JP2005085504A - 燃料電池の出力特性管理装置及び管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】経年変化等に起因する燃料電池の内部抵抗等の変化に対応しつつ、局所的な実測値に基づく補正の影響が常に出力特性全体に対して及んでしまうという問題を解消し、より適切に出力特性を管理して、燃料電池を適正に運転する技術を提供する。
【解決手段】燃料電池の出力特性データとして、対応する出力電流値Ｉｉと出力電圧値Ｖｉのセット（Ｉｉ、Ｖｉ）（１＜ｉ≦Ｎ；Ｎはセット数）を記憶する記憶手段と、前記燃料電池の出力電流値と出力電圧値とを検出する電流電圧検出手段と、出力電流検出値とこれに対応する出力電圧検出値のセットのうち、出力電流検出値とＩｉの差又は／及び出力電圧検出値とＶｉの差が所定値以下となるセットに基づいて、前記記憶手段に記憶する出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）を補正する補正手段と、を備える。
【選択図】 図６

Description

本発明は、燃料電池の出力特性を管理する管理装置及び管理方法、燃料電池システム及びこれを搭載する車両、並びにコンピュータを燃料電池の出力特性管理装置や燃料電池システムの制御装置として機能させるコンピュータ読みとり可能なプログラムに関する。

従来、燃料電池を電源として使用する場合、燃料電池の出力電流と出力電圧の対応関係（出力特性）を予め記憶しておき、かかる出力特性に目標出力を適用して運転ポイントとなる（出力電流値Ｉ、出力電圧値Ｖ）を設定し、かかる運転ポイントで燃料電池が運転されるように制御する構成が一般的である。

この場合、経年変化等に起因して燃料電池の出力特性も変化することから、燃料電池の運転時に出力電流と出力電圧とを実測し、かかる実測値に基づいて出力特性を補正することが望ましい。例えば特許文献１、特許文献２等に、実測値に基づいて燃料電池の出力特性を補正する方法が開示されている。
特開２００３−８６２１１号公報 特開平１４−２３１２９５号公報

特許文献１に開示される方法では、出力特性を１次関数Ｖ＝Ｒ_fc×Ｉ＋Ｖ_fc_₀（Ｒ_fc：内部抵抗、Ｖ_fc_₀：開放電圧）によりモデリングしている。そして、出力特性の変化を開放電圧の変化として捉え、実測値に基づいて開放電圧Ｖ_fc_₀を求めることで、経年変化等に起因する出力特性の変化に対応させている。

しかし、第一に、経年変化等に起因して燃料電池の内部抵抗も変化することから、上記方法のように、開放電圧のみ変化させ、内部抵抗は変化させない構成としたのでは、出力特性の変化を正確に表わすことはできない。

第二に、上記方法では、出力特性を１次関数でモデリングした上で、実測値に基づいて開放電圧（１次関数の切片）を補正する構成を採用していることから、局所的な実測値に基づく補正であっても関数全体が変化してしまう、別言すれば、常に出力特性全体に対して補正の影響が及んでしまうという問題が生じる。例えば、たまたま低出力電流域においてイレギュラーな実測値が検出された場合、その実測値によって開放電圧が修正される結果、高出力電流域においても適正な出力特性が得られないおそれがある。

一方、特許文献２に開示される方法では、基本となる出力特性を１次関数Ｖ２＝Ｖ０−Ｒ１・Ｉ（Ｖ２：出力電圧、Ｖ０：出力電流Ｉに対応する理論出力電圧、Ｒ１：内部抵抗）によりモデリングしている。そして、出力特性の変化を内部抵抗の変化として捉え、実測値に基づいて内部抵抗Ｒ１を求めることで、経年変化等に起因する出力特性の変化に対応させている。

かかる方法によれば、上記のような第一の問題は生じないものの、出力特性を１次関数でモデリングした上で、実測値に基づいて内部抵抗（１次関数の傾き）を補正する構成を採用していることから、局所的な実測値に基づく補正であっても関数全体が変化してしまう点に変わりなく、依然として、常に出力特性全体に対して補正の影響が及んでしまうという第二の問題は生じる。

そこで、本発明は、上記の第一及び第二の問題を解決し、より適切に出力特性を管理して、燃料電池を適正に運転する技術を提供することを目的とする。

本発明の燃料電池の出力特性管理装置は、燃料電池の出力特性として、該燃料電池の出力電流値と出力電圧値との対応関係を記憶する記憶手段と、前記燃料電池の実出力電流値とこれに対応する実出力電圧値のセットを取得する手段と、前記取得された実出力電流値及びこれに対応する実出力電圧値のセットに基づいて、前記対応関係を補正する補正手段とを備え、前記補正手段は、実出力電流値とこれに対応する実出力電圧値のセットの近傍にある一部の前記対応関係に対し、該セットの影響が相対的に大きくなるように補正することを特徴とする。

