JP2001023667A - 燃料電池車の出力診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、燃料電池に長期劣化が生じている
場合でも、警告を受けるまで車両の運転を停止すること
なく走行を継続することができる燃料電池車の出力診断
装置を提供することにある。 【解決手段】 車両停止時に、燃料電池スタック１５か
ら所定電流を所定時間だけ二次電池２１に出力するよう
に燃料電池制御装置５１により制御しておき、燃料電池
スタック１５から出力される出力電圧をスタック電圧セ
ンサ３５で検出して内部ＲＯＭに記憶する。そして、燃
料電池スタック１５の出力電圧に関する現在値と前もっ
て記憶された初期値を比較して出力低下率を算出し、燃
料電池スタック１５から出力可能な最大電力を出力低下
率に応じて補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池車の出力
診断装置に関し、特に、燃料電池に長期劣化が生じてい
る場合でも、警告を発生するまで車両の運転を継続させ
ることができる燃料電池車の出力診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料電池車としては、燃料電池と
二次電池から出力される電力を駆動モータに供給して走
行するハイブリッド型燃料電池車が知られている。この
ような燃料電池車には、燃料電池と二次電池の出力状態
を診断するために出力診断装置が搭載されている。

【０００３】この出力診断装置は、運転中に、燃料電池
および二次電池の各セルの下限電圧や、代表セルグルー
プの上限電圧や下限電圧を監視して、それらが一定の限
界値を越えた場合に、充放電を停止して燃料電池や二次
電池を保護するようにしている。

【０００４】このような技術は、例えば、燃料電池に関
しては特開平６−２２３８５９号公報に報告されてお
り、また、二次電池に関しては特開平８−１６８１８３
号公報に報告されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、二次電
池のセル電圧が低下した場合は、必ずしもセル劣化を示
しているのに対し、燃料電池のセル電圧が低下した場
合、必ずセル劣化を示しているわけではなく、例えば燃
料の流量不足に起因することもある。この場合、燃料電
池に供給する燃料の流量を増加すれば、セル電圧も増加
するので、燃料電池の運転停止を回避することができ
る。

【０００６】このように燃料電池では、セル電圧が一時
的に減少しても、それが直ちにセル劣化を示すものでな
く、回復可能なことがある。一方、二次電池では、セル
電圧の低下はセルそのものの劣化を意味し、一旦、セル
電圧が低下した場合、充電しない限りセル電圧が回復す
ることはない。従って、燃料電池と二次電池の出力状態
を診断する場合、両者に同一の方法を適用することはで
きない。

【０００７】ところが、従来の燃料電池車にあっては、
燃料電池の出力電圧が降下した原因が、セルの長期劣化
に起因するものか確実に判断することができなかった。
このため、実際の運転上、車両負荷は常に変化している
ので、燃料電池のセル電圧が変動して所定範囲から外れ
た場合には、燃料電池の運転を停止するようにしてい
た。

【０００８】この結果、従来の燃料電池車にあっては、
燃料電池のセル電圧によっては、本来不要な運転の停止
をせざるを得ないといった問題があった。

【０００９】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的としては、燃料電池に長期劣化が生じている場
合でも、警告を受けるまで車両の運転を停止することな
く走行を継続することができる燃料電池車の出力診断装
置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するため、燃料電池と二次電池から出力
される電力を駆動モータに供給して走行する燃料電池車
に対して、燃料電池の出力状態を診断する燃料電池車の
出力診断装置において、車両停止時に、燃料電池から所
定電流を所定時間だけ二次電池に出力するように制御す
る燃料電池制御手段と、燃料電池から出力される出力電
圧を検出する出力電圧検出手段と、燃料電池の出力電圧
を記憶する出力電圧記憶手段と、燃料電池の出力電圧に
関する現在値と前もって記憶された初期値を比較して出
力低下率を算出する算出手段と、燃料電池から出力可能
な最大電力を出力低下率に応じて補正する補正手段とを
備えたことを要旨とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記出力検出手段により検出される燃料電池の
出力電圧が所定値以下になるかを判断する出力電圧判断
手段と、燃料電池から出力される出力電圧が所定値以下
なった場合には、燃料電池の点検又は交換を促す警告を
報知する報知手段とを備えたことを要旨とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記出力電圧検出手段は、燃料電池を構成する
個々のセル、又は、複数個のセルから検出することを要
旨とする。

