JP2023170428A - 診断装置、診断方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池システムにおけるフィルタの目詰まりをより正確に判定することができる診断装置、診断方法、およびプログラムを提供すること。【解決手段】車両に搭載され、前記車両の駆動用電源に対して電力を供給する燃料電池に関し、前記燃料電池に空気を供給するポンプが吐出した空気に含まれる異物を除去するためのフィルタの状態を診断する診断装置であって、前記ポンプを前記フィルタの診断のために動作させる際の電力を前記ポンプに供給する電源であって、前記駆動用電源とは異なる診断用電源と、前記燃料電池に対する空気の供給において前記ポンプが吐出した空気の供給量を示す供給情報と、前記ポンプから送り出されてフィルタを通過した空気量の測定情報とを取得する情報取得部と、前記供給情報と、前記測定情報とに基づいて前記フィルタの目詰まりの状態を判定する判定部と、を備える診断装置。【選択図】図１

Description

本発明は、診断装置、診断方法、およびプログラムに関する。

従来、燃料電池システムに関し、エアフローの測定値とマップ値を比較してフィルタの目詰まりを検知するとともに、フィルタの目詰まり状態に応じた制御によって燃料電池システムの運転をできるだけ長く継続できるようにする技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３－２５４５６４号公報

しかしながら、燃料電池の駆動中には電池の反応によって水が発生するので、発生した水による圧損が発生し、この圧損によって空気の流れが妨げられる場合があった。そのため、従来技術では、エアフローの測定値の信頼性が低下し、正確な目詰まりの判定が行えなくなる可能性があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、燃料電池システムにおけるフィルタの目詰まりをより正確に判定することができる診断装置、診断方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。

この発明に係る診断装置、診断方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る診断装置は、車両に搭載され、前記車両の駆動用電源に対して電力を供給する燃料電池に関し、前記燃料電池に空気を供給するポンプが吐出した空気に含まれる異物を除去するためのフィルタの状態を診断する診断装置であって、前記ポンプを前記フィルタの診断のために動作させる際の電力を前記ポンプに供給する電源であって、前記駆動用電源とは異なる診断用電源と、前記燃料電池に対する空気の供給において前記ポンプが吐出した空気の供給量を示す供給情報と、前記ポンプから送り出されてフィルタを通過した空気量の測定情報とを取得する情報取得部と、前記供給情報と、前記測定情報とに基づいて前記フィルタの目詰まりの状態を判定する判定部と、を備えるものである。

（２）：上記（１）の態様において、前記診断装置は、前記車両の駆動システムが停止している状態で前記車両に取り付けられるものである。

（３）：上記（１）の態様において、前記診断用電源は、前記診断装置の電源、または前記車両に搭載された前記車両の駆動用の主電源以外の電源である。

（４）：上記（１）の態様において、前記診断用電源は、前記燃料電池において結露を生じさせない程度に低い出力で前記ポンプを駆動させるための低電力を出力するものである。

（５）：上記（１）から（４）のいずれかの態様において、前記供給情報は、前記ポンプの軸動力に基づいて算出された供給量である第１空気量を含み、前記測定情報は、前記ポンプが吐出した空気量の測定値である第２空気量を含み、前記判定部は、前記第１空気量と前記第２空気量との差が所定の閾値以上である場合、前記フィルタが目詰まりしていると判定するものである。

（６）：上記（５）の態様において、前記情報取得部は、前記燃料電池が前記空気の供給量について増量を要求した回数である増量要求回数の情報をさらに取得し、前記供給情報は、前記ポンプの軸動力に基づいて算出された供給量である第１空気量を含み、前記測定情報は、前記ポンプが吐出した空気量の測定値である第２空気量を含み、前記判定部は、前記第１空気量と前記第２空気量との差が所定の閾値未満である場合、前記増量要求回数に基づいて前記フィルタの目詰まりの状態を判定するものである。

（７）：上記（６）の態様において、前記判定部は、前記増量要求回数が所定の閾値以上である場合、前記フィルタが目詰まりしていると判定するものである。

（８）：上記（６）の態様において、前記判定部は、前記増量要求回数が所定の前記閾値未満であり、且つ、前記燃料電池の出力電圧が所定の閾値以下であった場合、前記フィルタが目詰まりしていると判定するものである。

（９）：上記（１）から（４）のいずれかの態様において、前記判定部によって判定された前記フィルタの目詰まりの状態を表示部に表示させる表示制御部をさらに備えるものである。

（１０）：上記（９）の態様において、前記目詰まりの状態を表示する表示部をさらに備えるものである。

（１１）：この発明の一態様に係る診断方法は、車両に搭載され、前記車両の駆動用電源に対して電力を供給する燃料電池に関し、前記燃料電池に空気を供給するポンプが吐出した空気に含まれる異物を除去するためのフィルタの状態を診断する診断装置が、前記駆動用電源とは異なる診断用電源により、前記ポンプを前記フィルタの診断のために動作させる際の電力を前記ポンプに供給することと、前記燃料電池に対する空気の供給において前記ポンプが吐出した空気の供給量を示す供給情報と、前記ポンプから送り出されてフィルタを通過した空気量の測定情報とを取得することと、前記供給情報と、前記測定情報とに基づいて前記フィルタの目詰まりの状態を判定することと、を含む。

