JP2018045977A - 燃料電池の出力性能診断装置、燃料電池の出力性能診断システム、燃料電池の出力性能診断方法、及び燃料電池の出力性能診断プログラム - Google Patents

燃料電池の出力性能診断装置、燃料電池の出力性能診断システム、燃料電池の出力性能診断方法、及び燃料電池の出力性能診断プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】燃料電池の燃料消費の悪化を抑制しつつ、燃料電池が潜在的に出力可能な最大出力電力を精度よく算出できる燃料電池の出力性能診断装置、燃料電池の出力性能診断システム、燃料電池の出力性能診断方法、及び燃料電池の出力性能診断プログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】燃料電池を動力源として走行する車両のトリップ中に取得された前記燃料電池のインピーダンスの代表値が、インピーダンス閾値以下であると判定された場合に、前記インピーダンスが取得された前記トリップ中において、前記燃料電池の出力電圧が下限電圧以上であって前記下限電圧よりも高い電圧閾値以下に所定期間以上にわたって維持されてから変化している期間中での、前記燃料電池の電流‐電圧特性を取得し、取得した前記電流‐電圧特性に基づいて、前記燃料電池の最大出力電力を算出する、燃料電池の出力性能診断装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料電池の出力性能診断装置、燃料電池の出力性能診断システム、燃料電池の出力性能診断方法、及び燃料電池の出力性能診断プログラムに関する。
従来から、走行のための動力源として車両に搭載された燃料電池の電流‐電圧特性（以下、ＩＶ特性と称する）を取得する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。このようなＩＶ特性に基づいて、燃料電池の出力可能な最大出力電力を算出して、燃料電池の出力性能を把握することが考えられる。
国際公開第２０１１／０３６７６５号
燃料電池の出力性能の低下には、燃料電池の使用期間の増加に伴う不可逆的な低下と、燃料電池の運転状態によって回復し得る可逆的な低下とが含まれる。従って、燃料電池のＩＶ特性にも、出力性能の不可逆的な低下のみならず可逆的な低下も反映され得る。このため、可逆的な低下が発生している状態でＩＶ特性を取得しても、可逆的な低下から回復した状態での、燃料電池が潜在的に出力可能な最大出力電力を算出することはできない。
このため、燃料電池の運転状態を制御して可逆的な低下から回復した状態でＩＶ特性を取得して、燃料電池が潜在的に出力可能な最大出力電力を算出することが考えられる。ここで、出力性能の可逆的な低下は、燃料電池を高出力で運転することにより燃料電池の出力電圧を低下させつつ燃料電池内の相対湿度を増大させることにより回復できることが知られている。このため、事前に燃料電池を高出力で運転させて出力性能の可逆的な低下から回復させてから、ＩＶ特性を取得することが考えられる。しかしながらこの場合、運転者の運転操作等とは別に燃料電池を高出力で運転させる必要があり、燃料電池の燃料消費が悪化する可能性がある。
また、上記のように出力性能の可逆的な低下から回復した状態であっても、燃料電池が使用される環境湿度や環境温度等の条件により、燃料電池内の相対湿度にばらつきが生じる。従って、相対湿度がばらつきやすい条件下で取得されたＩＶ特性にもばらつきが生じ、このＩＶ特性が示す出力性能が、本来の潜在的な出力性能よりも低下していることを示す可能性がある。よって、このような条件下でＩＶ特性を取得しても、燃料電池が潜在的に出力可能な最大出力電力を精度よく算出することができない可能性がある。
そこで、燃料電池の燃料消費の悪化を抑制しつつ、燃料電池が潜在的に出力可能な最大出力電力を精度よく算出できる燃料電池の出力性能診断装置、燃料電池の出力性能診断システム、燃料電池の出力性能診断方法、及び燃料電池の出力性能診断プログラムを提供することを目的とする。
上記目的は、燃料電池を動力源として走行する車両のトリップ中に取得された前記燃料電池のインピーダンスの代表値が、インピーダンス閾値以下であるか否かを判定する判定部と、前記判定部により肯定判定された場合に、前記インピーダンスが取得された前記トリップ中において、前記燃料電池の出力電圧が下限電圧以上であって前記下限電圧よりも高い電圧閾値以下に所定期間以上にわたって維持されてから変化している期間中での、前記燃料電池の電流‐電圧特性を取得する特性取得部と、取得した前記電流‐電圧特性に基づいて、前記燃料電池の最大出力電力を算出する算出部と、を備えた燃料電池の出力性能診断装置により達成できる。
判定部により肯定判定がなされた場合には、燃料電池内の相対湿度が比較的高くなりやく、燃料電池の潜在的な出力性能を十分に発揮しやすい条件下にあると判断できる。また、燃料電池の出力電圧が電圧閾値以下でありかつ下限電圧よりも高い状態に所定期間以上にわたって維持されることにより、燃料電池の出力性能の可逆的な低下を回復させることができる。また、燃料電池の出力電圧がこのような状態に維持されてから変化することにより、出力性能の可逆的な低下から回復した状態での燃料電池の電流‐電圧特性を取得できる。更に、このような燃料電池の出力電圧の推移は、運転者の運転操作等によって起こり得る。このため、運転者の運転操作とは別に燃料電池を高出力に制御する必要がないため、燃料電池の燃料消費の悪化を抑制しつつ、出力性能の可逆的な低下から回復した状態での燃料電池の電流‐電圧特性を取得できる。以上のように、燃料電池の潜在的な出力性能を十分に発揮しやすい条件下で、運転者の運転操作等によって、燃料電池の出力性能の可逆的な低下を回復させた状態での電流‐電圧特性を取得できる。このようにして取得された電流‐電圧特性に基づいて最大出力電力を算出することにより、燃料電池の燃料消費の悪化を抑制しつつ、燃料電池が潜在的に出力可能な最大出力電力を精度よく算出できる。
前記代表値は、前記トリップ中に取得された前記インピーダンスの最大値又は最小値であってもよい。
直近の複数回のトリップ中にそれぞれ取得された前記燃料電池のインピーダンスに基づいて、前記インピーダンス閾値を更新する更新部を備えてもよい。
前記算出部は、前記燃料電池の出力電流が上限電流となった場合又は前記燃料電池の出力電圧が前記下限電圧となった場合に出力されると予測される出力電力を、前記最大出力電力として算出してもよい。
算出された前記最大出力電力に関する情報を報知する報知部を制御する報知制御部を備えていてもよい。
算出された前記最大出力電力に関する情報を無線送信する送信部を備えていてもよい。
上記目的は、前記燃料電池の出力性能診断装置と、複数の前記燃料電池の出力性能診断装置の前記送信部からそれぞれ無線送信された複数の前記最大出力電力に関する情報を表示するための画像データを生成する情報処理装置と、を備えた燃料電池の出力性能診断システムによっても達成できる。
上記目的は、燃料電池を動力源として走行する車両のトリップ中に取得された前記燃料電池のインピーダンスの代表値が、インピーダンス閾値以下であるか否かを判定する判定工程と、前記判定工程において肯定判定された場合に、前記インピーダンスが取得された前記トリップ中において、前記燃料電池の出力電圧が下限電圧以上であって前記下限電圧よりも高い電圧閾値以下に所定期間以上にわたって維持されてから変化している期間中での、前記燃料電池の電流‐電圧特性を取得する特性取得工程と、取得した前記電流‐電圧特性に基づいて、前記燃料電池の最大出力電力を算出する算出工程と、を備えた燃料電池の出力性能診断方法によっても達成できる。