【００１３】請求項４記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記燃料電池の出力電圧の降下に影響を与える
原因の原因値を検出する検出手段と、この原因値の変化
量に対応する出力電圧の正常時の降下量を予め記憶する
基準降下量記憶手段と、前記検出手段により検出された
原因値の変化量に基づいて、基準降下量記憶手段から基
準となる正常時の電圧降下量を読み出し、前記出力電圧
検出により検出された出力電圧の実際の降下量からこの
正常時の電圧降下量を減算した結果量が規定値以上かを
判断する判断手段と、この結果量が規定値以上の場合に
は、前記燃料電池の出力電圧が降下する原因を報知する
原因報知手段とを備えたことを要旨とする。

【００１４】請求項５記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記検出手段は、前記燃料電池に流入する水素
ガスの流量を検出する水素ガス流量検出手段、前記燃料
電池から排出されるＣＯ濃度を検出するＣＯ濃度検出手
段、前記燃料電池に流入する水素ガスの圧力を検出する
水素ガス圧力検出手段、前記燃料電池の温度を検出する
温度検出手段のうち少なくともいずれか１つからなるこ
とを要旨とする。

【００１５】

【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、車両停
止時に、燃料電池から所定電流を所定時間だけ二次電池
に出力するように制御しておき、燃料電池から出力され
る出力電圧を検出して記憶する。そして、燃料電池の出
力電圧に関する現在値と前もって記憶された初期値を比
較して出力低下率を算出し、燃料電池から出力可能な最
大電力を出力低下率に応じて補正することで、負荷変動
の少ない車両停車時に燃料電池の出力低下率を精度よく
求めて最大電力を補正するようにしているので、燃料電
池に長期劣化が生じている場合でも、車両の運転を停止
することなく走行を継続することができる。

【００１６】また、請求項２記載の本発明によれば、燃
料電池の出力電圧が所定値以下になった場合には、燃料
電池の点検又は交換を促す警告を報知することで、燃料
電池に長期劣化が生じている場合でも、警告を受けるま
で安心して車両を運転することができ、警告を受けたと
きに速やかに燃料電池の点検又は交換をサービスセンタ
に依頼することができる。

【００１７】また、請求項３記載の本発明によれば、燃
料電池を構成する個々のセル、又は、複数個のセルから
出力電圧を検出するようにしているので、個々又は複数
個のセル単位で燃料電池の点検又は交換を促す警告を報
知することができる。

【００１８】また、請求項４記載の本発明によれば、燃
料電池の出力電圧の降下に影響を与える原因の原因値を
検出しておき、この原因値の変化量に対応する出力電圧
の正常時の降下量を予め記憶しておく。ここで、検出さ
れた原因値の変化量に基づいて基準となる正常時の電圧
降下量を読み出し、出力電圧の実際の降下量からこの正
常時の電圧降下量を減算した結果量が規定値以上かを判
断する。そして、この結果量が規定値以上の場合には、
燃料電池の出力電圧が降下する原因を報知することで、
燃料電池の出力電圧が降下する原因箇所を確認すること
ができる。

【００１９】また、請求項５記載の本発明によれば、燃
料電池に流入する水素ガスの流量、燃料電池から排出さ
れるＣＯ濃度、燃料電池に流入する水素ガスの圧力、燃
料電池の温度のうち少なくともいずれか１つを検出する
ようにしているので、燃料電池の出力電圧が降下する原
因箇所を特定することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００２１】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る燃料電池車の出力診断装置が適応
可能なシステムの構成を示す図である。

【００２２】燃料改質器１１では、炭化水素やアルコー
ル等から水素ガスを含む改質ガスを生成させている。一
方、コンプレッサ１３では、空気を圧縮して燃料電池ス
タック１５や燃料改質器１１に供給している。

