測定結果に基づいて、測定方向ＭＤでの積層体３及びケース４の変位量の差分が算出される。ここで、測定方向ＭＤは、フィリング７の厚み方向に一致する。このため、測定方向ＭＤでの積層体３及びケース４の変位量の差分は、フィリング７の厚さ方向での潰れ量に相当する。フィリング７の潰れ量が大きい場合はフィリング７の劣化度合が大きいことを意味し、フィリング７の潰れ量はフィリング７の劣化度合に相関する。従って、測定方向ＭＤでの積層体３及びケース４の変位量の差分に基づいて、フィリング７の劣化を判定できる。加速度センサ８及び９は、測定方向ＭＤでの、積層体３の加速度及び速度の何れか一方と、ケース４の加速度及び速度の何れか一方とをそれぞれ測定する第１及び第２測定部の一例である。
【００２４】
加速度センサ１０は、エンドプレート５ａの上面に垂直な方向でのエンドプレート５の加速度を測定する。加速度センサ８〜１０の測定方向ＭＤは同一である。加速度センサ１０は、主に燃料電池２に振動が加わったか否かを判定するために用いられる。なお、本実施例における加速度センサ１０は、エンドプレート５ａの上側面に設置されているが、上側面以外に設定されていてもよい。また、加速度センサ１０の測定方向は、加速度センサ８及び９の測定方向ＭＤと一致していなくてもよい。
【００２５】
演算部１１は、フィリング７の劣化判定制御を実行する。演算部１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを備え、ＲＯＭにはＣＰＵが劣化判定制御を実行するためのプログラムが格納されている。演算部１１は、測定部の測定結果に基づいて、積層体３及びケース４の加速度の差分、速度の差分、及び変位量の差分の少なくとも一つを算出する算出部の一例である。また、演算部１１は、算出された差分に基づいて、フィリング７の劣化を判定する判定部の一例である。詳しくは後述する。
【００２６】
本実施例における演算部１１は、車両に搭載されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。このように、車両に搭載された演算部１１を用いることにより、車両走行中に燃料電池２に入力される振動に基づいてフィリング７の劣化判定を行うことができる。なお、演算部１１は、例えば、整備工場等に設置された診断機とすることもできる。すなわち、車両を点検整備する際に、車両外に設置された演算部１１に各加速度センサを接続し、燃料電池２に所定の振動を付与することによりフィリング７の劣化判定を行うことができる。
【００２７】
つぎに、本実施例のフィリング７の劣化判定制御の一例につき、図３に示すフローチャートを参照しつつ説明する。図３は、演算部１１が実行するフィリング７の劣化判定制御の一例を示すフローチャートである。演算部１１は、所定の周期毎に劣化判定制御を実行する。なお、以下の説明において、加速度センサ８により測定された積層体３の加速度をβ、加速度センサ９により測定されたケース４の加速度をγ、加速度センサ１０により測定されたエンドプレート５の加速度をαとする。
【００２８】
ステップＳ１では、演算部１１は、加速度αの絶対値が所定値を超えたか否かを判定する。所定値は、正の値であり、燃料電池２に加えられた振動が比較的大きい振動か否かを判定するための値である。燃料電池２に加えられた振動が比較的大きい場合のほうが、積層体３及びケース４の変位量の差分が大きくなりやすく、フィリング７の劣化判定に適しているからである。肯定判定の場合には、演算部１１は、劣化判定のためのステップＳ２の処理を実行する。例えば車両走行時に車両が振動して燃料電池２のエンドプレート５ａに車両側から大きな振動が伝達された場合や、車両の点検整備の際に作業者が意図的に燃料電池２を大きく振動させた場合には、ステップＳ１で肯定判定がなされる。否定判定の場合には、演算部１１は本制御を終了する。
【００２９】
