WO2016139759A1 - 燃料電池の状態検出装置及び状態検出方法 - Google Patents

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fuel cell
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frequency impedance
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敏和 小高
青木　哲也
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell state detection device and a state detection method.
  • HFR High Frequency Frequency
  • Patent Document 1 the first impedance in the first frequency region corresponding to the electrolyte membrane resistance and the first frequency region corresponding to the sum of the electrolyte membrane resistance and the catalyst layer resistance are disclosed.
  • the second impedance in the second frequency region that is a lower frequency region is calculated, and the wetness index of the fuel cell is calculated based on the differential impedance that is the difference between the second impedance and the first impedance. It has been proposed to calculate the water content of the catalyst layer.
  • Patent Document 2 calculates an ionomer resistance based on an assumed formula from an imaginary part of a measured impedance, and uses the ionomer resistance as a wet / dry index of a fuel cell. Has been proposed.
  • the present invention has been made paying attention to such problems, and an object thereof is to provide a fuel cell state detection device and a state detection method capable of detecting the state of the fuel cell with high accuracy.
  • a fuel cell state detection device that sets an assumed high frequency impedance value based on an impedance measurement value belonging to an arc region of an impedance curve of the fuel cell.
  • Means a measured high frequency impedance value calculating means for obtaining a measured high frequency impedance value based on an impedance measured value belonging to a non-arc region of the impedance curve of the fuel cell, and the measured high frequency impedance value from the assumed high frequency impedance value.
  • a fuel cell state detection device comprising ionomer resistance estimation means for estimating a subtracted value as an ionomer resistance value.
  • the assumed high frequency impedance value setting means calculates the value of the intersection of the equivalent circuit impedance curve set based on the impedance measurement value belonging to the arc region and the real axis as the assumed high frequency. Set as impedance value.
  • FIG. 1 is a perspective view of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view of the fuel cell of FIG. 1 taken along the line II-II.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an equivalent circuit model of a fuel battery cell employed in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the principle that the ionomer resistance value increases as the thickness of the catalyst layer of the electrolyte membrane increases.
  • FIG. 6 is an equivalent circuit of a distributed constant system in which the distribution in the thickness direction of the fuel cells is taken into consideration.
  • FIG. 7 is a graph showing the frequency characteristics of the imaginary part impedance determined based on the simple equivalent circuit.
  • FIG. 8 is a Nyquist diagram of a fuel cell according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a flow of estimating the ionomer resistance value of the fuel cell.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a flow for obtaining the actually measured high frequency impedance value.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a flow of obtaining the assumed high frequency impedance value.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the ionomer resistance value and the wetness.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a flow of creating data for ionomer resistance value correction.
  • FIG. 14 is a graph schematically showing how the ionomer resistance value increases due to deterioration of the catalyst layer.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a flow of correcting the ionomer resistance value.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the electrolyte membrane resistance value and the wetness.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a flow of creating data for correcting the electrolyte membrane resistance value.
  • FIG. 18 is a graph schematically showing an increase in the measured high frequency impedance value due to deterioration of the separator or the like.
  • FIG. 19 is a flowchart showing a flow of correcting the electrolyte membrane resistance value.
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating a flow of determining whether a frequency belongs to an arc region or a non-arc region in one embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining a mode for determining whether a frequency belongs to an arc region or a non-arc region.
  • FIG. 22 is a diagram for explaining a mode for determining whether a frequency belongs to an arc region or a non-arc region.
  • FIG. 23 is a diagram for explaining a mode for determining whether a frequency belongs to an arc region or a non-arc region.
  • FIG. 24 is a diagram for explaining impedance measurement by a so-called excitation current application method in the fuel cell system according to the embodiment.
  • a fuel cell has a structure in which an electrolyte membrane is sandwiched between an anode electrode as a fuel electrode and a cathode electrode as an oxidant electrode.
  • an anode gas containing hydrogen is supplied to the anode electrode, while a cathode gas containing oxygen is supplied to the cathode electrode, and electricity is generated by using these gases.
  • the electrode reaction that proceeds at both the anode and cathode electrodes is as follows.
  • Anode electrode 2H 2 ⁇ 4H + + 4e ⁇ (1)
  • Cathode electrode 4H + + 4e ⁇ + O 2 ⁇ 2H 2 O (2)
  • These electrode reactions (1) and (2) generate an electromotive force of about 1 V (volt) in the fuel cell.
  • FIG. 1 and 2 are views for explaining the configuration of a fuel cell 10 according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a perspective view of the fuel battery cell 10
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the fuel battery cell 10 of FIG.
  • the fuel cell 10 includes a membrane electrode assembly (MEA) 11 and an anode separator 12 and a cathode separator 13 that are arranged so as to sandwich the MEA 11 therebetween.
  • MEA membrane electrode assembly
  • the MEA 11 includes an electrolyte membrane 111, an anode electrode 112, and a cathode electrode 113.
  • the MEA 11 has an anode electrode 112 on one surface side of the electrolyte membrane 111 and a cathode electrode 113 on the other surface side.
  • the electrolyte membrane 111 is a proton-conductive ion exchange membrane formed of a fluorine-based resin.
  • the electrolyte membrane 111 exhibits good electrical conductivity in a wet state.
  • the electrolyte membrane 111 may be made of another material such as a material in which a predetermined matrix is impregnated with phosphoric acid (H 3 PO 4 ), for example, depending on the assumed fuel cell response.
  • the anode electrode 112 includes a catalyst layer 112A and a gas diffusion layer 112B.
  • the catalyst layer 112 ⁇ / b> A is a member formed of carbon black particles carrying Pt or Pt or the like, and is provided in contact with the electrolyte membrane 111.
  • the gas diffusion layer 112B is disposed outside the catalyst layer 112A.
  • the gas diffusion layer 112B is a member formed of carbon cloth having gas diffusibility and conductivity, and is provided in contact with the catalyst layer 112A and the anode separator 12.
  • the cathode electrode 113 includes a catalyst layer 113A and a gas diffusion layer 113B.
  • the catalyst layer 113A is disposed between the electrolyte membrane 111 and the gas diffusion layer 113B, and the gas diffusion layer 113B is disposed between the catalyst layer 113A and the cathode separator 13.
  • the anode separator 12 is disposed outside the gas diffusion layer 112B.
  • the anode separator 12 includes a plurality of anode gas passages 121 for supplying anode gas (hydrogen gas) to the anode electrode 112.
  • the anode gas flow path 121 is formed as a groove-shaped passage.
  • the cathode separator 13 is disposed outside the gas diffusion layer 113B.
  • the cathode separator 13 includes a plurality of cathode gas passages 131 for supplying cathode gas (air) to the cathode electrode 113.
  • the cathode gas channel 131 is formed as a groove-shaped passage.
  • the anode separator 12 and the cathode separator 13 are configured such that the flow direction of the anode gas flowing through the anode gas flow path 121 and the flow direction of the cathode gas flowing through the cathode gas flow path 131 are opposite to each other.
  • the anode separator 12 and the cathode separator 13 may be configured such that the flow directions of these gases flow in the same direction.
  • a fuel cell 10 When such a fuel cell 10 is used as a power source for automobiles, since a required power is large, it is used as a fuel cell stack in which several hundred fuel cells 10 are laminated. Then, a fuel cell system for supplying anode gas and cathode gas to the fuel cell stack is configured, and electric power for driving the vehicle is taken out.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a fuel cell system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the fuel cell system 100 includes a fuel cell 1, a cathode gas supply / discharge device 2, an anode gas supply / discharge device 3, a power system 5, and a controller 6.
  • the fuel cell 1 is a stacked battery in which a plurality of fuel cells 10 (unit cells) are stacked as described above.
  • the fuel cell 1 receives supply of anode gas and cathode gas and generates electric power necessary for traveling of the vehicle.
  • the fuel cell 1 has an anode electrode side terminal 1A and a cathode electrode side terminal 1B as output terminals for extracting electric power.
  • the cathode gas supply / discharge device 2 supplies cathode gas to the fuel cell 1 and discharges cathode off-gas discharged from the fuel cell 1 to the outside.
  • the cathode gas supply / discharge device 2 includes a cathode gas supply passage 21, a cathode gas discharge passage 22, a filter 23, an air flow sensor 24, a cathode compressor 25, a cathode pressure sensor 26, and a water recovery device (WRD; Water ⁇ Recovery). Device) 27 and a cathode pressure regulating valve 28.
  • the cathode gas supply passage 21 is a passage through which the cathode gas supplied to the fuel cell 1 flows. One end of the cathode gas supply passage 21 is connected to the filter 23, and the other end is connected to the cathode gas inlet of the fuel cell 1.
  • the cathode gas discharge passage 22 is a passage through which the cathode off gas discharged from the fuel cell 1 flows. One end of the cathode gas discharge passage 22 is connected to the cathode gas outlet of the fuel cell 1, and the other end is formed as an open end.
  • the cathode off gas is a mixed gas containing cathode gas and water vapor generated by electrode reaction.
  • the filter 23 is a member that removes dust and dirt contained in the cathode gas taken into the cathode gas supply passage 21.
  • the cathode compressor 25 is provided in the cathode gas supply passage 21 on the downstream side of the filter 23.
  • the cathode compressor 25 pumps the cathode gas in the cathode gas supply passage 21 and supplies it to the fuel cell 1.
  • the air flow sensor 24 is provided in the cathode gas supply passage 21 between the filter 23 and the cathode compressor 25.
  • the air flow sensor 24 detects the flow rate of the cathode gas supplied to the fuel cell 1.
  • the cathode pressure sensor 26 is provided in the cathode gas supply passage 21 between the cathode compressor 25 and the WRD 27.
  • the cathode pressure sensor 26 detects the pressure of the cathode gas supplied to the fuel cell 1.
  • the cathode gas pressure detected by the cathode pressure sensor 26 represents the pressure of the entire cathode system including the cathode gas flow path and the like of the fuel cell 1.
  • the WRD 27 is connected across the cathode gas supply passage 21 and the cathode gas discharge passage 22.
  • the WRD 27 is a device that collects moisture in the cathode off-gas flowing through the cathode gas discharge passage 22 and humidifies the cathode gas flowing through the cathode gas supply passage 21 using the collected moisture.
  • the cathode pressure regulating valve 28 is provided in the cathode gas discharge passage 22 downstream of the WRD 27.
  • the cathode pressure regulating valve 28 is controlled to be opened and closed by the controller 6 and adjusts the pressure of the cathode gas supplied to the fuel cell 1.
  • the anode gas supply / discharge device 3 supplies anode gas to the fuel cell 1 and discharges anode off-gas discharged from the fuel cell 1 to the cathode gas discharge passage 22.
  • the anode gas supply / discharge device 3 includes a high pressure tank 31, an anode gas supply passage 32, an anode pressure regulating valve 33, an anode pressure sensor 34, an anode gas discharge passage 35, a buffer tank 36, a purge passage 37, and a purge. And a valve 38.
  • the high-pressure tank 31 is a container that stores the anode gas supplied to the fuel cell 1 while maintaining the high-pressure state.
  • the anode gas supply passage 32 is a passage for supplying the anode gas discharged from the high-pressure tank 31 to the fuel cell 1.
  • One end of the anode gas supply passage 32 is connected to the high-pressure tank 31, and the other end is connected to the anode gas inlet of the fuel cell 1.
  • the anode pressure regulating valve 33 is provided in the anode gas supply passage 32 downstream of the high pressure tank 31.
  • the anode pressure regulating valve 33 is controlled to be opened and closed by the controller 6 and adjusts the pressure of the anode gas supplied to the fuel cell 1.
  • the anode pressure sensor 34 is provided in the anode gas supply passage 32 downstream of the anode pressure regulating valve 33.
  • the anode pressure sensor 34 detects the pressure of the anode gas supplied to the fuel cell 1.
  • the anode gas pressure detected by the anode pressure sensor 34 represents the pressure of the entire anode system including the buffer tank 36 and the anode gas flow path of the fuel cell 1.
  • the anode gas discharge passage 35 is a passage through which the anode off gas discharged from the fuel cell 1 flows. One end of the anode gas discharge passage 35 is connected to the anode gas outlet of the fuel cell 1, and the other end is connected to the buffer tank 36.
  • the anode off gas includes an anode gas that has not been used in the electrode reaction, an impurity gas such as nitrogen that has leaked from the cathode gas channel 131 to the anode gas channel 121, moisture, and the like.
  • the buffer tank 36 is a container for temporarily storing the anode off gas flowing through the anode gas discharge passage 35.
  • the anode off gas stored in the buffer tank 36 is discharged to the cathode gas discharge passage 22 through the purge passage 37 when the purge valve 38 is opened.
  • the purge passage 37 is a passage for discharging the anode off gas. One end of the purge passage 37 is connected to the anode gas discharge passage 35, and the other end is connected to the cathode gas discharge passage 22 downstream of the cathode pressure regulating valve 28.
  • the purge valve 38 is provided in the purge passage 37.
