JP2018148717A - 燃料電池異常推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の部品点数を増加させることなく、燃料電池に異常が生じているか否かを推定する。【解決手段】車両１００に搭載された燃料電池の異常の有無を推定する燃料電池異常推定装置１は、車両１００に搭載されたエアバック１１１の展開の要否を判定するときに使用される加速度センサが検出した加速度を示す加速度情報を取得する加速度情報取得部３２１と、加速度情報に基づいて、燃料電池１０１に含まれる複数の単セル１２０の間にずれが生じたか否かを推定する異常推定部３２２と、燃料電池１０１に含まれる複数の単セル１２０の間にずれが生じたと推定されたときに、燃料電池異常信号を出力する異常信号出力部３２３とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池異常推定装置に関する。

所定の積層方向に積層された複数の単セルを含む燃料電池を車両に搭載するための種々の技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、車両に搭載される加速度センサが検出した加速度に応じて、車両が衝突したか否かを判定する技術が知られている。例えば、特許文献２には、車両に搭載される加速度センサが検出した負の加速度が所定のしきい値以下であるときに、車両が衝突すると予測して車両に搭載されたリチウムイオン電池等の二次電池を放電することが記載されている。また、特許文献３には、車両に搭載されるフロントセンサ、サイドセンサ及びセンタセンサが検出した加速度及び加速度の検出タイミングに基づいて車両の変形等を推定することが記載されている。

特開２０１０−１４０７７７号公報 特開２０１５−１９５５２号公報 特開２００５−２６３１７８号公報

車両が衝突したときの衝撃により、単セルの間のずれ等の異常が燃料電池に生じているおそれがあるため、燃料電池を搭載した車両が衝突したときに、車両に搭載された燃料電池は、車両が衝突した後に分解点検される。しかしながら、燃料電池の分解点検作業は、専門の技術者によって実施されるため費用が高くなるので、低速での衝突時等の燃料電池への衝撃が小さく異常が生じているおそれが低いときは、燃料電池の分解点検作業を省略することが望ましい。

専用の加速度センサが検出した加速度に基づいて燃料電池に含まれる複数の単セルの間にずれが生じたか否かを推定するシステムを車両に搭載することによって、検出された加速度に基づいて、燃料電池の分解点検作業の要否を判定することが可能になる。しかしながら、燃料電池に含まれる複数の単セルの間にずれが生じたか否かを推定するシステムのための専用の加速度センサを車両に搭載すると、車両の部品点数が増加するという課題がある。

本発明は、このような課題を解決するものであり、車両の部品点数を増加させることなく、燃料電池に含まれる複数の単セルの間にずれが生じたか否かを推定することができる燃料電池異常推定装置を提供することを目的とする。

上記目的を実現するため、本発明に係る燃料電池異常推定装置は、車両に搭載された燃料電池の異常の有無を推定する燃料電池異常推定装置であって、車両に搭載されたエアバックの展開の要否を判定するときに使用される加速度センサが検出した加速度を示す加速度情報を取得する加速度情報取得部と、加速度情報に基づいて、燃料電池に含まれる複数の単セルの間にずれが生じたか否かを推定する異常推定部と、異常推定部によって燃料電池に含まれる複数の単セルの間にずれが生じたと推定されたときに、燃料電池異常信号を出力する異常信号出力部とを有する。

また、本発明に係る燃料電池異常推定装置では、異常推定部は、車両の衝突方向、及び複数の単セルが積層される積層方向に応じて、判定しきい値を設定する判定しきい値設定部と、加速度情報に対応する加速度が判定しきい値よりも大きいときに燃料電池の単セルの間にずれが生じたと推定するずれ推定部とを有することが好ましい。

また、本発明に係る燃料電池異常推定装置は、車両の衝突方向及び複数の単セルが積層される積層方向と、判定しきい値の設定に使用される係数との関係を示す係数決定テーブルを記憶する記憶装置を更に有し、判定しきい値設定部は、加速度情報に対応する加速度に基づいて、車両の衝突方向を推定する衝突方向推定部と、複数の単セルが積層される積層方向を示す積層方向情報を取得する積層方向情報取得部と、係数決定テーブルを参照して、衝突方向推定部によって推定された衝突方向、及び積層方向情報取得部によって取得された積層方向に基づいて、係数を選択する係数選択部と、係数選択部によって選択された係数と、加速度情報に対応する加速度から判定しきい値を演算する判定しきい値演算部とを有することが好ましい。

