(57)【要約】【課題】燃料電池触媒の寿命に渡る推定比活性に部分的に基づいて燃料電池システムにおける電圧回復手順を開始するためのシステムおよび方法が提示される。【解決手段】一定の実施形態において、ＦＣシステムの触媒のＳＡ損失および電気化学表面積損失が推定されてもよい。ＦＣシステムの出力電圧が、推定したＳＡ損失および電気化学表面積損失に基づいて推定されてもよい。回復可能電圧損失量が、推定出力電圧と測定出力電圧との間の比較に基づいて決定されてもよい。決定した回復可能電圧損失量に基づいて、ＦＣシステム制御動作（たとえば、電圧回復手順）が開始されてもよい。【選択図】図３
2017069194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサと、命令を記憶する通信可能に連結される非一過性のコンピュータ可読記憶媒体とを備える燃料電池システムにおいて、回復可能電圧損失を決定する方法であって、  前記命令は、前記プロセッサによって実行されるとき、前記プロセッサに前記方法を実行させるものであり、前記方法は、
燃料電池システムの触媒の比活性損失を推定するステップと、
前記燃料電池システムの電気化学表面積損失を推定するステップと、
前記推定した比活性損失および前記電気化学表面積損失に基づいて前記燃料電池システムの出力電圧を推定するステップと、
前記燃料電池システムの実出力電圧を測定するステップと、
前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の比較に基づいて回復可能電圧損失量を決定するステップと、
前記決定した回復可能電圧損失量に基づいて少なくとも１つの燃料電池システム制御動作を実行するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記回復可能電圧損失量を決定する前記ステップが、前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の差が閾値を超えることを判定するステップを備え、かつ前記制御動作が、前記燃料電池システムにおける電圧回復手順を開始するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電圧回復手順を開始する前記ステップが、前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の前記差が前記閾値を超えると判定した際に前記電圧回復手順を開始するステップを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記電圧回復手順を開始する前記ステップが、前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の前記差が前記閾値を超えると判定した後の未来時に前記電圧回復手順を開始するステップを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記電圧回復手順が、前記燃料電池システムを標準より低い動作流量および電圧で動作させるステップと、前記燃料電池システムの加湿を増強するステップと、関連した冷却による前記燃料電池システムの冷却を一時期増強するステップとを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記燃料電池システムの前記出力電圧を推定する前記ステップが、前記燃料電池システムの性能モデルにさらに基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記燃料電池システムの前記出力電圧を推定する前記ステップが、前記燃料電池の前記出力電圧を設定電流密度で推定するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記燃料電池が単一セルを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記燃料電池が複数のセルを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記燃料電池システムの前記触媒の前記比活性損失を推定する前記ステップが、前記燃料電池システムにおける酸化成長量および酸化成長速度に少なくとも部分的に基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
命令を備える非一過性のコンピュータ可読媒体であって、前記命令は、プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに燃料電池システムにおける回復可能電圧損失を決定する方法を実行させるものであり、前記方法は、
燃料電池システムの触媒の比活性損失を推定するステップと、
前記燃料電池システムの電気化学表面積損失を推定するステップと、
前記推定した比活性損失および前記電気化学表面積損失に基づいて前記燃料電池システムの出力電圧を推定するステップと、
前記燃料電池システムの実出力電圧を測定するステップと、
前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の比較に基づいて回復可能電圧損失量を決定するステップと、
前記決定した回復可能電圧損失量に基づいて少なくとも１つの燃料電池システム制御動作を実行するステップとを含む、非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項１２】
前記回復可能電圧損失量を決定する前記ステップが、前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の差が閾値を超えることを判定するステップを備え、かつ前記制御動作が、前記燃料電池システムにおける電圧回復手順を開始するステップを備える、請求項１１に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
前記電圧回復手順を開始する前記ステップが、前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の前記差が前記閾値を超えると判定した際に前記電圧回復手順を開始するステップを備える、請求項１２に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項１４】
前記電圧回復手順を開始する前記ステップが、前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の前記差が前記閾値を超えると判定した後の未来時に前記電圧回復手順を開始するステップを備える、請求項１２に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項１５】
前記電圧回復手順が、前記燃料電池システムを標準より低い動作流量および電圧で動作させるステップと、前記燃料電池システムの加湿を増強するステップと、関連した冷却による前記燃料電池システムの冷却を一時期増強するステップとを備える、請求項１２に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
前記燃料電池システムの前記出力電圧を推定する前記ステップが、前記燃料電池システムの性能モデルにさらに基づく、請求項１１に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
前記燃料電池システムの前記出力電圧を推定する前記ステップが、前記燃料電池の前記出力電圧を設定電流密度で推定するステップを備える、請求項１１に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
前記燃料電池が単一セルを備える、請求項１１に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
前記燃料電池が複数のセルを備える、請求項１１に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
前記燃料電池システムの前記触媒の前記比活性損失を推定する前記ステップが、前記燃料電池システムにおける酸化成長量および酸化成長速度に少なくとも部分的に基づく、請求項１１に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[001]本開示は燃料電池システムにおける電圧回復を開始するためのシステムおよび方法に関する。より詳細に、とはいえ排他的ではなく、本開示は、関連した燃料電池触媒の推定比活性に部分的に基づいて燃料電池システムにおける電圧回復を開始するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[002]乗用車は車両の電気および駆動列システムの一定の特徴に電力供給する燃料電池（「ＦＣ」）システムを含んでもよい。たとえば、ＦＣシステムは、車両の電気駆動列構成部品に直接（たとえば、電気駆動モータなどを使用して）および／または中間バッテリシステムを介して電力供給するために車両に活用されてもよい。水素はＦＣシステムに使用されてもよい１つの可能な燃料である。水素はＦＣシステムで電気を効率的に発生するために使用されることができるクリーン燃料である。水素ＦＣシステムはアノードとカソードとの間に電解質を含んでもよい電気化学装置である。アノードは水素ガスを受け、そしてカソードは酸素または空気を受ける。水素ガスはアノードで解離されて自由水素プロトンおよび電子を生成する。水素プロトンは電解質を渡って選択的に伝導されてもよい。アノードからの電子は電解質を通過することができず、そしてしたがって、カソードに送られる前に、負荷を通って導かれて仕事を行う。水素プロトンはカソードで酸素および電子と反応して水を生成する。
【０００３】
[003]プロトン交換膜燃料電池（「ＰＥＭＦＣ」）はＦＣ動力車両に使用されてもよい。ＰＥＭＦＣは概してペルフルオロスルホン酸膜などの固体高分子電解質プロトン伝導膜を含む。ＰＥＭＦＣに含まれるアノードおよびカソードは、炭素粒子に担持されかつアイオノマーと混合される微粉触媒粒子（たとえば、白金粒子）を含んでもよい。触媒混合物は膜の反対側に堆積されてもよい。
【０００４】