ステップＳ２では、演算部１１は、加速度センサ８及び９に積層体３の加速度β及びケース４の加速度γを測定させる。演算部１１は、測定結果をＲＡＭに記憶させる。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、測定された加速度β及びγを示したグラフの一例である。曲線βＣ及びγＣは、それぞれ加速度β及びγの時間変化を示している。図４（ａ）に示すように曲線βＣ及びγＣの軌跡は略同じである場合には、積層体３及びケース４の振動挙動は略同じであることを意味している。これは、フィリング７は潰れておらず劣化していないことを意味する。図４（ｂ）に示すように、曲線βＣ及びγＣの軌跡が異なっている場合には、積層体３及びケース４の振動挙動が異なっていることを意味している。これは、フィリング７が潰れたことにより、積層体３とフィリング７との間に隙間が生じていることを意味し、フィリング７が劣化状態であることを意味する。
【００３０】
ステップＳ３では、演算部１１は、加速度β及びγの測定を開始してから所定期間経過したか否かを判定する。所定期間とは、フィリング７の劣化判定に必要な期間に亘って加速度β及びγが測定されたか否かを判定するための期間である。否定判定の場合には、演算部１１は加速度β及びγの測定を継続する。尚、図４（ａ）及び図４（ｂ）は、所定期間内に加速度β及びγが減衰して略ゼロに至った例を示している。
【００３１】
ステップＳ３で肯定判定の場合には、ステップＳ４で、演算部１１は加速度β及びγの測定を停止する。フィリング７の劣化判定に必要な期間に亘って加速度β及びγが測定できたと判定できるからである。
【００３２】
ステップＳ５では、演算部１１は、ステップＳ２での測定結果に基づいて、単位時間毎の、積層体３の変位量Ｌ１及びケース４の変位量Ｌ２の差分の絶対値Ｌを算出する。単位時間での変位量Ｌ１は、加速度βを単位時間で二回積分して算出される。同様に、単位時間での変位量Ｌ２は、加速度γを単位時間で二回積分して算出される。単位時間毎に変位量Ｌ１及びＬ２を算出して、単位時間毎の変位量Ｌ１及びＬ２の差分を算出する。図４（ｂ）には、単位時間Δｔについて示している。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、算出された変位量Ｌ１及びＬ２の時間変化を示したグラフの一例である。曲線Ｌ１Ｃ及びＬ２Ｃは、それぞれ変位量Ｌ１及びＬ２の時間変化を示している。加速度と同様に、図５（ａ）に示すように曲線Ｌ１Ｃ及びＬ２Ｃの軌跡が略同じ場合には、フィリング７は劣化していないことを意味する。図５（ｂ）に示すように曲線Ｌ１Ｃ及びＬ２Ｃの軌跡が異なっている場合には、ケース４に対して積層体３が振動して変位量Ｌ１及びＬ２の差分が大きくなる瞬間があり、フィリング７が劣化していることを意味する。特に、積層体３及びケース４の一方が共振する場合には、変位量Ｌ１及びＬ２の差分が大きくなる。演算部１１は、このような変位量Ｌ１及びＬ２の差分の絶対値Ｌに基づいて、フィリング７の劣化判定を行う。尚、単位時間毎の差分の絶対値Ｌは、加速度β及びγの測定が継続された所定期間内で複数算出されて、ＲＡＭに記憶される。
【００３３】
ステップＳ６では、演算部１１は、ＲＡＭに記憶された複数の差分の絶対値Ｌのうち、閾値ηを超えている絶対値Ｌがあるか否かを判定する。閾値ηは、フィリング７の弾性が失われた場合での潰れ量として規定された値である。この潰れ量は、採用されているフィリング７の材質や形状によって異なるものであるので、予め実験結果により適切な値に設定されている。
【００３４】
ステップＳ６で否定判定の場合には、フィリング７は劣化していないとして演算部１１は本制御を終了する。ステップＳ６で肯定判定の場合には、演算部１１はステップＳ７で、フィリング７は劣化していると判定する。図５（ａ）に示した例では、曲線Ｌ１Ｃ及びＬ２Ｃは両者の差は小さいため、閾値ηを超えている絶対値Ｌはないと判定される。図５（ｂ）に示した例では、曲線Ｌ１Ｃ及びＬ２Ｃの差が大きくなる瞬間があり、閾値ηを超えている絶対値Ｌがあると判定される。演算部１１が車両に搭載されたＥＣＵでありフィリング７が劣化していると判定した場合、ＥＣＵは車室内に配置された警告灯を点灯させてドライバーに燃料電池２の修理や点検を促してもよい。また、演算部１１が整備工場等に設置された診断機の場合、診断機に接続されたディスプレイにフィリング７の交換が必要である旨を表示させてもよい。