【００２３】燃料電池スタック１５は、固体高分子膜型
燃料電池からなり、燃料改質器１１からの改質ガスに含
まれる水素、コンプレッサ１３からの空気に含まれる酸
素を用いて発電する。電力分配器１７では、燃料電池ス
タック１５が発電した電力を車両負荷１９と二次電池２
１に分配する。

【００２４】車両負荷１９は、車両を駆動するモータや
その他の補機を駆動する場合に生じる負荷である。二次
電池２１は、リチウムイオンやメタルハイドライドから
なり、車両負荷と並列に接続され、制動時の回生によっ
てモータから回収された電力を充電するとともに、急加
速時にモータへ供給する電力を補助する。

【００２５】燃料改質器１１から燃料電池スタック１５
に流入される改質ガスの配管途中には、燃料電池スタッ
ク１５に流入する改質ガス空気の圧力を調整するために
圧力調整弁２３が設けられている。また、燃料改質器１
１から燃料電池スタック１５に流入される空気の配管途
中には、燃料電池スタック１５に流入する空気の圧力を
調整するために圧力調整弁２５が設けられている。

【００２６】燃料電池スタック１５から燃料改質器１１
に排出される排空気の配管途中には、燃料電池スタック
１５に流入する改質ガスの圧力を調整するために圧力調
整弁３１が設けられている。また、燃料電池スタック１
５から燃料改質器１１に排出される排改質ガスの配管途
中には、燃料電池スタック１５に流入する空気の圧力を
調整する圧力調整弁３３が設けられている。

【００２７】スタック電圧センサ３５及びスタック電流
センサ３７は、燃料電池スタック１５により発電された
電圧及び電流をそれぞれ検出して燃料電池制御装置５１
に出力する。

【００２８】なお、燃料電池スタック１５は、複数のセ
ルからなるスタック構造を有しており、スタック電圧セ
ンサ３５は、個々又は複数のセル単位で出力電圧を検出
するように構成され、それぞれの検出電圧が燃料電池制
御装置５１に入力される。

【００２９】圧力センサ４１は、燃料改質器１１から燃
料電池スタック１５に流入する改質ガスの配管途中に設
けられ、改質ガスの圧力を検出して燃料電池制御装置５
１に出力する。圧力センサ４３は、コンプレッサ１３か
ら燃料電池スタック１５に流入する空気の配管途中に設
けられ、空気の圧力を検出して燃料電池制御装置５１に
出力する。

【００３０】温度センサ４５，４７は、燃料電池スタッ
ク１５から燃料改質器１１に排出さる排改質ガス及び排
空気の配管途中にそれぞれ設けられ、排改質ガス及び排
空気の温度を検出して燃料電池制御装置５１に出力す
る。

【００３１】燃料電池制御装置５１には、制御データを
記憶する内部ＲＡＭと、制御プログラムを記憶する内部
ＲＯＭと、制御プログラムに従って燃料電池システムを
制御するＣＰＵとを内部に備えている。

【００３２】駆動制御装置５３は、車両負荷１９をなす
それぞれの補機が要求する電力を総和して車両負荷電力
を算出し、二次電池２１に残存する電力容量と車両負荷
電力に基づいて、燃料電池スタック１５に要求する要求
出力を算出して燃料電池制御装置５１に発信するととも
に、燃料電池スタック１５が発電した電力を車両負荷１
９と二次電池２１に分配するための分配比を算出して電
力分配器１７に発信する。

【００３３】放電用固定抵抗５５は、燃料電池スタック
１５に設けられた出力端子間に接続してあり、スイッチ
５７をオン制御することで、燃料電池スタック１５の負
荷となる。

【００３４】次に、図２に示すフローチャートに従っ
て、燃料電池制御装置５１によるスタックの発電状態に
応じた出力補正制御処理について説明する。

【００３５】ここで、運転者からの操作に応じて駆動制
御装置５３は、燃料電池制御装置５１に停止指令信号を
出力する。そして、燃料電池制御装置５１は駆動制御装
置５３からの停止指令信号を受信した後に、燃料電池ス
タック１５の停止シーケンスに入る。なお、燃料改質器
１１が改質ガスの生成を停止するまでに例えば１〜２分
程度の時間を要するので、この間に燃料電池スタック１
５に流入する改質ガスを利用して以下の停止処理を行う
こととする。