  • the purge valve 38 is controlled to be opened and closed by the controller 6 and controls the purge flow rate of the anode off gas discharged from the anode gas discharge passage 35 to the cathode gas discharge passage 22.
  • the anode off gas is discharged to the outside through the purge passage 37 and the cathode gas discharge passage 22. At this time, the anode off gas is mixed with the cathode off gas in the cathode gas discharge passage 22.
  • the anode off gas and the cathode off gas are mixed and discharged to the outside, whereby the anode gas concentration (hydrogen concentration) in the mixed gas is determined to be a value equal to or lower than the discharge allowable concentration.
  • the power system 5 includes a current sensor 51, a voltage sensor 52, a traveling motor 53, an inverter 54, a battery 55, and a DC / DC converter 56.
  • the current sensor 51 detects the output current taken out from the fuel cell 1.
  • the voltage sensor 52 detects the output voltage of the fuel cell 1, that is, the inter-terminal voltage between the anode electrode side terminal 1A and the cathode electrode side terminal 1B.
  • the voltage sensor 52 may be configured to detect a voltage for each of the fuel cells 10 or may be configured to detect a voltage for each of the plurality of fuel cells 10.
  • the traveling motor 53 is a three-phase AC synchronous motor, and is a drive source for driving the wheels.
  • the travel motor 53 has a function as an electric motor that rotates by receiving power supplied from the fuel cell 1 and the battery 55 and a function as a generator that generates electric power by being driven to rotate by an external force.
  • the inverter 54 includes a plurality of semiconductor switches such as IGBTs.
  • the semiconductor switch of the inverter 54 is switching-controlled by the controller 6, thereby converting DC power into AC power or AC power into DC power.
  • the traveling motor 53 functions as an electric motor
  • the inverter 54 converts the combined DC power of the output power of the fuel cell 1 and the output power of the battery 55 into three-phase AC power and supplies it to the traveling motor 53.
  • the traveling motor 53 functions as a generator
  • the inverter 54 converts the regenerative power (three-phase alternating current power) of the traveling motor 53 into direct current power and supplies the direct current power to the battery 55.
  • the battery 55 is configured such that the surplus output power of the fuel cell 1 and the regenerative power of the traveling motor 53 are charged.
  • the electric power charged in the battery 55 is supplied to auxiliary equipment such as the cathode compressor 25 and the traveling motor 53 as necessary.
  • the DC / DC converter 56 is a bidirectional voltage converter that raises and lowers the output voltage of the fuel cell 1.
  • the output current of the fuel cell 1 is adjusted by controlling the output voltage of the fuel cell 1 by the DC / DC converter 56.
  • the controller 6 includes a microcomputer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface).
  • CPU central processing unit
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • I / O interface input / output interface
  • a signal from a sensor such as an accelerator stroke sensor (not shown) that detects the amount of depression of the accelerator pedal is input to the controller 6.
  • the controller 6 controls the anode pressure regulating valve 33, the cathode pressure regulating valve 28, the cathode compressor 25, etc. according to the operating state of the fuel cell system 100, and controls the pressure and flow rate of the anode gas and cathode gas supplied to the fuel cell 1. adjust.
  • the controller 6 calculates the target output power of the fuel cell 1 based on the operation state of the fuel cell system 100. Furthermore, the controller 6 calculates the target output power based on the required power of the travel motor 53, the required power of auxiliary equipment such as the cathode compressor 25, the charge / discharge request of the battery 55, and the like.
  • the controller 6 calculates the target output current of the fuel cell 1 with reference to the predetermined IV characteristic (current-voltage characteristic) of the fuel cell 1 based on the calculated target output power. Then, the controller 6 controls the output voltage of the fuel cell 1 by the DC / DC converter 56 so that the output current of the fuel cell 1 becomes the target output current, and supplies the necessary current to the traveling motor 53 and the auxiliary machinery. Control.
  • controller 6 controls the cathode compressor 25 and the like so that the wetness (water content) of each electrolyte membrane 111 and catalyst layers 112A and 113A of the fuel cell 1 is suitable for power generation.
  • the controller 6 in the present embodiment has a function of calculating an ionomer resistance value that correlates particularly with the wetness of the catalyst layers 112A and 113A.
  • the controller 6 superimposes an AC signal having a predetermined frequency on the output current and output voltage of the fuel cell 1 when measuring the impedance of the fuel cell 1.
  • the controller 6 is configured such that a voltage value obtained by performing Fourier transform on a value obtained by superimposing an AC signal having a predetermined frequency on the output voltage of the fuel cell 1 and an AC signal having the same frequency superimposed on the output current.
  • the impedance value Z of the fuel cell 1 at a predetermined frequency is calculated by dividing the current value obtained by performing Fourier transform on the value.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a simple equivalent circuit of the fuel cell 10.
  • This simple equivalent circuit is a circuit in which circuit elements such as electron transport resistance and contact resistance in the actual fuel cell 1 are omitted.
  • the main circuit elements of the fuel cell 1 are the electrolyte membrane resistance and the reaction of the cathode electrode 113.
  • This is a circuit in which the model is simplified considering only the resistance and the electric double layer capacitance.
  • reaction resistance and electric double layer capacity at the anode electrode 112 are ignored.
  • the reaction resistance value on the anode electrode 112 side is compared with the reaction resistance value R act of the cathode electrode 113. This is because even if this is ignored, it is considered that a large error is not given to the state detection of the fuel cell 1.
  • reaction resistance value on the anode electrode 112 side is very small as described above, a current easily flows through the reaction resistance portion on the anode electrode 112 side. That is, this means that almost no current flows through the electric double layer capacitive component arranged in parallel with the reaction resistance. Therefore, sufficient accuracy can be maintained even if the electric double layer capacitance component of the anode 112 is ignored in impedance measurement.
  • Z re and Z im are the real part and imaginary part of the impedance of the fuel cell 1, respectively, ⁇ is the angular frequency of the AC signal, R act is the reaction resistance value of the cathode electrode, and C dl is the electric double layer of the cathode electrode 113 It means capacity value.
  • an impedance curve on the complex plane (hereinafter also referred to as an equivalent circuit impedance curve) determined based on Equation (1) is on the complex plane having a center of R m + R act / 2 and a radius of R act / 2. Since it represents a circle, the intersection of the circle and the real axis is R m . This means that if the high frequency ⁇ H having a sufficiently large value is also used for impedance measurement, the actual impedance measurement value Z re ( ⁇ H ) matches the electrolyte membrane resistance value R m . This is also clear from the fact that if the value of ⁇ is sufficiently large in Equation (2), the second term on the right side approaches 0 and R m ⁇ Z re .
  • the ionomer resistance value and the electron transport resistance value in the electrolyte membrane 111, the gas diffusion layer 113 ⁇ / b> B, and the catalyst layer 113 ⁇ / b> A (hereinafter simply referred to as the electron transport of the electrolyte membrane 111).
  • the inventors of the present invention determined that the electrolyte membrane resistance value R m determined based on the above-described simplified equivalent circuit is actually the true electrolyte membrane resistance value of the fuel cell 1, the ionomer resistance component, and the electron transport of the electrolyte membrane 111. It was found that it corresponds to a value obtained by adding a resistance component (hereinafter referred to as an assumed high frequency impedance value R cell, sup ).
  • the electrolyte membrane resistance value R m determined based on the simple equivalent circuit will be described as an assumed high frequency impedance value R cell, sup, and “R mem ” represents the true electrolyte membrane resistance of the fuel cell 1.
  • the assumed high frequency impedance value R cell, sup is equal to the sum of the true electrolyte membrane resistance value R mem , the ionomer resistance value R ion , and the electron transport resistance value of the electrolyte membrane 111.
  • the ionomer resistance value R ion is known to be a resistance generated due to the movement of the proton H + in the catalyst layer 113A.
  • the catalyst layer 113A The distribution of Pt (reaction sites) in the thickness direction must be considered.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the principle that the ionomer resistance value increases as the thickness of the catalyst layer 113A of the electrolyte membrane 111 increases.
  • Pt platinum
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the principle that the ionomer resistance value increases as the thickness of the catalyst layer 113A of the electrolyte membrane 111 increases.
  • reaction efficiency decreases when the proton H + moves through the ionomer for a long distance or concentrates on Pt close to the electrolyte membrane 111, the reaction does not seem to cause such a decrease in efficiency. It tends to progress so as to have a uniform distribution of a certain degree in the thickness direction.
  • the movement distance in the ionomer is increased based on the action of the proton H + exhibiting a uniform distribution in the thickness direction. Is understood to be large.
  • FIG. 6 shows an equivalent circuit of a distributed constant system in which the distribution in the thickness direction of the fuel cell 10 is also taken into consideration. That is, the equivalent circuit is a circuit that more accurately represents the characteristics of the actual fuel cell 10 in consideration of the effects of ionomer resistance, electron transport resistance of the electrolyte membrane 111, and the like.
  • reaction sites A1 to An each having a reaction resistance element and an electric double layer capacitance element are set in the cathode electrode 113. That is, a plurality of reaction sites A1 to An are set corresponding to the thickness of the cathode electrode 113, so that the accuracy of the model is improved.
  • the ionomer resistance and the electron transport resistance of the electrolyte membrane 111 are also taken into consideration, and the thickness of the fuel cell 10 is taken into consideration similarly to the cathode electrode 113, and each of the equivalent circuits includes a plurality of resistance elements (in the drawing). n-1)).
  • the reaction resistance values corresponding to the respective reaction resistance elements in the cathode electrode 113 are denoted by R act, a1 , R act, a2 ,... R act, an and correspond to the electric double layer capacitance elements.
  • the electric double layer capacity values denoted C dl, a1, C dl, a2, ⁇ C dl, a sign of an.
  • the ionomer resistance value is labeled with R ion, a 1 , R ion, a 2 ,... R ion, an ⁇ 1
  • the electron transport resistance value of the electrolyte membrane 111 is represented by R m, ele . A sign is attached.
  • R g, ele, a1 , R g, ele, a2 ,... R g, ele, an-1 are attributed to the structure formed by the carbon supporting Pt in the catalyst layer 113A. Means electron transport resistance.
  • the impedance value in the electric double layer capacitive element is expressed by an expression of 1 / ( ⁇ C dl ). Therefore, as apparent from this equation, the impedance value in the electric double layer capacitive element becomes smaller as the frequency is higher.
  • the impedance that is , the combined resistance of R act, a1 and C dl, a1
  • the impedance that is , the combined resistance of R act, a1 and C dl, a1
  • the current that flows to the reaction site An far from the electrolyte membrane 111 passes through all the ionomer resistance elements. Therefore, as described above, in the case of a high frequency at which current is likely to flow relatively to the reaction site A1, the current hardly flows to the reaction site An.
  • FIG. 7 is a graph showing the frequency characteristics of the imaginary part impedance value determined based on the simple equivalent circuit of FIG.
  • a straight line indicated by a broken line in the drawing illustrates the expression (3) based on the above-described simple equivalent circuit. That is, the slope of this line is given by 1 / C dl R 2 act and the intercept is given by C dl .
  • the curve shown in the figure is drawn by plotting and connecting imaginary part impedance measurement values Z im ( ⁇ ) measured in advance at the plurality of frequencies ⁇ in the fuel cell 1.
  • the imaginary part impedance measurement value Z im ( ⁇ ) measured at a plurality of frequency points is used in this way, based on the imaginary part impedance Z im obtained from the above-described simplified equivalent circuit equation (1),
  • the multilayer capacitance value C dl and the reaction resistance value R act can be obtained.
  • the slope 1 / C dl R 2 act and the intercept C dl of the straight line are also obtained using the electric double layer capacitance value C dl and the reaction resistance value R act thus obtained.
  • the line connecting the square plots matches the straight line based on the simple equivalent circuit in the relatively low frequency range, but does not match in the high frequency range, and the value decreases rapidly. It is a divergence.
  • the simple equivalent circuit shown in FIG. 4 is a good model of an actual fuel cell in a relatively low frequency region, but is not well modeled in a relatively high frequency region. means.
  • the reason why the simple equivalent circuit shown in FIG. 4 has a low accuracy as a model in a relatively high frequency region is that the inventors of the present invention have considered that the electrons of the electrolyte membrane 111 considered in the equivalent circuit of the distributed constant system in FIG. It is considered that the cause is that the influence of the transport resistance value R m, ele and the ionomer resistance values R ion, a1 to R ion, an becomes so large that it cannot be ignored in the high frequency region.
  • the electron transport resistance values R g, ele, a1 , R g, ele, a2 ,... R g, ele, an-1 due to the carbon in the catalyst layer 113A are the electron transport resistance values of the electrolyte membrane 111.
  • FIG. 8 shows an impedance curve (also referred to as an equivalent circuit impedance curve C1) determined by applying a measured value of the state quantity of the fuel cell 1 to a simple equivalent circuit, based on an actual impedance value measured in advance under a predetermined condition.
  • Impedance curve hereinafter also referred to as measured impedance curve C2
  • impedance curve when it is assumed that the effect of electron transport resistance R m, ele of electrolyte membrane 111 is excluded in the measured impedance curve (hereinafter referred to as “electron transport resistance excluded impedance curve”) C3)).