かかる構成によれば、実測値による補正の影響を局所化することができ、イレギュラーな実測値が検出された場合であっても、そのイレギュラーな実測値に基づいて出力特性全体を一律に補正してしまうことなく、常に適正な出力特性を得ることが可能となる。また、近傍の範囲を適宜調整したり、影響の相対的な大小を適宜調整することで、実測値による補正が出力特性に及ぼす影響の範囲や程度を柔軟に設定することができる。

本発明の燃料電池の出力特性管理装置は、燃料電池の出力特性データとして、対応する出力電流値Ｉｉと出力電圧値Ｖｉのセット（Ｉｉ、Ｖｉ）（１＜ｉ≦Ｎ；Ｎはセット数）を記憶する記憶手段と、前記燃料電池の実出力電流値とこれに対応する実出力電圧値のセットを取得する手段と、実出力電流値とこれに対応する実出力電圧値のセットのうち、実出力電流値とＩｉの差又は／及び実出力電圧値とＶｉの差が所定値以下となるセットに基づいて、前記記憶手段に記憶する出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、出力特性の部分的な補正を実現することができ、イレギュラーな実測値が検出された場合であっても、そのイレギュラーな実測値に基づく補正が出力特性全体に対して一律に影響を及ぼしてしまうことなく、常に適正な出力特性を得ることが可能となる。また、前記所定値を適宜調整することで、実測値による補正が出力特性に及ぼす影響の範囲を柔軟に設定することができる。

本発明の燃料電池の出力特性管理装置は、燃料電池の出力特性データとして、対応する出力電流値Ｉｉと出力電圧値Ｖｉのセット（Ｉｉ、Ｖｉ）（１＜ｉ≦Ｎ；Ｎはセット数）を記憶する記憶手段と、前記燃料電池の実出力電流値とこれに対応する実出力電圧値の実データセットを取得する手段と、実出力電流値とこれに対応する実出力電圧値の実データセットと、該実出力電流値とＩｉの差又は／及び該実出力電圧値とＶｉの差に応じて該実データセットに付与した重み付けとに基づいて、前記記憶手段に記憶する出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、重み付けによって実測値の影響を異ならせて補正することができ、イレギュラーな実測値が検出された場合であっても、そのイレギュラーな実測値に基づく補正が出力特性全体に対して一律に影響を及ぼしてしまうことなく、常に適正な出力特性を得ることが可能となる。また、前記重み付けを適宜調整することで、実測値による補正が出力特性に及ぼす影響の範囲や程度を柔軟に設定することができる。

本発明の燃料電池システムは、燃料電池を備える燃料電池システムであって、本発明の燃料電池の出力特性管理装置と、前記特性管理装置により管理される出力特性を参照して燃料電池の目標出力を設定する目標出力設定手段と、前記設定された目標出力が前記燃料電池から出力されるよう該燃料電池の出力を調整する出力調整手段と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、より適正な燃料電池の出力特性を用いて燃料電池からの出力を調整するから、燃料電池を効率よく運転することができる。この結果、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。

好適には、更に、電力のやり取りが可能な電力受給手段を備え、前記目標出力設定手段は、システムへの要求出力に基づいて前記目標出力を設定する手段であり、前記出力調整手段は、前記目標出力設定手段により設定された目標出力では前記システムへの要求出力に過不足が生じるときには該過不足を前記電力受給手段の電力受給により調整する手段である。この場合、前記出力調整手段は、前記燃料電池の出力電圧が前記目標出力に相当する電圧となるよう、前記燃料電池の出力端子に接続される前記電力受給手段の出力電圧を変圧する変圧手段を備えることが望ましい。かかる構成によれば、燃料電池を効率よく運転しながらシステムへの要求出力に見合う出力をシステムから出力することができる。

また好適には、前記出力調整手段は、前記燃料電池の出力電圧が前記目標出力に相当する電圧となるよう調整する手段である。かかる構成によれば、より適正な燃料電池の出力特性を用いているから、燃料電池の出力電圧を目標出力に相当する電圧に調整することにより燃料電池から目標出力を出力させることができる。

本発明の車両は、本発明の燃料電池システムを搭載することを特徴とする。本発明の燃料電池システムはより適正な燃料電池の出力特性を用いて燃料電池からの出力を調整することにより燃料電池を効率よく運転するから、これを搭載する本発明の車両は、エネルギ効率の高いものとなる。