【００３５】
以上説明したように、本実施例の燃料電池システム１によれば、ケース４に覆われているフィリング７の劣化を容易に判定することができる。また、上述したようにフィリング７の潰れ量に相当する積層体３及びケース４の変位量の差分に基づいて、フィリング７の劣化を判定するため、精度よく判定できる。
【００３６】
加速度センサ８は、積層体３の上側面３Ｕの、フィリング７から露出した部分に設置され、加速度センサ９は、このフィリング７を介して積層体３の上側面３Ｕに対向するケース４の蓋体４ｂに設置されていている。このように、加速度センサ８及び９による加速度の測定箇所は近いため、両センサが離れた位置にある場合と比較して、加速度センサ８及び９の測定結果に基づいて算出される差分の誤差が抑制される。これにより、劣化判定の精度の低下も抑制される。
【００３７】
また、加速度センサ８及び９は同じ中心軸ＡＸ上に並んで設置され、加速度センサ８及び９の測定方向ＭＤは互いに同一であり、中心軸ＡＸと測定方向ＭＤとは平行である。このため、中心軸ＡＸが通過する積層体３の箇所とケース４の箇所との、同一方向でのそれぞれの変位量を算出でき、劣化判定の精度の低下が抑制されている。尚、加速度センサ８及び９は同じ中心軸ＡＸ上に並んで設定されているがこれに限定されない。加速度センサ８及び９の測定方向ＭＤが互いに同一であれば、測定方向ＭＤに垂直な方向に両者が離れていてもよい。
【００３８】
上記実施例では、変位量の差分の絶対値と閾値ηとを用いたが、絶対値を用いずに、変位量の差分が正の値である閾値ηを超えており又は閾値−ηを下回っている場合に、フィリング７が劣化していると判定してもよい。
【００３９】
変位量Ｌ１及びＬ２は、エンドプレート５に対する相対的な変位量であってもよい。この場合、例えば単位時間での変位量Ｌ１は、エンドプレート５ａの加速度αを加速度βから差し引いた値を単位時間で二回積分して算出してもよい。単位時間での変位量Ｌ２は、加速度αから加速度γを差し引いた値を単位時間で二回積分して算出してもよい。この場合、加速度センサ１０の測定方向は、他の加速度センサ８及び９の測定方向ＭＤと一致していることが望ましい。
【００４０】
変位量の差分は、変位量Ｌ１及びＬ２を直接算出することなく算出してもよい。例えば、変位量の差分は、単位時間での加速度β及びγの差分を単位時間で二回積分することにより、単位時間の変位量の差分を算出してもよい。
【００４１】
上記実施例においては、単位時間毎の変位量の差分が所定の閾値ηを超えた場合にフィリング７が劣化していると判定したがこれに限定されない。例えば、加速度β及びγの測定期間内での、積層体３の合計の移動量と、ケース４の合計の移動量との差分が所定の閾値を超えている場合にフィリング７が劣化していると判定してもよい。
【００４２】
上記実施例では、変位量の差分に基づいて劣化判定をしたが、変位量の差分の変わりに速度の差分を用いてもよい。積層体３及びケース４の速度の差分も、フィリング７の潰れ量に相関するからである。例えば、単位時間毎の速度の差分の絶対値Ｖを算出し、所定の閾値を超えている速度の差分の絶対値Ｖがある場合にフィリング７が劣化していると判定してもよい。具体的には、加速度βを単位時間で一回積分して積層体３の単位時間での速度Ｖ１を算出する。同様に、加速度γを単位時間で一回積分してケース４の単位時間での速度Ｖ２を算出する。次に、単位時間毎に積層体３及びケース４の速度の差分の絶対値Ｖを算出する。