  • the equivalent circuit impedance curve C1 is indicated by a broken line
  • the measured impedance curve C2 is indicated by a solid line
  • the electron transport resistance exclusion impedance curve C3 is indicated by a one-dot chain line.
  • only a part of each impedance curve is shown for simplification of the drawing.
  • the equivalent circuit impedance curve C1 is, for example, measured impedance values Z ( ⁇ L1 ) and Z ( ⁇ L2 ) at two frequencies ⁇ L1 and ⁇ L2 in the low frequency region, in particular its real part Z re ( ⁇ L1 ) And Z re ( ⁇ L2 ) and imaginary part Z im ( ⁇ L1 ) and Z im ( ⁇ L2 ) are applied to the impedance equations (2) and (3) based on the simplified equivalent circuit, and thus obtained From the four equations, the electric double layer capacitance C dl , reaction resistance R act , and assumed high frequency impedance value R cell, sup are obtained, and these arc values are obtained by substituting these values into equation (1). That is, in particular, as understood with reference to FIG. 8, the value of the intersection of the equivalent circuit impedance curve C1 and the real axis corresponds to the assumed high frequency impedance value R cell, sup .
  • the measured impedance curve C2 is a curve drawn by plotting impedance measurements at a plurality of frequencies on the fuel cell 1 obtained from the equivalent circuit impedance curve C1 and plotting the obtained impedance measurements on a complex plane. is there.
  • this measured impedance curve C2 normally requires impedance measurement values at a large number of frequencies, it is difficult to create the fuel cell 1 in a state where it is mounted on the vehicle. Therefore, as the measured impedance curve C2, for example, data created by experimentally measuring impedance in advance for the same type of fuel cell as the fuel cell 1 is used.
  • the electron transport resistance exclusion impedance curve C3 is a curve in which the influence of the electron transport resistance value R m, ele is excluded from the measured impedance curve C2.
  • the present inventors have found that there is only a difference that the electron transport resistance exclusion impedance curve C3 is translated in the negative direction of the actual axis by the influence of the electron transport resistance value R m, ele with respect to the measured impedance curve C2. That is, the measured high frequency impedance value R cell, act , which is the value of the intersection between the measured impedance curve C 2 and the real axis, is a value obtained by adding the electron transport resistance value R m, ele to the electrolyte membrane resistance value R mem . .
  • the actually measured impedance curve C2 substantially matches the equivalent circuit impedance curve C1 in a relatively low-frequency arc region. However, the actually measured impedance curve C2 forms a linear portion in the relatively high frequency non-arc region L2, and deviates from the equivalent circuit impedance curve C1.
  • sup and the measured high frequency impedance value R cell act which is the value of the intersection of the measured impedance curve C2 and the real axis, the electron transport resistance value R m, ele of the electrolyte membrane 111 and the electrolyte membrane resistance It has been found that the value R mem is canceled and ionomer resistance values R ion, a1 to R ion, an (hereinafter collectively referred to as R ion ) are obtained.
  • the ionomer resistance value R ion thus obtained does not include other resistance components and is highly accurate.
  • the highly accurate ionomer resistance value R ion can be used for estimating the wet state of the fuel cell 1, and the wet state is high. The accuracy can be estimated.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a flow of estimating the ionomer resistance value R ion of the fuel cell 1 according to the first embodiment. The following steps S101 to S103 are executed by the controller 6.
  • step S101 the above-described measured high frequency impedance value R cell, act is obtained using the impedance measurement value of the frequency in the non-arc region L2.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a detailed flow for obtaining the measured high frequency impedance value R cell, act .
  • Found high frequency impedance value R cell of the present embodiment, estimation of the act is performed in accordance with steps S1011 ⁇ step S1014 shown in FIG.
  • step S1011 the controller 6 sets the output current and output voltage output from the fuel cell 1 to the frequency ⁇ H (several kHz to several tens kHz) of the non-arc region L2 (high frequency region) at the impedance measurement timing.
  • the DC / DC converter 56 is controlled so that the signal is superimposed.
  • the frequency ⁇ H is more preferably as large as possible, and is preferably several tens of kHz.
  • the higher the frequency value the closer the point on the complex plane represented by the frequency approaches the intersection of the measured impedance curve C2 and the real axis.
  • step S1012 the controller 6 performs a Fourier transform process on the current value I out of the output current measured by the current sensor 51, calculates the current amplitude value I out ( ⁇ H).
  • step S1013 it performs a Fourier transform process on the output voltage V out measured by the voltage sensor 52, and calculates the voltage amplitude value V out ( ⁇ H).
  • step S1014 by dividing the voltage amplitude value V out the (omega H) at a current amplitude value I out ( ⁇ H) is calculated impedance Z ( ⁇ H), a fuel cell the real component Z re ( ⁇ H) 1 measured high frequency impedance value R cell, act is determined.
  • step S102 the above-described assumed high frequency impedance value R cell, sup is obtained using the impedance measurement value of the frequency in the arc region which is the low frequency region.
  • the measured impedance curve C2 substantially coincides with the equivalent circuit impedance curve C1 in the arc region as described above.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a flow for obtaining the assumed high frequency impedance value R cell, sup .
  • the actually measured high frequency impedance value according to this embodiment is estimated according to steps S1021 to S1025 shown in the figure.
  • step S1021 the controller 6 receives signals of two frequencies ⁇ L1 and ⁇ L2 (several Hz to several tens Hz) in the arc region in the output current and output voltage output from the fuel cell 1 at the impedance measurement timing.
  • the DC / DC converter 56 is controlled so as to be superimposed on each other.
  • step S1022 the controller 6 performs a Fourier transform process on the current value I out of the output current measured by the current sensor 51 when the AC signal of frequency omega L1 is superimposed, the current amplitude value I out (omega L1) Is calculated.
  • the current value I out of the output current measured by the current sensor 51 is subjected to Fourier transform processing to calculate a current amplitude value I out ( ⁇ L2 ).
  • step S1023 the controller 6 performs a Fourier transform process to the value V out of the output voltage measured by the voltage sensor 52 when the AC signal of frequency omega L1 is superimposed, the voltage amplitude value V out (omega L1) calculate. Further, when an AC signal of frequency ⁇ L2 is superimposed, the output voltage value V out measured by the voltage sensor 52 is subjected to Fourier transform processing to calculate a current amplitude value V out ( ⁇ L2 ).
  • step S1024 it calculates the impedance Z ( ⁇ L1) by dividing the voltage amplitude value V out ( ⁇ L1) with a current amplitude value I out ( ⁇ L1), the voltage amplitude value V out ( ⁇ L2) the current amplitude value
  • the impedance Z ( ⁇ L2 ) is calculated by dividing by I out ( ⁇ L2 ).
  • step S1025 an assumed high frequency impedance value R cell, sup is obtained based on the two impedances Z ( ⁇ L1 ) and impedance Z ( ⁇ L2 ). Specifically, solving the equations obtained by applying the measured impedance Z ( ⁇ L1 ) and impedance Z ( ⁇ L2 ) to the impedance equations (2) and (3) based on the simple equivalent circuit, R cell, sup (R m in equation (2)), which is one of the unknowns, is obtained.
  • the slope is (1 / C dl R act 2 ) on the coordinate plane with (1 / ⁇ 2 ) as the horizontal axis and ( ⁇ 1 / ⁇ Z im ) as the vertical axis.
  • an electric double layer capacitor C dl and reaction resistance R act are calculated.
  • the assumed high frequency impedance value R cell, sup obtained as described above coincides with the value of the intersection between the equivalent circuit impedance curve C1 and the real axis (see FIG. 8).
  • step S103 the controller 6 estimates the ionomer resistance value R ion based on the measured high frequency impedance value R cell, act and the assumed high frequency impedance value R cell, sup . Specifically, the controller 6 subtracts the measured high frequency impedance value R cell, act from the assumed high frequency impedance value R cell, sup , that is, R cell, sup ⁇ R cell, act is the ionomer resistance value R ion. Estimated.
  • the ionomer resistance value R ion estimated in this way is used to estimate the wetness w of the fuel cell 1.
  • FIG. 12 shows the relationship between the ionomer resistance value R ion and the wetness w of the fuel cell 1. As illustrated, there is a negative correlation between the ionomer resistance value R ion and the wetness w of the fuel cell 1. That is, the wet state of the fuel cell 1 can be detected by monitoring the ionomer resistance value R ion .
  • the state detection device of the fuel cell 1 that is, the state detection device including the controller 6, the current sensor 51, the voltage sensor 52, and the DC / DC converter 56, the following effects can be obtained. Can do.
  • the controller 6 determines the assumed height based on the impedance measurement values Z ( ⁇ L1 ) and Z ( ⁇ L2 ) belonging to the arc region of the impedance curve C 2 of the fuel cell 1.
  • the assumed high frequency impedance value setting means assumes the value of the intersection between the equivalent circuit impedance curve C1 set based on the impedance measurement values Z ( ⁇ L1 ) and Z ( ⁇ L2 ) in the arc region and the real axis.
  • the high frequency impedance value R cell, sup is set (step S102).
  • the equivalent circuit impedance curve C1 set based on the impedance measurement values Z ( ⁇ L1 ) and Z ( ⁇ L2 ) belonging to the arc region of the impedance curve C2 of the fuel cell 1, the equivalent circuit impedance curve C1 and the actual
  • the assumed high frequency impedance value R cell, sup determined as the value of the intersection with the axis includes the ionomer resistance value R ion in addition to the electrolyte membrane resistance value R mem and the electron transport resistance value R m, ele of the electrolyte membrane 111. ing.
  • the measured high frequency impedance value R cell act set based on the impedance measurement value Z ( ⁇ H ) belonging to the non-arc region L2 of the impedance curve C2 of the fuel cell 1 includes the electrolyte membrane resistance value R mem and The electron transport resistance value R m, ele of the electrolyte membrane 111 is included.
  • the highly accurate ionomer resistance value R ion obtained in this way can be used for detecting the state of the fuel cell 1, and as a result, contributes to detecting the state of the fuel cell 1 with high accuracy.
  • the equivalent circuit impedance curve C1 is an impedance measurement value belonging to the arc region in the equations (1) to (3) of the impedance obtained from the simple equivalent circuit of the fuel cell 1 (see FIG. 4). It is set by applying Z ( ⁇ L1 ) and Z ( ⁇ L2 ).
  • Z ( ⁇ L1 ) and Z ( ⁇ L2 ) the amount of calculation related to the setting of the equivalent circuit impedance curve C1 is reduced.
  • R cell sup that is the value of the intersection between the equivalent circuit impedance curve C1 and the real axis.
  • the equivalent circuit impedance curve C1 is obtained by changing the frequency of two points in the circular arc region to the equation (2) of the real impedance part and the equation (3) of the imaginary impedance part obtained from the simple equivalent circuit of FIG. omega L1, and omega impedance measurements in L2 Z ( ⁇ L1), Z real part Z re ( ⁇ L1) of ( ⁇ L2), Z re ( ⁇ L2) and the imaginary part Z im ( ⁇ L1), Z im ( It is set by applying ⁇ L2 ).
  • the amount of calculation for obtaining the assumed high frequency impedance value R cell, sup can be further reduced.
  • the assumed high frequency impedance value setting means is based on two or more impedances Z ( ⁇ L1 ) and Z ( ⁇ L2 ) belonging to the arc region, and each of two or more assumed high frequency impedance value candidates R cell, sup-1 and Rcell, sup-2 are obtained, and an average value (R cell, sup-1 + R cell ) of candidate R cell, sup-1 and R cell, sup-2 of two or more assumed high frequency impedance values is obtained.
  • sup ⁇ 2 ) / 2 is set as the assumed high frequency impedance value R cell, sup . Thereby, the measurement error of the assumed high frequency impedance value R cell, sup is reduced.
  • ⁇ H is selected as the frequency in the non-arc region L2, and the impedance Z ( ⁇ H ) of this frequency ⁇ H is used.
  • the measured height is measured using impedance measured values Z ( ⁇ H ′) and Z ( ⁇ H ′′) of two frequencies ⁇ H ′ and ⁇ H ′′ smaller than ⁇ H.
  • the frequency impedance value R cell, act may be calculated. In this case, the calculation can be performed by the same process as the calculation of the assumed high frequency impedance value using the equations (1) to (3) of the impedance obtained from the simple equivalent circuit of FIG.
  • the actually measured high-frequency impedance value calculation means includes two or more impedances Z ( ⁇ H ′), Z belonging to the non-arc region L2. Based on ( ⁇ H ′′ ), two or more measured high-frequency impedance value candidates R cell, act-1 , R cell, act-2 are obtained, and the average value (R cell, act-1 + R cell, act-2 ) / 2 may be estimated as the measured high frequency impedance value R cell, act . Thereby, the measurement error of the measured high frequency impedance value R cell, act is reduced.
  • the higher value of the above-mentioned two or more assumed high frequency impedance value candidates R cell, sup-1 , R cell, sup-2 is set as the assumed high frequency impedance value R cell, sup. May be.