[004]時間とともに、ＰＥＭＦＣは各種の機構および／または工程による動作電圧損失を経験し、それによってＰＥＭＦＣの性能を低下させることがある。一部のＰＥＭＦＣ電圧損失はＰＥＭＦＣで電圧回復手順を開始することによって回復可能であるかもしれないが、一方で他は回復可能でないかもしれない（たとえば、電極劣化などに起因する損失）。一定の電圧回復手順は、しかしながら、ＰＥＦＭＣに若干の最小限の回復不能な劣化を引き起こすことがある。したがって、そのような手順は、電圧損失回復が有効に実現されるかもしれない時に開始されるべきである。回復可能電圧損失を回復不能電圧損失と区別することはさらに困難で、それによって電圧回復手順がいつ行われるべきかを決定することを困難にすることがある。従来の方法はＦＣシステムの動作寿命に渡る電圧の十分に正確な推定に備えておらず、それによってＦＣシステムの寿命に渡って燃料効率を低下させることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８，４５０，０２０号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[005]本明細書に提示されるシステムおよび方法はＦＣシステムにおける電圧回復手順を開始することに関連して活用されてもよい。本明細書で使用される場合、ＦＣシステムおよび／またはＰＥＭＦＣシステムは単一セルを含んでもよいか、または代替的に、スタック構成に配置される複数セルを含んでもよい。一定の実施形態において、ＦＣシステムが一定の閾値量の回復電圧損失を経験している時に電圧回復手順を開始することは、電圧回復手順によって引き起こされる任意のＦＣ劣化を低減させつつ電圧回復が実現されるのを許容してもよい。本明細書に開示される実施形態は、そのような手順が関連した車両の性能に悪影響を与えるとは予期されない時の間に（たとえば、低車両使用期間などの間に）電圧回復手順を開始するためにさらに使用されてもよい。
【０００７】
[006]ＦＣシステムにおける様々な態様の劣化が回復不能電圧損失と関連づけられてもよい。たとえば、不可逆および／またはその他回復不能電圧損失はＦＣシステムにおける電気化学表面積（「ＥＣＡ」）の損失および触媒比活性（「ＳＡ」）の損失に起因していてもよい。アノードおよび／またはカソード汚染は、しかしながら、回復可能電圧損失という結果になるかもしれない。
【０００８】
[007]上記のように、全電圧損失を単独で見ると、回復可能電圧損失を回復不能電圧損失と区別することは困難で、それによって電圧回復手順によって実現されるかもしれない全電圧損失から可能な電圧回復量を定量化することを複雑にすることがある。本明細書に開示される実施形態に従って、回復不能電圧損失は推定ＥＣＡ損失および推定触媒ＳＡ損失に基づいて決定されてもよい。決定した回復不能電圧損失および全電圧損失に基づいて、回復可能電圧損失量が決定されてもよく、それはＦＣシステムにおける電圧回復手順を開始する時を決定することに関連して使用されてもよい。
【０００９】
[008]いくつかの実施形態において、ＦＣシステムにおける電圧回復手順を開始する（たとえば、ＦＣシステムを標準より低い動作流量および電圧で動作させ、ＦＣシステムの加湿を増強し、関連した冷却による燃料電池システムの冷却を一時期増強する、など）ための方法が、酸化成長量および／または酸化成長速度に基づいてＦＣシステムの触媒のＳＡ損失を推定することと、ＦＣシステムの電気化学表面積損失を推定することと、推定したＳＡ損失および電気化学表面積損失に基づいてＦＣシステムの出力電圧を推定すること（たとえば、ＦＣシステムの性能モデルを設定電流密度などで使用して）とを含んでもよい。ＦＣシステムの出力電圧は測定されてもよく、そして回復可能電圧損失量は推定した出力電圧と実際の出力電圧との間の比較に基づいて決定されてもよい。決定した回復可能電圧損失量が閾値を超えれば、少なくとも１つのＦＣシステム制御動作（たとえば、電圧回復手順）が開始および／または後ほど起動されてもよい。
【００１０】
[009]一定の実施形態において、上述した方法はＰＥＭＦＣシステムと関連づけられる制御エレクトロニクスによって行われても、かつ／または関連した実行可能命令を記憶する非一過性のコンピュータ可読媒体を使用して実装されてもよい。
【００１１】
[0010]図に関する本開示の様々な実施形態を含め、本開示の非限定的かつ非網羅的な実施形態が説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】[0011]本明細書に開示される実施形態に従う車両に含まれるＦＣシステムの図を例証する。
【図２】[0012]図２Ａは、本明細書に開示される実施形態に従う例示的なＦＣシステムの複数の電圧サイクル試験に対するＳＡ損失とサイクル時間との間の例示的な関係を図示するグラフを例証する。[0013]図２Ｂは、本明細書に開示される実施形態に従う例示的なＦＣシステムにおけるＳＡ損失と全酸化充電との間の例示的な相関を図示するグラフを例証する。
【図３】[0014]本明細書に開示される実施形態に従うＦＣシステムにおける電圧回復を開始するための例示的な方法のフローチャートを例証する。
【図４】[0015]開示されるシステムおよび方法の様々な実施形態を実装するために使用されてもよい例示的なシステムの図を例証する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[0016]本開示の実施形態に従うシステムおよび方法の詳細な説明が以下に提供される。いくつかの実施形態が説明されるが、本開示が任意の一実施形態に限定されず、その代わりに多数の代替例、変更例および等価例を包含することが理解されるべきである。加えて、本明細書に開示される実施形態の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細が以下の説明に記載されるが、いくつかの実施形態はこれらの詳細のいくつかまたはすべてなしで実践されることができる。その上、明暸性の目的で、関連技術で知られている一定の技術項目は、本開示を不必要に不明瞭にすることを回避するために詳細には説明されない。
【００１４】
[0017]本開示の実施形態は図面を参照することによって最もよく理解されるであろうが、そこでは同様の部分は同様の数字によって示されてもよい。概して本明細書で図に説明および例証されるように、開示される実施形態の構成部品は多種多様な異なる構成に配置および設計されることもできる。したがって、本開示のシステムおよび方法の実施形態の以下の詳細な説明は、特許請求されるような本開示の範囲を限定するものとは意図されず、単に本開示の可能な実施形態の代表にすぎない。加えて、別途明記されない限り、方法のステップは必ずしも任意の特定の順序で、または順次にさえ実行される必要があるわけではなく、ステップは一度のみ実行される必要もない。
【００１５】
[0018]本明細書に開示されるシステムおよび方法は、全電圧損失、推定ＥＣＡ損失および推定触媒ＳＡ損失に部分的に基づいてＦＣシステムにおける回復可能電圧損失量を決定することに関連して活用されてもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、推定ＥＣＡおよび触媒ＳＡ損失は回復不能電圧損失を決定するために使用されてもよい。決定した回復不能電圧損失および全電圧損失に基づいて、回復可能電圧損失量が決定されてもよい。いくつかの実施形態において、決定した回復可能電圧損失量はＦＣシステムにおける電圧回復手順を開始する時を決定することに関連して使用されてもよい。
【００１６】
[0019]図１は、本明細書に開示される実施形態に従う車両１００に含まれるＦＣシステム１０２の図を例証する。車両システム１００は自動車両、海洋車両、航空機および／または任意の他の種類の車両でもよく、かつ本明細書に開示されるシステムおよび方法を組み込むための任意の適切な種類の駆動列を含んでもよい。開示されるシステムおよび方法の追加の実施形態は、たとえば定置のＦＣシステム（たとえば、建物および／または同様のもののための非常用電源）を含む任意の他の種類のＦＣシステム１０２に関連して活用されてもよい。
【００１７】
[0020]車両１００は、一定の実施形態において高圧（「ＨＶ」）バッテリシステム（不図示）と連結されてもよいＦＣスタック１１２を含むＦＣシステム１０２を含んでもよい。ＨＶバッテリシステムは車両１００の電気駆動列構成部品（不図示）に電力供給するために使用されてもよい。さらなる実施形態において、ＦＣスタック１１２は低圧バッテリと連結されてもよく、かつたとえば車両スタータシステム（たとえば、スタータモータ）、照明システム、点火システム、空気調和システムなどを含む各種の車両１００システムに電気エネルギーを供給するように構成されてもよい。その上さらなる実施形態において、ＦＣシステム１０２は一定の車両システムに直接電力供給するように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、ＦＣシステム１０２は単一セルを備えてもよいか、または例証されるように、スタック構成に配置される複数セル１１４を含んでもよい。
【００１８】
[0021]ＦＣスタック１１２はＦＣ制御システム１０４と関連づけられてもよい。ＦＣ制御システム１０４はＦＣスタック１１２の一定の動作を監視および制御するように構成されてもよい。たとえば、ＦＣ制御システム１０４は調節可能な性能パラメータを監視および制御し、かつ／またはＦＣスタック１１２の充電および放電動作を管理するように構成されてもよい。一定の実施形態において、ＦＣ制御システム１０４は１つもしくは複数のセンサ１０６（たとえば、電圧センサ、電流センサおよび／もしくは同様のものなど）、ならびに／またはＦＣ制御システム１０４がＦＣスタック１１２および／もしくはその構成セル１１４の動作を監視および制御することを可能にするように構成される他のシステムと通信可能に連結されてもよい。
【００１９】
[0022]本明細書に開示される実施形態に従って、ＦＣスタック１１２と通信状態にあるセンサ１０６はＦＣ制御システム１０４および／または他のシステム（たとえば、内部車両コンピュータシステム１０８および／または外部コンピュータシステム１１０）に、ＥＣＡ損失を推定および／もしくは触媒ＳＡ損失を推定し、推定回復不能電圧損失を決定し、推定回復可能電圧損失を決定し、ならびに／または全電圧および／もしくは全電圧損失を決定するために使用されてもよい情報を提供してもよい。ＦＣ制御システム１０４は車両１００に含まれる他のシステムに情報提供および／またはそこから情報受信するようにさらに構成されてもよい。たとえば、ＦＣ制御システム１０４は内部車両コンピュータシステム１０８および／または外部コンピュータシステム１１０と通信可能に連結されてもよい。
【００２０】
[0023]制御システム１０４は内部制御システム、外部制御システム、ならびに／または任意の他の車両制御および／もしくはコンピュータシステムを備えてもよい。さらなる実施形態において、制御システム１０４は車両１００に含まれる他のシステムおよび／または車両１００の操縦者に情報提供および／またはそれらから情報受信するように構成されてもよい。単一の制御システム１０６に関連して例証されるが、開示されるシステムおよび方法の実施形態が複数の適切な制御および／またはコンピューティングシステムを使用して実装されてもよいことが認識されるであろう。
【００２１】