（１２）：この発明の一態様に係るプログラムは、車両に搭載され、前記車両の駆動用電源に対して電力を供給する燃料電池に関し、前記燃料電池に空気を供給するポンプが吐出した空気に含まれる異物を除去するためのフィルタの状態を診断する診断装置に、前記駆動用電源とは異なる診断用電源により、前記ポンプを前記フィルタの診断のために動作させる際の電力を前記ポンプに供給することと、前記燃料電池に対する空気の供給において前記ポンプが吐出した空気の供給量を示す供給情報と、前記ポンプから送り出されてフィルタを通過した空気量の測定情報とを取得することと、前記供給情報と、前記測定情報とに基づいて前記フィルタの目詰まりの状態を判定することと、を含む診断処理を実行させるためのプログラムである。

（１）～（３）、（１１）および（１２）の態様によれば、車両に搭載され、車両の駆動用電源に対して電力を供給する燃料電池に関し、前記燃料電池に空気を供給するポンプが吐出した空気に含まれる異物を除去するためのフィルタの状態を診断する診断装置が、前記駆動用電源とは異なる診断用電源により、前記ポンプを前記フィルタの診断のために動作させる際の電力を前記ポンプに供給し、前記燃料電池に対する空気の供給において前記ポンプが吐出した空気の供給量を示す供給情報と、前記ポンプから送り出されてフィルタを通過した空気量の測定情報とを取得し、前記供給情報と、前記測定情報とに基づいて前記フィルタの目詰まりの状態を判定する、ことにより、燃料電池システムにおけるフィルタの目詰まりをより正確に判定することができる。より具体的には、診断時に車両用の燃料電池システムを作動させる必要がないので、燃料電池システムの動作によって生じる水の影響によりエアフローの測定値の信頼性が低下してしまうのを抑制し、目詰まりの状態をより正確に判定することが可能となる。

また、（４）の態様によれば、フィルタの目詰まりの状態をさらに正確に判定することが可能となる。より具体的には、車両の駆動用電源は、一般に電流制御の分解能が大きく、診断時に求められる低電力を出力できないので、駆動用電源を診断時の電源として使用すると、燃料電池システムに多くの空気が供給されてしまう結果、エアフローの測定値の信頼性が低下してしまう。これに対し、本態様によれば、前記診断用電源が、前記燃料電池において結露を生じさせない程度に低い出力で前記ポンプを駆動させるための低電力を出力する（すなわち電流制御の分解能を小さくする）ことにより、エアフローの測定値をより精度良く測定することが可能となり、その結果、目詰まりの状態をより正確に判定することが可能となる。

また、（５）～（８）の態様によれば、前記供給情報は、前記ポンプの軸動力に基づいて算出された供給量である第１空気量を含み、前記測定情報は、前記ポンプが吐出した空気量の測定値である第２空気量を含み、前記判定部が、前記第１空気量と前記第２空気量との差が所定の閾値以上である場合、前記フィルタが目詰まりしていると判定することにより、ポンプが吐出した空気の供給量と、ポンプから送り出されてフィルタを通過した空気量とが乖離した状態を、フィルタが目詰まりした状態として検知することができる。

また、（９）（１０）の態様によれば、前記判定部によって判定された前記フィルタの目詰まりの状態を表示部に表示させる表示制御部をさらに備えることにより、フィルタの目詰まりの状態を可視化して利用者に認識させることができる。

燃料電池診断システムの構成例を示す図である。 診断装置の構成例を示す図である。 燃料電池システムにおける各装置の関係を示す図である。 診断処理の流れの一例を示す第１のシーケンスチャートである。 診断処理の流れの一例を示す第２のシーケンスチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の診断装置、診断方法、およびプログラムの実施形態について説明する。

図１は、燃料電池診断システムの構成例を示す図である。実施形態の燃料電池診断システム１は、電動車両１００と、診断装置２００とを備える。電動車両１００は、燃料電池によって供給される電力を用いて駆動する電動の車両である。診断装置２００は、電動車両１００において燃料電池に供給される発電用の空気を浄化するフィルタの状態を診断する装置である。電動車両１００は、燃料電池を用いて駆動する装置の一例である。電動車両１００は電気のみで駆動するものであってもよいし、内燃機関等による他の動力と組み合わせて駆動するもの（いわゆるハイブリッド車）であってもよい。なお、本実施形態において、燃料電池が電力を供給する対象が電動車両１００である場合について説明するが、燃料電池を用いて駆動する装置であれば、実施形態の診断装置２００は、本実施形態で例示する電動車両以外の装置に適用されてもよい。