  • the assumed high frequency impedance value R cell, sup is estimated to be relatively high, so that the ionomer resistance value R ion estimated as R cell, sup ⁇ R cell, act is also estimated to be relatively high. It will be. Therefore, referring to the relationship shown in the graph of FIG. 12, since the wetness w is estimated to be relatively low, measures to prevent overdrying by quickly grasping the dry state of the fuel cell are taken. Can do.
  • two or more measured high frequency impedance value candidates R cell, act-1, respectively. , R cell, act-2 is obtained, the lower value of the two or more measured high frequency impedance value candidates R cell, act-1 , R cell, act-2 obtained is the measured high frequency impedance value.
  • R cell, act may be estimated.
  • the measured high frequency impedance value R cell, act is estimated to be relatively low, so that the ionomer resistance value R ion calculated as R cell, sup ⁇ R cell, act is estimated to be higher.
  • the wetness w is estimated to be relatively low, and therefore, measures are taken to quickly grasp the dry state of the fuel cell 1 and prevent overdrying. be able to.
  • the lower one of the above two or more assumed high frequency impedance value candidates (R cell, sup-1 , R cell, sup-2 ) is estimated as the assumed high frequency impedance value R cell, sup .
  • the assumed high frequency impedance value R cell, sup is estimated to be relatively low, so that the ionomer resistance value R ion calculated as R cell, sup ⁇ R cell, act is also estimated to be relatively low. It will be.
  • the wetness w is estimated to be relatively high, and therefore, measures to prevent flooding and the like by quickly grasping the wet state of the fuel cell are taken. Can do.
  • each of two or more measured high frequency impedance value candidates (R cell, act ⁇ 1 , R cell, act-2 )
  • the higher one of the two or more measured high frequency impedance value candidates (R cell, act-1 , R cell, act-2 ) obtained is actually measured
  • the high frequency impedance value R cell, act may be estimated.
  • the measured high frequency impedance value R cell, act is estimated to be relatively high, and therefore the ionomer resistance value R ion estimated as R cell, sup ⁇ R cell, act is estimated to be lower.
  • the wetness w is estimated to be relatively high, so that measures to prevent flooding by quickly grasping the wet state of the fuel cell can be taken. it can.
  • the selection low and the selection high while roughly determining whether the fuel cell 1 is in a state close to overdrying or in a state close to flooding (that is, overwetting).
  • the wet state of the fuel cell 1 may be roughly estimated by existing HFR measurement or the like, and the selection low and the selection high may be determined based on the result of the rough estimation. . Furthermore, the wet state is roughly estimated based on the operating conditions of the fuel cell 1 such as the cathode gas flow rate, the anode gas flow rate, and the temperature, and the selection low and the selection high are determined based on the result of the rough estimation. May be.
  • the second embodiment will be described.
  • symbol is attached
  • the estimated ionomer resistance value R ion is corrected in consideration of the deterioration state of the fuel cell 1.
  • the estimated value of the ionomer resistance value R ion increases due to deterioration of the catalyst layer 113A.
  • the relationship between the ionomer resistance value R ion and the wetness w is inherently a negative correlation shown in FIG. 12, if the ionomer resistance value R ion can be estimated, the wetness is based on the estimated value. It is also possible to estimate the degree w.
  • the ionomer resistance value R ion may increase regardless of the wetness value w.
  • correction is performed to exclude an increase in ionomer resistance value R ion due to deterioration of the catalyst layer 113A so that the ionomer resistance value R ion accurately corresponds to the wetness w.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a flow of creating data for ionomer resistance value correction in the present embodiment.
  • the data for correcting the ionomer resistance value is generated before the fuel cell 1 is mounted on the vehicle, for example.
  • FIG. 14 is a graph schematically showing how the ionomer resistance value R ion changes with time.
  • step S1101 the controller 6 estimates the ionomer resistance value under the reference operating condition.
  • the “reference operation condition” is a power generation condition of the fuel cell 1 that assumes a normal load state such as normal traveling or a low load state such as inertial traveling rather than a high load state such as acceleration.
  • a normal load state such as normal traveling or a low load state such as inertial traveling rather than a high load state such as acceleration.
  • this reference operating condition is set. Can be realized.
  • the ionomer resistance value R ion estimated at this time t is also referred to as “degraded ionomer resistance value (R ion ) t ”.
  • step S1102 and step S1103 are executed over time, and the increment ⁇ R ion (t) is obtained as a function of time.
  • step S1104 the obtained increment ⁇ R ion (t) is stored in a memory (not shown) of the controller 6 or the like.
  • this increment ⁇ R ion (t) is used as data for ionomer resistance value correction.
  • the stored increment ⁇ R ion (t) is corrected without calculating the increment of the ionomer resistance value R ion due to deterioration.
  • the ionomer resistance value R ion is corrected by using it as data.
  • details of the correction of the ionomer resistance value using the data for correcting the ionomer resistance value will be described.
  • FIG. 15 is a flowchart showing the flow of correcting the ionomer resistance value.
  • step S ⁇ b> 1111 the controller 6 estimates the ionomer resistance value R ion after the predetermined time t has elapsed after operating the fuel cell 1.
  • this estimated value is also referred to as “current ionomer resistance value (R ion ) cur ”.
  • the current ionomer resistance value (R ion ) cur is also estimated by the same method as in steps S101 to S103 shown in FIG.
  • the operating time t of the fuel cell 1 when the current ionomer resistance value (R ion ) cur is estimated is stored in a memory (not shown) or the like.
  • step S1112 the increment ⁇ R ion (t) stored in step S1204 is read from the memory of the controller 6 or the like.
  • the increment ⁇ R ion (t) corresponding to the operating time t of the fuel cell 1 is read from the memory or the like of the controller 6.
  • step S1113 the corrected true ionomer resistance value (R ion ) tru is calculated by subtracting the increment ⁇ R ion (t) from the current ionomer resistance value (R ion ) cur described above.
  • the controller 6 further functions as an ionomer resistance correction unit.
  • the ionomer resistance value (R ion ) t is compared to obtain the ionomer resistance value increment ⁇ R ion (t), and the current estimated value (R ion ) cur of the ionomer resistance value is subtracted from this increment ⁇ R ion (t). To determine the true ionomer resistance value (R ion ) tru .
  • the true ionomer resistance value (R ion ) tru corresponding to the degree of wetness w can be obtained with high accuracy, excluding the increase in the ionomer resistance value R ion due to deterioration.
  • the estimation accuracy of the wet state of the battery 1 is further improved.
  • the above correction ensures the influence of the deterioration state of the catalyst layer 113A that promotes the increase of the ionomer resistance value R ion. Can be removed.
  • the present invention is not limited to this.
  • the cause of the electron transport resistance such as the gas diffusion layer and the separator
  • the true ionomer resistance value (R ion ) tru may be obtained by subtracting from the value (R ion ) cur .
  • the estimated electrolyte membrane is considered in consideration of an increase in the electrolyte membrane resistance value R mem due to deterioration of elements that contribute greatly to the electronic resistance, such as the gas diffusion layer 113B and the separator 13 of the fuel cell 1.
  • the resistance value R mem is corrected.
  • FIG. 16 shows the relationship between the electrolyte membrane resistance value R mem and the wetness w.
  • the relationship between the electrolyte membrane resistance value R mem and the wetness w is a negative correlation shown in the figure. Therefore, if the wetness w can be estimated using the ionomer resistance value R ion as described above, the electrolyte membrane resistance value R mem can be estimated based on the estimated value of the wetness w.
  • the measured high frequency impedance value R cell act obtained in steps S1011 to S1014 in FIG.
  • the measured high frequency impedance value R cell act includes the electron transport resistance component as described above, the value increases when the elements such as the gas diffusion layer 113B and the separator 13 are deteriorated. It will be.
  • the measured high frequency impedance value R cell, act is measured using the electrolyte membrane resistance value R mem estimated using the wetness w based on the ionomer resistance value R ion described above. Correction is performed so as to exclude the increase in electron transport resistance due to deterioration.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a flow of creating the electrolyte membrane resistance value correction data in the present embodiment.
  • the creation of the electrolyte membrane resistance value correction data is performed, for example, before the fuel cell 1 is mounted on the vehicle.
  • Each estimation and measurement are performed under the reference operating conditions described in the second embodiment. Preferably.
  • FIG. 18 is a graph schematically showing how the measured high frequency impedance value R cell, act changes with time.
  • step S1201 the controller 6 determines the electrolyte membrane resistance value shown in FIG. 16 and the wetness level w of the fuel cell 1 from the wetness level w estimated based on the ionomer resistance value R ion at the start of operation of the fuel cell 1. Based on the relationship, the electrolyte membrane resistance value R mem is estimated.
  • the ionomer resistance value R ion used for estimation may be the value estimated in step S103 in FIG. 9 or the true ionomer resistance value (R ion ) tru obtained in step S1113 in FIG. .
  • the estimated electrolyte membrane resistance value R mem is set as the reference electrolyte membrane resistance value (R mem ) cri .
  • step S1202 after the estimation of the reference electrolyte membrane resistance value (R mem ) cri , the controller 6 operates the fuel cell 1 and after time t has elapsed, obtains the measured high frequency impedance value R cell, act . .
  • the degradation of elements such as the gas diffusion layer 113B and the separator 13 proceeds with the operation of the fuel cell 1, so that the measured high frequency impedance value R cell, act is Ascend (see FIG. 18).
  • the actually measured high frequency impedance value R cell, act that has risen at time t is estimated.
  • the actually measured high frequency impedance value R cell, act estimated at this time t is also referred to as “degraded actually measured high frequency impedance value (R cell, act ) t ”.
  • the specific method for obtaining the measured high frequency impedance value R cell, act is the same as the method described in steps S1011 to S1014 in FIG.
  • step S1203 the controller 6 subtracts the reference electrolyte membrane resistance value (R mem ) cri from the estimated post-degradation measured high frequency impedance value (R cell, act ) t to obtain a difference ⁇ R e (t) due to degradation.
  • step S1202 and step S1203 are executed over time, and this difference ⁇ R e (t) is obtained as a function of time.
  • step S1204 the obtained difference ⁇ R e (t) is stored in a memory (not shown) of the controller 6 or the like.
  • this difference ⁇ R e (t) is used as data for correcting the electrolyte membrane resistance value.
  • the stored difference ⁇ R e () is calculated without calculating the increment of the actually measured high frequency impedance value R cell, act due to deterioration.
  • ⁇ R e (t) is corrected using t) as correction data.
  • FIG. 19 is a flowchart showing the flow of correcting the ionomer resistance value.
  • step S1211 the controller 6 calculates the measured high frequency impedance value R cell, act after the predetermined time t has elapsed after the fuel cell 1 is operated.
  • the obtained value is also referred to as “current high frequency impedance value (R cell, act ) cur ”.
  • the operating time t of the fuel cell 1 when the current high frequency impedance value (R cell, act ) cur is estimated is stored in a memory or the like (not shown).
  • step S ⁇ b > 1212 the controller 6 reads the difference ⁇ R e (t) stored in step S ⁇ b > 1204 from the memory or the like of the controller 6.
  • the difference ⁇ R e (t) corresponding to the operating time t of the fuel cell 1 is read from the memory or the like of the controller 6.
  • step S1213 the controller 6 calculates the corrected true electrolyte membrane resistance value (R mem ) tru by subtracting the difference ⁇ R e (t) from the current high frequency impedance value (R cell, act ) cur described above. To do.
  • the current high frequency impedance value (R cell, act ) cur after the operation time t of the fuel cell 1 has elapsed includes the influence of deterioration of elements such as the gas diffusion layer 113B and the separator 13. Also, by subtracting the difference ⁇ R e (t) from the current high frequency impedance value (R cell, act ) cur, the true electrolyte membrane resistance value (R mem ) tru that does not include the effects of the above deterioration is obtained. Can do.
  • the controller 6 further functions as an electrolyte membrane resistance estimation unit that estimates the electrolyte membrane resistance value R mem . Then, the controller 6 determines a reference electrolyte membrane resistance value (R mem ) cri set based on the relationship between the estimated ionomer resistance value R ion or (R ion ) tru and the wetness w of the fuel cell 1, The difference ⁇ R e (t) of the actually measured high frequency impedance value is obtained by comparing the measured actual high frequency impedance value (R cell, act ) t after deterioration after the fuel cell 1 has been operated for a predetermined time from the setting time. The true electrolyte membrane resistance value (R mem ) tru is obtained by subtracting this difference ⁇ R e (t) from the current measured value (R cell, act ) cur of the actually measured high frequency impedance value.
  • the difference ⁇ R e (t) in the electrolyte membrane resistance value due to the increase in the electron transport resistance caused by the deterioration of the electronic components such as the gas diffusion layer 113B and the separator 13 of the fuel cell 1 can be estimated with high accuracy.
  • the measured high frequency impedance value can be matched with the actual electrolyte membrane resistance value with high accuracy.
  • various controls of the fuel cell 1 can be more suitably performed by using the actually measured high frequency impedance value corrected in this way as the true electrolyte membrane resistance value.