【００３６】この場合、燃料電池スタック１５の運転停
止時に、スタック内に残っている水素ガスを消費するた
めに発電を行い、停止時毎に規定電流により規定時間の
間、電力分配器１７から二次電池２１へと定常出力させ
る。

【００３７】まず、ステップＳ１０では、燃料改質器１
１から燃料電池スタック１５に流入する改質ガスの流入
量を低減するために、予め定められた初期開度に応じて
圧力調整弁２３の開度を調整する。

【００３８】そして、ステップＳ２０では、燃料電池ス
タック１５から燃料改質器１１に流入する排改質ガスの
流入量を増大するために、予め定められた初期開度に応
じて圧力調整弁３３の開度を調整する。

【００３９】そして、ステップＳ３０では、燃料電池ス
タック１５の出口付近に設けられた温度センサ４５から
排改質ガスの温度を読み取り、燃料電池スタック１５の
入口付近に設けられた圧力センサ４１から改質ガスの圧
力を読み取り、燃料電池スタック１５内の温度及び圧力
が規定範囲内にあるかを判断する。

【００４０】ここで、燃料電池スタック１５内の温度及
び圧力が規定範囲内にある場合には、ステップＳ５０に
進む。一方、燃料電池スタック１５内の温度及び圧力が
規定範囲内にない場合には、ステップＳ４０に進む。

【００４１】燃料電池スタック１５内の温度及び圧力が
規定範囲内にない場合には、ステップＳ４０では、温度
センサ４５及び圧力センサ４１から読み取った実際の温
度及び圧力が規定範囲に対して生じている差分量の符号
を求める。そして、この符号を反転しておき、ステップ
Ｓ１０，Ｓ２０において設定した開度に対して所定の微
小開度分だけ反転符号に応じて増減して新たな開度を求
め、ステップＳ１０に戻り、処理を繰り返す。

【００４２】この結果、ステップＳ３０での判断処理で
は、実際の温度及び圧力が規定範囲に対して生じている
差分量が徐々に零に近づくこととなる。

【００４３】このように、停止毎に、同一の運転条件と
することができる。運転温度、圧力については予め搭載
する燃料電池スタックを使用してその電圧変化幅を把握
し、一定の電圧幅に収まる条件から逸脱しない運転温
度、圧力で停止動作を行うこととする。

【００４４】燃料電池スタックの停止時に行う残水素処
理を兼ねた操作であるため、余分な燃料流量、空気流量
を供給することは好ましくないので、低流量、又は、ス
タック内残水素、残空気を使用して行う。

【００４５】一方、燃料電池スタック１５内の温度及び
圧力が規定範囲内にある場合には、ステップＳ５０で、
燃料電池スタック１５に設けられた出力端子間に接続し
てある放電用固定抵抗５５のスイッチ５７をオン制御す
る。

【００４６】そして、ステップＳ６０では、燃料電池ス
タック１５で発電された電力を電力分配器１７を介して
二次電池２１へ定常出力させる。同時に、燃料電池制御
装置５１に設けられたタイマに計時動作を開始させる。
なお、この時の燃料電池スタック１５のセル電圧挙動を
測定すると、劣化を受けていない初期段階では、全ての
セルがほぼ同一のセル電圧を示すことが確かめられる。

【００４７】一般に、車両用燃料電池の数十ｋＷクラス
の燃料電池に対しては、数Ａの放電量は無視できる程度
に小さいため、一般の運転中における水素ガス利用率に
関する依存性は考慮しなくてよい。ただし、上述した温
度、圧力、流量を規定内に入るように補機類を運転制御
することも可能である。

【００４８】具体的には、停止後例えば十数秒間、電流
が数Ａ程度の放電を、空気圧力、水素圧力とも大気圧下
のもと、温度８５℃程度で放電を行い、その時の各セル
電圧あるいはグループセル電圧の挙動を記憶し、過去の
記録と比較参照する。