より具体的には、電動車両１００は、燃料電池システム１１０と、車載電池１２０と、車両システム１３０と、駆動用電源１４０と、通信部１５０と、外部電源入力部１６０とを備える。燃料電池システム１１０は、燃料電池を用いて発電するシステムであり、車載電池１２０の電力によって起動するとともに、発電した電力を駆動用電源１４０に供給する。車載電池１２０は、駆動用電源１４０とは別の電源として電動車両１００に搭載された電池である。車載電池１２０は、燃料電池システム１１０を起動するための専用の電源であってもよいし、電動車両１００に備えられた汎用的な電源であってもよい。また、車載電池１２０は、一次電池であってもよいし、二次電池であってもよい。また、電動車両１００の駆動に影響を与えない限りにおいて、燃料電池システム１１０の作動には、駆動用電源の電力が用いられてもよい。

車両システム１３０は、電動車両１００を駆動させるシステムであり、駆動用電源１４０の電力によって駆動する。車両システム１３０には、例えば、車輪やモータ、ステアリング、ブレーキ、各種ＥＣＵ等をはじめとして、電動車両１００を駆動させるための各種駆動機構や制御機能などが含まれ得る。例えば、車両システム１３０には、電動車両１００の駆動によって得られた回生電力を用いて駆動用電源１４０を充電する充電機能のほか、運転支援機能や自動運転機能などが含まれてもよい。ここで、車両システム１３０は「駆動システム」の一例である。

駆動用電源１４０は、電動車両１００の駆動用の主電源として用いられる電源である。駆動用電源１４０は、例えば、リチウムイオン電池などの二次電池である。駆動用電源１４０は、燃料電池システム１１０によって発電された電力や回生電力などによる充電により電力を蓄え、蓄えた電力を車両システム１３０に供給する。この駆動用電源１４０による電力供給により、電動車両１００が駆動する。

通信部１５０は、電動車両１００を診断装置２００と接続する通信インターフェースである。例えば、通信部１５０は、イーサネット（登録商標）や無線ＬＡＮ等のＮＩＣ（Network Interface Card）である。また、例えば、通信部１５０は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）やＲＳ－２３２Ｃ等のシリアル通信インターフェースであってもよい。また、通信部１５０は、診断装置２００を電動車両１００のＣＡＮ（Controller Area Network）に接続するものであってもよい。燃料電池システム１１０は、通信部１５０を介して診断装置２００と通信可能であり、車両システム１３０も、通信部１５０を介して診断装置２００と通信可能であってよい。

外部電源入力部１６０は、電動車両１００に対して外部電源から電力を入力するための電力インターフェースである。外部電源入力部１６０は、電力線により診断装置２００の出力用の電力インターフェースである電力出力部（後述）と接続される。外部電源入力部１６０は、診断装置２００から供給された電力を燃料電池システム１１０に供給する。

このような構成により、電動車両１００のシステム停止時において、電動車両１００を始動させることなく、診断装置２００の供給電力により、燃料電池システム１１０を作動させることが可能となる。

続いて、燃料電池システム１１０の構成についてより詳細に説明する。図１に示されるように、燃料電池システム１１０は、例えば、発電装置１１１と、エアポンプ１１２と、エアフィルタ１１３と、流量計１１４とを備える。発電装置１１１は、燃料電池を用いて発電を行う装置である。より具体的には、発電装置１１１は、燃料電池のセルを複数組み合わせた、いわゆる燃料電池スタックにより発電する装置である。発電装置１１１は、エアポンプ１１２から供給される空気を各セルの空気極に送り込み、燃料中の水素と空気中の酸素を電気化学的に反応させることにより発電するものである。

なお、発電装置１１１は、発電時において、必要な出力に対してエアポンプ１１２が供給する空気量が不足している場合、エアポンプ１１２に対して、供給する空気の増量を要求する「空気増量要求」を実行する。本実施形態において、発電装置１１１は、この空気増量要求の実行履歴を記録するための記憶装置１１１Ｍを備える。この記憶装置１１１Ｍは、診断装置２００から供給される電力により、発電装置１１１の本体から独立して動作可能である。このため、記憶装置１１１Ｍは、診断装置２００の要求に応じて、過去の所定期間における空気増量要求の実行回数を診断装置２００に応答することができる。ここでいう過去の所定期間は、稼働中の発電装置１１１が燃料電池スタックにより発電を行った期間を含むものであり、典型的には利用者による電動車両１００の利用時が想定される。このような構成によれば、電動車両１００に搭載された電源が使用できない状態（例えば、車載電池１２０が車両システム１３０の始動後に使用可能となるような場合であれば車両システム１３０の停止時）であっても、診断装置２００が空気増量要求回数を認識することができる。