  • the frequency for impedance measurement used when obtaining the assumed high frequency impedance value R cell, sup or the measured high frequency impedance value R cell, act belongs to the arc region of the measured impedance curve C2. It is determined appropriately whether it exists or belongs to a non-arc region. As a result, the accuracy of the ionomer resistance value R ion obtained using these impedance values can be improved.
  • two frequencies ⁇ 1 and ⁇ 2 ( ⁇ 1 ⁇ 2) belong to the arc region of the actually measured impedance curve C2 or belong to the non-arc region L2 of the actually measured impedance curve C2.
  • a process for determining whether or not will be described.
  • the method of the present embodiment can be similarly applied to three or more frequencies.
  • FIG. 20 is a flowchart showing a flow of determining whether two frequencies ⁇ 1 and ⁇ 2 used for impedance measurement belong to the arc region of the measured impedance curve C2 or belong to the non-arc region of the measured impedance curve C2.
  • the processes in steps S1301 to S1308 are executed by the controller 6.
  • step S130 impedances Z ( ⁇ 1) and Z ( ⁇ 2) at two frequencies ⁇ 1 and ⁇ 2 are measured. Note that a specific method of impedance measurement is performed by the same method as the impedance measurement in steps S1021 to S1024 in FIG. 10, for example.
  • step S1302 a straight line L connecting the impedance values Z ( ⁇ 1) and Z ( ⁇ 2) is set on the complex plane.
  • step S1303 the size of the coordinate ⁇ of the intersection point of the straight line L with the real axis and the actually measured high frequency impedance value R cell, act are compared.
  • step S1304 If it is determined in step S1304 that the coordinate ⁇ of the intersection point substantially matches the measured high frequency impedance value R cell, act , the process proceeds to step S1305, and both the frequencies ⁇ 1 and ⁇ 2 belong to the non-arc region L2. It is determined.
  • FIG. 21 shows a mode in which the coordinate ⁇ of the intersection point of the straight line L with the real axis matches the measured high frequency impedance value R cell, act .
  • the non-arc region L2 of the actually measured impedance curve C2 is formed as a straight portion, the coordinates ⁇ and R cell, act of the intersection with the real axis of the straight line L are substantially equal.
  • the straight line L connecting the impedance values Z ( ⁇ 1) and Z ( ⁇ 2) coincides with the non-arc region L2. Therefore, the impedance values Z ( ⁇ 1) and Z ( ⁇ 2) on the straight line L inevitably exist on the non-arc region L2.
  • the coordinate ⁇ is measured high-frequency impedance value R cell in the step S1304, when it is determined not to act substantially coincident, the process proceeds to step S1306, coordinate ⁇ is measured high-frequency impedance value R cell, than act It is determined whether it is large.
  • step S1307 If it is determined that the coordinate ⁇ of the intersection is larger than the actually measured high frequency impedance value R cell, act , the process proceeds to step S1307, where it is determined that the relatively small value of frequency ⁇ 1 belongs to at least the arc region.
  • FIG. 22 shows an aspect in which the coordinate ⁇ of the intersection point of the straight line L with the real axis is larger than the actually measured high frequency impedance value R cell, act .
  • the frequency ⁇ 1 belongs to the arc region.
  • the frequency ⁇ 2 is on the non-arc region L2, but if the value of the coordinate ⁇ of the intersection point with the real axis of the straight line L becomes larger than a certain value, it exists on the arc region.
  • step S1306 determines whether the coordinate ⁇ of the intersection point is smaller than the actually measured high frequency impedance value R cell, act . If it is determined in step S1306 that the coordinate ⁇ of the intersection point is smaller than the actually measured high frequency impedance value R cell, act , the process proceeds to step S1308, where it is determined that both the frequencies ⁇ 1 and ⁇ 2 belong to the arc region.
  • FIG. 23 shows a mode in which the coordinate ⁇ of the intersection point with the real axis of the straight line L is smaller than the actually measured high frequency impedance value R cell, act .
  • the frequency ⁇ 2 belongs to the arc region. Therefore, although not shown in the drawing, ⁇ 1 smaller than the frequency ⁇ 2 naturally belongs to the arc region, and therefore both the frequencies ⁇ 1 and ⁇ 2 belong to the arc region.
  • the controller 6 has an intersection ⁇ between the straight line L connecting the impedance measurement values Z ( ⁇ 1) and Z ( ⁇ 2) measured at two frequencies ⁇ 1 and ⁇ 2 and the real axis, and an actual high frequency impedance value.
  • the two frequencies ⁇ 1 and ⁇ 2 function as frequency region determination means for determining whether the two frequencies ⁇ 1 and ⁇ 2 belong to the non-arc region or the arc region, respectively.
  • one frequency belonging to the non-arc region (high frequency band) is used, and two frequencies belonging to the arc region (low frequency band) are used.
  • the frequency is used.
  • the frequency domain determination means for example, it is determined whether each of a plurality of frequencies belongs to a non-arc area or an arc area, one frequency belonging to the non-arc area is selected, and the arc area By selecting two frequencies belonging to, the ionomer resistance value R ion can be estimated with higher accuracy.
  • the frequency domain determination unit is configured to detect all of the two frequencies ⁇ 1 and ⁇ 2 when the intersection ⁇ of the straight line L and the real axis substantially matches the measured high frequency impedance value R cell, act. Is determined to belong to the non-arc region (see step S1305).
  • the frequency domain determination means when the intersection ⁇ between the straight line L and the real axis does not substantially match the measured high frequency impedance value R cell, act , at least two frequencies ⁇ 1 and ⁇ 2 Is determined to belong to the arc region (see steps S1307 and S1308).
  • the frequency domain determination means is configured such that when the intersection ⁇ between the straight line L and the real axis is smaller than the measured high frequency impedance value R cell, act , both of the two frequencies ⁇ 1 and ⁇ 2 are in the arc domain. (See step S1308 and FIG. 23).
  • the fuel cell 1 in the measurement of the impedance of the fuel cell 1 performed in the first embodiment or the like, instead of the configuration in which the output current I and the output voltage V on which the AC signal is superimposed are measured, the fuel cell 1 is used for a predetermined measurement.
  • FIG. 24 is a block diagram schematically showing a main part related to impedance measurement in the fuel cell system 100 of the present embodiment.
  • an applied alternating current adjusting unit 200 that applies an alternating current to the fuel cell 1 while adjusting the alternating current is provided.
  • the applied AC current adjustment unit 200 is connected to the intermediate terminal 1C in addition to the positive terminal (cathode pole side terminal) 1B and the negative terminal (anode pole side terminal) 1A of the fuel cell 1 configured as a stack.
  • the part connected to the midway terminal 1C is grounded as shown in the figure.
  • the applied AC current adjustment unit 200 measures the positive-side voltage measurement sensor 210 that measures the positive-side AC potential difference V1 of the positive-electrode terminal 1B with respect to the intermediate terminal 1C, and the negative-side AC potential difference V2 of the negative-electrode terminal 1A with respect to the intermediate terminal 1C. And a negative electrode side voltage measurement sensor 212.
  • the applied AC current adjusting unit 200 applies the AC current I2 to the circuit including the positive terminal 1B and the intermediate terminal 1C, and the AC power source 214 applying the AC current I1 to the circuit including the positive terminal 1B and the intermediate terminal 1C.
  • Impedance of the fuel cell 1 based on the negative electrode side AC power supply unit 216 to be applied, the controller 6 for adjusting the amplitude and phase of the AC current I1 and the AC current I2, and the positive side AC potential differences V1 and V2 and the AC currents I1 and I2.
  • an operation unit 220 that performs an operation of Z.
  • the controller 6 adjusts the amplitude and phase of the alternating current I1 and the alternating current I2 so that the positive AC potential difference V1 and the negative AC potential difference V2 are equal.
  • the arithmetic unit 220 includes hardware such as an A / D converter and a microcomputer chip (not shown) and a software configuration such as a program for calculating impedance, and the positive terminal AC potential difference V1 is divided by the AC current I1, and the halfway terminal 1C Is calculated by dividing the negative electrode side AC potential difference V2 by the AC current I2, and calculating the impedance Z2 from the intermediate terminal 1C to the negative electrode terminal 1A. Further, the calculation unit 220 calculates the total impedance Z of the fuel cell 1 by taking the sum of the impedance Z1 and the impedance Z2.
  • the fuel cell state detection device is connected to the fuel cell 1 and outputs AC power sources 214 and 216 that output AC currents I1 and I2 to the fuel cell 1, and the positive side 1B of the fuel cell 1
  • the positive side AC potential difference V1 which is a potential difference obtained by subtracting the potential of the midway part 1C from the potential
  • the negative side AC potential difference V2 which is a potential difference obtained by subtracting the potential of the midway part 1C from the potential of the negative electrode side 1A of the fuel cell 1.
  • controller 6 as an AC adjusting unit that adjusts the AC currents I1 and I2 based on the above, and the impedance of the fuel cell 1 based on the adjusted AC currents I1 and I2 and the positive-side AC potential difference V1 and the negative-side AC potential difference V2.
  • the controller 6 is configured so that the positive-side AC potential difference V1 on the positive side of the fuel cell 1 is substantially equal to the negative-side AC potential difference V2 on the negative side.
  • the amplitude and phase of the alternating current I2 applied by the alternating current power supply unit 216 are adjusted.
  • the amplitude of the positive-side AC potential difference V1 and the amplitude of the negative-side AC potential difference V2 become equal, so that the positive terminal 1B and the negative terminal 1A are substantially equipotential. Therefore, the alternating currents I1 and I2 for impedance measurement are prevented from flowing to the traveling motor 53, so that the power generation by the fuel cell 1 is prevented from being affected.
  • the measurement AC potential is superimposed on the voltage generated by the power generation.
  • V1 and the negative-side AC potential difference V2 themselves increase, the phase and amplitude of the positive-side AC potential difference V1 and the negative-side AC potential difference V2 do not change, so that the fuel cell 1 is not in the power generation state. Highly accurate impedance measurement can be performed.