本発明の燃料電池の出力特性管理方法は、燃料電池の出力特性データとして、対応する出力電流値Ｉｉと出力電圧値Ｖｉのセット（Ｉｉ、Ｖｉ）（１＜ｉ≦Ｎ；Ｎはセット数）を用意する工程と、燃料電池の実出力電流値とこれに対応する実出力電圧値のセットを取得する工程と、実出力電流値とこれに対応する実出力電圧値のセットのうち、実出力電流値とＩｉの差、又は／及び実出力電圧値とＶｉの差が所定値以下となるセットに基づいて、前記用意した出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）を補正する補正工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の燃料電池の出力制御方法は、燃料電池の出力を制御する燃料電池出力制御方法であって、本発明の燃料電池の出力特性管理方法により管理された前記燃料電池の出力特性を用いて前記燃料電池の目標出力を設定し、該設定された目標出力が前記燃料電池から出力されるよう該燃料電池の出力を制御することを特徴とする。

本発明の燃料電池の出力特性管理方法及び出力制御方法は、コンピュータにより実施することができるが、そのためのコンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク、半導体メモリなどの各種の媒体を通じて又は通信ネットワークを介してコンピュータにインストールまたはロードすることができる。

経年変化等に起因する燃料電池の内部抵抗等の変化に対応しつつ、局所的な実測値に基づく補正の影響が常に出力特性全体に対して及んでしまうという問題を解消し、より適切に出力特性を管理して、燃料電池を適正に運転する技術を提供することができる。

図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の一実施例である車載された燃料電池システム２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の燃料電池システム２０は、図示するように、水素タンク２２からの水素とブロア２４からの空気中の酸素とにより発電する例えば固体高分子型燃料電池として構成された燃料電池２６と、燃料電池２６の出力端子に接続された電力ライン２８の電圧を調整すると共に補機３３に電力を供給するバッテリ３０の充放電を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ３２と、電力ライン２８に接続されたインバータ３４と、インバータ３４のスイッチング素子のスイッチングにより駆動制御され駆動軸３８と動力のやり取りを行なうモータ３６と、システム全体をコントロールする電子制御ユニット４０とを備える。

なお、駆動軸３８は、減速ギヤ１２を介して駆動輪１４に接続されており、モータ３６から駆動軸３８に出力された動力は最終的には、駆動輪１４に出力されるようになっている。

電子制御ユニット４０は、ＣＰＵ４２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ４４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ４６と、入出力ポート（図示せず）とを備える。この電子制御ユニット４０には、水素タンク２２から燃料電池２６への供給管に取り付けられた圧力センサ５０からの水素供給圧Ｐｈや燃料電池２６に取り付けられた温度センサ５２からの燃料電池温度Ｔｆｃ、燃料電池２６の出力端子間に取り付けられた電圧センサ５４からの燃料電池２６の出力電圧（端子間電圧）Ｖｆｃ、燃料電池２６の出力端子に取り付けられた電流センサ５６からの燃料電池２６の出力電流Ｉｆｃ、インバータ３４内に取り付けられた図示しない電流センサからのモータ３６に印加している各相の電流、モータ３６に取り付けられた図示しない角度センサからのモータ３６の回転子の回転角、車速センサ５８からの車速Ｖ、シフトレバー６０の位置を検出するシフトポジションセンサ６１からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル６２の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６３からのアクセルペダルポジションＡＰ、ブレーキペダル６４の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６５からのブレーキペダルポジションＢＰなどが入力ポートを介して入力されている。

また、電子制御ユニット４０からは、ブロア２４への駆動信号やＤＣ／ＤＣコンバータ３２への制御信号、インバータ３４への制御信号、減速ギヤ１２への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。

次に、こうして構成された実施例の燃料電池システム２０の動作、特に燃料電池２６の出力特性を管理する動作と出力制御の際の動作について説明する。

（出力特性初期設定処理）
図２は、燃料電池２６の出力特性管理処理のうち、出力特性初期設定処理の一例を示すフローチャートである。出力特性初期設定処理は、例えば燃料電池システム２０の起動時や、燃料電池温度Ｔｆｃや水素供給圧Ｐｈが変化したときなどに、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２によって実行される。なお、各ステップ（符号が付与されていない部分的な工程を含む）は処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更して又は並列に実行することができる（かかる点は他のフローチャートについても同様である）。

該処理が起動されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、圧力センサ５０からの水素供給圧Ｐｈと温度センサ５２からの燃料電池温度Ｔｆｃとを読み込む（ステップＳ１００）。