エアポンプ１１２は、発電装置１１１に対して発電用の空気を供給するものである。例えば、エアポンプ１１２は、空気供給のための動力源としてインバータと電動モータとを有し、インバータにより電動モータの回転数を制御することで吐出する空気量の調節が可能である。本実施形態において、エアポンプ１１２は、発電装置１１１（燃料電池）に対する空気供給の動作時において自身が吐出した空気の供給量を示す供給情報を、通信部１５０を介して診断装置２００に出力可能である。例えば、エアポンプ１１２は、軸動力（すなわち電動モータの出力）に基づいて算出した単位時間当たりの空気供給量の値を供給情報として出力可能である。なお、軸動力は、エアポンプ１１２が必要な出力として認識した値であってもよいし、実際に電動モータが駆動した結果が測定された値であってもよい。ここで、エアポンプ１１２が吐出した空気の供給量が「第１空気量」の一例である。

エアフィルタ１１３は、エアポンプ１１２が吐出した空気に含まれる異物を除去するためのフィルタである。流量計１１４は、エアポンプ１１２から吐出され、エアフィルタ１１３を通過して発電装置１１１に送られる空気の流量を測定する。流量計１１４は、測定結果を示す測定情報を、通信部１５０を介して診断装置２００に出力可能である。ここで、流量計１１４が測定する空気量が「第２空気量」の一例である。

エアポンプ１１２および流量計１１４は、記憶装置１１１Ｍと同様に、診断装置２００から供給される電力によって動作可能である。これにより、診断装置２００は、電動車両１００に搭載された燃料電池システム１１０について、自身が供給する電力によってエアポンプ１１２、流量計１１４、および記憶装置１１１Ｍを動作させることにより、車両システム１３０を始動させることなく（すなわち発電装置１１１の本体を稼働させることなく）、また、電動車両１００に搭載された車載電池１２０を使用することなく、エアフィルタ１１３の状態を診断することができる。

図２は、診断装置２００の構成例を示す図である。診断装置２００は、通信部２１０と、表示部２２０と、入力部２３０と、診断用電源２４０と、電力出力部２４２と、制御部２５０と、記憶部２６０とを備える。これらの構成要素は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。

通信部２１０は、診断装置２００を電動車両１００と接続する通信インターフェースである。通信部２１０は、上述した電動車両１００の通信部１５０に対応したものであればよい。通信部２１０は、電動車両１００の通信部１５０を介して燃料電池システム１１０と通信可能であり、同様に、通信部１５０を介して車両システム１３０と通信可能であってもよい。

表示部２２０は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等の表示装置を用いて構成される。又は、表示部２２０は、これらの表示装置を診断装置２００に接続する外部入力インターフェースとして構成されてもよい。

入力部２３０は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパネル等の入力装置を備える。入力部２３０は、診断装置２００の利用者による各種操作の入力を受け付ける。入力部２３０は、マイク等の音声入力装置を備え、入力される音声によって操作の入力を受け付けるように構成されてもよい。また、入力部２３０がタッチパネルを備える場合、入力部２３０は、表示部２２０と一体に構成されてもよい。

診断用電源２４０は、燃料電池システム１１０のエアフィルタ１１３の状態を診断するために、エアポンプ１１２と、流量計１１４と、記憶装置１１１Ｍとを動作させるために必要な電力を供給する電源である。診断用電源２４０は、電力出力部２４２を介して電動車両１００の外部電源入力部１６０に接続され、外部電源入力部１６０を介して、エアポンプ１１２、流量計１１４、および記憶装置１１１Ｍに対し、エアフィルタ１１３の診断に必要な電力（以下「診断用電力」という。）を供給する。電力出力部２４２は、外部電源入力部１６０に対応した電力インターフェースであればよい。このように、診断用電力が、電動車両１００の駆動用電源１４０以外の電源によって供給されることにより、電動車両１００のシステム停止時においてもエアフィルタ１１３の診断が可能となる。例えば、診断用電源２４０は、診断装置２００に着脱可能なバッテリであってもよい。

ここで、診断用電源２４０は、診断対象期間の動作において、発電装置１１１の燃料電池スタックにおいて結露を生じさせない程度に低い出力でエアポンプ１１２を駆動させるための低電力を出力するものとする。診断対象期間は、エアフィルタ１１３の状態の診断のためにエアポンプ１１２を作動させる期間であり、診断用電力によってエアポンプ１１２を作動させる期間である。

なお、燃料電池システム１１０に対する上記低電力の入力は、出力が小さい診断用電源２４０を用いることによって実現されてもよいし、診断装置２００からの出力制御によって実現されてもよいし、電動車両１００への入力制御によって実現されてもよい。また、エアポンプ１１２と、流量計１１４と、および記憶装置１１１Ｍとで診断時に必要な電力が異なる場合、診断装置２００と電動車両１００とが、それぞれ別々に診断用電力を入出力するように構成されてもよいし、外部電源入力部１６０が、エアポンプ１１２、流量計１１４、記憶装置１１１Ｍのそれぞれに対して出力する電力の大きさを制御してもよい。

制御部２５０は、診断装置２００の各部を制御する機能を有する。例えば、制御部２５０は、情報取得部２５１と、電源制御部２５２と、判定部２５３と、表示制御部２５４とを備える。情報取得部２５１は、エアポンプ１１２から供給情報を取得するとともに、流量計１１４から測定情報を取得し、取得した各情報を供給情報２６１および測定情報２６２として記憶部２６０に保存する。