【００４９】そして、ステップＳ７０では、燃料電池ス
タック１５に設けられたスタック電圧センサ３５から電
圧データを読み取り、この電圧データに測定時間データ
と測定日付データを付加して燃料電池制御装置５１の内
部ＲＡＭに記憶しておく。なお、スタック電圧センサ３
５は、燃料電池スタック１５を構成する個々のセル、又
は、複数個のセルから出力電圧を検出している。

【００５０】そして、ステップＳ８０では、燃料電池制
御装置５１に設けられたタイマから計時データを読み取
り、規定時間が経過したかを判断し、規定時間が経過す
るまで、ステップＳ７０に戻り、処理を繰り返す。

【００５１】この結果、燃料電池制御装置５１の内部Ｒ
ＡＭには、同一の規定電流に対して、燃料電池スタック
１５に関する初期値から現在値に至る出力電圧データが
記憶されることとなる。

【００５２】そして、規定時間が経過した場合、ステッ
プＳ９０では、燃料電池制御装置５１の内部ＲＡＭに記
憶された燃料電池スタック１５の出力電圧データの中か
ら初期値と現在値を読み出し、出力低下率％を算出す
る。

【００５３】

【数１】 出力低下率＝｛（初期値−現在値）／初期値｝×１００ そして、ステップＳ１００では、燃料電池スタック１５
から出力可能な最大電力を出力低下率に応じて補正す
る。

【００５４】すなわち、図３を参照して、燃料電池制御
装置５１の内部ＲＯＭに予め記憶されている出力低下率
に対応する水素利用率テーブルから現状の水素利用率を
算出して内部ＲＡＭに記憶しておく。この結果、次回に
車両の運転を開始する時に、この水素利用率を用いるこ
とで、燃料電池スタック１５から出力可能な最大電力を
補正することができる。

【００５５】なお、次回の車両の運転開始時には、内部
ＲＡＭに記憶されている水素利用率を読み出し、この水
素利用率となるように燃料改質器１１に対して水素の増
量要求を出力する。燃料電池制御装置５１から水素の増
量要求を受信した燃料改質器１１は、水素の増量要求に
応じて改質ガスの生成量を増量する。

【００５６】この結果、本発明の第１の実施の形態に関
する効果としては、燃料電池スタックの出力電圧に経年
劣化が生じた場合でも、出力低下率に応じて水素利用率
を補正しているので、常に、燃料電池スタック１５から
出力可能な最大電力を取り出すことができる。また、負
荷変動の少ない車両停車時に燃料電池スタックの出力低
下率を精度よく求めて最大電力を補正するようにしてい
るので、燃料電池スタックに長期劣化が生じた場合で
も、車両の運転を停止することなく走行を継続すること
ができる。

【００５７】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態に係る燃料電池車の出力診断装置が適応可能なシ
ステムの構成は、図１に示す第１の実施の形態に対応す
るシステムの基本的構成と同様であり、同一の構成要素
には同一の符号を付し、その説明を省略することとす
る。

【００５８】一般に、燃料電池スタックの運転時間が長
くなり、燃料電池セル内部の劣化が起こるとセル電圧は
徐々に低下していく。例えば、高分子膜電極触媒複合体
の劣化や、ガス流路詰まり、漏れなどがあれば、セル電
圧やセルグループ電圧は異常を示す。このため、個々の
セル、又は、複数のセル毎の劣化を判断する必要があ
る。

【００５９】第２の実施の形態の特徴は、スタック電圧
センサ３５により燃料電池スタック１５を構成する個々
のセル、又は、複数個のセルからの出力電圧を検出し、
燃料電池制御装置５１によりそれぞれのセル電圧が規定
値以上あるかを全てのセル又はグループについて判断す
ることにある。

【００６０】次に、図４に示すフローチャートに従っ
て、燃料電池制御装置５１によるスタックセルの劣化時
の警告処理について説明する。なお、図４に示す制御フ
ローチャートは、図２に示す制御フローチャートと同様
の基本的手順を有しており、同一の手順には同一の符号
を付している。また、図４に示す制御フローチャート
も、燃料電池制御装置５１の内部ＲＯＭに制御プログラ
ムとして記憶されていることとする。

【００６１】ステップＳ１７０では、燃料電池スタック
１５に設けられたスタック電圧センサ３５から個々のセ
ル、又は、複数個のセルの電圧データを読み取り、この
電圧データにセル番号又はグループ番号を付加して燃料
電池制御装置５１の内部ＲＡＭに記憶しておく。