上記目的は、燃料電池を動力源として走行する車両のトリップ中に取得された前記燃料電池のインピーダンスの代表値が、インピーダンス閾値以下であるか否かを判定する判定処理と、前記判定処理において肯定判定された場合に、前記インピーダンスが取得された前記トリップ中において、前記燃料電池の出力電圧が下限電圧以上であって前記下限電圧よりも高い電圧閾値以下に所定期間以上にわたって維持されてから変化している期間中での、前記燃料電池の電流‐電圧特性を取得する特性取得処理と、取得した前記電流‐電圧特性に基づいて、前記燃料電池の最大出力電力を算出する算出処理と、をコンピュータに実行させる燃料電池の出力性能診断プログラムによっても達成できる。
燃料電池の燃料消費の悪化を抑制しつつ、燃料電池が潜在的に出力可能な最大出力電力を精度よく算出できる燃料電池の出力性能診断装置、燃料電池の出力性能診断システム、燃料電池の出力性能診断方法、及び燃料電池の出力性能診断プログラムを提供できる。
図１は、車両の構成図である。 図２Ａは、環境湿度が異なる条件で燃料電池の運転させた場合でのＩＶ特性を示したグラフであり、図２Ｂは、環境湿度が異なる条件で燃料電池の運転させた場合での運転中でのインピーダンスの変化を示したグラフであり、図２Ｃは、車両の各トリップでの燃料電池のインピーダンスの最大値及び最小値を、季節毎に測定したグラフである。 図３は、制御部により実行される診断制御の一例を示したフローチャートである。 図４Ａは、制御部により実行される燃料電池の最大出力電力の算出処理の一例を示したフローチャートであり、図４Ｂは、燃料電池の最大出力電力の算出方法の説明図である。 図５は、制御部により実行されるインピーダンス閾値の更新制御の一例を示したフローチャートである。 図６は、表示部での最大出力電力の表示例を示した図である。 図７は、出力性能診断システムの構成図である。 図８Ａは、サーバの構成図であり、図８Ｂは、外部端末の構成図である。 図９Ａは、サーバの制御部が実行する制御の一例を示したフローチャートであり、図９Ｂは、サーバにより生成された画像データに基づいて外部端末の表示部に表示される画面の一例である。
図１は、燃料電池車１（以下、単に車両と称する）の構成図である。図１に示すように、車両１は、酸化剤ガス配管系３０、燃料ガス配管系４０、電力系５０、及び制御部６０を含む。燃料電池２０は、酸化剤ガスと燃料ガスの供給を受けて発電を行い、発電に伴う電力を発生する。酸化剤ガス配管系３０は、酸化剤ガスとしての、酸素を含む空気を燃料電池２０に供給する。燃料ガス配管系４０は、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池２０に供給する。電力系５０は、システムの電力を充放電する。制御部６０は、車両１全体を統括制御する。燃料電池２０は、固体高分子電解質型であり、複数のセルを積層したスタック構造を備えている。
燃料電池２０には、出力電流及び電圧をそれぞれ検出する電流センサ２ａ及び電圧センサ２ｂ、燃料電池２０の温度を検出する温度センサ２ｃが取り付けられている。
酸化剤ガス配管系３０は、エアコンプレッサ３１、酸化剤ガス供給路３２、加湿モジュール３３、カソードオフガス流路３４、及びエアコンプレッサ３１を駆動する直流モータＭ１を有している。
エアコンプレッサ３１は、モータＭ１により駆動され、外気から取り込んだ酸素を含む空気（酸化剤ガス）を圧縮して燃料電池２０のカソード極に供給する。モータＭ１には、その回転数を検出する回転数検出センサ３ａが取り付けられている。酸化剤ガス供給路３２は、エアコンプレッサ３１から供給される酸素を燃料電池２０のカソード極に導く。燃料電池２０のカソード極からはカソードオフガスがカソードオフガス流路３４を介して排出される。
加湿モジュール３３は、酸化剤ガス供給路３２を流れる低湿潤状態の酸化剤ガスと、カソードオフガス流路３４を流れる高湿潤状態のカソードオフガスとの間で水分交換を行い、燃料電池２０に供給される酸化剤ガスを適度に加湿する。カソードオフガス流路３４は、カソードオフガスをシステム外に排気し、カソード極出口付近には背圧調整弁Ａ１が配設されている。燃料電池２０から排出される酸化剤ガスの圧力、即ちカソード背圧は背圧調整弁Ａ１によって調圧される。カソードオフガス流路３４における燃料電池２０と背圧調整弁Ａ１の間には、カソード背圧を検出する圧力センサ３ｂが取り付けられている。
燃料ガス配管系４０は、燃料ガス供給源４１、燃料ガス供給路４２、燃料ガス循環路４３、アノードオフガス流路４４、水素循環ポンプ４５、気液分離器４６、及び水素循環ポンプ４５を駆動するためのモータＭ２を有している。
燃料ガス供給源４１は、燃料電池２０へ燃料ガスである水素ガスを供給するタンクである。燃料ガス供給路４２は、燃料ガス供給源４１から放出される燃料ガスを燃料電池２０のアノード側に導き、上流側から順にタンクバルブＨ１、水素調圧バルブＨ２、インジェクタＨ３が配設されている。これらバルブ及びインジェクタは、燃料電池２０へ燃料ガスを供給、遮断する電磁弁である。
燃料ガス循環路４３は、未反応燃料ガスを燃料電池２０へ還流させ、上流側から順に気液分離器４６、水素循環ポンプ４５、及び不図示の逆止弁が配設されている。燃料電池２０から排出された未反応燃料ガスは、水素循環ポンプ４５によって適度に加圧され、燃料ガス供給路４２へ導かれる。燃料ガス供給路４２から燃料ガス循環路４３への燃料ガスの逆流は、逆止弁によって抑制される。アノードオフガス流路４４は、燃料電池２０から排出された水素オフガスを含むアノードオフガスや気液分離器４６内に貯留された水をシステム外に排気し、排気排水弁Ｈ５が配設されている。
電力系５０は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５１、バッテリ５２、トラクションインバータ５３、補機インバータ５４、トラクションモータＭ３、及び補機モータＭ４を備えている。
高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、燃料電池２０からの直流電圧を調整してバッテリ５２に出力可能である。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５１により、燃料電池２０の出力電圧が制御される。
バッテリ５２は、充放電可能な二次電池であり、余剰電力の充電や補助的な電力供給が可能である。燃料電池２０で発電された直流電力の一部は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ５１により昇降圧され、バッテリ５２に充電される。バッテリ５２には、その充電状態を検出するＳＯＣセンサ５ａが取り付けられている。
トラクションインバータ５３、補機インバータ５４は、燃料電池２０又はバッテリ５２から出力される直流電力を三相交流電力に変換してトラクションモータＭ３及び補機モータＭ４へ供給する。トラクションモータＭ３は、車輪７１及び７２を駆動する。トラクションモータＭ３が回生を行う場合には、トラクションモータＭ３からの出力電力は、トラクションインバータ５３を介して直流電力に変換されてバッテリ５２に充電される。トラクションモータＭ３には、その回転数を検出する回転数検出センサ５ｂが取り付けられている。