電源制御部２５２は、診断用電源２４０の出力を制御する。例えば、電源制御部２５２は、エアフィルタ１１３の状態の診断開始条件が満たされたことに応じて診断用電力の出力を開始するように診断用電源２４０を制御する。また、例えば、電源制御部２５２は、エアフィルタ１１３の状態の診断終了条件が満たされたことに応じて診断用電力の出力を停止するように診断用電源２４０を制御する。診断開始条件および診断終了条件には任意の条件が設定されてよい。例えば、診断開始条件および診断終了条件は、診断装置２００に対して所定の操作が入力されたことであってもよいし、所定の操作から所定時間が経過したことであってもよい。電源制御部２５２により、診断に必要な診断用電力が、診断に適したタイミングで燃料電池システム１１０側に供給される。

判定部２５３は、供給情報２６１と、測定情報２６２とに基づいてエアフィルタ１１３の目詰まりの状態を判定する。より具体的には、判定部２５３は、エアポンプ１１２が診断用電源２４０により駆動された診断対象期間に係る供給情報および測定情報に基づいてエアフィルタ１１３の目詰まりの状態を判定するものである。

表示制御部２５４は、判定部２５３によって判定されたエアフィルタ１１３の目詰まりの状態を示す情報（以下「診断情報」という。）表示部２２０に表示させる際の表示制御を行うものである。なお、表示制御部２５４は、表示部２２０に対する診断情報の表示制御に加えて／代えて、診断装置２００の外部の表示装置に対する診断情報の表示制御を行うように構成されてもよい。例えば、診断装置２００の外部の表示装置としては、電動車両１００に搭載された表示装置や、診断装置２００と通信可能な表示装置などが考えられる。なお、この場合、診断情報の表示のために、外部の表示装置を動作させるために必要な電力は、診断用電力の一部として、エアポンプ１１２、流量計１１４、記憶装置１１１Ｍなどと同様に、診断装置２００から供給されてもよい。

記憶部２６０は、ＨＤＤやフラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）などである。記憶部２６０は、診断装置２００がネットワークを介してアクセス可能なＮＡＳ（Network Attached Storage）装置であってもよい。記憶部２６０には、供給情報２６１、測定情報２６２などの情報が格納される。

図３は、燃料電池診断システム１の診断時における情報通信の概略を示す図である。ここでは、電動車両１００のシステム停止時においてエアフィルタ１１３の状態診断を行うことを想定して説明する。このため、図３では、燃料電池システム１１０が、車載電池１２０および駆動用電源１４０と、の間で電力を入出力しない場合を示している。

ここで、情報通信Ｃ１は、エアポンプ１１２が診断装置２００に対して供給情報を送信する通信を表すものである。上述のとおり、エアポンプ１１２は、診断時の動作に関して電動モータの軸動力をもとに自身が吐出した空気の供給量を計算する。エアポンプ１１２は、その計算結果を示す供給情報を診断装置２００に送信する。エアポンプ１１２は、診断後に複数の計算結果をまとめて診断装置２００に送信してもよいし、計算の都度、その計算結果を診断装置２００に通知してもよい。

情報通信Ｃ２は、流量計１１４が診断装置２００に対して測定情報を送信する通信を表すものである。上述のとおり、流量計１１４は、診断時におけるエアポンプ１１２の空気供給に関して、エアポンプ１１２から吐出された空気の流量を測定する。流量計１１４は、その測定結果を示す測定情報を診断装置２００に送信する。流量計１１４は、診断後に複数の測定結果をまとめて診断装置２００に送信してもよいし、測定の都度、その測定結果を診断装置２００に通知してもよい。

情報通信Ｃ３は、発電装置１１１が有する記憶装置１１１Ｍが診断装置２００に対して空気増量要求回数を通知する通信を表すものである。上述のとおり、発電装置１１１は、出力増大のためにエアポンプ１１２に対して空気供給量の増量を要求する場合がある（空気増量要求）。この場合、発電装置１１１は、空気増量要求の実行履歴を記憶装置１１１Ｍに記録する。一方、記憶装置１１１Ｍは、上述のとおり、発電装置１１１の本体から独立して動作可能であり、診断装置２００の要求に応じて、過去の所定期間における空気増量要求回数を応答する。

より具体的には、記憶装置１１１Ｍは、通信部１５０を介して診断装置２００と通信可能であるとともに、外部電源入力部１６０を介して診断装置２００から電力供給を受け、その電力により空気増量要求回数を求めて診断装置２００に送信する。なお、記憶装置１１１Ｍは、過去の所定期間の履歴情報を診断装置２００に送信し、診断装置２００がその履歴情報をもとに空気増量要求回数を求めてもよい。また、発電装置１１１が、所定期間における空気増量要求の累積回数を記憶装置１１１Ｍに記録する場合、記憶装置１１１Ｍはその累積回数そのものを読み出して診断装置２００に送信してもよい。