[0024]いくつかの実施形態において、制御システム１０４、内部車両コンピュータシステム１０８および／または外部コンピュータシステム１１０は、制御システム１０４、ならびに／または内部車両コンピュータシステム１０８および／もしくは外部コンピュータシステム１１０によって実行されると、システム１０４、１０８および／または１１０に開示されるシステムおよび方法の実施形態を実装させるモジュール１１６を備えてもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、モジュール１１６はシステム１０４、１０８および／または１１０に、全電圧損失、推定ＥＣＡ損失および推定触媒ＳＡ損失に部分的に基づいてＦＣシステムにおける回復可能電圧損失量を決定させてもよい。さらなる実施形態において、モジュール１１６はシステム１０４、１０８および／または１１０に、決定した回復可能電圧損失量に少なくとも部分的に基づいてＦＣシステムにおける電圧回復手順を開始させてもよい。
【００２２】
[0025]図１に関連して提示したアーキテクチャ、関係および例に対して、発明本体の範囲内でいくつかの変形がなされることができることが認識されるであろう。たとえば、上述した一定の装置および／またはシステム機能性は単一の装置および／もしくはシステム、ならびに／または任意の適切な構成の装置および／もしくはシステムの任意の適切な組合せに統合されてもよい。同様に、開示したシステムおよび方法の一定の実施形態がＦＣ制御システム１０４によって実装されるものと説明されるが、内部車両コンピュータシステム１０８、外部コンピュータシステム１１０および／または任意の他のコンピュータシステムが本明細書に開示した実施形態を実装してもよいことが認識されるであろう。したがって、図１に関連して提示したアーキテクチャ、関係および例が限定ではなく、例証および説明の目的で提供されることが認識されるであろう。
【００２３】
[0026]図２Ａは、例示的なＦＣシステムの複数の電圧サイクル試験に対するＳＡ２０４（たとえば、μＡ／ｃｍ２Ｐｔに関して表される）とサイクル時間２０２（たとえば、時間に関して表される）との間の例示的な関係を図示するグラフ２００ａを例証する。特に、グラフ２００ａは、温度および相対湿度変動を説明するＦＣシステムの２５件の例示的な電圧サイクル試験に対するＳＡ２０４損失対サイクル時間２０２を例証する。例証されるように、サイクル時間２０２が増加するにつれて、ＦＣ触媒のＳＡ２０４は減少し、それによってＦＣシステムにおける回復不能電圧損失の原因となることがある。
【００２４】
[0027]図２Ｂは、本明細書に開示される実施形態に従う例示的なＦＣシステムにおけるＳＡ２０４と全酸化充電および／または損傷係数（「φ」）２０６との間の例示的な相関（たとえば、線２０８）を図示するグラフ２００ｂを例証する。一定の実施形態において、ＦＣシステムは白金（「Ｐｔ」または「Ｐｔ合金」）を備える触媒を活用してもよく、それはＦＣシステムで酸化して２つの状態の酸化物、ＰｔＯおよびＰｔＯＯを形成してもよい。一定の実施形態において、ＦＣシステムにおけるＰｔＯおよび／もしくはＰｔＯＯ成長量ならびに／または経時酸化成長速度を計算するために、酸化物モデルが使用されてもよい。
【００２５】
[0028]たとえば、いくつかの実施形態において、ＦＣ制御システム（たとえば、内部および／または外部車両制御システム）によって実行されるモジュールは、適切な酸化物モデルを使用して、駆動サイクルの間にその場で２つの状態の酸化物、ＰｔＯおよびＰｔＯＯを決定してもよい。いくつかの実施形態において、酸化物モデルへの入力は、たとえば電流密度、セル電圧、温度および／または相対湿度を含む様々な駆動サイクルパラメータを含んでもよい。少なくとも部分的にこの情報に基づいて、酸化物モデルはＦＣシステムにおけるＰｔＯおよび／もしくはＰｔＯＯ成長量ならびに／または経時酸化成長速度に関する推定値を提供してもよい。
【００２６】
[0029]一定の実施形態において、ＦＣでの酸化成長に関する情報はＦＣのＳＡ２０４を推定することに関連して使用されてもよい。一定の実施形態において、所与の時のＦＣのＳＡ２０４は以下に従って表されてもよい：
【００２７】
【数１】
2017069194.tif 000003
【００２８】
式中、ａ、ｂおよびβは特定のＦＣ設計の特性化試験に基づいて決定される定数であり、かつφは全酸化充電および／または損傷係数である。いくつかの実施形態において、ＦＣに対して試験が行われて、たとえば電圧サイクル、温度および／または相対湿度を含む係数に基づいて比活性減衰に関するデータを得てもよい。一定の実施形態において、この試験はグラフ２００ａに例証される一定のデータを提供してもよい。酸化物モデルを使用して、全酸化充電が様々な電圧サイクルに対して得られてもよく、それは以下に提示される式２に従って与えられてもよい。式１の関数形式は、データとモデルとの間の誤差を低減および／またはその他最小化するようにパラメータａおよびｂを得るために使用されてもよい。いくつかの実施形態において、パラメータａ、ｂおよびβを得るために２つまたは３つのデータセットが十分かもしれないが、任意の適切な数のデータセットも使用されてもよい。
【００２９】
[0030]いくつかの実施形態において、全酸化充電および／または損傷係数は以下によって与えられてもよい：
【００３０】
【数２】
2017069194.tif 000004
【００３１】
式中、ｋ、ｎおよびｍは特定のＦＣ設計の特性化試験に基づいて決定される定数である。いくつかの実施形態において、式１に表される相関との測定データセットのアライメントを改善するために、追加の項が使用されてもよい。
【００３２】
[0031]いくつかの実施形態において、ＳＡ減衰は駆動サイクルの間に触媒からの元素を合金することの損失に関係があってもよい。ＦＣスタックの電圧サイクルの間に発生する酸化／還元工程からの空孔の注入は触媒表面活性の減衰をさらに引き起こしてもよい。全酸化充電および／または損傷係数φは電圧または駆動サイクルの間に注入される全空孔に関してもよい。パラメータａ、ｂおよびβは時間とともにＳＡをスケールダウンしてもよいエージング係数である。電圧サイクルでの酸化／還元工程の間、２種類の酸化物（ＰｔＯおよびＰｔＯＯ）が形成され、異なる速度で空孔を挿入する。式２に含まれるパラメータｋはＰｔＯと比較してＰｔＯＯによって形成される空孔の寄与を表してもよい。
【００３３】
[0032]図３は、本明細書に開示される実施形態に従うＦＣシステムにおける電圧回復を開始するための例示的な方法３００のフローチャートを例証する。いくつかの実施形態において、例証される方法３００および／またはその構成ステップのいずれかは、ＦＣ制御および／または任意の他の適切なコンピュータシステムを少なくとも部分的に使用して行われてもよい。
【００３４】
[0033]方法３００は３０２で開始してもよい。３０４で、ＦＣシステムのＥＣＡ、寄生電流および／もしくは水素クロスオーバｉｘ、ならびに／または短絡抵抗Ｒｓが推定されてもよい。車両運転停止の間、ＦＣ電圧のゼロへの低下は３つの異なる段階で定義されてもよい。これらの段階での電圧低下に関する情報は、ＦＣシステムのＥＣＡ、寄生電流および／もしくは水素クロスオーバｉｘ、ならびに／または短絡抵抗Ｒｓなどのパラメータを抽出するために使用されてもよい。いくつかの実施形態において、ＥＣＡ損失は、引用によってその完全な状態で本明細書に援用される、「Ｉｎ−ｖｅｈｉｃｌｅ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｆｏｒ  ｆｕｅｌ  ｃｅｌｌ  ｓｔａｃｋ  ｈｅａｌｔｈ  ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ」という名称の、同一出願人による米国特許第８，４５０，０２０号に開示されるシステムおよび方法の実施形態を使用して決定されてもよい。
【００３５】
[0034]３０６で、ＦＣシステムにおける触媒のＳＡが推定されてもよい。一定の実施形態において、ＦＣシステムにおける触媒のＳＡは上記のように酸化成長情報（たとえば、酸化成長および酸化成長速度情報）に基づいて推定されてもよい。
【００３６】
[0035]３０４および３０６で推定した情報に基づいて、特定の電流密度でのＦＣシステムの推定出力電圧Ｖｅｓｔが３０８で決定されてもよい。一定の実施形態において、推定出力電圧はＦＣシステムの性能モデルを使用して決定されてもよい。いくつかの実施形態において、ＦＣ制御システムは、特定の電流密度での電力またはセル電圧を評価するように構成される性能推定モジュールを備えてもよい。性能推定モジュールは、ＦＣのＢＯＬで定義される材料特性および駆動サイクルの間のＦＣの動作条件を入力として受信してもよい。触媒と関連づけられる入力はＥＣＡおよびＳＡを含んでもよく、それらは動作の間に減衰してもよい。一定の実施形態において、推定出力電圧は比較的に低電流密度で決定されてもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、推定出力電圧は０．４Ａ．ｃｍ−２未満の電流密度で決定されてもよい。
【００３７】
[0036]３１０で、定常状態電圧測定が行われてＦＣシステムの実出力電圧Ｖａｃｔｕａｌを得てもよい。いくつかの実施形態において、実出力電圧は比較的に低電力（すなわち、比較的低電流密度）で得られてもよい。３１２で、推定出力電圧と実出力電圧との間の差が閾値電圧差に対して比較されてもよい。一定の実施形態において、３０４および３０６で推定した情報に基づいて計算した推定出力電圧と実出力電圧との間の差は、電圧回復手順を通じて回復可能かもしれない電圧損失を備えてもよい。
【００３８】
[0037]回復可能な電圧が閾値を超えなければ、方法３００は３１８へ進んでもよく、ここで方法３００と関連づけられるカウンタが一定の期間（たとえば、一定数の時間）を超えたかどうかが判定されてもよい。そうであれば、方法３００は３１０に戻ってもよい。そうでなければ、方法３００は３２０で終了してもよい。いくつかの実施形態において、カウンタは、受領に応じて回復戦略を開始および／またはその他喚起してもよい信号を備えてもよい。
【００３９】
[0038]回復可能な電圧が閾値電圧を超えれば、方法３００は３１４へ進んでもよく、ここでＦＣシステムにおける電圧回復手順が開始されてもよい。各種の電圧回復手順が開示される実施形態に関連して開始されてもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、電圧回復手順は、比較的に低流量および比較的に低電圧（たとえば、０．３Ｖなど）でＦＣシステムを動作させ、そしてＦＣスタックの冷却およびスタックの加湿を増強することを備えてもよい。比較的に低電圧でのそのような湿式かつ低温のＦＣシステム動作が動作して、ＦＣシステムによって経験される回復可能電圧損失を回復してもよい。