次に、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、燃料電池２６の内部抵抗Ｒと理論出力特性とを求める（ステップＳ１０２）。

内部抵抗Ｒは、例えば、燃料電池温度Ｔｆｃと内部抵抗Ｒとの関係を実験などにより求めて予めマップとしてＲＯＭ４４に記憶しておき、該マップに燃料電池温度Ｔｆｃを適用することで求めることができる。図３に燃料電池温度Ｔｆｃと内部抵抗Ｒとの関係を示すマップの一例を示す。なお、例えば特許文献１に記載されるように、マップから求まる内部抵抗をそのまま用いるのではなく、実測値に基づいて補正を行った上で用いる構成としてもよい。

理論出力特性は、例えば、内部抵抗のない燃料電池２６に対して水素供給圧Ｐｈ毎の燃料電池２６の出力電流と出力電圧との関係を求めて予めマップとしてＲＯＭ４４に記憶しておき、水素供給圧Ｐｈに基づいてマップから対応する出力電流と出力電圧との関係を理論出力特性として求めることができる。図４に内部抵抗のない燃料電池２６に対する水素供給圧Ｐｈと燃料電池２６の出力電流と出力電圧との関係を示すマップの一例を示す。

次に、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、内部抵抗Ｒと理論出力特性とを用いて出力特性データを求め、ＲＡＭ４６に記憶する（ステップＳ１０４）。

具体的には、出力特性データとして、次式（１）を満たす出力電流値Ｉｉと出力電圧値Ｖｉのセット（Ｉｉ、Ｖｉ）（１＜ｉ≦Ｎ；Ｎはセット数（グリッド数））を求め、ＲＡＭ４６に記憶する。なお、Ｖ０は出力電流値Ｉｉに対応する理論出力特性の出力電圧値である。また、セット数Ｎやセット間隔（グリッド間隔）は設計に応じて定めることができる。このようにして求めた出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）は、出力特性を出力電流値又は／及び出力電圧値に基づいてＮ区間に区分した場合の、各区間に含まれる代表点として捉えることができる。

Ｖｉ＝Ｖ０−Ｒ・Ｉｉ （１）
なお、出力特性初期設定処理に代えて、例えば燃料電池温度Ｔｆｃや水素供給圧Ｐｈ毎に、実験等により予め出力特性データを求めてＲＯＭ４４等に記憶しておく構成としてもよい。

（出力特性検出処理）
図５は、燃料電池２６の出力特性管理処理のうち、出力特性検出処理の一例を示すフローチャートである。出力特性検出処理は、燃料電池２６の動作中、例えば所定の時間間隔で周期的に電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２によって実行される。

該処理が起動されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、電圧センサ５４により検出される出力電圧の検出値Ｖｆｃ（すなわち、実出力電圧値Ｖｆｃ）と電流センサ５６により検出される出力電流の検出値Ｉｆｃ（すなわち、実出力電流値Ｉｆｃ）を読み込む（ステップＳ２００）。

次に、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、読み込んだ出力電流検出値ＩｆｃとＲＡＭ４６に記憶される出力特性データとを用いて、出力電流検出値Ｉｆｃに対応する出力特性上の出力電圧Ｖｆｃ０を求める（ステップＳ２０２）。

具体的には、例えば、ＲＡＭ４６に記憶する出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）のうち、出力電流検出値Ｉｆｃに最も近いＩｉを有するセットを選択し、該選択したセットのＶｉをＶｆｃ０として求める。

又は、例えば、Ｉｉ１＜Ｉｆｃ＜Ｉｉ２を満たす２つのセット（Ｉｉ１、Ｖｉ１）、（Ｉｉ２、Ｖｉ２）を選択し、例えば次式（２）に基づいて補間することでＶｆｃ０を求めてもよい。

Ｖｆｃ０＝（（Ｉｆｃ−Ｉｉ１）×Ｖｉ２＋（Ｉｉ２−Ｉｆｃ）×Ｖｉ１）／（Ｉｉ２−Ｉｉ１） （２）
次に、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、前記求めた出力電圧Ｖｆｃ０と電圧センサ５４により検出された出力電圧Ｖｆｃとの偏差ΔＶを求め、検出データとしてセット（Ｉｆｃ、ΔＶ）をＲＡＭ４６に記憶する（ステップＳ２０４）。

（出力特性更新処理）
図６は、燃料電池２６の出力特性管理処理のうち、出力特性更新処理の一例を示すフローチャートである。出力特性更新処理は、例えば所定の時間間隔で周期的に電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２によって実行される。

該処理が起動されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４６から順に補正対象の出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）を読み込む（Ｓ３００）。