診断装置２００は、このような情報通信Ｃ１～Ｃ３により、供給情報、測定情報、および空気増量要求回数を燃料電池システム１１０から取得し、これらの情報をもとに、エアフィルタ１１３の状態を診断する。ここで、診断装置２００の表示制御部２５４は、診断結果を自装置の表示部２２０に表示することに加えて／代えて、自装置と通信可能な外部の表示装置３００に表示させてもよい。外部の表示装置３００は、電動車両１００の車載機器であってもよいし、電動車両１００以外の外部機器であってもよい。また、この場合、診断装置２００は、電力線で外部の表示装置３００と接続され、表示装置３００に診断結果を表示させるために必要な電力を表示装置３００に供給してもよい。

図４は、診断処理の流れの一例を示す第１のシーケンスチャートである。まず、診断装置２００が、車両システム１３０が停止している状態の電動車両１００に接続される（ステップＳ１０１）とともに、診断装置２００が外部の表示装置３００と接続される（ステップＳ１０２）。より具体的には、診断装置２００が、電動車両１００および外部の表示装置３００のそれぞれと、通信インターフェースおよび電力インターフェースにより接続される。これにより、診断装置２００は、燃料電池システム１１０内のエアポンプ１１２、および流量計１１４と、表示装置３００とに対して電力供給を行うことができるようになるとともに、エアポンプ１１２、流量計１１４、および表示装置３００と通信することができるようになる。

なお、図１の例では、診断装置２００が、電動車両１００の通信部１５０を介してエアポンプ１１２、および流量計１１４と通信し、外部電源入力部１６０を介してエアポンプ１１２、および流量計１１４に電力を供給する場合について説明したが、診断装置２００は、エアポンプ１１２、および流量計１１４のそれぞれについて、別々の通信インターフェースおよび電力インターフェースで接続されてもよい。

続いて、診断装置２００がエアポンプ１１２、流量計１１４、および表示装置３００に対する電力供給を開始する（ステップＳ１０３）。これにより、流量計１１４、および表示装置３００が動作状態、または動作可能な状態となる。続いて、診断装置２００は、エアフィルタ１１３の診断を行うためのエアポンプ１１２の動作制御を開始する（ステップＳ１０４）。具体的には、電源制御部２５２が診断用電源２４０の出力を制御することにより、診断対象期間の動作において、発電装置１１１の燃料電池スタックにおいて結露を生じさせない程度に低い出力でエアポンプ１１２を駆動させるための低電力でエアポンプ１１２を駆動させる。

一方、エアポンプ１１２は、診断装置２００の動作制御により、発電装置１１１への空気供給を開始する（ステップＳ１０５）。この診断対象期間における空気供給動作に関して、エアポンプ１１２は、自身による空気供給量を軸動力の大きさに基づいて計算し（ステップＳ１０６）、その計算結果を示す供給情報を診断装置２００に送信する（ステップＳ１０７）。また、一方で、流量計１１４は、診断対象期間におけるエアポンプ１１２の空気供給動作に関して、エアポンプ１１２から吐出されエアフィルタ１１３を通過した空気の流量を測定し（ステップＳ１０８）、その測定結果を示す測定情報を診断装置２００に送信する（ステップＳ１０９）。

続いて、診断装置２００では、判定部２５３が、エアポンプ１１２から受信された供給情報と、流量計１１４から受信された測定情報とに基づいて、エアフィルタ１１３の目詰まりの状態を判定する（ステップＳ１１０）。例えば、判定部２５３は、供給情報が示す空気供給量と、測定情報が示す空気流量との差が所定の第１閾値以上である場合、エアフィルタ１１３が目詰まりしていると判定し、上記の差が第１閾値未満である場合、エアフィルタ１１３が目詰まりしていないと判定することができる。

続いて、表示制御部２５４が、ステップＳ１１０における判定部２５３の判定結果（診断結果）を表示させるための表示情報を表示装置３００に送信し（ステップＳ１１１）、表示装置３００がこの表示情報をもとに診断結果を表示する（ステップＳ１１２）。ここでは、診断結果が、診断装置２００から電力供給を受ける外部の表示装置３００に表示される場合について説明したが、診断装置２００は自装置の表示部２２０に診断結果を表示させてもよい。診断装置２００が自装置の表示部２２０に診断結果を表示させる場合、燃料電池診断システム１において外部の表示装置３００は省略されてもよい。

図５は、診断処理の流れの一例を示す第２のシーケンスチャートである。図５に示す第２のシーケンスチャートは、ステップＳ２０１～Ｓ２０５以外の処理は図４に示した第１のシーケンスチャートと同様である。そのため、図５では、それらの同様の処理について図４と同じ符号を付すことにより説明を省略し、図４と異なる部分についてのみ説明することとする。まず、診断装置２００が、車両システム１３０が停止している状態の電動車両１００に接続される（ステップＳ２０１）。これにより、診断装置２００は、燃料電池システム１１０内のエアポンプ１１２、流量計１１４、および記憶装置１１１Ｍに対して電力供給を行うことができるようになるとともに、エアポンプ１１２、流量計１１４、および記憶装置１１１Ｍと通信することができるようになる。