制御部６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、メモリを含み、入力される各センサ信号に基づき、当該システムの各部を統合的に制御する。具体的には、制御部６０は、アクセルペダル８０の回動を検出するアクセルペダルセンサ８１、ＳＯＣセンサ５ａ、回転数検出センサ５ｂから送出される各センサ信号に基づいて、燃料電池２０の発電を制御する。また、制御部６０は、イグニッションスイッチ８３からオン信号及びオフ信号を検出することにより、燃料電池２０の発電開始又は発電停止を要求する。また、制御部６０には、後述する情報を表示することにより搭乗者に報知可能な表示部９０が接続されている。表示部９０は、例えばインストルメントパネルに設けられたディスプレイである。また、制御部６０には、通信部６１が接続されており、詳しくは後述するが、通信部６１からネットワークを介してサーバと通信可能である。
また制御部６０は、現時点での燃料電池２０が潜在的に出力可能な最大出力電力を算出することにより、燃料電池２０の出力性能を診断する出力性能診断制御を実行する。この制御は、制御部６０のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びメモリにより機能的に実現される判定部、特性取得部、算出部、更新部、報知制御部、及び送信部により実行される。制御部６０は、燃料電池２０の出力性能診断装置の一例である。詳しくは後述する。
燃料電池２０の出力性能の低下には、燃料電池２０の使用期間の増大に伴う不可逆的な低下と、燃料電池２０の運転状態によって回復し得る可逆的な低下とがある。出力性能の不可逆的な低下の主な要因は、燃料電池２０の電解質膜内での陽イオン不純物の蓄積量の増大に伴う電解質膜のプロトン移動抵抗の増大や、燃料電池２０の触媒層の貴金属（白金）粒子が凝集して貴金属粒子の表面積が低下するシンタリングである。このような出力性能の不可逆的な低下は、燃料電池２０の使用期間の増大とともに徐々に低下する。これに対して、出力性能の可逆的な低下の主な要因は、燃料電池２０内の乾燥や、燃料電池２０の触媒層の酸素被毒やスルホン酸被毒である。燃料電池２０内の乾燥は、燃料電池２０の発電に伴う生成水量が増大することにより解消できる。また、触媒層の酸素被毒は、燃料電池２０の電圧が低下することにより除去できる。また、触媒層のスルホン酸被毒は、燃料電池２０の電圧が低下しかつ燃料電池２０内に液水が潤沢に存在している場合に除去できる。即ち、出力性能の可逆的な低下は、燃料電池２０の電圧を低下させ燃料電池２０内の相対湿度を増大させることにより、回復し得るものである。
ここで、燃料電池２０の運転状態を高出力に制御することにより、燃料電池２０の電圧を低下させて発電による生成水量を増大させて相対湿度を増大させることができる。従って、事前に燃料電池２０の運転状態を高出力に制御することによって、出力性能の可逆的な低下を回復させ、この状態で燃料電池２０の出力性能を診断することにより、現時点での燃料電池２０の潜在的な出力性能を診断することが考えられる。しかしながらこの場合、運転者の運転操作等とは別に燃料電池２０を高出力で運転させる必要があり、燃料電池２０の燃料消費が悪化する可能性がある。
また、上記のように出力性能の可逆的な低下を回復させた状態であったとしても、燃料電池２０内の相対湿度は、環境温度や環境湿度、燃料電池２０の運転履歴等の条件により影響を受ける。したがって、上記のように燃料電池２０を高出力で制御したとしても、燃料電池の内部の相対湿度にはばらつきが生じる可能性がある。例えば、環境湿度が低い条件下での燃料電池２０の出力性能は、高い場合に比して低くなる。図２Ａは、環境湿度が異なる条件で燃料電池２０の運転させた場合でのＩＶ特性を示したグラフである。縦軸及び横軸はそれぞれ電圧及び電流を示している。ＩＶ特性Ｘ１はＩＶ特性Ｘ２よりも環境湿度が低い状態で燃料電池２０を運転させた場合でのＩＶ特性を示している。また、図２Ｂは、環境湿度が異なる条件で燃料電池２０の運転させた場合での運転中でのインピーダンスの変化を示したグラフである。縦軸はインピーダンス、横軸は時間を示している。インピーダンスＺ１及びＺ２は、それぞれＩＶ特性Ｘ１及びＸ２に対応しており、インピーダンスＺ１はインピーダンスＺ２よりも環境湿度が低い状態で車両を運転させた場合でのインピーダンスである。尚、図２Ａ及び図２Ｂの何れにおいても、環境湿度以外の環境条件や使用される燃料電池２０の性能や運転状態等の条件は同じである。
図２Ａに示すように、環境湿度が低い条件下でのＩＶ特性Ｘ１の方がＩＶ特性Ｘ２よりも、出力電圧が低下しており、燃料電池２０の出力性能が低下していることを示している。また、図２Ｂに示すように、環境湿度の低い条件下でのインピーダンスＺ１の方がインピーダンスＺ２よりも高い値となり、燃料電池２０の抵抗成分が増大していることを示している。この理由は、燃料電池２０内の相対湿度が高いほど、インピーダンスは低くなるからである。このように、環境湿度が燃料電池２０のインピーダンスに反映される。同様に、空気中の水蒸気量が一定であれば、環境温度が上昇すると環境湿度は低下し、環境温度が低下すると環境湿度は上昇するため、環境温度が燃料電池２０のインピーダンスに反映される。また、燃料電池２０の運転履歴によっても、燃料電池２０内の相対湿度は変化するため、運転履歴が燃料電池２０のインピーダンスに反映される。また、インピーダンスＺ１及びＺ２は、運転状態により変化する燃料電池２０内の相対湿度に応じて変動し、運転期間中一定ではなく、それぞれ最大値及び最小値をとる。また、図２Ｂには、第１インピーダンス閾値Ｒ１及び第２インピーダンス閾値Ｒ２（以下、単に閾値Ｒ１及びＲ２と称する）を示しているが、詳しくは後述する。
図２Ｃは、車両１の各トリップでの燃料電池２０のインピーダンスの最大値及び最小値を、季節毎に測定したグラフである。縦軸はインピーダンスを示し、横軸はインピーダンスが取得された時期を示している。図２Ｃでは、インピーダンスの最大値を○で示し、最小値を△で示している。尚、「トリップ」とは、イグニッションスイッチ８３がＯＦＦからＯＮにされてから、次にＯＮからＯＦＦにされるまでの期間をいう。また、図２Ｃにおいても、閾値Ｒ１及びＲ２を示しているが、詳しくは後述する。
図２Ｃに示すように、春及び秋では、インピーダンスの最大値及び最小値のばらつきは少ないのに対して、夏及び冬は、春及び秋と比較してインピーダンスが高い値となりばらつきが大きくなる。春及び秋と比較して夏にインピーダンスが高くなる理由は、燃料電池２０の環境温度が高くなり、燃料電池２０内の相対湿度が低下しやすくなるからと考えられる。また、春及び秋と比較して夏にインピーダンスのばらつきが大きくなる理由は、夏であっても晴天時と雨天時とでは、燃料電池２０の環境湿度の差が大きくなり、環境温度が高い場合であっても雨天時のように環境湿度が高い場合には、燃料電池２０内の相対湿度が高くなると考えられるからである。また、春及び秋と比較して冬にインピーダンスが高くなる理由は、冬のような環境温度が低い場合には、運転停止中での燃料電池２０内での残留水の凍結防止のために掃気処理が長めに実行され、燃料電池２０内がより乾燥した状態で運転が停止され、運転再開時での燃料電池２０内の相対湿度が低いからと考えられる。また、春及び秋と比較して冬にインピーダンスのばらつきが大きくなる理由は、冬であっても天候によっては、燃料電池２０の環境温度の差や相対湿度の差が大きくなるからと考えられる。また、このような燃料電池２０内の相対湿度のばらつきは、季節の変化のみならず、車両１が使用される地域が乾燥地域から湿潤地域に変わった場合にも起こり得る。