次に、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４６に記憶する検出データセット（Ｉｆｃ、ΔＶ）のうち、Ｉｆｃと前記読み込んだ出力特性データセットのＩｉとの差が所定値以下となるセットを読み込む（Ｓ３０２）。なお、前記所定値は設計に応じて定めることができ、その大小によって、実測値による補正が出力特性に及ぼす影響の範囲を適宜調節することができる。

次に、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、読み込んだ検出データセットについてΔＶの平均値を求め、Ｖｉ＝Ｖｉ＋（ΔＶの平均値）に従って、Ｖｉを補正する（Ｓ３０４）。

次に、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、補正後のＶｉに基づいて、ＲＡＭ４６に記憶する出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）を更新する（Ｓ３０６）。なお、ＩｆｃとＩｉとの差が所定値以下となるセットの数が一定以上となる場合にのみＶｉを補正して、（Ｉｉ、Ｖｉ）を更新する構成としてもよい。

以上説明した実施例の燃料電池システム２０によれば、検出データセット（Ｉｆｃ、ΔＶ）に基づく補正は、ＩｆｃとＩｉとの差が所定値以下となる出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）、すなわち（Ｉｆｃ、Ｖｆｃ）の近傍にある一部の出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）に対してのみ行われるため（別言すれば、出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）は、その近傍にある実測値にのみ基づいて補正されるため）、イレギュラーな実測値が検出された場合であっても、そのイレギュラーな実測値に基づく補正が出力特性全体に対して一律に影響を及ぼしてしまうことはなく、出力特性の部分的な補正を実現して、常に適正な出力特性を得ることができる。

（出力制御処理）
実施例の燃料電池システム２０では、上述の出力特性管理処理により管理される燃料電池２６の出力特性を用いてシステムの出力制御を行なっている。図７は、実施例の燃料電池システム２０の電子制御ユニット４０により実行される出力制御処理の一例を示すフローチャートである。出力制御処理は、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

該処理が起動されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、車速センサ５８により検出される車速Ｖやアクセルペダルポジションセンサ６３により検出されるアクセルペダルポジションＡＰ、ブレーキペダルポジションセンサ６５により検出されるブレーキペダルポジションＢＰなどの各種データを読み込む（ステップＳ４００）。

次に、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、読み込んだ車速Ｖ、アクセルペダルポジションＡＰ、ブレーキペダルポジションＢＰに基づいて駆動軸３８に出力すべき出力、即ちシステムへの要求出力Ｐ０を求める（ステップＳ４０２）。

要求出力Ｐ０は、アクセルペダルポジションＡＰとブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖと要求出力Ｐ０との関係を予め定めたマップをＲＯＭ４４に記憶しておき、該マップにアクセルペダルポジションＡＰやブレーキペダルポジションＢＰ、車速Ｖを適用することで求めることができる。

次に、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、要求出力Ｐ０を、燃料電池２６から出力する燃料電池出力Ｐｆｃとバッテリ３０から出力するバッテリ出力Ｐｂとに分配する（ステップＳ４０４）。

要求出力Ｐ０の分配は、具体的には、ＲＡＭ４６に記憶する燃料電池２６の出力特性を用いて出力可能な範囲から燃料電池２６を効率よく運転できる出力として燃料電池出力Ｐｆｃを設定し、要求出力Ｐ０に対して設定した燃料電池出力Ｐｆｃでは過不足する出力をバッテリ出力Ｐｂに割り当てることにより行なわれる。

次に、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、燃料電池出力Ｐｆｃに基づいて、ＲＡＭ４６に記憶する出力特性上の所定のポイントＶｓ０、Ｉｓ０を燃料電池２６の運転ポイントＶｆｃ＊，Ｉｆｃ＊として設定する（ステップＳ４０６）。

次に、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、燃料電池２６の出力電圧が設定した運転ポイント電圧Ｖｆｃ＊となるようＤＣ／ＤＣコンバータ３２を制御すると共に（ステップＳ４０８）、要求出力Ｐ０がモータ３６から駆動軸３８に出力されるようインバータ３４を制御する（ステップＳ４１０）。なお、インバータ３４の制御については通常の制御であり、本発明の中核をなさないから、これ以上の詳細な説明は省略する。

以上説明した実施例の燃料電池システム２０によれば、より適正な燃料電池２６の出力特性を用いて燃料電池出力Ｐｆｃを配分するから、燃料電池２６を効率よく運転することができる。この結果、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。しかも、燃料電池出力Ｐｆｃでは要求出力Ｐ０に対して過不足する分はバッテリ３０からの出力Ｐｂにより賄うから、確実に駆動軸３８に要求出力Ｐ０を出力することができる。