本発明によれば、車両の部品点数を増加させることなく、燃料電池に含まれる複数の単セルの間にずれが生じたか否かを推定することができる。

実施形態に係る燃料電池異常推定装置の動作を説明するための図である。 実施形態に係る燃料電池異常推定装置を搭載する車両の駆動機構を示す図である。 （ａ）は燃料電池の斜視図であり、（ｂ）は燃料電池を形成する単セルの断面図である。 実施形態に係る燃料電池異常推定装置を含む燃料電池異常推定システムの概略構成図である。 図４に示すエアバッグＥＣＵによる燃料電池異常推定処理のフローチャートである。

以下の図面を参照して、本発明に係る燃料電池異常推定装置について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明の均等物に及ぶ点に留意されたい。

（実施形態に係る燃料電池異常推定装置の概要）
図１は、実施形態に係る燃料電池異常推定装置の動作を説明するための図である。

実施形態に係る燃料電池異常推定装置の一例であるエアバッグＥＣＵ（Engine Control Unit）１を搭載する車両１００は、燃料電池１０１が生成した電力で走行用モータ１０２を駆動することで走行する燃料電池車両である。燃料電池１０１は、積層方向に積層された複数の単セルを含み、複数の単セルに供給される空気と水素との間の電気化学反応により電力を発生し、発生した電力を走行用モータ１０２に供給する。走行用モータ１０２は、燃料電池１０１から供給される電力から変換した駆動力を車両１００の車輪に伝達して車両１００を走行させる。

エアバッグＥＣＵ１は、不図示の加速度センサを有する。エアバッグＥＣＵ１の加速度センサは、双方向矢印Ａで示されるＸ軸方向、双方向矢印Ｂで示されるＹ軸方向、及びＸ軸方向及びＹ軸方向の双方に直交するＺ軸方向のそれぞれの方向の加速度を検出する。エアバッグＥＣＵ１は、加速度センサが検出した加速度が所定の展開しきい値より大きいときに、車両１００に搭載された運転席用エアバック１１１等のエアバックを展開させるか否かを判定する。また、エアバッグＥＣＵ１は、加速度センサが検出した加速度が所定のずれしきい値より大きいときに、燃料電池１０１に含まれる複数の単セルの間のずれの有無を推定する。

エアバッグＥＣＵ１は、エアバックの展開の要否を判定するときに使用される加速度センサが検出した加速度を使用して燃料電池１０１の単セルの間のずれの有無を推定するので、専用のセンサを使用することなく、単セルの間のずれの有無を推定することができる。エアバッグＥＣＵ１は、燃料電池１０１の単セルの間のずれの有無を推定するための専用のセンサを使用しないので、車両１００の部品点数を増加させることなく、燃料電池１０１に含まれる単セルの間にずれが生じているか否かを推定することができる。また、エアバッグＥＣＵ１によって燃料電池１０１の単セルの間のずれの有無を推定されるので、低速での衝突時等の燃料電池１０１への衝撃が小さく異常が生じているおそれが低いときに、燃料電池１０１の分解点検作業を省略することができる。

（実施形態に係る燃料電池異常推定装置を搭載する車両の駆動機構）
図２は、実施形態に係る燃料電池異常推定装置を搭載する車両１００の駆動機構を示す図である。

車両１００は、燃料電池１０１と、走行用モータ１０２と、燃料ガスタンク１０３と、インジェクタ１０４と、空気圧縮機１０５と、空気圧縮モータ１０６と、駆動インバータ１０７と、空気圧縮インバータ１０８と、コンバータ１０９と、蓄電装置１１０とを有する。車両１００は、燃料電池１０１が発生した電力により走行用モータ１０２を駆動して、走行する。

燃料電池１０１は、燃料ガスタンク１０３からインジェクタ１０４を介して供給される水素と、空気圧縮モータ１０６により駆動される空気圧縮機１０５から供給される空気に含まれる酸素との電気化学反応により電力を発生する。また、燃料電池１０１は、余剰な空気を不図示の排気口から排気する。燃料電池１０１は、発生した電力を駆動インバータ１０７を介して走行用モータ１０２に出力する。また、燃料電池１０１は、発生した電力を、空気圧縮インバータ１０８を介して空気圧縮機１０５に出力すると共に、コンバータ１０９を介して蓄電装置１１０に出力する。蓄電装置１１０は、入力された電力を充電する。