以上のように、燃料電池２０の環境温度及び環境湿度や掃気処理の実行期間に応じて、燃料電池２０内の相対湿度にもばらつきが生じるため、上述のように出力性能の可逆的な低下が回復した運転状態で潜在的な出力性能を診断しても、相対湿度のばらつきが診断結果に反映されてしまい燃料電池２０が潜在的に出力可能な最大出力電力を精度よく算出できない可能性がある。
そこで本実施例での制御部６０は、燃料電池２０のインピーダンスの測定結果に基づいて燃料電池２０の出力性能の診断に適した条件下であるか否かを判定し、適した条件である場合に燃料電池２０が潜在的に出力可能な最大出力電力を精度よく算出する。尚、インピーダンスは、例えば交流インピーダンス法を用いて燃料電池２０のインピーダンスの抵抗成分を測定する。燃料電池２０に印加する電流の周波数が大きい場合（ω＝∞）、インピーダンスは電解質膜抵抗であり、これによって燃料電池２０の使用環境が出力性能の診断に適しているか否かを判定できる。
図３は、制御部６０により実行される診断制御の一例を示したフローチャートである。診断制御は制御部６０により一定の周期で繰り返し実行される。最初に、車両１のトリップ中に取得された燃料電池２０のインピーダンスの最大値ＭＸが閾値Ｒ１以下であるか否かが判定される（ステップＳ１）。閾値Ｒ１は、燃料電池２０内の相対湿度が比較的高くなる条件下にあるか否かを判別するための閾値である。尚、燃料電池２０の運転中は、インピーダンスの測定は一定周期で継続して行われ、運転中でのインピーダンスの最大値ＭＸ及び後述する最小値ＭＮは随時取得、更新される。最大値ＭＸ及び最小値ＭＮは、車両１のトリップ中に取得された燃料電池２０のインピーダンスの代表値の一例である。ステップＳ１で否定判定の場合には、本制御は終了する。
ステップＳ１で肯定判定の場合には、車両１のトリップ中に取得された燃料電池２０のインピーダンスの最小値ＭＮが閾値Ｒ２以下であるか否かが判定される（ステップＳ３）。閾値Ｒ２も閾値Ｒ１と同様に、燃料電池２０内の相対湿度が比較的高くなる条件下にあるか否かを判別するための閾値であり、閾値Ｒ１よりも小さい値である。否定判定の場合には、本制御は終了する。尚、閾値Ｒ１及びＲ２の算出については後述する。
このステップＳ１及びＳ３により、燃料電池２０が出力性能の診断に適した条件下にあるか否かが判断される。例えば、図２Ｂの例では、インピーダンスＺ１の場合にはステップＳ１で否定判定がなされ出力性能の診断は実行されず、インピーダンスＺ２の場合には運転停止付近でステップＳ１及びＳ３で肯定判定がなされて出力性能の診断が実行される。尚、１トリップ中において、燃料電池２０は、バッテリ５２の充電率に応じて発電と発電停止とを繰り返す場合があるが、１トリップ中では燃料電池２０の使用環境等は大きく変化しない場合が多いと考えられる。このため、１トリップ中に燃料電池２０の発電と発電停止とが繰り返された場合であっても、そのトリップ中に取得されたインピーダンスの代表値に基づいて、燃料電池２０が出力性能の診断に適した条件下にあるか否かが判断される。ステップＳ１及びＳ３の処理は、燃料電池２０により走行する車両１のトリップ中に取得された燃料電池２０のインピーダンスの代表値が、インピーダンス閾値以下であるか否かを判定する判定部が実行する処理の一例である。
ステップＳ１及びＳ３でインピーダンスの最大値ＭＸ及び最小値ＭＮを用いる理由は、図２Ｂに示したように燃料電池２０の運転中に燃料電池２０内の相対湿度は変動し、このようなインピーダンスを用いて燃料電池２０の使用環境を判別するためには、運転中でのインピーダンスの最大値ＭＸ及び最小値ＭＮを用いることが適しているからである。尚、ステップＳ１及びＳ３の何れか一方のみを実行してもよいが、双方実施する方が燃料電池２０の出力性能の診断に適した条件下であるか否かを精度よく判別できる。尚、ステップＳ１及びＳ３の順序は逆であってもよい。また、車両１のトリップ中に取得された燃料電池２０のインピーダンスの代表値として最大値ＭＸ及び最小値ＭＮを用いたが、平均値や中央値を用いてもよい。平均値や中央値を用いる場合には、それに対応した閾値を用いる必要がある。
次に、運転者によって操作されるアクセルペダル８０のアクセル開度Ａｃｃが所定開度以上であるか否かが判定される（ステップＳ５）。ここで、所定開度は、上述した燃料電池２０の出力性能の可逆的な低下が回復し得る運転状態となる開度を意味し、燃料電池２０の電圧は低く発電による生成水量は多くなる高出力での開度である。所定開度は、例えば９０％である。否定判定の場合には、後述するステップＳ５ａ以降の処理が実行される。尚、ステップ５は必ずしも実施されなくてもよい。
ステップＳ５で肯定判定の場合、燃料電池２０の出力電圧が下限電圧Ｖ０以上であって電圧閾値Ｖ１以下である状態が所定期間継続されたか否かが判定される（ステップＳ７）。電圧閾値Ｖ１は、上述した被毒を除去可能であってかつ発電による生成水量も多くなる電圧に設定されている。所定期間とは、燃料電池２０の触媒層の被毒量を低減できる期間であって、例えば３０秒以上である。燃料電池２０の電圧は電圧センサ２ｂの測定結果に基づいて取得される。否定判定の場合には、後述するステップＳ５ａ以降の処理が実行される。
ステップＳ７で肯定判定の場合、電流センサ２ａ及び電圧センサ２ｂの測定結果に基づいて、燃料電池２０のＩＶ特性が取得される（ステップＳ９）。次に、燃料電池２０の出力電圧が電圧閾値Ｖ２以上となったか否かが判定される（ステップＳ１１）。電圧閾値Ｖ２は、電圧閾値Ｖ１よりも大きい値である。即ち、燃料電池２０の出力電圧が電圧閾値Ｖ１以下から電圧閾値Ｖ２以上に変化している期間中でのＩＶ特性が取得される。否定判定の場合には、ステップＳ９の処理が継続される。これにより、電圧閾値Ｖ１〜Ｖ２区間でのＩＶ特性が継続して取得される。以上のステップＳ１〜Ｓ１１までの処理により、燃料電池２０の使用環境や運転履歴が燃料電池２０の出力性能の診断に適した条件下であって、出力性能の可逆的な低下から回復した状態でのＩＶ特性を、運転者の運転操作に従って燃料電池２０が高出力となった場合に取得できる。このため、燃料電池２０の燃料消費の悪化を抑制できる。ステップＳ９及びＳ１１の処理は、判定部により肯定判定された場合に、インピーダンスが取得されたトリップ中において、燃料電池２０の出力電圧が下限電圧以上であって下限電圧よりも高い電圧閾値以下に所定期間以上にわたって維持されてから変化している期間中での、燃料電池２０の電流‐電圧特性を取得する特性取得部が実行する処理の一例である。