【００６２】そして、ステップＳ１８０では、内部ＲＡ
Ｍに記憶した電圧データをセル番号又はグループ番号の
順番で順次に読み出し、それぞれのセル電圧が規定値以
上あるかを全てのセルについて判断する。全てのセル電
圧が規定値以上の場合には、処理を終了する。

【００６３】一方、１つのセル、又は、セルグループの
出力電圧が規定値に満たない場合には、ステップＳ１９
０では、燃料電池セル又はグループが劣化しているの
で、燃料電池セル又はグループの点検、又は、交換を促
す警告メッセージデータを生成し、例えば図示しない音
声生成部により音声信号に変換して、スピーカから出力
する。

【００６４】なお、この時、劣化している燃料電池スタ
ックのセル番号又はグループ番号を報知すれば、点検、
又は、交換の作業効率を向上することができる。

【００６５】また、ステップＳ１７０で、スタック電圧
センサ３５から個々のセル、又は、複数個のセルの電圧
データを読み取り、この電圧データにセル番号又はグル
ープ番号を付加して燃料電池制御装置５１の内部ＲＡＭ
に記憶しておき、そして、所定の単位時間が経過した後
に再度同様の記憶処理を行い、さらに、ステップＳ１８
０で、単位時間あたりのセル電圧低下率を求め、このセ
ル電圧低下率が規定値以下になった場合に、燃料電池ス
タックの点検又は交換を促す警告を報知してもよい。

【００６６】この結果、本発明の第２の実施の形態に関
する効果としては、燃料電池スタックの出力電圧が所定
値以下になった場合には、燃料電池スタックの点検又は
交換を促す警告を報知することで、燃料電池スタックに
長期劣化が生じている場合でも、警告を受けるまで安心
して車両を運転することができ、警告を受けたときに速
やかに燃料電池スタックの点検又は交換をサービスセン
タに依頼することができる。

【００６７】また、燃料電池スタックの点検又は交換を
促す警告を報知するので、燃料電池スタックが損傷を受
けないように保護することができる。

【００６８】さらに、燃料電池スタックを構成する個々
のセル、又は、複数個のセルから出力電圧を検出するよ
うにしているので、個々又は複数個のセル単位で燃料電
池スタックの点検又は交換を促す警告を報知することが
できる。

【００６９】（第３の実施の形態）図５は、本発明の第
３の実施の形態に係る燃料電池車の出力診断装置が適応
可能なシステムの構成を示す図である。本実施の形態の
システム構成は、図１に示す第１の実施の形態に対応す
るシステムの基本的構成に新たな構成要素を付加したも
のであり、同一の構成要素には同一の符号を付し、その
説明を省略することとする。

【００７０】第３の実施の形態の特徴は、燃料電池スタ
ック１５の出力電圧の降下に影響を与える原因の原因量
を検出するセンサとして、上述した圧力センサ４１、温
度センサ４５に加えて、燃料電池スタック１５に流入す
る改質ガスの流量を検出する流量センサ６１、燃料電池
スタック１５から排出されるＣＯ濃度を検出するＣＯ濃
度センサ６３を新たな構成要素として備えたことにあ
る。

【００７１】また、燃料電池制御装置７１は、上述した
それぞれの原因量の変化量に対応する出力電圧の正常時
の降下量を予め内部ＲＯＭに数値表又はマップとして記
憶しており、上述した各センサにより検出された原因量
の変化量に基づいて、内部ＲＯＭから基準となる正常時
の電圧降下量を読み出し、スタック電圧センサ３５によ
り検出された出力電圧の実際の降下量から減算した結果
量が規定値以上かを判断し、この結果量が規定値以上の
場合には、燃料電池スタック１５の出力電圧が降下する
原因を報知する。

【００７２】次に、図６に示すフローチャートに従っ
て、燃料電池制御装置７１によるスタックセルの劣化時
の警告処理について説明する。なお、図６に示す制御フ
ローチャートは、図２に示す制御フローチャートと同様
の基本的手順を有しており、同一の手順には同一の符号
を付している。また、図６に示す制御フローチャート
は、燃料電池制御装置７１の内部ＲＯＭに制御プログラ
ムとして記憶されていることとする。