図３（ａ）は燃料電池１０１の斜視図であり、図３（ｂ）は燃料電池１０１を形成する単セルの断面図である。

燃料電池１０１は、矢印Ｃで示される積層方向に積層された複数の単セル１２０と、積層された複数の単セル１２０の両端に配置される一対の支持板１３０と、４つの連結棒１３１とを有する。燃料電池１０１は、例えば、固体高分子形燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell、ＰＥＦＣ）である。一例では、単セル１２０の数は３５０〜４００個である。４つの連結棒１３１の両端は、一対の支持板１３０のそれぞれに形成される貫通孔を貫通し不図示のボルトが配置される。４つの連結棒１３１の両端に配置されるボルトを締め込むことにより、一対の支持板１３０の間の距離が狭くなり複数の単セル１２０のそれぞれが拘束される。

単セル１２０は、電解質層１２１と、アノード触媒層１２２と、カソード触媒層１２３と、アノード１２４と、カソード１２５と、セパレータ１２６及び１２７とを有する。電解質層１２１は、例えば、フッ素系ポリマーで形成され、アノード１２４で生成されたプロトンをカソード１２５に移動させる。アノード触媒層１２２及びカソード触媒層１２３のそれぞれは、例えば、カーボンブラック担体上に白金触媒を担持して形成される。アノード１２４は燃料ガスタンク１０３から供給される水素が通過する燃料ガス流通路が形成され、カソード１２５は空気圧縮機１０５から供給される空気が通過する酸化剤ガス流通路が形成される。単セル１２０は、アノード１２４に供給される水素と、カソード１２５供給される空気に含まれる酸素との電気化学反応により電力を発生する。

車両１００が衝突等したときに矢印Ｃで示される単セル１２０の積層方向に加速度が印加される場合、燃料電池１０１を形成する単セル１２０の間及び電解質層１２１等の単セル１２０を形成する層の間に、ずれが発生するおそれは低い。一方、車両１００が衝突等したときに矢印Ｄ及びＥで示される単セル１２０の積層方向に直交する方向に加速度が印加される場合、単セル１２０の間及び単セル１２０を形成する層の間にずれが発生するおそれがある。単セル１２０は、単セル１２０の間の摩擦力等の単セル１２０の間の層方向に直交する方向の保持力よりも大きな力が単セル１２０の積層方向に直交する方向に印加されると、単セル１２０の間にずれが発生する。また、単セル１２０は、単セル１２０を形成する層の間の層方向に直交する方向の保持力よりも大きな力が単セル１２０の積層方向に直交する方向に印加されると、単セル１２０を形成する層の間にずれが発生する。

（実施形態に係る燃料電池異常推定装置の構成及び機能）
図４は、実施形態に係る燃料電池異常推定装置を含む燃料電池異常推定システムの概略構成図である。

燃料電池異常推定システム１０は、エアバッグＥＣＵ１と、表示装置１１と、シートセンサ１２と、後席カメラ１３と、第１インフレータ１７１〜第９インフレータ１７９を有する。エアバッグＥＣＵ１、表示装置１１、シートセンサ１２及び後席カメラ１３は、ＣＡＮ（Controller Area Network）１９を介して相互通信可能に接続されている。なお、相互通信を可能にネットワークは、ＣＡＮのほかＬＩＮ（Local Interconnect Network）等のネットワークでもよい。

表示装置１１は、画像等の表示が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬ（Electro−Luminescence）ディスプレイ等である。表示装置１１は、インスツルメントパネルに配置され、エアバックＥＣＵ１から入力される警報信号に応じた表示をするエアバック警報表示を含む。表示装置１１は、エアバックの何れかに故障が発生したことを示すエアバック故障信号がエアバックＥＣＵ１から入力されると、エアバック警報表示を点灯する。また、表示装置１１は、単セル１２０の間のずれの発生等の異常が燃料電池１０１に発生したことを示す燃料電池故障信号がエアバックＥＣＵ１から入力されると、エアバック警報表示を所定の間隔で点滅する。また、表示装置１１は、エアバック故障信号及び燃料電池故障信号の何れも入力されていないとき、エアバック警報表示を消灯する。

シートセンサ１２は、一例では感圧フィルムであり、車両１００の助手席に乗員が着席しているか否かを検出し、助手席に乗員が着席しているか否かを示す助手席乗員情報をエアバッグＥＣＵ１にＣＡＮ１９を介して出力する。