なお、図１の例では、診断装置２００が、電動車両１００の通信部１５０を介してエアポンプ１１２、流量計１１４、および記憶装置１１１Ｍと通信し、外部電源入力部１６０を介してエアポンプ１１２、流量計１１４、および記憶装置１１１Ｍに電力を供給する場合について説明したが、診断装置２００は、エアポンプ１１２、流量計１１４、および記憶装置１１１Ｍのそれぞれについて、別々の通信インターフェースおよび電力インターフェースで接続されてもよい。

続いて、診断装置２００がエアポンプ１１２、流量計１１４、記憶装置１１１Ｍ、および表示装置３００に対する電力供給を開始する（ステップＳ２０２）。これにより、流量計１１４、記憶装置１１１Ｍ、および表示装置３００が動作状態、または動作可能な状態となる。

続いて、記憶装置１１１Ｍが自装置に記録された空気増量要求回数を、診断装置２００から供給される電力を用いて読み出し（ステップＳ２０３）、読み出した空気増量要求回数を診断装置２００に送信する（ステップＳ２０４）。

続いて、診断装置２００では、判定部２５３が、エアポンプ１１２から受信された供給情報と、流量計１１４から受信された測定情報と、記憶装置１１１Ｍから受信された空気増量要求回数とに基づいて、エアフィルタ１１３の目詰まりの状態を判定する（ステップＳ２０５）。

例えば、判定部２５３は、供給情報が示す空気供給量と、測定情報が示す空気流量との差が所定の第１閾値以上である場合、エアフィルタ１１３が目詰まりしていると判定し、上記の差が第１閾値未満である場合、さらに、空気増量要求回数が所定の第２閾値以上である場合、エアフィルタ１１３が目詰まりしていると判定し、空気増量要求回数が第２閾値未満である場合、エアフィルタ１１３が目詰まりしていないと判定する。

なお、ステップＳ２０５において、判定部２５３は、空気増量要求回数が第２閾値未満であり、且つ、発電装置１１１の出力電圧が所定の第３閾値以下であった場合、エアフィルタ１１３が目詰まりしていると判定し、空気増量要求回数が第２閾値未満であり、且つ、発電装置１１１の出力電圧が所定の第３閾値未満であった場合、エアフィルタ１１３が目詰まりしていないと判定してもよい。

上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
車両に搭載され、前記車両の駆動用電源に対して電力を供給する燃料電池に関し、前記燃料電池に空気を供給するポンプが吐出した空気に含まれる異物を除去するためのフィルタの状態を診断する診断装置であって、
コンピュータによって読み込み可能な命令（computer-readable instructions）を格納する記憶媒体（storage medium）と、
前記記憶媒体に接続されたプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記コンピュータによって読み込み可能な命令を実行することにより（the processor executing the computer-readable instructions to:）
前記駆動用電源とは異なる診断用電源により、前記ポンプを前記フィルタの診断のために動作させる際の電力を前記ポンプに供給し、
前記燃料電池に対する空気の供給において前記ポンプが吐出した空気の供給量を示す供給情報と、前記ポンプから送り出されてフィルタを通過した空気量の測定情報とを取得し、
前記供給情報と、前記測定情報とに基づいて前記フィルタの目詰まりの状態を判定する、
診断装置。

このように構成された実施形態の燃料電池診断システム１によれば、電動車両１００に搭載され、電動車両１００の駆動用電源１４０に対して電力を供給する燃料電池の発電装置１１１に関し、発電装置１１１に空気を供給するエアポンプ１１２が吐出した空気に含まれる異物を除去するためのエアフィルタ１１３の状態を診断する診断装置２００が、エアポンプ１１２をエアフィルタ１１３の診断のために動作させる際の電力をエアポンプ１１２に供給する電源であって、駆動用電源１４０とは異なる診断用電源２４０と、発電装置１１１に対する空気の供給においてエアポンプ１１２が吐出した空気の供給量を示す供給情報と、エアポンプ１１２から送り出されてエアフィルタ１１３を通過した空気量の測定情報とを取得する情報取得部２５１と、供給情報と、測定情報とに基づいてエアフィルタ１１３の目詰まりの状態を判定する判定部２５３と、を備えることにより、燃料電池システム１１０におけるエアフィルタ１１３の目詰まりをより正確に判定することができる。

＜変形例＞
上記の実施形態では、燃料電池システム１１０の発電電力により動作する装置が電動車両１００である場合について説明したが、実施形態の診断装置２００は、燃料電池システム１１０の発電電力により動作する装置が電動車両以外の装置である場合にも適用可能である。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態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の変形及び置換を加えることができる。