尚、ステップＳ１１においては、電圧閾値Ｖ２は、必ずしも電圧閾値Ｖ１よりも高い必要はなく、ステップＳ７の条件が成立してＩＶ特性の取得が開始された時点での出力電圧に所定の電圧値を加算した値であってもよい。また、電圧閾値Ｖ２の代わりに電流閾値を用いてもよい。また、ステップＳ７の条件が成立してからの燃料電池２０の出力電圧の変化量の絶対値が所定量以上になったか否かを判定してもよい。この場合、出力電圧が低下する側に変化する場合のみならず、増大する側に変化する場合でもよい。出力電圧が増大するように変化している期間においても、ＩＶ特性を取得できるからである。同様に、ステップＳ７の条件が成立してからの燃料電池２０の出力電流の変化量の絶対値が所定量以上になったか否かを判定してもよい。何れの場合も、後述する直線近似式を算出できる程度の区間でのＩＶ特性を取得できればよい。
ステップＳ１１で肯定判定の場合には、取得されたＩＶ特性を直線で近似した直線近似式が算出される（ステップＳ１３）。次に、直線近似式に基づいて、燃料電池２０が潜在的に出力可能な最大出力電力が算出される（ステップＳ１５）。以上のステップＳ１〜Ｓ１５の処理により、燃料電池２０の燃料消費の悪化を抑制しつつ、燃料電池２０の最大出力電力を算出できる。ステップＳ１３及びＳ１５は、取得したＩＶ特性に基づいて、燃料電池２０の最大出力電力を算出する算出部が実行する処理の一例である。詳しくは後述する。
次に、算出された最大出力電力は、制御部６０のメモリに記憶、更新される（ステップＳ１７）。次に、制御部６０のメモリに記憶、更新された最大出力電力は、表示部９０に表示される（ステップＳ１９）。これにより車両１の燃料電池２０の最大出力電力が搭乗者に報知される。ステップＳ１９の処理は、算出された最大出力電力に関する情報を報知する報知部を制御する報知制御部が実行する処理の一例である。
次に、制御部６０のメモリに記憶、更新された最大出力電力に関する最大出力電力情報は、通信部６１からネットワークを介してサーバに送信される（ステップＳ２１）。詳しくは後述する。ステップＳ２１の処理は、算出された最大出力電力に関する情報を無線送信する送信部が実行する処理の一例である。最大出力電力情報は、その車両１のナンバープレートに記載された登録番号や車両１のフレームナンバー等である車両識別情報と、その車両１の走行距離を示す走行距離情報とに関連付けされて、サーバに送信される。なお、車両識別情報の代わりに燃料電池のシリアルナンバー等である燃料電池識別番号を使用してもよい。車両識別情報及び走行距離情報は、制御部６０のメモリに記憶されており、走行距離情報は、随時更新されている。尚、ステップＳ１９及びＳ２１の順序は問わない。ステップＳ１９及びＳ２１については、詳しくは後述する。
ステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１３、及びＳ１５の代わりに、アクセル開度Ａｃｃが所定期間以上にわたって全開である状態が継続されている最中の燃料電池２０の出力電圧及び出力電流に基づいて出力電力を算出することも考えられる。しかしながらこの場合であっても、燃料電池２０の触媒層の被毒量を低下させるために所定期間アクセル開度Ａｃｃを全開に維持される必要があり、このようにアクセルペダル８０が運転者により操作される頻度は少ない。このため本実施例では、ステップＳ５、Ｓ７、Ｓ１１のように運転者により操作される頻度がより多い運転状態で取得されたＩＶ特性に基づいて、燃料電池２０の最大出力電力が算出される。このため、より多くの頻度で燃料電池２０の最大出力電力を算出でき、最新の最大出力電力に更新される。
次に、ステップＳ５又はＳ７で否定判定の場合には、前回の最大出力電力の更新からの車両１の走行距離が所定距離以上であるか否かが判定される（ステップＳ５ａ）。否定判定の場合には、本制御は終了する。尚、ステップＳ５ａの代わりに、前回の最大出力電力の更新から所定期間が経過したか否かが判定されてもよい。ここで、「所定距離」及び「所定期間」は、それぞれ、燃料電池２０の出力性能が不可逆的に低下するのに要する車両１の走行距離及び燃料電池２０の使用期間を考慮して予め定められている。
次に、ＳＯＣセンサ５ａの測定値に基づいて、バッテリ５２の充電可能量が所定量Ｂ以上であるか否かが判定される（ステップＳ５ｂ）。否定判定の場合には本制御は終了する。後述の制御の実行により生じる燃料電池２０の余剰発電電力をバッテリ５２に蓄電する必要があるからである。
ステップＳ５ｂで肯定判定の場合、アクセル開度Ａｃｃに関わらず燃料電池２０の要求出力を増大させて、燃料電池２０の出力電圧が下限電圧Ｖ０以上であって電圧閾値Ｖ１以下に所定期間維持される（ステップＳ７ａ）。ここで所定期間とは、ステップＳ７での所定期間と同じ趣旨により定められた期間であるが、ステップＳ７での所定期間と同一の期間に限定されない。このようにして、出力性能の可逆的な低下から燃料電池２０を強制的に回復させることができる。尚、この処理により発生した燃料電池２０の余剰発電電力は、バッテリ５２に蓄電される。
次に、電流センサ２ａ及び電圧センサ２ｂの測定結果に基づいて、燃料電池２０のＩＶ特性が取得される（ステップＳ９ａ）。次に、アクセル開度Ａｃｃに関わらず燃料電池２０の要求出力を低下させて、燃料電池２０の電圧が電圧閾値Ｖ２以上となるように制御される（ステップＳ１１ａ）。これにより、電圧閾値Ｖ１〜Ｖ２区間でのＩＶ特性が取得される。尚、ステップＳ１１と同様に、ステップＳ１１ａにおいても、電圧閾値Ｖ２の代わりに電流閾値を用いてもよいし、燃料電池２０の出力電圧を所定量変化させてもよい。次に、ステップＳ１３以降の処理が実行される。以上のようにして、運転者の運転操作により燃料電池２０が潜在的な出力性能の診断に適した高出力の運転状態とはならずに、長期間にわたって出力性能の診断が行われていないような場合に、潜在的な出力性能の診断が強制的に行われる。この制御により、燃料電池２０の燃料消費は悪化するが、燃料電池２０の出力性能を診断できる。尚、ステップＳ５ａ〜Ｓ１１ａまでの処理は、必ずしも実施しなくてもよい。しかしながら、運転者の運転操作によっては、ステップＳ５〜Ｓ１１までの操作が長期間にわたって実施されず、最新の最大出力電力が更新されない可能性がある。そのため、ステップＳ５ａ〜Ｓ１１ａまでを実行することにより、最大出力電力の更新を適切なタイミングで実行することができる。
ステップＳ７ａ、Ｓ９ａ、Ｓ１１ａ、Ｓ１３、及びＳ１５の代わりに、燃料電池２０の出力電力を、後述する上限電流及び下限電圧の何れか一方により制限された状態で所定期間維持して可逆的な性能低下を除去し、その後に算出された燃料電池２０の出力電力を、燃料電池２０が潜在的に出力可能な最大出力電力としてもよい。この場合、ステップＳ９ａ、Ｓ１３、及びＳ１５の処理を実行する必要はないため、制御部６０の処理負荷を抑制できる。尚、ステップＳ７ａ、９ａ、Ｓ１１ａ、Ｓ１３、及びＳ１５を実行する場合には、燃料電池２０の出力電力を最大にまで制御する必要はないため、燃料消費の悪化を抑制できる。
燃料電池２０の最大出力電力の算出処理について具体的に説明する。図４Ａは、制御部６０により実行される燃料電池２０の最大出力電力の算出処理の一例を示したフローチャートである。まず、ステップＳ１３で算出された直線近似式に、上限電流Ｉ０を代入して得られる予測電圧Ｖｘと、下限電圧Ｖ０を代入して得られる予測電流Ｉｘとが算出される（ステップＳ１５１）。ここで予測電圧Ｖｘは、燃料電池２０の出力電流が上限電流Ｉ０となった場合に予測される出力電圧を意味し、予測電流Ｉｘは、燃料電池２０の出力電圧が下限電圧Ｖ０となった場合に予測される出力電流を意味する。また、上限電流Ｉ０及び下限電圧Ｖ０は、車両１の正常動作の確保を考慮して規定されたものであり、燃料電池２０の理論的に出力可能な最大電流及び最小電圧ではない。