後席カメラ１３は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ等の複数の撮像素子を有し、車両１００の後席を撮像して、撮像した後席画像をエアバッグＥＣＵ１にＣＡＮ１９を介して出力する。

第１インフレータ１７１〜第９インフレータ１７９のそれぞれは、スクイブと、スクイブの周囲に配置される不図示のガス発生剤とを有する。スクイブは、衝突時に、不図示の車載電池等から電流が供給されて発熱することによりガス発生剤が加熱されて化学反応してガスを発生することでエアバッグ用インフレータが膨張して、エアバッグが展開する。一方、エアバッグ用インフレータでは、ガスを発生することでシートベルトが引き込まれる。

第１インフレータ１７１は運転席用エアバッグのインフレータであり、第２インフレータ１７２は助手席用エアバッグのインフレータである。第３インフレータ１７３は運転席用プリテンショナのインフレータであり、第４インフレータ１７４は助手席用プリテンショナのインフレータである。第５インフレータ１７５は運転席サイドエアバッグのインフレータであり、第６インフレータ１７６は助手席サイドエアバッグのインフレータである。第７インフレータ１７７は運転席カーテンエアバッグのインフレータであり、第８インフレータ１７８は助手席カーテンエアバッグのインフレータである。そして、第９インフレータ１７９は、後席用のリアプリテンショナのインフレータである。

エアバッグＥＣＵ１は、第１Ｇセンサ２１と、第２Ｇセンサ２２と、ＣＡＮトランシーバ２３と、記憶装置２４と、第１スクイブ通電回路２７１〜第９スクイブ通電回路２７９と、演算装置３０とを有する。エアバッグＥＣＵ１は、エアバックの展開の要否を判定するエアバック展開判定処理を実行すると共に、燃料電池１０１の異常の有無を推定する燃料電池異常推定処理を実行する。ＣＡＮトランシーバ２３、記憶装置２４及び演算装置３０は、バス２５を介して互いに接続される。

第１Ｇセンサ２１及び第２Ｇセンサ２２のそれぞれは、加速度センサを有し、加速度センサが検出した加速度を示す加速度情報を出力すると共に、車両１００の衝突による衝撃を検出したときに、衝撃検出情報を出力する。第１Ｇセンサ２１及び第２Ｇセンサ２２の加速度センサは、図１において双方向矢印Ａで示されるＸ軸方向、図１において双方向矢印Ｂで示されるＹ軸方向及びＸ軸方向及びＹ軸方向の双方に直交するＺ軸方向のそれぞれの方向の加速度を検出する。第１Ｇセンサ２１は加速度情報及び衝撃検出情報を演算装置３０に出力し、第２Ｇセンサ２２は衝撃検出情報を第１スクイブ通電回路２７１〜第９スクイブ通電回路２７９のそれぞれに出力する。

ＣＡＮトランシーバ２３は、表示装置１１、シートセンサ１２、後席カメラ１３とＣＡＮ１９を介して接続される。ＣＡＮトランシーバ２３は、シートセンサ１２から助手席乗員情報が入力されると、入力された助手席乗員情報を演算装置３０にバス２５を介して出力する。ＣＡＮトランシーバ２３は、後席カメラ１３から後席画像が入力されると、入力された後席画像を演算装置３０にバス２５を介して出力する。

記憶装置２４は、例えば、半導体メモリ、磁気ディスク装置及び光ディスク装置の内の少なくとも１つを有する。記憶装置２４は、演算装置３０による処理に用いられるドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、記憶装置２４は、ドライバプログラムとして、ＣＡＮトランシーバ２３を制御する通信デバイスドライバプログラム等を記憶する。また、記憶装置２４は、アプリケーションプログラムとして、エアバック展開判定処理を実行するためのエアバック展開判定プログラム、及び燃料電池異常推定処理を実行するための燃料電池異常推定プログラム等を記憶する。コンピュータプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶装置２４にインストールされてもよい。

また、記憶装置２４は、データとして、エアバック展開判定処理及び燃料電池異常推定処理で使用される情報及びデータ、並びにエアバック展開判定処理及び燃料電池異常推定処理で求められたデータを記憶する。さらに、記憶装置２４は、所定の処理に係る一時的なデータを一時的に記憶してもよい。例えば、記憶装置２４は、車両１００の衝突方向及び複数の単セル１２０が積層される積層方向と、判定しきい値の設定に使用される係数との関係を示す係数決定テーブル２４０を記憶する。