（その他）
本発明は上記実施例に限定されることなく、種々に変形して適用することが可能である。

例えば、上記実施例では、検出データセットのうち、ＩｆｃとＩｉとの差が所定値以下となるセットに基づいて、出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）を補正する構成としているが、本発明はこのような構成に限られるものではない。例えば、出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）を補正する場合に、各検出データセットに対してＩｆｃとＩｉとの差、又は／及びＶｆｃとＶｉとの差に応じた重み付けを付与し、各検出データセット及び付与された重み付けに基づいて出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）を補正する構成としてもよい。このような構成によれば、重み付けによって実測値の影響を異ならせて補正できることから、上記実施例と同様に、イレギュラーな実測値が検出された場合であっても、そのイレギュラーな実測値に基づく補正が出力特性全体に対して一律に影響を及ぼしてしまうことを回避して、常に適正な出力特性を得ることが可能となる。また、重み付けを適宜調整することで、実測値による補正が出力特性に及ぼす影響の範囲や程度を柔軟に設定することができる。

重み付けを付与する場合、例えば、差が小さい場合には相対的に大きな重み付けを付与し、差が大きい場合には相対的に小さな重み付け（ゼロとしても良い）を付与する構成を考えることができる。このような構成は、Ｉｆｃ又は／及びＶｆｃの近傍にある一部の出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）に対して、Ｉｆｃ又は／及びＶｆｃの影響を相対的に大きくして補正することで、実測値による補正の影響を局所化していると考えることもできる。この場合、重み付けの調整は、前記近傍範囲の調整、影響の相対的な大小の調整と捉えることができる。

なお、上記実施例は、ＩｆｃとＩｉとの差が所定値以下となる検出データセットに対しては重み付け１を、そうでない検出データセットに対しては重み付け０を付与する構成と同等である。

また例えば、上記実施例では、実出力電圧値Ｖｆｃ、実出力電流値Ｉｆｃに基づく検出データセットとして（Ｉｆｃ、ΔＶ）を記憶しておき、ＩｆｃとＩｉとの差に基づいて補正に用いる検出データセットを選択し、Ｖｉを補正する構成としているが、このような構成以外にも種々の構成を考えることができる。例えば、検出データセットとして（ΔＩ、Ｖｆｃ）を記憶しておき、ＶｆｃとＶｉとの差に基づいて補正に用いる検出データセットを選択し、Ｉｉを補正する構成や、検出データセットとして（Ｖｆｃ、ΔＶ）を記憶しておき、ＶｆｃとＶｉとの差に基づいて補正に用いる検出データセットを選択し、Ｖｉを補正する構成や、検出データセットとして（Ｉｆｃ、ΔＩ）を記憶しておき、ＩｆｃとＩｉとの差に基づいて補正に用いる検出データセットを選択し、Ｉｉを補正する構成や、これらを適宜組み合せた構成などを考えることができる。また例えば、検出データセットとして（Ｉｆｃ、Ｖｆｃ）を記憶しておき、ＩｆｃとＩｉとの差又は／及びＶｆｃとＶｉとの差に基づいて補正に用いる検出データセットを選択し、補正後のＩｉ＝選択した検出データセットのＩｆｃの平均値、又は／及び、補正後のＶｉ＝選択した検出データセットのＶｆｃの平均値とする構成としてもよい。

また例えば、上記実施例では、電圧センサ５４、電流センサ５６により燃料電池２６の出力電圧、出力電流を直接検出して、実出力電圧値Ｖｆｃ、実出力電流値Ｉｆｃを取得する構成としているが、本発明は必ずしもこのような構成に限定されるものではない。例えば、バッテリの出力と合流した後の電圧値、電流値を検出し、これらからバッテリの出力を差し引いて、燃料電池２６の実出力電圧値Ｖｆｃ、実出力電流値Ｉｆｃを取得する構成としてもよい。

また例えば、上記実施例では、出力特性更新処理において、前回補正を行った出力特性データセットに対して更に補正を行っていく構成としているが、例えば、初期設定した出力特性データセットに対して常に補正を行うように、出力特性更新処理を構成してもよい。