Abstract

　燃料電池の状態検出装置は、燃料電池のインピーダンス曲線の円弧領域に属するインピーダンス計測値に基づいて、仮定高周波数インピーダンス値を推定する仮定高周波数インピーダンス値設定手段と、燃料電池のインピーダンス曲線の非円弧領域に属するインピーダンス計測値に基づいて、実測高周波数インピーダンス値を求める実測高周波数インピーダンス値算出手段と、仮定高周波数インピーダンス値から実測高周波数インピーダンス値を減算した値をアイオノマ抵抗値と推定するアイオノマ抵抗推定手段と、を有する。そして、仮定高周波数インピーダンス値設定手段は、円弧領域に属するインピーダンス計測値に基づいて設定された等価回路インピーダンス曲線と実軸との交点の値を仮定高周波数インピーダンス値として設定する。

Description

燃料電池の状態検出装置及び状態検出方法
　この発明は、燃料電池の状態検出装置及び状態検出方法に関する。
　燃料電池の状態を推定する手法の一例として、ＨＦＲ（High Frequency Resistance）により算出される電解質膜抵抗を燃料電池の湿潤状態の検出に用いることが知られている。しかしながら、ＨＦＲにより算出される値には、純粋な電解質膜抵抗成分だけでなく、バルク抵抗や接触抵抗等の電子輸送抵抗成分が含まれるので、燃料電池の湿潤状態の検出用には誤差が大きかった。
　そこで、特許４６４０６６１号（特許文献１）には、電解質膜抵抗に対応する第１の周波数領域における第１のインピーダンス、及び電解質膜抵抗と触媒層抵抗との合算値に対応する第１の周波数領域よりも低周波の領域である第２の周波数領域における第２のインピーダンスをそれぞれ算出し、第２のインピーダンスと第１のインピーダンスとの差である差分インピーダンスに基づいて、燃料電池の湿潤度の指標となる触媒層含水量を算出することが提案されている。
　また、特開２０１３－２５８０４２号公報（特許文献２）には、計測されたインピーダンスの虚数部から仮定された式に基づいてアイオノマ抵抗を算出し、このアイオノマ抵抗を燃料電池の乾湿指標として用いることが提案されている。
　しかし、特許文献１の方法では、第２のインピーダンスと第１のインピーダンスとの差において各電極の反応抵抗成分が誤差として含まれてしまうので、これに基づき算出された触媒層の含水量の精度が低くなる。また、特許文献２では、アイオノマ抵抗の算出のために仮定された式は燃料電池の厚み方向や流路長方向の分布等を考慮しておらず、十分な精度を有していなかった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、高精度に燃料電池の状態を検出し得る燃料電池の状態検出装置及び状態検出方法を提供することを目的とする。
　本発明のある態様によれば、燃料電池の状態検出装置であって、燃料電池のインピーダンス曲線の円弧領域に属するインピーダンス計測値に基づいて、仮定高周波数インピーダンス値を設定する仮定高周波数インピーダンス値設定手段と、燃料電池のインピーダンス曲線の非円弧領域に属するインピーダンス計測値に基づいて、実測高周波数インピーダンス値を求める実測高周波数インピーダンス値算出手段と、仮定高周波数インピーダンス値から前記実測高周波数インピーダンス値を減算した値をアイオノマ抵抗値と推定するアイオノマ抵抗推定手段と、を有する燃料電池の状態検出装置が提供される。そして、この燃料電池の状態検出装置では、仮定高周波数インピーダンス値設定手段は、円弧領域に属するインピーダンス計測値に基づいて設定される等価回路インピーダンス曲線と実軸との交点の値を前記仮定高周波数インピーダンス値として設定する。
図１は、本発明の一実施形態による燃料電池の斜視図である。 図２は、図１の燃料電池のII－II断面図である。 図３は、本発明の一実施形態による燃料電池システムの概略構成図である。 図４は、本発明の一実施形態において採用される燃料電池セルの等価回路モデルを示す図である。 図５は、電解質膜の触媒層の厚さが大きくなるとアイオノマ抵抗値が増大する原理を説明する図である。 図６は、燃料電池セルの厚さ方向の分布が考慮された分布定数系の等価回路である。 図７は、簡易等価回路に基づいて定められる虚部インピーダンスの周波数特性を示すグラフである。 図８は、一実施形態にかかる燃料電池のナイキスト線図である。 図９は、燃料電池のアイオノマ抵抗値の推定の流れを示すフローチャートである。 図１０は、実測高周波数インピーダンス値を求める流れを示すフローチャートである。 図１１は、仮定高周波数インピーダンス値を求める流れを示すフローチャートである。 図１２は、アイオノマ抵抗値と湿潤度の関係を示す図である。 図１３は、アイオノマ抵抗値補正用のデータを作成する流れを示したフローチャートである。 図１４は、触媒層の劣化によるアイオノマ抵抗値の上昇の様子を模式的に示したグラフである。 図１５は、アイオノマ抵抗値の補正の流れを示したフローチャートである。 図１６は、電解質膜抵抗値と湿潤度の関係を示すグラフである。 図１７は、電解質膜抵抗値補正用のデータを作成する流れを示したフローチャートである。 図１８は、セパレータ等の劣化による実測高周波数インピーダンス値の上昇の様子を模式的に示したグラフである。 図１９は、電解質膜抵抗値の補正の流れを示したフローチャートである。 図２０は、一実施形態において周波数が円弧領域又は非円弧領域のどちらに属するかを判定する流れを示すフローチャートである。 図２１は、周波数が円弧領域又は非円弧領域のどちらに属するかを判定する態様を説明する図である。 図２２は、周波数が円弧領域又は非円弧領域のどちらに属するかを判定する態様を説明する図である。 図２３は、周波数が円弧領域又は非円弧領域のどちらに属するかを判定する態様を説明する図である。 図２４は、一実施形態にかかる燃料電池システムにおいて、いわゆる励起電流印加法によるインピーダンス計測を説明するための図である。
　以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。
　燃料電池のセルは、燃料極としてのアノード極と酸化剤極としてのカソード極とによって電解質膜を挟んで構成されている。燃料電池のセルでは、水素を含有するアノードガスがアノード極に供給される一方で、酸素を含有するカソードガスがカソード極に供給されて、これらガスを用いることで発電が行われる。アノード極及びカソード極の両電極において進行する電極反応は、以下の通りである。
　　　アノード極：　２Ｈ2→４Ｈ+＋４ｅ-         ・・・（１）
　　　カソード極：　４Ｈ+＋４ｅ-＋Ｏ2 → ２Ｈ2Ｏ      ・・・（２）
　これら（１）、（２）の電極反応によって、燃料電池のセルは１Ｖ（ボルト）程度の起電力を生じる。
　図１及び図２は、本発明の一実施形態による燃料電池セル１０の構成を説明するための図である。図１は燃料電池セル１０の斜視図であり、図２は図１の燃料電池セル１０のII－II断面図である。
　図１及び図２に示すように、燃料電池セル１０は、膜電極接合体（ＭＥＡ）１１と、ＭＥＡ１１を挟むように配置されるアノードセパレータ１２及びカソードセパレータ１３と、を備える。
　ＭＥＡ１１は、電解質膜１１１と、アノード極１１２と、カソード極１１３とから構成されている。ＭＥＡ１１は、電解質膜１１１の一方の面側にアノード極１１２を有しており、他方の面側にカソード極１１３を有している。
　電解質膜１１１は、フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜である。電解質膜１１１は、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。なお、電解質膜１１１としては、想定される燃料電池の対応に応じて、例えばリン酸（Ｈ3ＰＯ4）を所定のマトリックスに含浸させたものなどの他の材料を用いるようにしても良い。
　アノード極１１２は、触媒層１１２Ａとガス拡散層１１２Ｂとを備える。触媒層１１２Ａは、Ｐｔ又はＰｔ等が担持されたカーボンブラック粒子により形成された部材であって、電解質膜１１１と接するように設けられる。ガス拡散層１１２Ｂは、触媒層１１２Ａの外側に配置される。ガス拡散層１１２Ｂは、ガス拡散性及び導電性を有するカーボンクロスで形成された部材であって、触媒層１１２Ａ及びアノードセパレータ１２と接するように設けられる。
　アノード極１１２と同様に、カソード極１１３も触媒層１１３Ａとガス拡散層１１３Ｂとを備える。触媒層１１３Ａは電解質膜１１１とガス拡散層１１３Ｂとの間に配置され、ガス拡散層１１３Ｂは触媒層１１３Ａとカソードセパレータ１３との間に配置される。
　アノードセパレータ１２は、ガス拡散層１１２Ｂの外側に配置される。アノードセパレータ１２は、アノード極１１２にアノードガス（水素ガス）を供給するための複数のアノードガス流路１２１を備えている。アノードガス流路１２１は、溝状通路として形成されている。
　カソードセパレータ１３は、ガス拡散層１１３Ｂの外側に配置される。カソードセパレータ１３は、カソード極１１３にカソードガス（空気）を供給するための複数のカソードガス流路１３１を備えている。カソードガス流路１３１は、溝状通路として形成されている。
　アノードセパレータ１２及びカソードセパレータ１３は、アノードガス流路１２１を流れるアノードガスの流れ方向とカソードガス流路１３１を流れるカソードガスの流れ方向とが互いに逆向きとなるように構成されている。なお、アノードセパレータ１２及びカソードセパレータ１３は、これらガスの流れ方向が同じ向きに流れるように構成されてもよい。
　このような燃料電池セル１０を自動車用電源として使用する場合には、要求される電力が大きいため、数百枚の燃料電池セル１０を積層した燃料電池スタックとして使用する。そして、燃料電池スタックにアノードガス及びカソードガスを供給する燃料電池システムを構成して、車両を駆動させるための電力を取り出す。
　図３は、本発明の一実施形態による燃料電池システム１００の概略図である。
　燃料電池システム１００は、燃料電池１と、カソードガス給排装置２と、アノードガス給排装置３と、電力システム５と、コントローラ６と、を備える。
　燃料電池１は、上述のように複数枚の燃料電池セル１０（単位セル）を積層した積層電池である。燃料電池１は、アノードガス及びカソードガスの供給を受けて、車両の走行に必要な電力を発電する。燃料電池１は、電力を取り出す出力端子として、アノード極側端子１Ａと、カソード極側端子１Ｂと、を有している。
　カソードガス給排装置２は、燃料電池１にカソードガスを供給するとともに、燃料電池１から排出されるカソードオフガスを外部に排出する。カソードガス給排装置２は、カソードガス供給通路２１と、カソードガス排出通路２２と、フィルタ２３と、エアフローセンサ２４と、カソードコンプレッサ２５と、カソード圧力センサ２６と、水分回収装置（ＷＲＤ；Water Recovery Device）２７と、カソード調圧弁２８と、を備える。
　カソードガス供給通路２１は、燃料電池１に供給されるカソードガスが流れる通路である。カソードガス供給通路２１の一端はフィルタ２３に接続され、他端は燃料電池１のカソードガス入口部に接続される。
　カソードガス排出通路２２は、燃料電池１から排出されるカソードオフガスが流れる通路である。カソードガス排出通路２２の一端は燃料電池１のカソードガス出口部に接続され、他端は開口端として形成される。カソードオフガスは、カソードガスや電極反応によって生じた水蒸気等を含む混合ガスである。
　フィルタ２３は、カソードガス供給通路２１に取り込まれるカソードガスに含まれる塵や埃等を除去する部材である。
　カソードコンプレッサ２５は、フィルタ２３よりも下流側のカソードガス供給通路２１に設けられる。カソードコンプレッサ２５は、カソードガス供給通路２１内のカソードガスを圧送して燃料電池１に供給する。
　エアフローセンサ２４は、フィルタ２３とカソードコンプレッサ２５との間のカソードガス供給通路２１に設けられる。エアフローセンサ２４は、燃料電池１に供給されるカソードガスの流量を検出する。
　カソード圧力センサ２６は、カソードコンプレッサ２５とＷＲＤ２７との間のカソードガス供給通路２１に設けられる。カソード圧力センサ２６は、燃料電池１に供給されるカソードガスの圧力を検出する。カソード圧力センサ２６で検出されたカソードガス圧力は、燃料電池１のカソードガス流路等を含むカソード系全体の圧力を代表する。
　ＷＲＤ２７は、カソードガス供給通路２１とカソードガス排出通路２２とに跨って接続される。ＷＲＤ２７は、カソードガス排出通路２２を流れるカソードオフガス中の水分を回収し、その回収した水分を用いてカソードガス供給通路２１を流れるカソードガスを加湿する装置である。
　カソード調圧弁２８は、ＷＲＤ２７よりも下流のカソードガス排出通路２２に設けられる。カソード調圧弁２８は、コントローラ６によって開閉制御され、燃料電池１に供給されるカソードガスの圧力を調整する。
　次に、アノードガス給排装置３について説明する。
　アノードガス給排装置３は、燃料電池１にアノードガスを供給するとともに、燃料電池１から排出されるアノードオフガスをカソードガス排出通路２２に排出する。アノードガス給排装置３は、高圧タンク３１と、アノードガス供給通路３２と、アノード調圧弁３３と、アノード圧力センサ３４と、アノードガス排出通路３５と、バッファタンク３６と、パージ通路３７と、パージ弁３８と、を備える。
　高圧タンク３１は、燃料電池１に供給するアノードガスを高圧状態に保って貯蔵する容器である。
　アノードガス供給通路３２は、高圧タンク３１から排出されるアノードガスを燃料電池１に供給する通路である。アノードガス供給通路３２の一端は高圧タンク３１に接続され、他端は燃料電池１のアノードガス入口部に接続される。
　アノード調圧弁３３は、高圧タンク３１よりも下流のアノードガス供給通路３２に設けられる。アノード調圧弁３３は、コントローラ６によって開閉制御され、燃料電池１に供給されるアノードガスの圧力を調整する。
　アノード圧力センサ３４は、アノード調圧弁３３よりも下流のアノードガス供給通路３２に設けられる。アノード圧力センサ３４は、燃料電池１に供給されるアノードガスの圧力を検出する。アノード圧力センサ３４で検出されたアノードガス圧力は、バッファタンク３６や燃料電池１のアノードガス流路等を含むアノード系全体の圧力を代表する。