次に、予測電圧Ｖｘが下限電圧Ｖ０以上であるか否かが判定される（ステップＳ１５３）。肯定判定の場合には、予測電圧Ｖｘと上限電流Ｉ０との乗算により燃料電池２０の潜在的な最大出力電力が算出される（ステップＳ１５５）。否定判定の場合には、予測電流Ｉｘと下限電圧Ｖ０との乗算により燃料電池２０の潜在的な最大出力電力が算出される（ステップＳ１５７）。
図４Ｂは、燃料電池２０の最大出力電力の算出方法の説明図である。図４Ｂでは、縦軸及び横軸はそれぞれ電圧及び電流を示している。図４Ｂには、出力性能が異なる２つの燃料電池のＩＶ曲線ＩＶ１及びＩＶ２を示している。また、図４Ｂには、電圧閾値Ｖ１〜Ｖ２区間でのＩＶ曲線ＩＶ１の近似直線Ｌ１とその延長線Ｅ１と、電圧閾値Ｖ１〜Ｖ２区間でのＩＶ曲線ＩＶ２の近似直線Ｌ２とその延長線Ｅ２とを示している。また、延長線Ｅ１及びＥ２上でのそれぞれの上限電流Ｉ０に対応する予測電圧Ｖｘ１及びＶｘ２と、延長線Ｅ１及びＥ２上での下限電圧Ｖ０に対応する予測電流Ｉｘ１及びＩｘ２とを示している。図４Ｂに示すように、近似直線Ｌ２及び延長線Ｅ２は、それぞれ近似直線Ｌ１及び延長線Ｅ１よりも電圧が低下しており、ＩＶ曲線ＩＶ２に対応する燃料電池は、ＩＶ曲線ＩＶ１に対応する燃料電池よりも潜在的な出力性能が低いことを意味している。
ここで、延長線Ｅ１においては、予測電流Ｉｘ１＞上限電流Ｉ０、予測電圧Ｖｘ１＞下限電圧Ｖ０であり、出力電流が上限電流Ｉ０を超えた予測電流Ｉｘ１になることはないため、ＩＶ曲線ＩＶ１に対応する燃料電池の潜在的な最大出力電力は、ステップＳ１５５の処理により算出される。また、延長線Ｅ２においては、予測電流Ｉｘ２＜上限電流Ｉ０、予測電圧Ｖｘ２＜下限電圧Ｖ０であり、出力電圧が下限電圧Ｖ０を下回る予測電圧Ｖｘ２になることはないため、ＩＶ曲線ＩＶ２に対応する燃料電池の潜在的な最大出力電力は、ステップＳ１５７の処理により算出される。以上のようにして、燃料電池の潜在的な最大出力電力が算出される。尚、ステップＳ１５３の代わりに、予測電流Ｉｘが上限電流Ｉ０を超えているか否かを判定してもよい。
上述のように、燃料電池２０の出力電圧が電圧閾値Ｖ１以下に所定期間維持されてから、電圧閾値Ｖ１〜Ｖ２区間でのＩＶ特性に基づいて、燃料電池２０の潜在的な最大出力電力が算出される。このため、燃料電池２０の出力電圧が電圧閾値Ｖ１以下に所定期間維持されて触媒層への被毒量が低下した状態で直ちにＩＶ特性が取得されることになる。従って、燃料電池２０の出力性能の可逆的な低下から回復した直後のＩＶ特性を取得でき、燃料電池２０の潜在的な最大出力電力を精度よく算出できる。
また、電圧閾値Ｖ１〜Ｖ２区間でのＩＶ特性及びその延長線に基づいて、上限電流Ｉ０及び下限電圧Ｖ０により許容される範囲内で、その線上の各動作点での出力電力を算出し、その中の最大値を最大出力電力としてもよい。
尚、ステップＳ１３によれば、電圧閾値Ｖ１〜Ｖ２区間でのＩＶ特性に基づいて直線近似式が算出されるが、電圧閾値Ｖ１〜Ｖ２区間よりも短い区間でのＩＶ特性に基づいて直線近似式を算出してもよい。例えば、電圧閾値Ｖ１から、電圧閾値Ｖ１と電圧閾値Ｖ２との間の途中の区間でのＩＶ特性を用いて、直線近似式を算出してもよい。電圧閾値Ｖ１〜Ｖ２区間でＩＶ特性が曲線を描く場合に、できる限り電圧閾値Ｖ１側であって短い区間でのＩＶ特性を用いて直線近似式を算出することにより、燃料電池２０の潜在的な最大出力電力を精度よく算出できるからである。
次に、閾値Ｒ１及びＲ２について説明する。閾値Ｒ１及びＲ２は、常に一定である固定値ではなく、更新される値である。閾値Ｒ１及びＲ２の更新は、燃料電池２０の使用期間の増大と共に不可逆的に低下する出力性能を考慮して行われるものである。即ち、上述したように燃料電池２０の使用期間が長期化するほど、出力性能が不可逆的に低下し、インピーダンスが高い値となるからである。図５は、制御部６０により実行される閾値Ｒ１及びＲ２の更新制御の一例を示したフローチャートである。まず、前回の閾値Ｒ１及びＲ２の更新がされてから車両の走行距離が所定距離以上となったか否かを判定する（ステップＳ３１）。否定判定の場合には本制御は終了する。尚、ステップＳ３１の代わりに、例えば前回の閾値Ｒ１及びＲ２の更新から所定期間経過したか否かが判定されてもよい。ここで、「所定距離」及び「所定期間」は、それぞれ、燃料電池２０の出力性能が不可逆的に低下するのに要される車両１の走行距離及び燃料電池２０の使用期間を考慮して予め定められている。
次に、直近の複数回のトリップ毎のインピーダンスの最大値及び最小値が取得される（ステップＳ３３）。尚、トリップ毎のインピーダンスの最大値及び最小値は、制御部６０のメモリに記憶されている。
次に、取得された複数の最大値のうち、小さい順にｎ番目（ｎ≧２）からｍ番目（ｍ≧（ｎ＋１））までの最大値の平均値Ｒａ１が算出され、取得された複数の最小値のうち、小さい順にｎ番目（ｎ≧２）からｍ番目（ｍ≧（ｎ＋１））までの最小値の平均値Ｒａ２が算出される（ステップＳ３５）。
次に、算出された平均値Ｒａ１及びＲａ２のそれぞれに所定値ΔＲａ１及びΔＲａ２を加算した値を、それぞれ閾値Ｒ１及びＲ２として更新される（ステップＳ３７）。直近の複数回とは、測定ばらつきを排除するために十分多い数であり、例えば１００回であり、ｎ番目からｍ番目とは、１０〜２０番目である。１番目から（ｎ−１）番目までの値を除外した理由は、インピーダンスの測定結果に含まれる誤差を除外するためである。例えば図２Ｃに示したように、閾値Ｒ１及びＲ２が更新される。ステップＳ３７の処理は、直近のトリップ毎の燃料電池２０のインピーダンスの最大値及び最小値の少なくとも一方の平均値に基づいて算出された値を、インピーダンス閾値として更新する更新部が実行する処理の一例である。
上記ステップＳ３１の代わりに、現在のトリップ中で閾値Ｒ１及びＲ２が更新されたか否かを判定してもよい。即ち、燃料電池２０の運転が開始される度に、ステップ３３以降の処理が実行されてもよい。
また、ステップＳ３５で、取得された複数の最大値の全体の平均値Ｒｂ１と標準偏差σ１とが算出され、取得された複数の最小値の全体の平均値Ｒｂ２と標準偏差σ２とが算出され、ステップＳ３７で、平均値Ｒｂ１から標準偏差σ１を減算した値を閾値Ｒ１として更新し、平均値Ｒｂ２から標準偏差σ２を減算した値を閾値Ｒ２として更新してもよい。また、平均値Ｒｂ１から、標準偏差σ１を所定の係数ｋ（０＜ｋ＜１、又はｋ＞１）で乗算した値を、減算した値を閾値Ｒ１として更新してもよい。閾値Ｒ２についても同様である。また、閾値Ｒ１及びＲ２は、車両１の走行距離に増大に応じて増大する関数であってもよい
尚、図３に示した診断制御において、ステップＳ１及びＳ３の何れか一方のみを実行する場合には、図５の更新制御においても、対応する閾値のみを更新すればよい。また、閾値Ｒ１及びＲ２が更新される前は、予め実験により算出された初期値に設定されている。