【００４０】
[0039]いくつかの実施形態において、電圧回復手順は、回復可能な電圧が３１４で閾値電圧を超えることを判定することに応じて即時に開始してもよい。他の実施形態において、電圧回復手順は、電圧回復手順が車両性能に悪影響を及ぼすことはない時の３１４での判定（たとえば、車両および／または同様のものの使用に基づいて）に続いて開始のフラグが立てられてもよい。一定の実施形態において、電圧回復手順は単一の時間窓に渡って行われてもよい。さらなる実施形態において、電圧回復手順は複数の時間窓に渡って機会を狙って（たとえば、車両使用に基づいて）行われ、電圧損失回復を達成するためにそのような手順の蓄積効果に依存してもよい。
【００４１】
[0040]３１８で、方法３００に関連して使用されるカウンタはリセットされてもよい。方法３００は続いて３２０で終了してもよい。
[0041]図４は、本明細書に開示されるシステムおよび方法の一定の実施形態を実装するための例示的なシステムを例証する。一定の実施形態において、コンピュータシステム４００はパーソナルコンピュータシステム、サーバコンピュータシステム、オンボード車両コンピュータ、内部ＦＣ制御システム、外部ＦＣ制御システム、および／または開示されるシステムおよび方法を実装するために適切な任意の他の種類のシステムでもよい。さらなる実施形態において、コンピュータシステム４００は、たとえばノートブックコンピュータ、スマートフォンおよび／またはタブレットコンピュータを含む任意の可搬の電子コンピュータシステムまたは電子装置でもよい。
【００４２】
[0042]例証されるように、コンピュータシステム４００は、とりわけ、１つまたは複数のプロセッサ４０２、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）４０４、通信インタフェース４０６、ユーザインタフェース４０８および非一過性のコンピュータ可読記憶媒体４１０を含んでもよい。プロセッサ４０２、ＲＡＭ４０４、通信インタフェース４０６、ユーザインタフェース４０８およびコンピュータ可読記憶媒体４１０は共通データバス４１２を介して互いに通信可能に連結されてもよい。いくつかの実施形態において、コンピュータシステム４００の様々な構成部品はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアおよび／またはそれらの任意の組合せを使用して実装されてもよい。
【００４３】
[0043]ユーザインタフェース４０８は、ユーザがコンピュータシステム４００と対話するのを許容する任意の数の装置を含んでもよい。たとえば、ユーザインタフェース４０８はユーザに対話型インタフェースを表示するために使用されてもよい。ユーザインタフェース４０８はコンピュータシステム４００と通信可能に連結される別々のインタフェースシステムでもよいか、または代替的に、ラップトップもしくは他の類似の装置用の表示インタフェースなどの統合システムでもよい。一定の実施形態において、ユーザインタフェース４０８はタッチスクリーンディスプレイに呈されてもよい。ユーザインタフェース４０８は、たとえばキーボード、トラックボールおよび／またはポインタ装置を含む任意の数の他の入力装置も含んでもよい。
【００４４】
[0044]通信インタフェース４０６は他のコンピュータシステム、周辺装置、および／またはコンピュータシステム４００に通信可能に連結される他の機器と通信することが可能な任意のインタフェースでもよい。たとえば、通信インタフェース４０６はコンピュータシステム４００が他のコンピュータシステム（たとえば、外部データベースおよび／またはインターネットと関連づけられるコンピュータシステム）と通信するのを許容し、転送の他にそのようなシステムからのデータの受信を許してもよい。通信インタフェース４０６は、とりわけ、モデム、衛星データ送信システム、イーサネット（登録商標）カード、ならびに／またはコンピュータシステム４００がデータベース、およびＬＡＮ、ＭＡＮ、ＷＡＮおよびインターネットなどのネットワークに接続することを可能にする任意の他の適切な装置を含んでもよい。さらなる実施形態において、通信インタフェース４０６はさらに、１つもしくは複数のセンサ（たとえば、電流センサ、電圧センサ）ならびに／または開示される実施形態に関連して使用するための情報を測定および／もしくはその他提供するように構成される他のシステムとの通信が可能でもよい。
【００４５】
[0045]プロセッサ４０２は１つまたは複数の汎用プロセッサ、特定用途向けプロセッサ、プログラマブルマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、ＦＰＧＡ、他のカスタマイズ可能なまたはプログラム可能な処理装置、ならびに／または本明細書に開示されるシステムおよび方法を実装することが可能である任意の他の装置もしくは装置の配列を含んでもよい。
【００４６】
[0046]プロセッサ４０２は、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体４１０に記憶されるコンピュータ可読命令を実行するように構成されてもよい。コンピュータ可読記憶媒体４１０は要望通りの他のデータまたは情報を記憶してもよい。いくつかの実施形態において、コンピュータ可読命令はコンピュータ実行可能機能モジュール４１４を含んでもよい。たとえば、コンピュータ可読命令は、上述したシステムおよび方法の機能性のすべてまたは一部を実装するように構成される１つまたは複数の機能モジュールを含んでもよい。コンピュータ可読記憶媒体４１０に記憶されてもよい特定の機能モデルは、ＥＣＡおよびＳＡを推定するように構成されるモジュール、ＦＣシステムの出力電圧を推定するように構成されるモジュール、ＦＣシステムの実出力電圧を決定するように構成されるモジュール、回復可能電圧損失を決定するように構成されるモジュール、電圧回復手順を開始および／もしくはその他制御するように構成されるモジュール、ならびに／または本明細書に開示されるシステムおよび方法を実装するように構成される任意の他のモジュールを含んでもよい。
【００４７】
[0047]上記は明暸性の目的でかなり詳細に説明されたが、その原理から逸脱することなく一定の変化および変更がなされてもよいことが明らかであろう。たとえば、一定の実施形態において、本明細書に開示されるシステムおよび方法は、車両に含まれないＦＣシステムに（たとえば、非常用電源などのように）活用されてもよい。本明細書に説明される工程およびシステムを両方とも実装する多くの代替の仕方があることが留意されるべきである。したがって、本実施例は例証的であり限定的でないとみなされるべきであり、そして本発明は本明細書に与えられた詳細に限定されるべきでなく、添付の請求項の範囲および等価物内で変更されてもよい。
【００４８】
[0048]上記明細書は様々な実施形態を参照しつつ説明された。しかしながら、当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく様々な変更および変化がなされることができることを認識するであろう。たとえば、様々な動作ステップの他に動作ステップを実行するための構成部品が、特定の用途に依存してまたはシステムの動作と関連づけられる任意の数の費用関数を考慮して代替の仕方で実装されてもよい。したがって、ステップの任意の１つまたは複数が削除されても、変更されても、または他のステップと組み合わされてもよい。さらに、本開示は限定的な意味よりむしろ例証的にみなされるべきであり、そしてすべてのそのような変更はその範囲内に含まれるものと意図される。同様に、利益、他の利点および問題の解決策が様々な実施形態に関して上述された。しかしながら、利益、利点、問題の解決策、および任意の利益、利点または解決策を発生させる、またはより顕著にさせてもよい任意の要素は、重要な、必要な、または必須の特徴または要素とは解釈されるべきではない。
【００４９】
[0049]本明細書で使用される場合、用語「備える」および「含む」、ならびにその任意の他の異形は非排他的包含に当てはまるものと意図され、その結果一覧の要素を備える工程、方法、物品または装置はそれらの要素だけを含むのではなく、明示されない、またはそのような工程、方法、システム、物品または装置に固有でない他の要素を含んでもよい。また、本明細書で使用される場合、用語「通信状態にある」、「連結される」、「連結する」およびその任意の他の異形は物理的接続、電気的接続、磁気的接続、光学的接続、通信的接続、機能的接続および／または任意の他の接続を包含するものと意図される。
【００５０】
[0050]当業者は、本発明の基礎原理から逸脱することなく、多くの変化が上記の実施形態の詳細に対してなされてもよいことを認識するであろう。本発明の範囲は、したがって、以下の請求項によってのみ定められるべきである。
【符号の説明】
【００５１】
１００  車両
１０２  ＦＣシステム
１０４  ＦＣ制御システム
１０６  センサ
１０８  内部車両コンピュータシステム
１１０  外部コンピュータシステム
１１２  ＦＣスタック
１１４  セル
１１６  モジュール
２０２  サイクル時間
２０４  比活性
２０６  全酸化充電
４００  コンピュータシステム
４０２  プロセッサ
４０４  ランダムアクセスメモリ
４０６  通信インタフェース
４０８  ユーザインタフェース
４１０  非一過性のコンピュータ可読記憶媒体
４１２  共通データバス
４１４  コンピュータ実行可能機能モジュール
【図１】
2017069194.tif 000005
【図２】
2017069194.tif 000006
【図３】
2017069194.tif 000007
【図４】
2017069194.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月18日(2017.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[001]本開示は燃料電池システムにおける電圧回復を開始するためのシステムおよび方法に関する。より詳細に、とはいえ排他的ではなく、本開示は、関連した燃料電池触媒の推定比活性に部分的に基づいて燃料電池システムにおける電圧回復を開始するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[002]乗用車は車両の電気および駆動列システムの一定の特徴に電力供給する燃料電池（「ＦＣ」）システムを含んでもよい。たとえば、ＦＣシステムは、車両の電気駆動列構成部品に直接（たとえば、電気駆動モータなどを使用して）および／または中間バッテリシステムを介して電力供給するために車両に活用されてもよい。水素はＦＣシステムに使用されてもよい１つの可能な燃料である。水素はＦＣシステムで電気を効率的に発生するために使用されることができるクリーン燃料である。水素ＦＣシステムはアノードとカソードとの間に電解質を含んでもよい電気化学装置である。アノードは水素ガスを受け、そしてカソードは酸素または空気を受ける。水素ガスはアノードで解離されて自由水素プロトンおよび電子を生成する。水素プロトンは電解質を渡って選択的に伝導されてもよい。アノードからの電子は電解質を通過することができず、そしてしたがって、カソードに送られる前に、負荷を通って導かれて仕事を行う。水素プロトンはカソードで酸素および電子と反応して水を生成する。