１…燃料電池診断システム、１００…電動車両、１１０…燃料電池システム、１１１…発電装置、１１１Ｍ…記憶装置、１１２…エアポンプ、１１３…エアフィルタ、１１４…流量計、１２０…車載電池、１３０…車両システム、１４０…駆動用電源、１５０…通信部、１６０…外部電源入力部、２００…診断装置、２１０…通信部、２２０…表示部、２３０…入力部、２４０…診断用電源、２４２…電力出力部、２５０…制御部、２５１…情報取得部、２５２…電源制御部、２５３…判定部、２５４…表示制御部、２６０…記憶部、２６１…供給情報、２６２…測定情報、３００…外部の表示装置

Claims (12)

1. 車両に搭載され、前記車両の駆動用電源に対して電力を供給する燃料電池に関し、前記燃料電池に空気を供給するポンプが吐出した空気に含まれる異物を除去するためのフィルタの状態を診断する診断装置であって、
   前記ポンプを前記フィルタの診断のために動作させる際の電力を前記ポンプに供給する電源であって、前記駆動用電源とは異なる診断用電源と、
   前記燃料電池に対する空気の供給において前記ポンプが吐出した空気の供給量を示す供給情報と、前記ポンプから送り出されてフィルタを通過した空気量の測定情報とを取得する情報取得部と、
   前記供給情報と、前記測定情報とに基づいて前記フィルタの目詰まりの状態を判定する判定部と、
   を備える診断装置。
2. 前記診断装置は、前記車両の駆動システムが停止している状態で前記車両に取り付けられる、 請求項１に記載の診断装置。
3. 前記診断用電源は、前記診断装置の電源、または前記車両に搭載された前記車両の駆動用の主電源以外の電源である、
   請求項１に記載の診断装置。
4. 前記診断用電源は、前記燃料電池において結露を生じさせない程度に低い出力で前記ポンプを駆動させるための低電力を出力する、
   請求項１に記載の診断装置。
5. 前記供給情報は、前記ポンプの軸動力に基づいて算出された供給量である第１空気量を含み、
   前記測定情報は、前記ポンプが吐出した空気量の測定値である第２空気量を含み、
   前記判定部は、前記第１空気量と前記第２空気量との差が所定の閾値以上である場合、前記フィルタが目詰まりしていると判定する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の診断装置。
6. 前記情報取得部は、前記燃料電池が前記空気の供給量について増量を要求した回数である増量要求回数の情報をさらに取得し、
   前記供給情報は、前記ポンプの軸動力に基づいて算出された供給量である第１空気量を含み、
   前記測定情報は、前記ポンプが吐出した空気量の測定値である第２空気量を含み、
   前記判定部は、前記第１空気量と前記第２空気量との差が所定の閾値未満である場合、前記増量要求回数に基づいて前記フィルタの目詰まりの状態を判定する、
   請求項５に記載の診断装置。
7. 前記判定部は、前記増量要求回数が所定の閾値以上である場合、前記フィルタが目詰まりしていると判定する、
   請求項６に記載の診断装置。
8. 前記判定部は、前記増量要求回数が所定の前記閾値未満であり、且つ、前記燃料電池の出力電圧が所定の閾値以下であった場合、前記フィルタが目詰まりしていると判定する、
   請求項６に記載の診断装置。
9. 前記判定部によって判定された前記フィルタの目詰まりの状態を表示部に表示させる表示制御部をさらに備える、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の診断装置。
10. 前記目詰まりの状態を表示する表示部をさらに備える、
    請求項９に記載の診断装置。
11. 車両に搭載され、前記車両の駆動用電源に対して電力を供給する燃料電池に関し、前記燃料電池に空気を供給するポンプが吐出した空気に含まれる異物を除去するためのフィルタの状態を診断する診断装置が、
    前記駆動用電源とは異なる診断用電源により、前記ポンプを前記フィルタの診断のために動作させる際の電力を前記ポンプに供給することと、
    前記燃料電池に対する空気の供給において前記ポンプが吐出した空気の供給量を示す供給情報と、前記ポンプから送り出されてフィルタを通過した空気量の測定情報とを取得することと、
    前記供給情報と、前記測定情報とに基づいて前記フィルタの目詰まりの状態を判定することと、
    を含む診断方法。
12. 車両に搭載され、前記車両の駆動用電源に対して電力を供給する燃料電池に関し、前記燃料電池に空気を供給するポンプが吐出した空気に含まれる異物を除去するためのフィルタの状態を診断する診断装置に、
    前記駆動用電源とは異なる診断用電源により、前記ポンプを前記フィルタの診断のために動作させる際の電力を前記ポンプに供給することと、
    前記燃料電池に対する空気の供給において前記ポンプが吐出した空気の供給量を示す供給情報と、前記ポンプから送り出されてフィルタを通過した空気量の測定情報とを取得することと、
    前記供給情報と、前記測定情報とに基づいて前記フィルタの目詰まりの状態を判定することと、
    を含む診断処理を実行させるためのプログラム。

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