表１は、係数決定テーブル２４０の一例を示す図である。表１において、「前突」は車両１００が前方から衝突したことを示し、「側突」は車両１００が側方から衝突したことを示し、「後突」は車両１００が後方から衝突したことを示し、「突き上げ」は車両１００が下方から突き上げられたことを示す。また、表１において、「Ｘ軸方向」は、単セル１２０の積層方向が、車両１００の長さ方向に平行であること、すなわち第１Ｇセンサ２１の加速度センサのＸ軸方向に平行であることを示す。また、「Ｙ軸方向」は、単セル１２０の積層方向が、車両１００の幅方向に平行であること、すなわち第１Ｇセンサ２１の加速度センサのＹ軸方向に平行であることを示す。また、「Ｚ軸方向」は、単セル１２０の積層方向が、車両１００の高さ方向に平行であること、すなわち第１Ｇセンサ２１の加速度センサのＺ軸方向に平行であることを示す。

係数決定テーブル２４０に示される係数は、単セル１２０の積層方向がＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向になるように配置された燃料電池を搭載した車両１００を、衝突方向を変化させて衝突実験を実施することにより決定される。

また、記憶装置２４は、燃料電池１０１の複数の単セル１２０が積層される積層方向を示す積層方向情報２４１を記憶する。積層方向情報２４１は、燃料電池１０１の複数の単セル１２０が積層される積層方向が、第１Ｇセンサ２１の加速度センサのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の何れかであるかを示す情報である。また、記憶装置２４は、演算装置３０が、燃料電池１０１に含まれる複数の単セル１２０のずれの有無を推定するときに使用される基準しきい値を記憶する。

第１スクイブ通電回路２７１〜第９スクイブ通電回路２７９のそれぞれは、衝撃検出情報が第２Ｇセンサ２２から入力されると共に演算装置３０から通電指示が入力されると、第１インフレータ１７１〜第９インフレータ１７９のスクイブに電流を供給する。通電指示は、車両１００に乗車する乗員を保護するためにエアバッグを展開するための指示である。第１インフレータ１７１〜第９インフレータ１７９は、スクイブに電流が供給されると、対応するエアバッグを展開する。

演算装置３０は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。演算装置３０は、エアバッグＥＣＵ１の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵである。演算装置３０は、記憶装置２４に記憶されているプログラム（ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行する。また、演算装置３０は、複数のプログラム（アプリケーションプログラム等）を並列に実行できる。

演算装置３０は、乗員保護制御部３１と、燃料電池異常判定部３２とを有する。乗員保護制御部３１は、乗員位置情報取得部３１１と、乗員位置決定部３１２と、通電指示部３１３とを有する。燃料電池異常判定部３２は、加速度情報取得部３２１と、異常推定部３２２と、異常信号出力部３２３とを有する。これらの各部は、演算装置３０が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとしてエアバッグＥＣＵ１に実装されてもよい。

乗員位置情報取得部３１１は、不図示のイグニッションスイッチからオン信号が入力されると、シートセンサ１２から助手席乗員情報を取得すると共に、後席カメラ１３から後席画像を取得する。

乗員位置決定部３１２は、乗員位置情報取得部３１１によって取得された助手席乗員情報及び後席画像に基づいて、車両１００のシートの中で、乗員が着席している着席位置を決定する。乗員位置決定部３１２は、助手席乗員情報に基づいて助手席に乗員が着席しているか否かを決定する。また、乗員位置決定部３１２は、乗員と乗員の背景の輝度を比較して乗員の有無を判定する等の公知の画像解析方法等により後席画像を解析し、後席画像の解析結果に基づいて乗員が着席している後席を決定する。

通電指示部３１３は、第１Ｇセンサ２１から衝撃検出情報が入力されたときに、乗員位置決定部３１２によって決定された着席情報に基づいて、第１スクイブ通電回路２７１〜第９スクイブ通電回路２７９の何れかに通電指示を出力する。

加速度情報取得部３２１は、車両１００に搭載されたエアバックの展開の要否を判定するときに使用される第１Ｇセンサ２１の加速度センサが検出した加速度を示す加速度情報を取得する。また、加速度情報取得部３２１は、取得した加速度情報に対応する加速度が所定の衝突しきい値より大きいか否かを判定する。