【０００３】
[003]プロトン交換膜燃料電池（「ＰＥＭＦＣ」）はＦＣ動力車両に使用されてもよい。ＰＥＭＦＣは概してペルフルオロスルホン酸膜などの固体高分子電解質プロトン伝導膜を含む。ＰＥＭＦＣに含まれるアノードおよびカソードは、炭素粒子に担持されかつアイオノマーと混合される微粉触媒粒子（たとえば、白金粒子）を含んでもよい。触媒混合物は膜の反対側に堆積されてもよい。
【０００４】
[004]時間とともに、ＰＥＭＦＣは各種の機構および／または工程による動作電圧損失を経験し、それによってＰＥＭＦＣの性能を低下させることがある。一部のＰＥＭＦＣ電圧損失はＰＥＭＦＣで電圧回復手順を開始することによって回復可能であるかもしれないが、一方で他は回復可能でないかもしれない（たとえば、電極劣化などに起因する損失）。一定の電圧回復手順は、しかしながら、ＰＥＦＭＣに若干の最小限の回復不能な劣化を引き起こすことがある。したがって、そのような手順は、電圧損失回復が有効に実現されるかもしれない時に開始されるべきである。回復可能電圧損失を回復不能電圧損失と区別することはさらに困難で、それによって電圧回復手順がいつ行われるべきかを決定することを困難にすることがある。従来の方法はＦＣシステムの動作寿命に渡る電圧の十分に正確な推定に備えておらず、それによってＦＣシステムの寿命に渡って燃料効率を低下させることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８，４５０，０２０号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[005]本明細書に提示されるシステムおよび方法はＦＣシステムにおける電圧回復手順を開始することに関連して活用されてもよい。本明細書で使用される場合、ＦＣシステムおよび／またはＰＥＭＦＣシステムは単一セルを含んでもよいか、または代替的に、スタック構成に配置される複数セルを含んでもよい。一定の実施形態において、ＦＣシステムが一定の閾値量の回復電圧損失を経験している時に電圧回復手順を開始することは、電圧回復手順によって引き起こされる任意のＦＣ劣化を低減させつつ電圧回復が実現されるのを許容してもよい。本明細書に開示される実施形態は、そのような手順が関連した車両の性能に悪影響を与えるとは予期されない時の間に（たとえば、低車両使用期間などの間に）電圧回復手順を開始するためにさらに使用されてもよい。
【０００７】
[006]ＦＣシステムにおける様々な態様の劣化が回復不能電圧損失と関連づけられてもよい。たとえば、不可逆および／またはその他回復不能電圧損失はＦＣシステムにおける電気化学表面積（「ＥＣＡ」）の損失および触媒比活性（「ＳＡ」）の損失に起因していてもよい。アノードおよび／またはカソード汚染は、しかしながら、回復可能電圧損失という結果になるかもしれない。
【０００８】
[007]上記のように、全電圧損失を単独で見ると、回復可能電圧損失を回復不能電圧損失と区別することは困難で、それによって電圧回復手順によって実現されるかもしれない全電圧損失から可能な電圧回復量を定量化することを複雑にすることがある。本明細書に開示される実施形態に従って、回復不能電圧損失は推定ＥＣＡ損失および推定触媒ＳＡ損失に基づいて決定されてもよい。決定した回復不能電圧損失および全電圧損失に基づいて、回復可能電圧損失量が決定されてもよく、それはＦＣシステムにおける電圧回復手順を開始する時を決定することに関連して使用されてもよい。
【０００９】
[008]いくつかの実施形態において、ＦＣシステムにおける電圧回復手順を開始する（たとえば、ＦＣシステムを標準より低い動作流量および電圧で動作させ、ＦＣシステムの加湿を増強し、関連した冷却による燃料電池システムの冷却を一時期増強する、など）ための方法が、酸化成長量および／または酸化成長速度に基づいてＦＣシステムの触媒のＳＡ損失を推定することと、ＦＣシステムの電気化学表面積損失を推定することと、推定したＳＡ損失および電気化学表面積損失に基づいてＦＣシステムの出力電圧を推定すること（たとえば、ＦＣシステムの性能モデルを設定電流密度などで使用して）とを含んでもよい。ＦＣシステムの出力電圧は測定されてもよく、そして回復可能電圧損失量は推定した出力電圧と実際の出力電圧との間の比較に基づいて決定されてもよい。決定した回復可能電圧損失量が閾値を超えれば、少なくとも１つのＦＣシステム制御動作（たとえば、電圧回復手順）が開始および／または後ほど起動されてもよい。
【００１０】
[009]一定の実施形態において、上述した方法はＰＥＭＦＣシステムと関連づけられる制御エレクトロニクスによって行われても、かつ／または関連した実行可能命令を記憶する非一過性のコンピュータ可読媒体を使用して実装されてもよい。
【００１１】
[0010]図に関する本開示の様々な実施形態を含め、本開示の非限定的かつ非網羅的な実施形態が説明される。
本明細書には、少なくとも本発明の以下の態様が記載されている。
（態様１）
プロセッサと、命令を記憶する通信可能に連結される非一過性のコンピュータ可読記憶媒体とを備える燃料電池システムにおいて、回復可能電圧損失を決定する方法であって、 前記命令は、前記プロセッサによって実行されるとき、前記プロセッサに前記方法を実行させるものであり、前記方法は、
燃料電池システムの触媒の比活性損失を推定するステップと、
前記燃料電池システムの電気化学表面積損失を推定するステップと、
前記推定した比活性損失および前記電気化学表面積損失に基づいて前記燃料電池システムの出力電圧を推定するステップと、
前記燃料電池システムの実出力電圧を測定するステップと、
前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の比較に基づいて回復可能電圧損失量を決定するステップと、
前記決定した回復可能電圧損失量に基づいて少なくとも１つの燃料電池システム制御動作を実行するステップとを含む、方法。
（態様２）
前記回復可能電圧損失量を決定する前記ステップが、前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の差が閾値を超えることを判定するステップを備え、かつ前記制御動作が、前記燃料電池システムにおける電圧回復手順を開始するステップを備える、態様１に記載の方法。
（態様３）
前記電圧回復手順を開始する前記ステップが、前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の前記差が前記閾値を超えると判定した際に前記電圧回復手順を開始するステップを備える、態様２に記載の方法。
（態様４）
前記電圧回復手順を開始する前記ステップが、前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の前記差が前記閾値を超えると判定した後の未来時に前記電圧回復手順を開始するステップを備える、態様２に記載の方法。
（態様５）
前記電圧回復手順が、前記燃料電池システムを標準より低い動作流量および電圧で動作させるステップと、前記燃料電池システムの加湿を増強するステップと、関連した冷却による前記燃料電池システムの冷却を一時期増強するステップとを備える、態様２に記載の方法。
（態様６）
前記燃料電池システムの前記出力電圧を推定する前記ステップが、前記燃料電池システムの性能モデルにさらに基づく、態様１に記載の方法。
（態様７）
前記燃料電池システムの前記出力電圧を推定する前記ステップが、前記燃料電池の前記出力電圧を設定電流密度で推定するステップを備える、態様１に記載の方法。
（態様８）
前記燃料電池が単一セルを備える、態様１に記載の方法。
（態様９）
前記燃料電池が複数のセルを備える、態様１に記載の方法。
（態様１０）
前記燃料電池システムの前記触媒の前記比活性損失を推定する前記ステップが、前記燃料電池システムにおける酸化成長量および酸化成長速度に少なくとも部分的に基づく、態様１に記載の方法。
（態様１１）
命令を備える非一過性のコンピュータ可読媒体であって、前記命令は、プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに燃料電池システムにおける回復可能電圧損失を決定する方法を実行させるものであり、前記方法は、
燃料電池システムの触媒の比活性損失を推定するステップと、
前記燃料電池システムの電気化学表面積損失を推定するステップと、
前記推定した比活性損失および前記電気化学表面積損失に基づいて前記燃料電池システムの出力電圧を推定するステップと、
前記燃料電池システムの実出力電圧を測定するステップと、
前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の比較に基づいて回復可能電圧損失量を決定するステップと、
前記決定した回復可能電圧損失量に基づいて少なくとも１つの燃料電池システム制御動作を実行するステップとを含む、非一過性のコンピュータ可読媒体。
（態様１２）
前記回復可能電圧損失量を決定する前記ステップが、前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の差が閾値を超えることを判定するステップを備え、かつ前記制御動作が、前記燃料電池システムにおける電圧回復手順を開始するステップを備える、態様１１に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
（態様１３）
前記電圧回復手順を開始する前記ステップが、前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の前記差が前記閾値を超えると判定した際に前記電圧回復手順を開始するステップを備える、態様１２に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
（態様１４）
前記電圧回復手順を開始する前記ステップが、前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の前記差が前記閾値を超えると判定した後の未来時に前記電圧回復手順を開始するステップを備える、態様１２に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
（態様１５）