上述したように、算出された燃料電池２０の最大出力電力に関する情報は、表示部９０に表示される。図６は、表示部９０での最大出力電力の表示例を示した図である。表示部９０の中央に、車速に関する情報を表示する車速表示領域９１が設定され、表示部９０の上部右側に燃料ガスの貯蔵量に関する情報を表示する燃料ガス量表示領域９３、表示部９０の上部左側に上述した燃料電池２０の最大出力電力に関する情報を表示する最大出力表示領域９５が設定されている。制御部６０は、算出された燃料電池２０の最大出力電力値を最大出力表示領域９５に表示させことにより、搭乗者に報知する。尚、燃料電池２０の最大出力電力は、常時表示部９０に表示させてもよいし、搭乗者により操作スイッチなどが操作される毎に表示部９０に表示するようにしてもよい。また、最大出力電力に関する情報の表示態様は、図６に示したものには限定されず、例えば、具体的な数値は用いずに、インジケータにより表示してもよいし、その他、文字、図形、パターン等によって表示してもよい。また、制御部６０は、最大出力電力に関する情報を、車両内のスピーカから音声により搭乗者に報知してもよい。
次に、出力性能診断システムＡについて説明する。図７は、出力性能診断システムＡの構成図である。出力性能診断システムＡでは、車両１や、サーバ１００、外部端末１２０が、インターネットなどのネットワークＮに接続されている。上述した機能を有した制御部６０は、図７に示した複数の車両１にそれぞれ搭載されている。各車両１の制御部６０は、ネットワークＮに接続されており、各車両１の最大出力電力に関する情報をサーバ１００に送信する。サーバ１００は、所定の処理を実行して、複数の車両１の燃料電池２０の最大出力電力に関する情報を外部端末１２０に送信する。以下に、サーバ１００、外部端末１２０について説明する。
図８Ａは、サーバ１００の構成図である。サーバ１００は、通信部１０１、制御部１０３、データベース１０５、生成部１０７を含む。通信部１０１は、制御部６０及び外部端末１２０と通信可能なネットワークインタフェースであり、複数の車両１の制御部６０から送信された、最大出力電力情報、車両識別情報、及び走行距離情報を受信して、制御部１０３に送信する。制御部１０３は、車両識別情報に関連付けをして最大出力電力情報及び走行距離情報をデータベース１０５に記憶、更新する。これにより、データベース１０５には複数の車両１に関する車両識別情報、最大出力電力情報、及び走行距離情報が記憶される。図７に示したように、上記の診断処理等を実行する制御部６０を搭載した複数の車両１が、ネットワークＮを介してサーバ１００に接続されているため、データベース１０５には複数の車両１に関する情報が記憶、更新される。生成部１０７は、制御部１０３からの指令によりデータベース１０５に格納されている情報に基づいて、外部端末１２０に表示するための画像データを生成する。生成された画像データは、制御部１０３により通信部１０１から外部端末１２０に送信される。
図８Ｂは、外部端末１２０の構成図である。外部端末１２０は、通信部１２１、制御部１２３、表示部１２７、及び入力部１２９を含む。通信部１２１は、サーバ１００と通信可能なネットワークインタフェースであり、サーバ１００から送信された画像データを受信して制御部１２３に送信する。制御部１２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成され、サーバ１００から送信された画像データを表示部１２７に表示させる。表示部１２７は、例えばディスプレイである。入力部１２９は、例えばキーボードやタッチパネル等である。外部端末１２０は、例えば中古車販売店等に設置される据置型のコンピュータであるが、これに限定されず、携帯可能なコンピュータであってもよい。
図９Ａは、サーバ１００の制御部１０３が実行する制御の一例を示したフローチャートである。複数の車両１の制御部６０から送信された情報を受信したか否かが判定される（ステップＳ４１）。肯定判定の場合、受信した情報をデータベース１０５に記憶、更新される（ステップＳ４３）。否定判定の場合、及びステップＳ４３の処理の後に、外部端末１２０から最大出力電力に関する情報表示要求があるか否かが判定される（ステップＳ４５）。例えば外部端末１２０の入力部１２９から特定車両の車両識別情報が入力された場合には、外部端末１２０の通信部１２１からネットワークＮを介してサーバ１００に情報表示要求がなされる。否定判定の場合には本制御は終了する。肯定判定の場合、データベース１０５に記憶された情報に基づいて、外部端末１２０の表示部１２７に表示するための画像データが生成部１０７により生成される（ステップＳ４７）。生成された画像データは、通信部１０１によりネットワークＮを介して外部端末１２０に送信される（ステップＳ４９）。このように、サーバ１００は、複数の制御部６０からそれぞれ無線送信された複数の最大出力電力に関する情報を表示するための画像データを生成する情報処理装置の一例である。
図９Ｂは、サーバ１００により生成された画像データに基づいて外部端末１２０の表示部１２７に表示される画面の一例である。車両台数と最大出力電力とを、走行距離毎に分類して棒グラフ状にした画像データが生成部１０７により生成され、外部端末１２０の表示部１２７に表示される。これにより、外部端末１２０の利用者は、現時点での市場に流通している車両の出力性能を把握でき、例えばこのような燃料電池車の中古車販売価格や中古車買取価格の平均価格の決定の判断材料に利用できる。また、この画像データでは、入力部１２９から入力された特定の車両識別情報に基づいて、特定車両と他車両との最大出力電力を判別可能に表示される。具体的には、図９Ｂにおいて、ハッチングがされた箇所が、特定車両の最大出力電力を示している。これにより、外部端末１２０の利用者は、特定車両の出力性能と他車両の出力性能とを比較することができ、例えば特定車両の買取価格や販売価格の決定の判断材料に利用できる。また、サーバ１００は、外部端末１２０のみならず、各車両１の制御部６０に画像データを送信して、例えば各車両１の表示部９０にこのような最大出力電力に関する情報を表示させてもよい。各車両１の所有者は、他車両との比較において自車両の現状の出力性能を把握でき、例えば、自車両１の下取り価格の予想の判断材料に利用できる。
尚、サーバ１００の生成部１０７が表示部１２７に表示するための画像データを生成するのではなく、外部端末１２０の制御部１２３がサーバ１００から送信された情報に基づいて、表示部１２７に表示する画像データを生成してもよい。
車両１の制御部６０は、自車両の車両識別情報と共に、常時燃料電池２０のインピーダンス、出力電流、出力電圧、アクセル開度、走行距離等に関する情報を常時サーバ１００に送信し、制御部１０３はこれらの情報を取得してデータベース１０５に記憶、更新し、これらの情報に基づいて制御部１０３が図３の診断制御や図５の更新制御を実行してもよい。即ち、図３、図４Ａ、及び図５に示した制御は、必ずしも車両１の制御部６０が実行する必要はなく、サーバ１００の制御部１０３が実行してもよい。この場合、制御部１０３が、判定部、特性取得部、算出部、更新部、報知制御部として機能し、燃料電池２０の出力性能診断装置として機能する。また、この場合、算出された最大出力電力は、車両１の車両識別情報と共にデータベース１０５に記憶、更新され、通信部１０１からその車両１の制御部６０に送信されて表示部９０に表示される。
また、制御部６０と制御部１０３とで協働で図３の診断制御を実行してもよい。例えば、ステップＳ１〜Ｓ１１及びＳ５ａ〜Ｓ１１ａまでの処理を車両１の制御部６０が実行し、ステップＳ１３〜Ｓ２１の処理をサーバ１００の制御部１０３が実行してもよい。この場合、車両１の制御部６０は、取得したＩＶ特性に関する情報を通信部６１からサーバ１００に送信する。サーバ１００の制御部１０３は、取得したＩＶ特性に基づいて最大出力電力を算出し、最大出力電力に関する情報を、その車両１の制御部６０に送信して表示部９０に表示させ、また外部端末１２０に送信して表示部１２７に表示させる。この場合、車両１の制御部６０は、判定部、及び特性取得部として機能し、サーバ１００の制御部１０３は、算出部として機能する。