異常推定部３２２は、判定しきい値設定部３３１と、ずれ推定部３３２とを有し、燃料電池１０１に含まれる複数の単セル１２０の間にずれが生じたか否かを推定する。

異常信号出力部３２３は、異常推定部３２２によって燃料電池１０１に異常が生じたと推定されたときに、燃料電池１０１に異常が生じたことを示す燃料電池異常信号を表示装置１１に出力する。表示装置１１は、燃料電池故障信号がエアバックＥＣＵ１から入力されると、エアバック警報表示を所定の間隔で点滅する。

判定しきい値設定部３３１は、衝突方向推定部３４１と、積層方向情報取得部３４２と、係数選択部３４３と、判定しきい値演算部３４４とを有し、車両１００の衝突方向に応じて、単セル１２０の間のずれの有無を推定するための判定しきい値を設定する。

衝突方向推定部３４１は、加速度情報取得部３２１によって取得された加速度情報に対応する加速度に基づいて、車両１００の衝突方向を推定する。例えば、衝突方向推定部３４１は、加速度情報に対応する加速度のＸ方向成分、Ｙ方向成分及びＺ方向成分の大きさ及び方向に基づいて車両１００の衝突方向を推定する。

衝突方向推定部３４１は、加速度のＸ方向成分の大きさがＹ方向成分及びＺ方向成分の大きさよりも大きく且つ加速度のＸ方向成分の方向が車両１００の前方から後方に延伸する方向であるときに、車両１００が前方から衝突した「前突」であると推定する。衝突方向推定部３４１は、加速度のＸ方向成分の大きさがＹ方向成分及びＺ方向成分の大きさよりも大きく且つ加速度のＸ方向成分の方向が車両１００の後方から前方に延伸する方向であるときに、車両１００が後方から衝突した「後突」であると推定する。

衝突方向推定部３４１は、加速度のＹ方向成分の大きさがＸ方向成分及びＺ方向成分の大きさよりも大きいときに、車両１００が側方から衝突した「側突」であると推定する。衝突方向推定部３４１は、加速度のＺ方向成分の大きさがＸ方向成分及びＹ方向成分の大きさよりも大きいときに、車両１００が下方から突き上げられたことを示す「突き上げ」であると推定する。

積層方向情報取得部３４２は、燃料電池１０１の複数の単セル１２０が積層される積層方向を示す積層方向情報２４１を、記憶装置２４から取得する。

係数選択部３４３は、表１に示される係数決定テーブル２４０を参照して、衝突方向推定部３４１によって推定された衝突方向、及び積層方向情報２４１に対応する積層方向に基づいて、加速度に乗算される係数を選択する。表１に示す例では、係数選択部３４３は、衝突方向推定部３４１によって推定された衝突方向が「前突」であり且つ積層方向情報取得部３４２によって取得された積層方向が「Ｘ軸方向」であるときに、係数「１」を選択する。また、係数選択部３４３は、衝突方向推定部３４１によって推定された衝突方向が「側突」であり且つ積層方向情報取得部３４２によって取得された積層方向が「Ｘ軸方向」であるときに、係数「０．８」を選択する。

判定しきい値演算部３４４は、係数選択部３４３によって選択された係数である「ｋ」と、記憶装置２４に記憶される基準しきい値である「ａ」から判定しきい値「ＴＨ］を、「ＴＨ＝ｋ×ａ」として演算する。尚、係数決定テーブル２４０は、衝突方向およびセルの積層方向に応じた係数を記録するのではなく、判定閾値ＴＨ自体を記憶するようにしてもよい。この場合、係数決定テーブル２４０は判定閾値決定テーブルとなり、係数選択部３４３は判定閾値選択部となる。尚、係数をテーブルに記憶する場合と判定閾値ＴＨ自体を記憶する場合とを含めて、係数決定テーブル２４０は判定閾値情報記憶テーブル、係数選択部３４３は判定閾値選択部としてもよい。

ずれ推定部３３２は、加速度情報取得部３２１によって取得された加速度情報に対応する加速度が、判定しきい値設定部３３１によって設定された判定しきい値よりも大きいか否かを判定する。ずれ推定部３３２は、加速度情報に対応する加速度が、判定しきい値よりも大きいときに燃料電池１０１の単セル１２０の間にずれが生じたと推定する。加速度は、検出された加速度を使用してもよく、検出された加速度のＸ方向成分、Ｙ方向成分及びＺ方向成分の何れかの成分を使用してもよい。例えば、ずれ推定部３３２は、衝突方向が「前突」及び「後突」のときに加速度のＸ方向成分を加速度として使用してもよい。また、ずれ推定部３３２は、衝突方向が「側突」のときに加速度のＹ方向成分を加速度として使用し、衝突方向が「突き上げ」のときに加速度のＺ方向成分を加速度として使用してもよい。