前記電圧回復手順が、前記燃料電池システムを標準より低い動作流量および電圧で動作させるステップと、前記燃料電池システムの加湿を増強するステップと、関連した冷却による前記燃料電池システムの冷却を一時期増強するステップとを備える、態様１２に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
（態様１６）
前記燃料電池システムの前記出力電圧を推定する前記ステップが、前記燃料電池システムの性能モデルにさらに基づく、態様１１に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
（態様１７）
前記燃料電池システムの前記出力電圧を推定する前記ステップが、前記燃料電池の前記出力電圧を設定電流密度で推定するステップを備える、態様１１に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
（態様１８）
前記燃料電池が単一セルを備える、態様１１に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
（態様１９）
前記燃料電池が複数のセルを備える、態様１１に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
（態様２０）
前記燃料電池システムの前記触媒の前記比活性損失を推定する前記ステップが、前記燃料電池システムにおける酸化成長量および酸化成長速度に少なくとも部分的に基づく、態様１１に記載の非一過性のコンピュータ可読媒体。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】[0011]本明細書に開示される実施形態に従う車両に含まれるＦＣシステムの図を例証する。
【図２】[0012]図２Ａは、本明細書に開示される実施形態に従う例示的なＦＣシステムの複数の電圧サイクル試験に対するＳＡ損失とサイクル時間との間の例示的な関係を図示するグラフを例証する。[0013]図２Ｂは、本明細書に開示される実施形態に従う例示的なＦＣシステムにおけるＳＡ損失と全酸化充電との間の例示的な相関を図示するグラフを例証する。
【図３】[0014]本明細書に開示される実施形態に従うＦＣシステムにおける電圧回復を開始するための例示的な方法のフローチャートを例証する。
【図４】[0015]開示されるシステムおよび方法の様々な実施形態を実装するために使用されてもよい例示的なシステムの図を例証する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[0016]本開示の実施形態に従うシステムおよび方法の詳細な説明が以下に提供される。いくつかの実施形態が説明されるが、本開示が任意の一実施形態に限定されず、その代わりに多数の代替例、変更例および等価例を包含することが理解されるべきである。加えて、本明細書に開示される実施形態の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細が以下の説明に記載されるが、いくつかの実施形態はこれらの詳細のいくつかまたはすべてなしで実践されることができる。その上、明暸性の目的で、関連技術で知られている一定の技術項目は、本開示を不必要に不明瞭にすることを回避するために詳細には説明されない。
【００１４】
[0017]本開示の実施形態は図面を参照することによって最もよく理解されるであろうが、そこでは同様の部分は同様の数字によって示されてもよい。概して本明細書で図に説明および例証されるように、開示される実施形態の構成部品は多種多様な異なる構成に配置および設計されることもできる。したがって、本開示のシステムおよび方法の実施形態の以下の詳細な説明は、特許請求されるような本開示の範囲を限定するものとは意図されず、単に本開示の可能な実施形態の代表にすぎない。加えて、別途明記されない限り、方法のステップは必ずしも任意の特定の順序で、または順次にさえ実行される必要があるわけではなく、ステップは一度のみ実行される必要もない。
【００１５】
[0018]本明細書に開示されるシステムおよび方法は、全電圧損失、推定ＥＣＡ損失および推定触媒ＳＡ損失に部分的に基づいてＦＣシステムにおける回復可能電圧損失量を決定することに関連して活用されてもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、推定ＥＣＡおよび触媒ＳＡ損失は回復不能電圧損失を決定するために使用されてもよい。決定した回復不能電圧損失および全電圧損失に基づいて、回復可能電圧損失量が決定されてもよい。いくつかの実施形態において、決定した回復可能電圧損失量はＦＣシステムにおける電圧回復手順を開始する時を決定することに関連して使用されてもよい。
【００１６】
[0019]図１は、本明細書に開示される実施形態に従う車両１００に含まれるＦＣシステム１０２の図を例証する。車両システム１００は自動車両、海洋車両、航空機および／または任意の他の種類の車両でもよく、かつ本明細書に開示されるシステムおよび方法を組み込むための任意の適切な種類の駆動列を含んでもよい。開示されるシステムおよび方法の追加の実施形態は、たとえば定置のＦＣシステム（たとえば、建物および／または同様のもののための非常用電源）を含む任意の他の種類のＦＣシステム１０２に関連して活用されてもよい。
【００１７】
[0020]車両１００は、一定の実施形態において高圧（「ＨＶ」）バッテリシステム（不図示）と連結されてもよいＦＣスタック１１２を含むＦＣシステム１０２を含んでもよい。ＨＶバッテリシステムは車両１００の電気駆動列構成部品（不図示）に電力供給するために使用されてもよい。さらなる実施形態において、ＦＣスタック１１２は低圧バッテリと連結されてもよく、かつたとえば車両スタータシステム（たとえば、スタータモータ）、照明システム、点火システム、空気調和システムなどを含む各種の車両１００システムに電気エネルギーを供給するように構成されてもよい。その上さらなる実施形態において、ＦＣシステム１０２は一定の車両システムに直接電力供給するように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、ＦＣシステム１０２は単一セルを備えてもよいか、または例証されるように、スタック構成に配置される複数セル１１４を含んでもよい。
【００１８】
[0021]ＦＣスタック１１２はＦＣ制御システム１０４と関連づけられてもよい。ＦＣ制御システム１０４はＦＣスタック１１２の一定の動作を監視および制御するように構成されてもよい。たとえば、ＦＣ制御システム１０４は調節可能な性能パラメータを監視および制御し、かつ／またはＦＣスタック１１２の充電および放電動作を管理するように構成されてもよい。一定の実施形態において、ＦＣ制御システム１０４は１つもしくは複数のセンサ１０６（たとえば、電圧センサ、電流センサおよび／もしくは同様のものなど）、ならびに／またはＦＣ制御システム１０４がＦＣスタック１１２および／もしくはその構成セル１１４の動作を監視および制御することを可能にするように構成される他のシステムと通信可能に連結されてもよい。
【００１９】
[0022]本明細書に開示される実施形態に従って、ＦＣスタック１１２と通信状態にあるセンサ１０６はＦＣ制御システム１０４および／または他のシステム（たとえば、内部車両コンピュータシステム１０８および／または外部コンピュータシステム１１０）に、ＥＣＡ損失を推定および／もしくは触媒ＳＡ損失を推定し、推定回復不能電圧損失を決定し、推定回復可能電圧損失を決定し、ならびに／または全電圧および／もしくは全電圧損失を決定するために使用されてもよい情報を提供してもよい。ＦＣ制御システム１０４は車両１００に含まれる他のシステムに情報提供および／またはそこから情報受信するようにさらに構成されてもよい。たとえば、ＦＣ制御システム１０４は内部車両コンピュータシステム１０８および／または外部コンピュータシステム１１０と通信可能に連結されてもよい。
【００２０】
[0023]制御システム１０４は内部制御システム、外部制御システム、ならびに／または任意の他の車両制御および／もしくはコンピュータシステムを備えてもよい。さらなる実施形態において、制御システム１０４は車両１００に含まれる他のシステムおよび／または車両１００の操縦者に情報提供および／またはそれらから情報受信するように構成されてもよい。単一の制御システム１０４に関連して例証されるが、開示されるシステムおよび方法の実施形態が複数の適切な制御および／またはコンピューティングシステムを使用して実装されてもよいことが認識されるであろう。
【００２１】
[0024]いくつかの実施形態において、制御システム１０４、内部車両コンピュータシステム１０８および／または外部コンピュータシステム１１０は、制御システム１０４、ならびに／または内部車両コンピュータシステム１０８および／もしくは外部コンピュータシステム１１０によって実行されると、システム１０４、１０８および／または１１０に開示されるシステムおよび方法の実施形態を実装させるモジュール１１６を備えてもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、モジュール１１６はシステム１０４、１０８および／または１１０に、全電圧損失、推定ＥＣＡ損失および推定触媒ＳＡ損失に部分的に基づいてＦＣシステムにおける回復可能電圧損失量を決定させてもよい。さらなる実施形態において、モジュール１１６はシステム１０４、１０８および／または１１０に、決定した回復可能電圧損失量に少なくとも部分的に基づいてＦＣシステムにおける電圧回復手順を開始させてもよい。
【００２２】
[0025]図１に関連して提示したアーキテクチャ、関係および例に対して、発明本体の範囲内でいくつかの変形がなされることができることが認識されるであろう。たとえば、上述した一定の装置および／またはシステム機能性は単一の装置および／もしくはシステム、ならびに／または任意の適切な構成の装置および／もしくはシステムの任意の適切な組合せに統合されてもよい。同様に、開示したシステムおよび方法の一定の実施形態がＦＣ制御システム１０４によって実装されるものと説明されるが、内部車両コンピュータシステム１０８、外部コンピュータシステム１１０および／または任意の他のコンピュータシステムが本明細書に開示した実施形態を実装してもよいことが認識されるであろう。したがって、図１に関連して提示したアーキテクチャ、関係および例が限定ではなく、例証および説明の目的で提供されることが認識されるであろう。
【００２３】
[0026]図２Ａは、例示的なＦＣシステムの複数の電圧サイクル試験に対するＳＡ２０４（たとえば、μＡ／ｃｍ２Ｐｔに関して表される）とサイクル時間２０２（たとえば、時間に関して表される）との間の例示的な関係を図示するグラフ２００ａを例証する。特に、グラフ２００ａは、温度および相対湿度変動を説明するＦＣシステムの２５件の例示的な電圧サイクル試験に対するＳＡ２０４損失対サイクル時間２０２を例証する。例証されるように、サイクル時間２０２が増加するにつれて、ＦＣ触媒のＳＡ２０４は減少し、それによってＦＣシステムにおける回復不能電圧損失の原因となることがある。