また例えば、上記実施例では、水素供給圧Ｐｈから理論出力特性を求める構成としたが、水素供給圧Ｐｈに代えて／と共に、燃料電池温度Ｔｆｃに基づいて理論出力特性を求める構成としてもよい。例えば、燃料電池２６の燃料電池温度Ｔｆｃ毎の、又は燃料電池２６の燃料電池温度Ｔｆｃ毎かつ燃料電池２６に対する水素供給圧Ｐｈ毎の、内部抵抗のない燃料電池２６の出力電流Ｉと出力電圧Ｖとの関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ４４に記憶しておき、燃料電池温度Ｔｆｃ又は／及び燃料電池温度Ｔｆｃに基づいてマップから対応する出力電流と出力電圧との関係を理論出力特性として求める構成を考えることができる。図８に燃料電池温度Ｔｆｃと内部抵抗のない燃料電池２６の出力電流と出力電圧との関係を示すマップの一例を示す。また、図９に燃料電池２６の燃料電池温度Ｔｆｃと燃料電池２６に対する水素供給圧Ｐｈと内部抵抗のない燃料電池２６の出力電流と出力電圧との関係を示すマップの一例を示す。このように燃料電池温度Ｔｆｃに基づいて出力特性を求めることで、低出力域（高出力電圧低出力電流域）における誤差が特に小さい理論出力特性、即ち低出力域においても高精度な理論出力特性を得ることができる。

また例えば、上記実施例では、燃料電池温度Ｔｆｃから内部抵抗Ｒの初期値を求めると共に水素供給圧Ｐｈから内部抵抗のない理論出力特性を求めるものとしたが、水素供給圧Ｐｈから所定の内部抵抗を考慮した理論出力特性を求めるものとしてもよい。同様に、燃料電池温度Ｔｆｃから内部抵抗Ｒの初期値を求めると共に燃料電池温度Ｔｆｃから内部抵抗のない理論出力特性を求める構成、燃料電池温度Ｔｆｃから内部抵抗Ｒの初期値を導出すると共に燃料電池温度Ｔｆｃ及び水素供給圧Ｐｈから内部抵抗のない理論出力特性を求める構成、それぞれ燃料電池温度Ｔｆｃから予め所定の内部抵抗を考慮した理論出力特性を求める構成、水素供給圧Ｐｈ及び燃料電池温度Ｔｆｃから予め所定の内部抵抗を考慮した理論出力特性を求める構成などを考えることもできる。

また例えば、上記実施例では、純水素を用いた燃料電池システムとして説明しているが、例えば水素源として改質システムを用いるなど、種々の変形した構成を考えることができる。

また例えば、上記実施例では、モータのみを動力源とする車両について説明したが、エンジンとモータとを動力源とするハイブリッド車両に本発明を適用することもできる。更に、車両以外の船舶や航空機などの移動体あるいは移動しない据え置き型の動力装置などに燃料電池システム２０を用いるものとしても差し支えない。

また例えば、上記実施例では、モータ３６の駆動源としての燃料電池２６の出力特性を管理するものとしたが、電力を消費する一般的な負荷に電力を供給する電源としての燃料電池の出力特性を管理するものに適用するものとしてもよい。

また例えば、燃料電池の出力特性管理処理を行なう出力特性管理装置としてコンピュータを機能させるプログラムを記載したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えばＣＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスクなどの種々の記憶媒体とする態様も好適である。このような記憶媒体を通じて又は通信ネットワークを介して、本発明の実施の形態に関わるプログラムを燃料電池システムにインストールし、本発明の効果を得ることも可能となる。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の一実施例である車載された燃料電池システム２０の構成の概略を示す構成図である。 出力特性初期設定処理の一例を示すフローチャートである。 燃料電池温度Ｔｆｃと内部抵抗Ｒとの関係の一例を示すマップである。 内部抵抗のない燃料電池に対する水素供給圧Ｐｈと該燃料電池の出力電流と出力電圧との関係の一例を示すマップである。 出力特性検出処理の一例を示すフローチャートである。 出力特性更新処理の一例を示すフローチャートである。 出力制御処理の一例を示すフローチャートである。 燃料電池の燃料電池温度Ｔｆｃと該燃料電池の出力電流と出力電圧との関係の一例を示すマップである。 燃料電池の燃料電池温度Ｔｆｃと該燃料電池に対する水素供給圧Ｐｈと内部抵抗のない該燃料電池の出力電流と出力電圧との関係の一例を示すマップである。

符号の説明

１２ 減速ギヤ、１４ 駆動輪、２０ 燃料電池システム、２２ 水素タンク、２４ ブロア、２６ 燃料電池、２８ 電力ライン、３０ バッテリ、３２ＤＣ／ＤＣコンバータ、３３ 補機、３４ インバータ、３６ モータ、３８駆動軸、４０ 電子制御ユニット、４２ ＣＰＵ、４４ ＲＯＭ、４６ ＲＡＭ、５０ 圧力センサ、５２ 温度センサ、５４ 電圧センサ、５６ 電流センサ、５８ 車速センサ、６０ シフトレバー、６１ シフトポジションセンサ、６２ アクセルペダル、６３ アクセルペダルポジションセンサ、６４ ブレーキペダル、６５ ブレーキペダルポジションセンサ。