尚、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、処理装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体（ただし、搬送波は除く）に記録しておくことができる。
プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）などの可搬型記録媒体の形態で販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。
プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１ 車両
２０ 燃料電池
６０ 制御部（燃料電池の出力性能診断装置、判定部、特性取得部、算出部、報知部、送信部）
１００ サーバ（情報処理装置、燃料電池の出力性能診断装置）
Ａ 出力性能診断システム
上記目的は、燃料電池を動力源として走行する車両のトリップ中に取得された前記燃料電池のインピーダンスの代表値が、インピーダンス閾値以下である場合に、前記インピーダンスが取得された前記トリップ中において、前記燃料電池の出力電圧が下限電圧以上であって前記下限電圧よりも高い電圧閾値以下に所定期間以上にわたって維持されてから変化している期間中での、前記燃料電池の電流‐電圧特性に基づいて、前記燃料電池の最大出力電力を算出する算出部を備えた燃料電池の出力性能診断装置により達成できる。
燃料電池を動力源として走行する車両のトリップ中に取得された燃料電池のインピーダンスの代表値が、インピーダンス閾値以下である場合には、燃料電池内の相対湿度が比較的高くなりやすく、燃料電池の潜在的な出力性能を十分に発揮しやすい条件下にあると判断できる。また、燃料電池の出力電圧が電圧閾値以下でありかつ下限電圧よりも高い状態に所定期間以上にわたって維持されることにより、燃料電池の出力性能の可逆的な低下を回復させることができる。また、燃料電池の出力電圧がこのような状態に維持されてから変化することにより、燃料電池の電流‐電圧特性は、出力性能の可逆的な低下から回復した状態での特性である。更に、このような燃料電池の出力電圧の推移は、運転者の運転操作等によって起こり得る。このため、運転者の運転操作とは別に燃料電池を高出力に制御する必要がないため、燃料電池の燃料消費の悪化を抑制しつつ、出力性能の可逆的な低下から回復した状態での燃料電池の電流‐電圧特性に基づいて、燃料電池の最大出力電力が算出される。以上のように、燃料電池の潜在的な出力性能を十分に発揮しやすい条件下で、運転者の運転操作等によって、燃料電池の出力性能の可逆的な低下を回復させた状態での電流‐電圧特性に基づいて最大出力電力を算出することにより、燃料電池の燃料消費の悪化を抑制しつつ、燃料電池が潜在的に出力可能な最大出力電力を精度よく算出できる。
前記インピーダンス閾値は、直近の複数回のトリップ中にそれぞれ取得された前記燃料電池のインピーダンスに基づいて、更新されていてもよい。
上記目的は、燃料電池を動力源として走行する車両のトリップ中に取得された前記燃料電池のインピーダンスの代表値が、インピーダンス閾値以下である場合に、前記インピーダンスが取得された前記トリップ中において、前記燃料電池の出力電圧が下限電圧以上であって前記下限電圧よりも高い電圧閾値以下に所定期間以上にわたって維持されてから変化している期間中での、前記燃料電池の電流‐電圧特性に基づいて、前記燃料電池の最大出力電力を算出する算出処理をコンピュータに実行させる燃料電池の出力性能診断プログラムによっても達成できる。

Claims (9)

  1. 燃料電池を動力源として走行する車両のトリップ中に取得された前記燃料電池のインピーダンスの代表値が、インピーダンス閾値以下であるか否かを判定する判定部と、
    前記判定部により肯定判定された場合に、前記インピーダンスが取得された前記トリップ中において、前記燃料電池の出力電圧が下限電圧以上であって前記下限電圧よりも高い電圧閾値以下に所定期間以上にわたって維持されてから変化している期間中での、前記燃料電池の電流‐電圧特性を取得する特性取得部と、
    取得した前記電流‐電圧特性に基づいて、前記燃料電池の最大出力電力を算出する算出部と、を備えた燃料電池の出力性能診断装置。
  2. 前記代表値は、前記トリップ中に取得された前記インピーダンスの最大値又は最小値である、請求項１の燃料電池の出力性能診断装置。
  3. 直近の複数回のトリップ中にそれぞれ取得された前記燃料電池のインピーダンスに基づいて、前記インピーダンス閾値を更新する更新部を備えた、請求項１又は２の燃料電池の出力性能診断装置。
  4. 前記算出部は、前記燃料電池の出力電流が上限電流となった場合又は前記燃料電池の出力電圧が前記下限電圧となった場合に出力されると予測される出力電力を、前記最大出力電力として算出する、請求項１乃至３の何れかの燃料電池の出力性能診断装置。
  5. 算出された前記最大出力電力に関する情報を報知する報知部を制御する報知制御部を備えた、請求項１乃至４の何れかの燃料電池の出力性能診断装置。
  6. 算出された前記最大出力電力に関する情報を無線送信する送信部を備えた、請求項１乃至５の何れかの燃料電池の出力性能診断装置。
  7. 複数の請求項６の前記燃料電池の出力性能診断装置と、
    複数の前記燃料電池の出力性能診断装置の前記送信部からそれぞれ無線送信された複数の前記最大出力電力に関する情報を表示するための画像データを生成する情報処理装置と、を備えた燃料電池の出力性能診断システム。
  8. 燃料電池を動力源として走行する車両のトリップ中に取得された前記燃料電池のインピーダンスの代表値が、インピーダンス閾値以下であるか否かを判定する判定工程と、
    前記判定工程において肯定判定された場合に、前記インピーダンスが取得された前記トリップ中において、前記燃料電池の出力電圧が下限電圧以上であって前記下限電圧よりも高い電圧閾値以下に所定期間以上にわたって維持されてから変化している期間中での、前記燃料電池の電流‐電圧特性を取得する特性取得工程と、
    取得した前記電流‐電圧特性に基づいて、前記燃料電池の最大出力電力を算出する算出工程と、を備えた燃料電池の出力性能診断方法。
  9. 燃料電池を動力源として走行する車両のトリップ中に取得された前記燃料電池のインピーダンスの代表値が、インピーダンス閾値以下であるか否かを判定する判定処理と、
    前記判定処理において肯定判定された場合に、前記インピーダンスが取得された前記トリップ中において、前記燃料電池の出力電圧が下限電圧以上であって前記下限電圧よりも高い電圧閾値以下に所定期間以上にわたって維持されてから変化している期間中での、前記燃料電池の電流‐電圧特性を取得する特性取得処理と、
    取得した前記電流‐電圧特性に基づいて、前記燃料電池の最大出力電力を算出する算出処理と、をコンピュータに実行させる燃料電池の出力性能診断プログラム。
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