【００２４】
[0027]図２Ｂは、本明細書に開示される実施形態に従う例示的なＦＣシステムにおけるＳＡ２０４と全酸化充電および／または損傷係数（「φ」）２０６との間の例示的な相関（たとえば、線２０８）を図示するグラフ２００ｂを例証する。一定の実施形態において、ＦＣシステムは白金（「Ｐｔ」または「Ｐｔ合金」）を備える触媒を活用してもよく、それはＦＣシステムで酸化して２つの状態の酸化物、ＰｔＯおよびＰｔＯＯを形成してもよい。一定の実施形態において、ＦＣシステムにおけるＰｔＯおよび／もしくはＰｔＯＯ成長量ならびに／または経時酸化成長速度を計算するために、酸化物モデルが使用されてもよい。
【００２５】
[0028]たとえば、いくつかの実施形態において、ＦＣ制御システム（たとえば、内部および／または外部車両制御システム）によって実行されるモジュールは、適切な酸化物モデルを使用して、駆動サイクルの間にその場で２つの状態の酸化物、ＰｔＯおよびＰｔＯＯを決定してもよい。いくつかの実施形態において、酸化物モデルへの入力は、たとえば電流密度、セル電圧、温度および／または相対湿度を含む様々な駆動サイクルパラメータを含んでもよい。少なくとも部分的にこの情報に基づいて、酸化物モデルはＦＣシステムにおけるＰｔＯおよび／もしくはＰｔＯＯ成長量ならびに／または経時酸化成長速度に関する推定値を提供してもよい。
【００２６】
[0029]一定の実施形態において、ＦＣでの酸化成長に関する情報はＦＣのＳＡ２０４を推定することに関連して使用されてもよい。一定の実施形態において、所与の時のＦＣのＳＡ２０４は以下に従って表されてもよい：
【００２７】
【数１】
2017069194.tif 000009
式中、ａ、ｂおよびβは特定のＦＣ設計の特性化試験に基づいて決定される定数であり、かつφは全酸化充電および／または損傷係数である。いくつかの実施形態において、ＦＣに対して試験が行われて、たとえば電圧サイクル、温度および／または相対湿度を含む係数に基づいて比活性減衰に関するデータを得てもよい。一定の実施形態において、この試験はグラフ２００ａに例証される一定のデータを提供してもよい。酸化物モデルを使用して、全酸化充電が様々な電圧サイクルに対して得られてもよく、それは以下に提示される式２に従って与えられてもよい。式１の関数形式は、データとモデルとの間の誤差を低減および／またはその他最小化するようにパラメータａおよびｂを得るために使用されてもよい。いくつかの実施形態において、パラメータａ、ｂおよびβを得るために２つまたは３つのデータセットが十分かもしれないが、任意の適切な数のデータセットも使用されてもよい。
【００２８】
[0030]いくつかの実施形態において、全酸化充電および／または損傷係数は以下によって与えられてもよい：
【００２９】
【数２】
2017069194.tif 000010
式中、ｋ、ｎおよびｍは特定のＦＣ設計の特性化試験に基づいて決定される定数である。いくつかの実施形態において、式１に表される相関との測定データセットのアライメントを改善するために、追加の項が使用されてもよい。
【００３０】
[0031]いくつかの実施形態において、ＳＡ減衰は駆動サイクルの間に触媒からの元素を合金することの損失に関係があってもよい。ＦＣスタックの電圧サイクルの間に発生する酸化／還元工程からの空孔の注入は触媒表面活性の減衰をさらに引き起こしてもよい。全酸化充電および／または損傷係数φは電圧または駆動サイクルの間に注入される全空孔に関してもよい。パラメータａ、ｂおよびβは時間とともにＳＡをスケールダウンしてもよいエージング係数である。電圧サイクルでの酸化／還元工程の間、２種類の酸化物（ＰｔＯおよびＰｔＯＯ）が形成され、異なる速度で空孔を挿入する。式２に含まれるパラメータｋはＰｔＯと比較してＰｔＯＯによって形成される空孔の寄与を表してもよい。
【００３１】
[0032]図３は、本明細書に開示される実施形態に従うＦＣシステムにおける電圧回復を開始するための例示的な方法３００のフローチャートを例証する。いくつかの実施形態において、例証される方法３００および／またはその構成ステップのいずれかは、ＦＣ制御および／または任意の他の適切なコンピュータシステムを少なくとも部分的に使用して行われてもよい。
【００３２】
[0033]方法３００は３０２で開始してもよい。３０４で、ＦＣシステムのＥＣＡ、寄生電流および／もしくは水素クロスオーバｉｘ、ならびに／または短絡抵抗Ｒｓが推定されてもよい。車両運転停止の間、ＦＣ電圧のゼロへの低下は３つの異なる段階で定義されてもよい。これらの段階での電圧低下に関する情報は、ＦＣシステムのＥＣＡ、寄生電流および／もしくは水素クロスオーバｉｘ、ならびに／または短絡抵抗Ｒｓなどのパラメータを抽出するために使用されてもよい。いくつかの実施形態において、ＥＣＡ損失は、引用によってその完全な状態で本明細書に援用される、「Ｉｎ−ｖｅｈｉｃｌｅ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｆｏｒ  ｆｕｅｌ  ｃｅｌｌ  ｓｔａｃｋ  ｈｅａｌｔｈ  ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ」という名称の、同一出願人による米国特許第８，４５０，０２０号に開示されるシステムおよび方法の実施形態を使用して決定されてもよい。
【００３３】
[0034]３０６で、ＦＣシステムにおける触媒のＳＡが推定されてもよい。一定の実施形態において、ＦＣシステムにおける触媒のＳＡは上記のように酸化成長情報（たとえば、酸化成長および酸化成長速度情報）に基づいて推定されてもよい。
【００３４】
[0035]３０４および３０６で推定した情報に基づいて、特定の電流密度でのＦＣシステムの推定出力電圧Ｖｅｓｔが３０８で決定されてもよい。一定の実施形態において、推定出力電圧はＦＣシステムの性能モデルを使用して決定されてもよい。いくつかの実施形態において、ＦＣ制御システムは、特定の電流密度での電力またはセル電圧を評価するように構成される性能推定モジュールを備えてもよい。性能推定モジュールは、ＦＣのＢＯＬで定義される材料特性および駆動サイクルの間のＦＣの動作条件を入力として受信してもよい。触媒と関連づけられる入力はＥＣＡおよびＳＡを含んでもよく、それらは動作の間に減衰してもよい。一定の実施形態において、推定出力電圧は比較的に低電流密度で決定されてもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、推定出力電圧は０．４Ａ．ｃｍ−２未満の電流密度で決定されてもよい。
【００３５】
[0036]３１０で、定常状態電圧測定が行われてＦＣシステムの実出力電圧Ｖａｃｔｕａｌを得てもよい。いくつかの実施形態において、実出力電圧は比較的に低電力（すなわち、比較的低電流密度）で得られてもよい。３１２で、推定出力電圧と実出力電圧との間の差が閾値電圧差に対して比較されてもよい。一定の実施形態において、３０４および３０６で推定した情報に基づいて計算した推定出力電圧と実出力電圧との間の差は、電圧回復手順を通じて回復可能かもしれない電圧損失を備えてもよい。
【００３６】
[0037]回復可能な電圧が閾値を超えなければ、方法３００は３１８へ進んでもよく、ここで方法３００と関連づけられるカウンタが一定の期間（たとえば、一定数の時間）を超えたかどうかが判定されてもよい。そうであれば、方法３００は３１０に戻ってもよい。そうでなければ、方法３００は３２０で終了してもよい。いくつかの実施形態において、カウンタは、受領に応じて回復戦略を開始および／またはその他喚起してもよい信号を備えてもよい。
【００３７】
[0038]回復可能な電圧が閾値電圧を超えれば、方法３００は３１４へ進んでもよく、ここでＦＣシステムにおける電圧回復手順が開始されてもよい。各種の電圧回復手順が開示される実施形態に関連して開始されてもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、電圧回復手順は、比較的に低流量および比較的に低電圧（たとえば、０．３Ｖなど）でＦＣシステムを動作させ、そしてＦＣスタックの冷却およびスタックの加湿を増強することを備えてもよい。比較的に低電圧でのそのような湿式かつ低温のＦＣシステム動作が動作して、ＦＣシステムによって経験される回復可能電圧損失を回復してもよい。
【００３８】
[0039]いくつかの実施形態において、電圧回復手順は、回復可能な電圧が３１４で閾値電圧を超えることを判定することに応じて即時に開始してもよい。他の実施形態において、電圧回復手順は、電圧回復手順が車両性能に悪影響を及ぼすことはない時の３１４での判定（たとえば、車両および／または同様のものの使用に基づいて）に続いて開始のフラグが立てられてもよい。一定の実施形態において、電圧回復手順は単一の時間窓に渡って行われてもよい。さらなる実施形態において、電圧回復手順は複数の時間窓に渡って機会を狙って（たとえば、車両使用に基づいて）行われ、電圧損失回復を達成するためにそのような手順の蓄積効果に依存してもよい。
【００３９】
[0040]３１６で、方法３００に関連して使用されるカウンタはリセットされてもよい。方法３００は続いて３２０で終了してもよい。
[0041]図４は、本明細書に開示されるシステムおよび方法の一定の実施形態を実装するための例示的なシステムを例証する。一定の実施形態において、コンピュータシステム４００はパーソナルコンピュータシステム、サーバコンピュータシステム、オンボード車両コンピュータ、内部ＦＣ制御システム、外部ＦＣ制御システム、および／または開示されるシステムおよび方法を実装するために適切な任意の他の種類のシステムでもよい。さらなる実施形態において、コンピュータシステム４００は、たとえばノートブックコンピュータ、スマートフォンおよび／またはタブレットコンピュータを含む任意の可搬の電子コンピュータシステムまたは電子装置でもよい。
【００４０】
[0042]例証されるように、コンピュータシステム４００は、とりわけ、１つまたは複数のプロセッサ４０２、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）４０４、通信インタフェース４０６、ユーザインタフェース４０８および非一過性のコンピュータ可読記憶媒体４１０を含んでもよい。プロセッサ４０２、ＲＡＭ４０４、通信インタフェース４０６、ユーザインタフェース４０８およびコンピュータ可読記憶媒体４１０は共通データバス４１２を介して互いに通信可能に連結されてもよい。いくつかの実施形態において、コンピュータシステム４００の様々な構成部品はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアおよび／またはそれらの任意の組合せを使用して実装されてもよい。