ずれ推定部３３２は、加速度情報取得部３２１によって取得された加速度情報に対応する加速度が、判定しきい値設定部３３１によって設定された判定しきい値よりも大きいか否かを判定する。ずれ推定部３３２は、加速度情報に対応する加速度が判定しきい値よりも大きいときに、燃料電池１０１の単セル１２０の間にずれが生じたと推定する。

（実施形態に係る歩行者保護装置による燃料電池異常推定処理）
図５は、エアバッグＥＣＵ１による燃料電池異常推定処理のフローチャートである。図５に示す燃料電池異常推定処理は、予め記憶装置２４に記憶されているプログラムに基づいて、主に演算装置３０により、エアバッグＥＣＵ１の各要素と協働して実行される。また、図５に示す処理フローは演算装置３０において所定の設定時間毎に実行される。

まず、加速度情報取得部３２１は、第１Ｇセンサ２１の加速度センサが検出した加速度を示す加速度情報を取得する（Ｓ１０１）。次いで、加速度情報取得部３２１は、取得した加速度情報に対応する加速度が所定の衝突しきい値より大きいか否かを判定する（Ｓ１０２）。加速度情報に対応する加速度が所定の衝突しきい値以下であると判定される（Ｓ１０２−ＮＯ）と、処理は終了する。

加速度情報に対応する加速度が所定の衝突しきい値より大きいと判定される（Ｓ１０２−ＹＥＳ）と、衝突方向推定部３４１は、Ｓ１０１の処理で取得された加速度情報に対応する加速度に基づいて、車両１００の衝突方向を推定する（Ｓ１０３）。次いで、積層方向情報取得部３４２は、燃料電池１０１の複数の単セル１２０が積層される積層方向を示す積層方向情報２４１を、記憶装置２４から取得する（Ｓ１０４）。

次いで、係数選択部３４３は、係数決定テーブル２４０を参照して、Ｓ１０３の処理で推定された衝突方向、及びＳ１０４の処理で取得された積層方向に基づいて、加速度に乗算される係数を選択する（Ｓ１０５）。

次いで、判定しきい値演算部３４４は、Ｓ１０５の処理で選択された係数と、Ｓ１０１の処理で取得された加速度情報に対応する加速度から判定しきい値を演算する（Ｓ１０６）。

次いで、ずれ推定部３３２は、Ｓ１０１の処理で取得された加速度情報に対応する加速度が、Ｓ１０６の処理で演算された判定しきい値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０７）。Ｓ１０１の処理で取得された加速度情報に対応する加速度が、Ｓ１０６の処理で演算された判定しきい値以下であると判定される（Ｓ１０７−ＮＯ）と、処理は終了する。

ずれ推定部３３２は、Ｓ１０１の処理で取得された加速度情報に対応する加速度が、Ｓ１０６の処理で演算された判定しきい値より大きいと判定する（Ｓ１０７−ＮＯ）と、燃料電池１０１の単セル１２０の間にずれが生じたと推定する（Ｓ１０８）。

そして、異常信号出力部３２３は、燃料電池１０１に異常が生じたことを示す燃料電池異常信号を表示装置１１に出力する（Ｓ１０９）。表示装置１１は、燃料電池故障信号がエアバックＥＣＵ１から入力されると、エアバック警報表示を所定の間隔で点滅する。

（実施形態に係る燃料電池異常推定装置の作用効果）
エアバッグＥＣＵ１は、燃料電池１０１の単セルの間のずれの有無を推定するための専用のセンサを使用しないので、車両１００の部品点数を増加させることなく、燃料電池１０１に含まれる単セル１２０の間にずれが生じているか否かを推定することができる。

また、エアバッグＥＣＵ１は、衝突による加速度に基づいて燃料電池１０１の単セル１２０の間のずれの有無を推定することで、燃料電池１０１への衝撃が小さく異常が生じているおそれが低いときに、燃料電池１０１の分解点検作業を省略することができる。

また、エアバッグＥＣＵ１は、車両１００の衝突方向に応じて判定しきい値を設定するので、車両１００の衝突方向の違いによる単セル１２０の間のずれ易さの違いを反映して、単セル１２０の間のずれの有無を推定することができる。