　アノードガス排出通路３５は、燃料電池１から排出されたアノードオフガスを流す通路である。アノードガス排出通路３５の一端は燃料電池１のアノードガス出口部に接続され、他端はバッファタンク３６に接続される。アノードオフガスには、電極反応で使用されなかったアノードガスや、カソードガス流路１３１からアノードガス流路１２１へとリークしてきた窒素等の不純物ガスや水分等が含まれる。
　バッファタンク３６は、アノードガス排出通路３５を流れてきたアノードオフガスを一時的に蓄える容器である。バッファタンク３６に溜められたアノードオフガスは、パージ弁３８が開かれる時に、パージ通路３７を通ってカソードガス排出通路２２に排出される。
　パージ通路３７は、アノードオフガスを排出するための通路である。パージ通路３７の一端はアノードガス排出通路３５に接続され、他端はカソード調圧弁２８よりも下流のカソードガス排出通路２２に接続される。
　パージ弁３８は、パージ通路３７に設けられる。パージ弁３８は、コントローラ６によって開閉制御され、アノードガス排出通路３５からカソードガス排出通路２２に排出するアノードオフガスのパージ流量を制御する。
　パージ弁３８が開弁状態となるパージ制御が実行されると、アノードオフガスは、パージ通路３７及びカソードガス排出通路２２を通じて外部に排出される。この時、アノードオフガスは、カソードガス排出通路２２内でカソードオフガスと混合される。
　このようにアノードオフガスとカソードオフガスとを混合させて外部に排出することで、混合ガス中のアノードガス濃度（水素濃度）が排出許容濃度以下の値に決定される。
　電力システム５は、電流センサ５１と、電圧センサ５２と、走行モータ５３と、インバータ５４と、バッテリ５５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６と、を備える。
　電流センサ５１は、燃料電池１から取り出される出力電流を検出する。電圧センサ５２は、燃料電池１の出力電圧、つまりアノード極側端子１Ａとカソード極側端子１Ｂの間の端子間電圧を検出する。
　なお、電圧センサ５２は、燃料電池セル１０の１枚ごとの電圧を検出するように構成されてもよいし、燃料電池セル１０の複数枚ごとの電圧を検出するように構成されてもよい。
　走行モータ５３は、三相交流同期モータであって、車輪を駆動するため駆動源である。走行モータ５３は、燃料電池１及びバッテリ５５から電力の供給を受けて回転駆動する電動機としての機能と、外力によって回転駆動されることで発電する発電機としての機能と、を有する。
　インバータ５４は、ＩＧＢＴ等の複数の半導体スイッチから構成される。インバータ５４の半導体スイッチは、コントローラ６によってスイッチング制御され、これにより直流電力が交流電力に、又は交流電力が直流電力に変換される。走行モータ５３を電動機として機能させる場合、インバータ５４は、燃料電池１の出力電力とバッテリ５５の出力電力との合成直流電力を三相交流電力に変換し、走行モータ５３に供給する。これに対して、走行モータ５３を発電機として機能させる場合、インバータ５４は、走行モータ５３の回生電力（三相交流電力）を直流電力に変換し、バッテリ５５に供給する。
　バッテリ５５は、燃料電池１の出力電力の余剰分及び走行モータ５３の回生電力が充電されるように構成されている。バッテリ５５に充電された電力は、必要に応じてカソードコンプレッサ２５等の補機類や走行モータ５３に供給される。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ５６は、燃料電池１の出力電圧を昇降圧させる双方向性の電圧変換機である。ＤＣ／ＤＣコンバータ５６によって燃料電池１の出力電圧を制御することで、燃料電池１の出力電流等が調整される。
　コントローラ６は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ６には、電流センサ５１や電圧センサ５２等の各種センサからの信号の他、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルストロークセンサ（図示せず）等のセンサからの信号が入力される。
　コントローラ６は、燃料電池システム１００の運転状態に応じて、アノード調圧弁３３やカソード調圧弁２８、カソードコンプレッサ２５等を制御し、燃料電池１に供給されるアノードガスやカソードガスの圧力や流量を調整する。
　また、コントローラ６は、燃料電池システム１００の運転状態に基づいて、燃料電池１の目標出力電力を算出する。さらに、コントローラ６は、走行モータ５３の要求電力やカソードコンプレッサ２５等の補機類の要求電力、バッテリ５５の充放電要求等に基づいて、目標出力電力を算出する。
　さらに、コントローラ６は、上述の算出された目標出力電力に基づいて、予め定められた燃料電池１のＩＶ特性（電流電圧特性）を参照して燃料電池１の目標出力電流を算出する。そして、コントローラ６は、燃料電池１の出力電流が目標出力電流となるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５６によって燃料電池１の出力電圧を制御し、走行モータ５３や補機類に必要な電流を供給する制御を行う。
　また、コントローラ６は、燃料電池１の各電解質膜１１１や触媒層１１２Ａ、１１３Ａの湿潤度（含水量）が発電に適した状態となるように、カソードコンプレッサ２５等を制御する。本実施形態におけるコントローラ６は、後に詳細に説明するが、特に触媒層１１２Ａ、１１３Ａの湿潤度と相関関係のあるアイオノマ抵抗値を算出する機能を備えている。
　さらに、本実施形態においてコントローラ６は、燃料電池１のインピーダンス計測にあたり、燃料電池１の出力電流及び出力電圧に所定周波数の交流信号を重畳する。
　そして、このコントローラ６は、燃料電池１の出力電圧に所定周波数の交流信号が重畳された値に対してフーリエ変換を施した電圧値を、出力電流にこれと同じ周波数の交流信号が重畳された値に対してフーリエ変換を施した電流値を除して、所定周波数における燃料電池１のインピーダンス値Ｚを算出する。
　なお、「周波数ｆ」と「角周波数ω」との間にはω＝２πｆの関係があることは知られており、これらの間には無次元の定数２πを乗じた差異しかないため、以下では説明の簡略化のため、「周波数」と「角周波数」を同一視し、いずれを表す場合にも「ω」の記号を用いる。
　図４は、燃料電池セル１０の簡易等価回路を示す模式図である。この簡易等価回路とは、実際の燃料電池１における電子輸送抵抗や接触抵抗等の回路要素を省略したものであって、特に、燃料電池１の主たる回路要素として電解質膜抵抗、カソード極１１３の反応抵抗、及び電気二重層容量のみを考慮して、モデルの簡略化を図った回路である。
　すなわち、この燃料電池セル１０の簡易等価回路では、アイオノマ抵抗及び電子輸送抵抗等の燃料電池セル１０の厚さ方向の分布に起因して発生する内部抵抗の影響は無視されている。
　さらに、本簡易等価回路ではアノード極１１２における反応抵抗や電気二重層容量は無視している。その理由としては、アノードガス流路１２１内のアノードガス濃度が発電に適した濃度となっている場合には、アノード極１１２側の反応抵抗値がカソード極１１３の反応抵抗値Ｒactと比較して非常に小さくなるので、これを無視しても燃料電池１の状態検出に大きな誤差を与えないと考えられるからである。
　さらに、このようにアノード極１１２側の反応抵抗値が非常に小さいことにより、アノード極１１２側の反応抵抗の部分に電流が流れやすくなる。すなわち、これは、当該反応抵抗と並列に配置される電気二重層容量成分には電流がほぼ流れないことを意味する。したがって、インピーダンス計測においてアノード極１１２の電気二重層容量成分を無視しても十分な精度を保つことができる。
　ここで、図４の等価回路モデルに基づく燃料電池１のインピーダンス（以下では簡易回路インピーダンスとも記載する）Ｚの式は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 で与えられる。
　この式（１）の実部をとって変形すると、電解質膜抵抗値Ｒmは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 と表される。また、式（１）の虚部をとれば、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 が得られる。
　ただし、Ｚre、Ｚimはそれぞれ燃料電池１のインピーダンスの実部と虚部、ωは交流信号の角周波数、Ｒactはカソード極の反応抵抗値、及びＣdlはカソード極１１３の電気二重層容量値を意味する。
　したがって、燃料電池１のインピーダンスＺの計測を２点の周波数で行うことで、インピーダンス計測値の実部と虚部の２組（Ｚre1，Ｚim1）、（Ｚre2，Ｚim2）が得られるので、これらを式（２）及び式（３）に適用すれば電解質膜抵抗値Ｒmを求めることができる。
　特に、式（１）に基づいて定まる複素平面上のインピーダンス曲線（以下では、等価回路インピーダンス曲線とも記載する）は、中心がＲm＋Ｒact／２、半径がＲact／２の複素平面上の円を表すので、当該円と実軸との交点はＲmとなる。これは、十分大きな値の高周波数ωHをインピーダンス計測も用いれば、実部インピーダンスの計測値Ｚre（ωH）が、電解質膜抵抗値Ｒmと一致することを意味する。なお、このことは式（２）においてωを十分に大きい値とすると右辺第２項が０に近づき、Ｒm≒Ｚreとなることからも明らかである。
　しかしながら、図４に示す燃料電池１の簡易等価回路では、アイオノマ抵抗値、並びに電解質膜１１１、ガス拡散層１１３Ｂ、及び触媒層１１３Ａにおける電子輸送抵抗値（以下ではこれを単に電解質膜１１１の電子輸送抵抗値と記載する）等の燃料電池の厚さ方向の分布に起因して発生する内部抵抗の値の影響を無視しているので、上述のように十分大きな値の高周波数ωHにおける実部インピーダンス計測値Ｚre（ωH）に基づいて算出された電解質膜抵抗値Ｒmの値が、燃料電池１が有する真の電解質膜抵抗の値に必ずしも精度良く一致していないことがわかった。
　そして本発明者らは、上述の簡易等価回路に基づいて定めた電解質膜抵抗値Ｒmは、実際には燃料電池１の真の電解質膜抵抗値に、アイオノマ抵抗成分及び電解質膜１１１の電子輸送抵抗成分を加えてなる値（以下、仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supと記載する）に相当することを見出した。
　したがって以下では、簡易等価回路に基づいて定めた電解質膜抵抗値Ｒmを仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supと記載し、燃料電池１の真の電解質膜抵抗を意味する記号としては「Ｒmem」を用いて明確に区別する。すなわち、仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supは、真の電解質膜抵抗値Ｒmem、アイオノマ抵抗値Ｒion、及び電解質膜１１１の電子輸送抵抗値の総和に等しい。
　燃料電池１の真の電解質膜抵抗値Ｒmemを精度良く推定するにはアイオノマ抵抗値Ｒion、及び電解質膜１１１の電子輸送抵抗値を除外する必要がある。ここで、例えば、アイオノマ抵抗値ＲionはプロトンＨ+が触媒層１１３Ａ中を移動することに起因して生じる抵抗であることが知られており、これを正確に検出するには、触媒層１１３Ａの厚さ方向におけるＰｔ(反応サイト)の分布を考慮しなければならない。
　図５は、電解質膜１１１の触媒層１１３Ａの厚さが大きくなるとアイオノマ抵抗値が増大することの原理を説明する図である。図を参照すればわかるように、電解質膜１１１から遠いＰｔ（白金）上で反応が生じる場合は、プロトンＨ+は、アイオノマ中を長い距離移動しなければならず、反応効率が低下することとなる。一方で、電解質膜１１１から近いＰｔ上に反応が集中しすぎてしまうと、プロトンＨ+及び局所酸素流束が増大し、エネルギーロスが大きくなり、反応効率が低下すると考えられる。
　上述のように、プロトンＨ+がアイオノマ中を長い距離移動したり、電解質膜１１１から近いＰｔ上に集中したりすると反応効率が低下するので、反応は、このような効率の低下が生じないよう厚さ方向に一定程度の均一な分布を持つように進行する傾向にある。
　上記の考察によれば、触媒層１１３Ａの厚さが大きくなると、プロトンＨ+が厚さ方向に均一な分布を示す作用に基づいてアイオノマ中の移動距離が増大することとなるので、アイオノマ抵抗値が大きくなることが理解される。
　図６は、燃料電池セル１０の厚さ方向の分布も考慮された分布定数系の等価回路を示す。すなわち、当該等価回路は、アイオノマ抵抗、及び電解質膜１１１の電子輸送抵抗等の影響を考慮した、現実の燃料電池セル１０の特性をより精度良く表した回路である。
　図示のように、当該等価回路においては、カソード極１１３では、各々が反応抵抗要素及び電気二重層容量要素を備えた反応サイトＡ１～Ａｎが設定されている。すなわち、カソード極１１３の厚みに対応して複数の反応サイトＡ１～Ａｎを設定し、モデルの高精度化が図られている。また、当該等価回路においては、アイオノマ抵抗及び電解質膜１１１の電子輸送抵抗も考慮されており、カソード極１１３と同様に燃料電池セル１０の厚さが考慮され、それぞれが複数の抵抗素子（図ではｎ－１個）として設定されている。
　なお、カソード極１１３におけるそれぞれの反応抵抗要素に対応する反応抵抗値には、Ｒact,a1、Ｒact,a2、・・・Ｒact,anの符号を付し、電気二重層容量要素に対応する電気二重層容量値には、Ｃdl,a1、Ｃdl,a2、・・・Ｃdl,anの符号を付す。また、同様に、アイオノマ抵抗値にはＲion,a1、Ｒion,a2、・・・Ｒion,an-1の符号を付し、電解質膜１１１の電子輸送抵抗値にはＲm,eleの符号を付す。なお、図中のＲg,ele,a1、Ｒg,ele,a2、・・・Ｒg,ele,an-1の符号は、触媒層１１３Ａ内のＰｔを担持するカーボンが作る構造に起因する電子輸送抵抗値を意味する。
　ここで、一般に電気二重層容量素子におけるインピーダンス値は、１／（ωＣdl）の式で表されることが知られている。したがって、この式を見れば明らかなように、電気二重層容量素子におけるインピーダンス値は周波数が高いほど小さくなる。