【００４１】
[0043]ユーザインタフェース４０８は、ユーザがコンピュータシステム４００と対話するのを許容する任意の数の装置を含んでもよい。たとえば、ユーザインタフェース４０８はユーザに対話型インタフェースを表示するために使用されてもよい。ユーザインタフェース４０８はコンピュータシステム４００と通信可能に連結される別々のインタフェースシステムでもよいか、または代替的に、ラップトップもしくは他の類似の装置用の表示インタフェースなどの統合システムでもよい。一定の実施形態において、ユーザインタフェース４０８はタッチスクリーンディスプレイに呈されてもよい。ユーザインタフェース４０８は、たとえばキーボード、トラックボールおよび／またはポインタ装置を含む任意の数の他の入力装置も含んでもよい。
【００４２】
[0044]通信インタフェース４０６は他のコンピュータシステム、周辺装置、および／またはコンピュータシステム４００に通信可能に連結される他の機器と通信することが可能な任意のインタフェースでもよい。たとえば、通信インタフェース４０６はコンピュータシステム４００が他のコンピュータシステム（たとえば、外部データベースおよび／またはインターネットと関連づけられるコンピュータシステム）と通信するのを許容し、転送の他にそのようなシステムからのデータの受信を許してもよい。通信インタフェース４０６は、とりわけ、モデム、衛星データ送信システム、イーサネット（登録商標）カード、ならびに／またはコンピュータシステム４００がデータベース、およびＬＡＮ、ＭＡＮ、ＷＡＮおよびインターネットなどのネットワークに接続することを可能にする任意の他の適切な装置を含んでもよい。さらなる実施形態において、通信インタフェース４０６はさらに、１つもしくは複数のセンサ（たとえば、電流センサ、電圧センサ）ならびに／または開示される実施形態に関連して使用するための情報を測定および／もしくはその他提供するように構成される他のシステムとの通信が可能でもよい。
【００４３】
[0045]プロセッサ４０２は１つまたは複数の汎用プロセッサ、特定用途向けプロセッサ、プログラマブルマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、ＦＰＧＡ、他のカスタマイズ可能なまたはプログラム可能な処理装置、ならびに／または本明細書に開示されるシステムおよび方法を実装することが可能である任意の他の装置もしくは装置の配列を含んでもよい。
【００４４】
[0046]プロセッサ４０２は、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体４１０に記憶されるコンピュータ可読命令を実行するように構成されてもよい。コンピュータ可読記憶媒体４１０は要望通りの他のデータまたは情報を記憶してもよい。いくつかの実施形態において、コンピュータ可読命令はコンピュータ実行可能機能モジュール４１４を含んでもよい。たとえば、コンピュータ可読命令は、上述したシステムおよび方法の機能性のすべてまたは一部を実装するように構成される１つまたは複数の機能モジュールを含んでもよい。コンピュータ可読記憶媒体４１０に記憶されてもよい特定の機能モデルは、ＥＣＡおよびＳＡを推定するように構成されるモジュール、ＦＣシステムの出力電圧を推定するように構成されるモジュール、ＦＣシステムの実出力電圧を決定するように構成されるモジュール、回復可能電圧損失を決定するように構成されるモジュール、電圧回復手順を開始および／もしくはその他制御するように構成されるモジュール、ならびに／または本明細書に開示されるシステムおよび方法を実装するように構成される任意の他のモジュールを含んでもよい。
【００４５】
[0047]上記は明暸性の目的でかなり詳細に説明されたが、その原理から逸脱することなく一定の変化および変更がなされてもよいことが明らかであろう。たとえば、一定の実施形態において、本明細書に開示されるシステムおよび方法は、車両に含まれないＦＣシステムに（たとえば、非常用電源などのように）活用されてもよい。本明細書に説明される工程およびシステムを両方とも実装する多くの代替の仕方があることが留意されるべきである。したがって、本実施例は例証的であり限定的でないとみなされるべきであり、そして本発明は本明細書に与えられた詳細に限定されるべきでなく、添付の請求項の範囲および等価物内で変更されてもよい。
【００４６】
[0048]上記明細書は様々な実施形態を参照しつつ説明された。しかしながら、当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく様々な変更および変化がなされることができることを認識するであろう。たとえば、様々な動作ステップの他に動作ステップを実行するための構成部品が、特定の用途に依存してまたはシステムの動作と関連づけられる任意の数の費用関数を考慮して代替の仕方で実装されてもよい。したがって、ステップの任意の１つまたは複数が削除されても、変更されても、または他のステップと組み合わされてもよい。さらに、本開示は限定的な意味よりむしろ例証的にみなされるべきであり、そしてすべてのそのような変更はその範囲内に含まれるものと意図される。同様に、利益、他の利点および問題の解決策が様々な実施形態に関して上述された。しかしながら、利益、利点、問題の解決策、および任意の利益、利点または解決策を発生させる、またはより顕著にさせてもよい任意の要素は、重要な、必要な、または必須の特徴または要素とは解釈されるべきではない。
【００４７】
[0049]本明細書で使用される場合、用語「備える」および「含む」、ならびにその任意の他の異形は非排他的包含に当てはまるものと意図され、その結果一覧の要素を備える工程、方法、物品または装置はそれらの要素だけを含むのではなく、明示されない、またはそのような工程、方法、システム、物品または装置に固有でない他の要素を含んでもよい。また、本明細書で使用される場合、用語「通信状態にある」、「連結される」、「連結する」およびその任意の他の異形は物理的接続、電気的接続、磁気的接続、光学的接続、通信的接続、機能的接続および／または任意の他の接続を包含するものと意図される。
【００４８】
[0050]当業者は、本発明の基礎原理から逸脱することなく、多くの変化が上記の実施形態の詳細に対してなされてもよいことを認識するであろう。本発明の範囲は、したがって、以下の請求項によってのみ定められるべきである。
【符号の説明】
【００４９】
１００  車両
１０２  ＦＣシステム
１０４  ＦＣ制御システム
１０６  センサ
１０８  内部車両コンピュータシステム
１１０  外部コンピュータシステム
１１２  ＦＣスタック
１１４  セル
１１６  モジュール
２０２  サイクル時間
２０４  比活性
２０６  全酸化充電
４００  コンピュータシステム
４０２  プロセッサ
４０４  ランダムアクセスメモリ
４０６  通信インタフェース
４０８  ユーザインタフェース
４１０  非一過性のコンピュータ可読記憶媒体
４１２  共通データバス
４１４  コンピュータ実行可能機能モジュール
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサと、命令を記憶する通信可能に連結される非一過性のコンピュータ可読記憶媒体とを備える燃料電池システムにおいて、回復可能電圧損失を決定する方法であって、  前記命令は、前記プロセッサによって実行されるとき、前記プロセッサに前記方法を実行させるものであり、前記方法は、
燃料電池システムの触媒の比活性損失を推定するステップと、
前記燃料電池システムの電気化学表面積損失を推定するステップと、
前記推定した比活性損失および前記電気化学表面積損失に基づいて前記燃料電池システムの出力電圧を推定するステップと、
前記燃料電池システムの実出力電圧を測定するステップと、
前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の比較に基づいて回復可能電圧損失量を決定するステップと、
前記決定した回復可能電圧損失量に基づいて少なくとも１つの燃料電池システム制御動作を実行するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記回復可能電圧損失量を決定する前記ステップが、前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の差が閾値を超えることを判定するステップを備え、かつ前記制御動作が、前記燃料電池システムにおける電圧回復手順を開始するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電圧回復手順を開始する前記ステップが、前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の前記差が前記閾値を超えると判定した際に前記電圧回復手順を開始するステップを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記電圧回復手順を開始する前記ステップが、前記推定した出力電圧と前記実出力電圧との間の前記差が前記閾値を超えると判定した後の未来時に前記電圧回復手順を開始するステップを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記電圧回復手順が、前記燃料電池システムを標準より低い動作流量および電圧で動作させるステップと、前記燃料電池システムの加湿を増強するステップと、関連した冷却による前記燃料電池システムの冷却を一時期増強するステップとを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記燃料電池システムの前記出力電圧を推定する前記ステップが、前記燃料電池システムの性能モデルにさらに基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記燃料電池システムの前記出力電圧を推定する前記ステップが、前記燃料電池の前記出力電圧を設定電流密度で推定するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記燃料電池が単一セルを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記燃料電池が複数のセルを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記燃料電池システムの前記触媒の前記比活性損失を推定する前記ステップが、前記燃料電池システムにおける酸化成長量および酸化成長速度に少なくとも部分的に基づく、請求項１に記載の方法。
【外国語明細書】
2017069194000001.pdf