【００７３】ステップＳ６５では、圧力センサ４１、温
度センサ４５、流量センサ６１、ＣＯ濃度センサ６３で
検出された検出値を内部ＲＡＭに記憶しておく。

【００７４】ここで、ステップＳ７０，Ｓ８０では、上
述したように、スタック電圧センサ３５から読み取った
電圧データを規定時間分だけ内部ＲＡＭに記憶してお
く。

【００７５】そして、ステップＳ９０では、上述したよ
うに、燃料電池制御装置５１の内部ＲＡＭに記憶された
燃料電池スタック１５の出力電圧データの中から初期値
と現在値を読み出し、出力低下率％を算出する。

【００７６】そして、ステップＳ２１０では、出力低下
率が規定値以下かを判断する。ここで、出力低下率が規
定値以下の場合には、燃料電池スタック１５から出力さ
れる出力電圧の現在値が初期値に対して劣化していない
ので、処理を終了する。

【００７７】一方、出力低下率が規定値以下にならない
場合には、燃料電池スタック１５が劣化しているので、
ステップＳ２２０に進み、燃料電池スタック１５の点
検、又は、交換を促す警告メッセージデータを生成し、
例えば図示しない音声生成部により音声信号に変換し
て、スピーカから出力する。

【００７８】そして、ステップＳ２３０では、圧力セン
サ４１、温度センサ４５、流量センサ６１、ＣＯ濃度セ
ンサ６３で検出された検出値を内部ＲＡＭに記憶する。

【００７９】そして、ステップＳ２４０では、各センサ
による規定時間分だけ隔たった検出値を内部ＲＡＭから
読み出し、両検出値の差分値である変化量を算出する。
そして、各センサの検出値の変化量に基づいて、内部Ｒ
ＯＭに記憶された数値表又はマップから基準となる正常
時の電圧降下量を読み出す。

【００８０】この結果、水素ガス圧力、温度、水素ガス
流量、ＣＯ濃度のそれぞれの変化量に対する正常時の基
準となる電圧降下量ΔＶｉが求められる。

【００８１】ここで、ステップＳ２５０では、スタック
電圧センサ３５により検出された出力電圧の実際の降下
量ΔＶｒ、圧力センサ４１、温度センサ４５、流量セン
サ６１、ＣＯ濃度センサ６３で検出された検出値により
求められたそれぞれの正常時の電圧降下量ΔＶｉに基づ
いて、

【数２】ΔＶｒ−ΔＶｉ≧規定値 となるかを判断する。

【００８２】ここで、圧力センサ４１、温度センサ４
５、流量センサ６１、ＣＯ濃度センサ６３のうち、いず
れかの原因による上記減算結果量が規定値以上になった
場合には、ステップＳ２６０に進む。一方、この減算結
果量が規定値未満の場合には、処理を終了する。

【００８３】ステップＳ２６０では、燃料電池スタック
１５の出力電圧が降下する原因となったセンサの取り付
け位置と検出対象に基づいて、想定可能な原因箇所を表
す警告メッセージデータを生成し、例えば図示しない音
声生成部により音声信号に変換して、スピーカから出力
する。

【００８４】例えばＣＯ濃度センサ６３により検出され
るＣＯ濃度に異常が発生している場合には、燃料になる
メタノールを水を用いて改質している燃料改質器１１を
修理すべきことを報知することができる。また、例えば
圧力センサ４１により検出される改質ガスの圧力に異常
が発生している場合には、配管や燃料改質器１１を修理
すべきことを報知することができる。

【００８５】この結果、本発明の第３の実施の形態に関
する効果としては、燃料電池スタックの出力電圧が降下
する原因を報知することで、燃料電池スタックの出力電
圧が降下する原因箇所を確認することができる。