Claims (11)

1. 燃料電池の出力特性として、該燃料電池の出力電流値と出力電圧値との対応関係を記憶する記憶手段と、
   前記燃料電池の実出力電流値とこれに対応する実出力電圧値のセットを取得する手段と、
   前記取得された実出力電流値とこれに対応する実出力電圧値のセットに基づいて、前記対応関係を補正する補正手段とを備え、
   前記補正手段は、実出力電流値とこれに対応する実出力電圧値のセットの近傍にある一部の前記対応関係に対し、該セットの影響が相対的に大きくなるように補正することを特徴とする燃料電池の出力特性管理装置。
2. 燃料電池の出力特性データとして、対応する出力電流値Ｉｉと出力電圧値Ｖｉのセット（Ｉｉ、Ｖｉ）（１＜ｉ≦Ｎ；Ｎはセット数）を記憶する記憶手段と、
   前記燃料電池の実出力電流値とこれに対応する実出力電圧値のセットを取得する手段と、
   実出力電流値とこれに対応する実出力電圧値のセットのうち、実出力電流値とＩｉの差又は／及び実出力電圧値とＶｉの差が所定値以下となるセットに基づいて、前記記憶手段に記憶する出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする燃料電池の出力特性管理装置。
3. 燃料電池の出力特性データとして、対応する出力電流値Ｉｉと出力電圧値Ｖｉのセット（Ｉｉ、Ｖｉ）（１＜ｉ≦Ｎ；Ｎはセット数）を記憶する記憶手段と、
   前記燃料電池の実出力電流値とこれに対応する実出力電圧値の実データセットを取得する手段と、
   実出力電流値とこれに対応する実出力電圧値の実データセットと、該実出力電流値とＩｉの差又は／及び該実出力電圧値とＶｉの差に応じて該実データセットに付与した重み付けとに基づいて、前記記憶手段に記憶する出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする燃料電池の出力特性管理装置。
4. 燃料電池を備える燃料電池システムであって、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池の出力特性管理装置と、
   前記特性管理装置により管理される出力特性を参照して燃料電池の目標出力を設定する目標出力設定手段と、
   前記設定された目標出力が前記燃料電池から出力されるよう該燃料電池の出力を調整する出力調整手段と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。
5. 更に、電力のやり取りが可能な電力受給手段を備え、
   前記目標出力設定手段は、システムへの要求出力に基づいて前記目標出力を設定する手段であり、
   前記出力調整手段は、前記目標出力設定手段により設定された目標出力では前記システムへの要求出力に過不足が生じるときには該過不足を前記電力受給手段の電力受給により調整する手段である、請求項４記載の燃料電池システム。
6. 前記出力調整手段は、前記燃料電池の出力電圧が前記目標出力に相当する電圧となるよう、前記燃料電池の出力端子に接続される前記電力受給手段の出力電圧を変圧する変圧手段を備える、請求項５記載の燃料電池システム。
7. 前記出力調整手段は、前記燃料電池の出力電圧が前記目標出力に相当する電圧となるよう調整する手段である、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
8. 請求項４乃至７のいずれか１項に記載の燃料電池システムを搭載する車両。
9. 燃料電池の出力特性データとして、対応する出力電流値Ｉｉと出力電圧値Ｖｉのセット（Ｉｉ、Ｖｉ）（１＜ｉ≦Ｎ；Ｎはセット数）を用意する工程と、
   燃料電池の実出力電流値と実出力電圧値のセットを取得する工程と、
   実出力電流値とこれに対応する実出力電圧値のセットのうち、実出力電流値とＩｉの差、又は／及び実出力電圧値とＶｉの差が所定値以下となるセットに基づいて、前記用意した出力特性データセット（Ｉｉ、Ｖｉ）を補正する補正工程と、を備えることを特徴とする燃料電池の出力特性管理方法。
10. 燃料電池の出力を制御する燃料電池出力制御方法であって、
    請求項９記載の燃料電池の出力特性管理方法により管理された前記燃料電池の出力特性を用いて前記燃料電池の目標出力を設定する工程と、
    前記設定された目標出力が前記燃料電池から出力されるよう該燃料電池の出力を調整する工程と、を備えることを特徴とする燃料電池出力制御方法。
11. 請求項９記載の燃料電池の出力特性管理方法をコンピュータで実行させるためのプログラム。