【００４３】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、算出された速度Ｖ１及びＶ２の時間変化を示したグラフの一例である。曲線Ｖ１Ｃ及びＶ２Ｃは、それぞれ速度Ｖ１及びＶ２の時間変化を示している。速度Ｖ１及びＶ２の差分の絶対値Ｖが所定の閾値η´を超えた場合に、フィリング７が劣化していると判定してもよい。速度Ｖ１及びＶ２は、相対的な速度であってもよい。例えば単位時間での速度Ｖ１は、加速度αを単位時間で一回積分した値を、加速度βを単位時間で一回積分した値から差し引くことにより算出してもよい。同様に、単位時間での速度Ｖ２は、加速度αを一回積分した値を、加速度γを一回積分した値から差し引くことにより算出してもよい。また、単位時間での速度の差分は、単位時間での加速度β及びγの差分を単位時間で一回積分することにより算出してもよい。
【００４４】
また、変位量の差分の代わりに、加速度の差分に基づいて劣化判定してもよい。上述したように積層体３及びケース４の加速度の差分は、フィリング７の潰れ量に相関するからである。具体的には、単位時間毎の加速度β及びγの差分の絶対値を算出し、所定の閾値を超えた加速度の差分の絶対値がある場合に、フィリング７が劣化していると判定してもよい。積層体３及びケース４の加速度は相対的な加速度であってもよい。積層体３の加速度は、加速度αを加速度βから差し引くことにより求めてもよい。ケース４の加速度は、加速度αを加速度γから差し引くことによりを求めてもよい。加速度センサにより測定された加速度の差分に基づいて劣化判定する場合、加速度を積分する必要がないため、加速度の差分の算出が簡易となる。
【００４５】
上記実施例では加速度センサを用いたが、加速度センサの代わりに速度センサを用いてもよい。この場合も、速度センサの測定結果に基づいて、上述と同様に変位量の差分及び速度の差分の何れかを算出して、劣化判定してもよい。また、速度センサにより測定された速度を単位時間で微分して加速度を算出し、加速度の差分に基づいて、劣化判定してもよい。
【００４６】
加速度センサにより積層体３及びケース４の一方の加速度を測定し、速度センサにより他方の速度を測定してもよい。この場合、加速度センサにより測定された加速度を単位時間で二回積分して算出された変位量と、速度センサにより測定された速度を単位時間で一回積分して算出された変位量との差分に基づいて、劣化判定をしてもよい。加速度センサにより測定された加速度を単位時間で一回積分して算出された速度と、速度センサにより測定された速度との差分に基づいて、劣化判定してもよい。速度センサにより測定された速度を単位時間で微分した加速度と、加速度センサにより測定された加速度との差分に基づいて、劣化判定してもよい。
【００４７】
加速度センサ８は、上側面３Ｕ側で第１及び第２フィリング７ａ及び７ｂの間に配置されているがこれに限定されない。例えば、板状のフィリングに積層体３の上側面３Ｕが露出する開口部を設けて、露出した部分に加速度センサ８を配置してもよい。
【００４８】
上記実施例では、ケース４の蓋体４ｂと積層体３の上側面３Ｕとの間と、本体４ａの下壁部４Ｌと積層体３の下側面３Ｌとの間に、それぞれフィリング７が配置されているがこれに限定されない。例えば、ケース４の横壁部４ＳＬと積層体３の横側面３ＳＬとの間と、ケース４の横壁部４ＳＲと積層体３の横側面３ＳＲとの間に、それぞれフィリング７が配置されていてもよい。この場合、加速度センサ８及び９を、それぞれ、横側面３ＳＲ及び横壁部４ＳＲに設置してもよく、又は横側面３ＳＬ及び横壁部４ＳＬに設置してもよい。この場合、加速度センサ８及び９の測定方向は、横側面３ＳＲ及び横壁部４ＳＲに垂直な方向である。
【００４９】
上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００５０】
１  燃料電池システム
２  燃料電池
３  積層体
３０  単電池
４  ケース
５  エンドプレート
６  インシュレータ
７  フィリング（弾性部材）
８、９  加速度センサ
１１  演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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