また、エアバッグＥＣＵ１は、車両１００の衝突方向及び複数の単セル１２０が積層される積層方向と、係数との関係を示す係数決定テーブル２４０を参照して、判定しきい値の設定に使用する係数を選択する。エアバッグＥＣＵ１は、係数決定テーブル２４０を参照することで、車両１００の衝突方向と複数の単セル１２０が積層される積層方向との相関関係を反映して、単セル１２０の間のずれの有無を推定することができる。

（実施形態に係る燃料電池異常推定装置の変形例）
説明された実施形態では、燃料電池異常推定装置は、エアバッグの展開を制御するエアバッグＥＣＵ１であるが、実施形態に係る燃料電池異常推定装置は、他のＥＣＵであってもよい。また、実施形態に係る燃料電池異常推定装置は、ナビゲーション等の種々の機能を有する不図示の車載装置と一体化されていてもよい。

説明された実施形態では、エアバッグＥＣＵ１は、燃料電池に含まれる複数の単セルの間にずれが生じたか否かを推定するが、実施形態に係る燃料電池異常推定装置は、燃料電池に含まれる単セルの変形又は破損を推定してもよい。実施形態に係る燃料電池異常推定装置が単セルの変形又は破損を推定する場合、係数決定テーブルに示される係数は、係数決定テーブル２４０を決定するときと同様に衝突実験を実施することにより決定される。

説明された実施形態では、エアバッグＥＣＵ１は、燃料電池に含まれる複数の単セルの間にずれが生じたか否かを推定するが、実施形態に係る燃料電池異常推定装置は、燃料電池に含まれる単セルの変形又は破損を推定してもよい。実施形態に係る燃料電池異常推定装置が単セルの変形又は破損を推定する場合、係数決定テーブルに示される係数は、係数決定テーブル２４０と同様に衝突実験を実施することにより決定される。

説明された実施形態では、複数の単セルが積層される積層方向を示す積層方向情報２４１は、記憶装置２４に記憶されるが、実施形態に係る燃料電池異常推定装置では、積層方向情報は、不図示の入力装置を介して外部からエアバッグＥＣＵに入力されてもよい。

１ エアバッグＥＣＵ（燃料電池異常推定装置）
１０ 燃料電池異常推定システム
３０ 演算装置
３１ 乗員保護制御部
３２ 燃料電池異常判定部
３２１ 加速度情報取得部
３２２ 異常推定部
３２３ 異常信号出力部

Claims (3)

1. 車両に搭載された燃料電池の異常の有無を推定する燃料電池異常推定装置であって、
   車両に搭載されたエアバックの展開の要否を判定するときに使用される加速度センサが検出した加速度を示す加速度情報を取得する加速度情報取得部と、
   前記加速度情報に基づいて、燃料電池に含まれる複数の単セルの間にずれが生じたか否かを推定する異常推定部と、
   前記異常推定部によって燃料電池に含まれる複数の単セルの間にずれが生じたと推定されたときに、燃料電池異常信号を出力する異常信号出力部と、
   を有する、ことを特徴とする燃料電池異常推定装置。
2. 前記異常推定部は、
   車両の衝突方向、及び複数の単セルが積層される積層方向に応じて、判定しきい値を設定する判定しきい値設定部と、
   前記加速度情報に対応する加速度が前記判定しきい値よりも大きいときに燃料電池の単セルの間にずれが生じたと推定するずれ推定部と、
   を有する、請求項１に記載の燃料電池異常推定装置。
3. 車両の衝突方向及び複数の単セルが積層される積層方向と、前記判定しきい値の設定に使用される係数との関係を示す係数決定テーブルを記憶する記憶装置を更に有し、
   前記判定しきい値設定部は、
   前記加速度情報に対応する加速度に基づいて、車両の衝突方向を推定する衝突方向推定部と、
   複数の単セルが積層される積層方向を示す積層方向情報を取得する積層方向情報取得部と、
   前記係数決定テーブルを参照して、前記衝突方向推定部によって推定された衝突方向、及び前記積層方向情報取得部によって取得された積層方向に基づいて、前記係数を選択する係数選択部と、
   前記係数選択部によって選択された係数と、前記加速度情報に対応する加速度から前記判定しきい値を演算する判定しきい値演算部と、
   を有する、請求項２に記載の燃料電池異常推定装置。

Images