【００８６】また、燃料電池スタックに流入する水素ガ
スの流量、燃料電池スタックから排出されるＣＯ濃度、
燃料電池スタックに流入する水素ガスの圧力、燃料電池
スタックの温度のうち少なくともいずれか１つを検出す
るようにしているので、燃料電池スタックの出力電圧が
降下する原因箇所を特定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池車の
出力診断装置が適応可能なシステムの構成を示す図であ
る。

【図２】燃料電池制御装置５１による出力補正制御処理
を説明するためのフローチャートである。

【図３】出力低下率に対応する水素利用率テーブルを示
すグラフである。

【図４】燃料電池制御装置５１によるスタックセルの劣
化時の警告処理を説明するためのフローチャートであ
る。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係る燃料電池車の
出力診断装置が適応可能なシステムの構成を示す図であ
る。

【図６】燃料電池制御装置７１によるスタックセルの劣
化時の警告処理を説明するためのフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１１ 燃料改質器 １３ コンプレッサ １５ 燃料電池スタック １７ 電力分配器 １９ 車両負荷 ２１ 二次電池 ２３，２５，３１，３３ 圧力調整弁 ３５ スタック電圧センサ ３７ スタック電流センサ ４１ 圧力センサ ４３ 圧力センサ ４５，４７ 温度センサ ５１，７１ 燃料電池制御装置 ５３ 駆動制御装置 ５５ 放電用固定抵抗 ５７ スイッチ ６１ 流量センサ ６３ ＣＯ濃度センサ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H027 AA02 BA01 BA09 BA10 DD03 KK05 KK25 KK31 KK46 KK54 MM26 5H115 PG04 PI16 PI18 PI29 PO17 PU01 QE10 QI04 QN03 QN12 SE06 TI05 TI06 TI10 TR19 TZ07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料電池と二次電池から出力される電力
   を駆動モータに供給して走行する燃料電池車に対して、
   燃料電池の出力状態を診断する燃料電池車の出力診断装
   置において、 車両停止時に、燃料電池から所定電流を所定時間だけ二
   次電池に出力するように制御する燃料電池制御手段と、 燃料電池から出力される出力電圧を検出する出力電圧検
   出手段と、 燃料電池の出力電圧を記憶する出力電圧記憶手段と、 燃料電池の出力電圧に関する現在値と前もって記憶され
   た初期値を比較して出力低下率を算出する算出手段と、 燃料電池から出力可能な最大電力を出力低下率に応じて
   補正する補正手段とを備えたことを特徴とする燃料電池
   車の出力診断装置。
2. 【請求項２】 前記出力検出手段により検出される燃料
   電池の出力電圧が所定値以下になるかを判断する出力電
   圧判断手段と、 燃料電池から出力される出力電圧が所定値以下なった場
   合には、燃料電池の点検又は交換を促す警告を報知する
   報知手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の燃
   料電池車の出力診断装置。
3. 【請求項３】 前記出力電圧検出手段は、 燃料電池を構成する個々のセル、又は、複数個のセルか
   ら検出することを特徴とする請求項２記載の燃料電池車
   の出力診断装置。
4. 【請求項４】 前記燃料電池の出力電圧の降下に影響を
   与える原因の原因値を検出する検出手段と、 この原因値の変化量に対応する出力電圧の正常時の降下
   量を予め記憶する基準降下量記憶手段と、 前記検出手段により検出された原因値の変化量に基づい
   て、基準降下量記憶手段から基準となる正常時の電圧降
   下量を読み出し、前記出力電圧検出により検出された出
   力電圧の実際の降下量からこの正常時の電圧降下量を減
   算した結果量が規定値以上かを判断する判断手段と、 この結果量が規定値以上の場合には、前記燃料電池の出
   力電圧が降下する原因を報知する原因報知手段とを備え
   たことを特徴とする請求項１記載の燃料電池車の出力診
   断装置。
5. 【請求項５】 前記検出手段は、 前記燃料電池に流入する水素ガスの流量を検出する水素
   ガス流量検出手段、 前記燃料電池から排出されるＣＯ濃度を検出するＣＯ濃
   度検出手段、 前記燃料電池に流入する水素ガスの圧力を検出する水素
   ガス圧力検出手段、 前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段のうち少な
   くともいずれか１つからなることを特徴とする請求項４
   記載の燃料電池車の出力診断装置。