　これにより、当図において電解質膜１１１に比較的近いカソード極１１３の反応サイトＡ１に着目すると、高周波数になれば当該反応サイトＡ１全体におけるインピーダンス（すなわちＲact,a1とＣdl,a1の合成抵抗）の値も低下する。すなわち、電解質膜１１１に近い反応サイトＡ１には、高周波数の入力であるほど電流が流れやすくなることがわかる。また、電解質膜１１１から遠い反応サイトＡｎに流れる電流は、全てのアイオノマ抵抗素子を通過していることとなる。したがって、上述のように、反応サイトＡ１側に比較的電流が流れやすい高周波数の場合においては、逆に反応サイトＡｎには電流が流れにくくなる。
　ここで、図７は、図４の簡易等価回路に基づいて定められる虚部インピーダンス値の周波数特性を示すグラフである。ここでは、図に破線で示す直線は、上述の簡易等価回路に基づく式（３）を図示したものである。すなわち、この直線の傾きは１／ＣdlＲ2 actで与えられ、切片はＣdlで与えられる。
　図に示す曲線は、燃料電池１において予め複数周波数ωで計測した虚部インピーダンス計測値Ｚim（ω）をプロットして結んで描かれている。また、このように、複数周波数点で計測した虚部インピーダンス計測値Ｚim（ω）を用いれば、上述の簡易等価回路の式（１）から得られる虚部インピーダンスＺimに基づいて、電気二重層容量値Ｃdl及び反応抵抗値Ｒactを求めることができる。なお、このようにして求められた電気二重層容量値Ｃdl及び反応抵抗値Ｒactを用いて上記直線の傾き１／ＣdlＲ2 act及び切片Ｃdlも求められる。
　図示のように、四角形のプロットを結ぶ線は、簡易等価回路に基づく直線に対して相対的に低い周波数領域では一致しているものの、高い周波数領域では一致しておらず、急速に値が減少して乖離している。これはつまり、図４に示す簡易等価回路は、相対的に低い周波数領域では現実の燃料電池を良好にモデル化しているものの、相対的に高い周波数領域では良好なモデル化となっていないことを意味する。
　本発明者らは、図４に示す簡易等価回路が相対的に高い周波数領域でモデルとしての精度が低くなる理由として、図６における分布定数系の等価回路において考慮されていた電解質膜１１１の電子輸送抵抗値Ｒm,eleやアイオノマ抵抗値Ｒion,a1～Ｒion,anの影響が高い周波数領域で無視できないほど大きくなることが要因であると考えている。なお、触媒層１１３Ａ内のカーボンに起因する電子輸送抵抗値Ｒg,ele,a1、Ｒg,ele,a2、・・・Ｒg,ele,an-1は、電解質膜１１１の電子輸送抵抗値Ｒm,eleやアイオノマ抵抗値Ｒion,a1～Ｒion,anと比べて値が非常に小さい。したがって、これら電子輸送抵抗値Ｒg,ele,a1、Ｒg,ele,a2、・・・Ｒg,ele,an-1を無視しても、現実のモデルに対して大きな誤差は生じないので、本実施形態では、電子輸送抵抗値Ｒg,ele,a1、Ｒg,ele,a2、・・・Ｒg,ele,an-1を無視する。
　図８には、簡易等価回路に燃料電池１の状態量の計測値を当てはめて定まるインピーダンス曲線（等価回路インピーダンス曲線Ｃ１とも記載する）、予め所定条件の下で測定されたインピーダンスの実測値に基づくインピーダンス曲線（実測インピーダンス曲線Ｃ２とも記載する）、及び実測インピーダンス曲線におい電解質膜１１１の電子輸送抵抗値Ｒm,eleの影響を除外したと仮定した場合のインピーダンス曲線（以下、電子輸送抵抗除外インピーダンス曲線Ｃ３とも記載する）を示す。
　なお、図においては、等価回路インピーダンス曲線Ｃ１を破線、実測インピーダンス曲線Ｃ２を実線、及び電子輸送抵抗除外インピーダンス曲線Ｃ３を一点鎖線で示す。ここで、各インピーダンス曲線は、図面の簡略化のため一部分のみしか示していない。
　等価回路インピーダンス曲線Ｃ１は、上記簡易等価回路から得られるインピーダンスの式（１）又は式（２）及び式（３）に、円弧領域（低周波数領域）に属する少なくとも２点のインピーダンス計測値を適用することで設定する。
　具体的には、等価回路インピーダンス曲線Ｃ１は、例えば低周波数領域の２点の周波数ωL1及びωL2におけるインピーダンス計測値Ｚ（ωL1）及びＺ（ωL2）、特にその実部Ｚre（ωL1）及びＺre（ωL2）と虚部Ｚim（ωL1）及びＺim（ωL2）を簡易等価回路に基づくインピーダンスの式（２）及び式（３）に適用し、これにより得られた４つの式から、電気二重層容量Ｃdl、反応抵抗Ｒact、及び仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supを求め、これらの値を式（１）に代入した得られた円弧曲線である。すなわち、特に、図８を参照すれば理解されるように、等価回路インピーダンス曲線Ｃ１と実軸との交点の値が仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supに相当する。
　実測インピーダンス曲線Ｃ２は、上記等価回路インピーダンス曲線Ｃ１を得た燃料電池１に対し、複数の周波数においてインピーダンス計測を行い、得られた複数のインピーダンス計測値を複素平面上にプロットして描いた曲線である。なお、この実測インピーダンス曲線Ｃ２は、通常、多数の周波数におけるインピーダンス計測値を必要とするため、燃料電池１を車載した状態で作成することは難しい。したがって、この実測インピーダンス曲線Ｃ２としては、例えば燃料電池１と同種の燃料電池に対して予め実験的にインピーダンス計測を行うことで作成したデータを用いる。
　電子輸送抵抗除外インピーダンス曲線Ｃ３は、実測インピーダンス曲線Ｃ２に対して電子輸送抵抗値Ｒm,eleの影響を除外した曲線である。本発明者らは、電子輸送抵抗除外インピーダンス曲線Ｃ３が実測インピーダンス曲線Ｃ２に対して、電子輸送抵抗値Ｒm,eleの影響分実軸負方向へ平行移動させた差異しかないことを見出した。すなわち、実測インピーダンス曲線Ｃ２と実軸との交点の値である実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actは、電解質膜抵抗値Ｒmemに電子輸送抵抗値Ｒm,eleを加えた値となっている。
　そして、実測インピーダンス曲線Ｃ２は、相対的に低周波数の円弧領域においては、上記等価回路インピーダンス曲線Ｃ１に略一致している。しかしながら、実測インピーダンス曲線Ｃ２は、相対的に高周波数の非円弧領域Ｌ２においては、直線状部分を形成しており、等価回路インピーダンス曲線Ｃ１からずれている。
　このような非円弧領域Ｌ２が形成される理由として、上述のように簡易等価回路に基づいて設定された等価回路インピーダンス曲線Ｃ１では、燃料電池セルの厚さ方向における分布に基づくアイオノマ抵抗の影響が考慮されていないため、当該アイオノマ抵抗の影響に起因する誤差が高周波数の領域において大きくなったために生じたものである。
　以上のことから、本発明者らの鋭意研鑽の結果、周波数ωを最も大きくした実軸上の部分において、等価回路インピーダンス曲線Ｃ１と実軸との交点の値である仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supと実測インピーダンス曲線Ｃ２と実軸との交点の値である実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actとの差をとることで、電解質膜１１１の電子輸送抵抗値Ｒm,ele及び電解質膜抵抗値Ｒmemが打ち消されて、アイオノマ抵抗値Ｒion,a1～Ｒion,an（以下ではこれらをまとめてＲionとも記載する）が求められることが見出された。このようにして求めたアイオノマ抵抗値Ｒionは、他の抵抗成分を含まず高精度である。
　さらに、アイオノマ抵抗値Ｒionは、燃料電池１の湿潤状態に相関するので、このように高精度のアイオノマ抵抗値Ｒionを燃料電池１の湿潤状態の推定に用いることができ、湿潤状態を高精度に推定することができる。
　以下では、上述のアイオノマ抵抗値Ｒionの推定及び推定されたアイオノマ抵抗値Ｒionに基づく湿潤状態の推定の詳細を説明する。
 （第1の実施形態）
　図９は、第1実施形態に係る燃料電池１のアイオノマ抵抗値Ｒionの推定の流れを示すフローチャートである。なお、以下のステップＳ１０１～ステップＳ１０３は、コントローラ６により実行される。
　図示のように、先ずステップＳ１０１において、非円弧領域Ｌ２における周波数のインピーダンス計測値を用いて、上述の実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actが求められる。
　図１０は、この実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actを求める詳細な流れを示すフローチャートである。本実施形態に係る実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actの推定は、図に示すステップＳ１０１１～ステップＳ１０１４にしたがい行われる。
　先ず、ステップＳ１０１１において、コントローラ６は、インピーダンス測定タイミングにおいて、燃料電池１から出力される出力電流及び出力電圧に非円弧領域Ｌ２（高周波数領域）の周波数ωH（数ｋＨｚ～数十ｋＨｚ）の信号が重畳されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ５６を制御する。
　なお、周波数ωHは、できるだけ大きい値であることがより好ましく、したがって数十ｋＨｚであることが好ましい。このように周波数の値が高いほど、当該周波数が表す複素平面上の点が、実測インピーダンス曲線Ｃ２と実軸との交点に近づくこととなる。
　ステップＳ１０１２において、コントローラ６は、電流センサ５１で測定された出力電流の電流値Ｉoutにフーリエ変換処理を施し、電流振幅値Ｉout（ωH）を算出する。
　ステップＳ１０１３において、電圧センサ５２で測定された出力電圧Ｖoutにフーリエ変換処理を施し、電圧振幅値Ｖout（ωH）を算出する。
　ステップＳ１０１４において、上記電圧振幅値Ｖout（ωH）を電流振幅値Ｉout（ωH）で除してインピーダンスＺ（ωH）を算出し、この実数成分Ｚre（ωH）を燃料電池１の実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actとして決定する。
　図９に戻り、ステップＳ１０２において、低周波数領域である円弧領域における周波数のインピーダンス計測値を用いて、上述の仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supが求められる。
　なお、本実施形態において、上述のように円弧領域においては、実測インピーダンス曲線Ｃ２が等価回路インピーダンス曲線Ｃ１に略一致する。
　図１１は、この仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supを求める流れを示すフローチャートである。本実施形態に係る実測高周波数インピーダンス値の推定は、図に示すステップＳ１０２１～ステップＳ１０２５にしたがい行われる。
　先ず、ステップＳ１０２１において、コントローラ６は、インピーダンス測定タイミングにおいて、燃料電池１から出力される出力電流及び出力電圧に円弧領域の２つの周波数ωL1、ωL2（数Ｈｚ～数十Ｈｚ）の信号がそれぞれ重畳されるようにＤＣ／ＤＣコンバータ５６を制御する。
　ステップＳ１０２２において、コントローラ６は、周波数ωL1の交流信号が重畳された場合に電流センサ５１で測定される出力電流の電流値Ｉoutにフーリエ変換処理を施し、電流振幅値Ｉout（ωL1）を算出する。また、周波数ωL2の交流信号が重畳された場合に電流センサ５１で測定される出力電流の電流値Ｉoutにフーリエ変換処理を施し、電流振幅値Ｉout（ωL2）を算出する。
　ステップＳ１０２３において、コントローラ６は、周波数ωL1の交流信号が重畳された場合に電圧センサ５２で測定される出力電圧の値Ｖoutにフーリエ変換処理を施し、電圧振幅値Ｖout（ωL1）を算出する。また、周波数ωL2の交流信号が重畳された場合に電圧センサ５２で測定される出力電圧の値Ｖoutにフーリエ変換処理を施し、電流振幅値Ｖout（ωL2）を算出する。
　ステップＳ１０２４において、電圧振幅値Ｖout（ωL1）を電流振幅値Ｉout（ωL1）で除してインピーダンスＺ（ωL1）を算出し、電圧振幅値Ｖout（ωL2）を電流振幅値Ｉout（ωL2）で除してインピーダンスＺ（ωL2）を算出する。
　ステップＳ１０２５において、２つのインピーダンスＺ（ωL1）及びインピーダンスＺ（ωL2）に基づいて仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supを求める。具体的には、測定されたインピーダンスＺ（ωL1）及びインピーダンスＺ（ωL2）を、簡易等価回路に基づくインピーダンスの式（２）及び式（３）に適用して得られた方程式を解き、未知数の一つであるＲcell,sup（式（２）ではＲm）を求める。
　先ず、式（３）に基づけば、（１／ω2）を横軸、（－１／ωＺim）を縦軸とする座標平面上において、傾きが（１／ＣdlＲact 2）、切片がＣdlとなる。ここで、上述のインピーダンス測定値Ｚ（ωL1）及びＺ（ωL2）の虚数部分Ｚim（ωL1）及びＺim（ωL2）を式（３）に適用することで、電気二重層容量Ｃdl及び反応抵抗Ｒactが算出される。
　なお、このように式（３）に２つのインピーダンス虚数部分Ｚim（ωL1）及びＺim（ωL2）を適用すると未知数Ｃdl及びＲactについての連立２次方程式が得られることから、正の値をとる未知数Ｃdl及びＲactの解をそれぞれ２つ得ることができる。これら解の組み合わせを（Ｃdl-1,Ｒact-1）及び（Ｃdl-2,Ｒact-2）とすると、式（２）に基づいて当該組み合わせに対応して、仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supの候補Ｒcell,sup-1，Ｒcell,sup-2が得られる。これらの中から状況に応じて適切な方を選択することができる。
　本実施形態では、特に、Ｒcell,sup-1とＲcell,sup-2の平均値である（Ｒcell,sup-1＋Ｒcell,sup-2）／２を仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supとして用いることが好ましい。
　なお、上記のように求められた仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supは、等価回路インピーダンス曲線Ｃ１と実軸との交点の値に一致することとなる（図８参照）。
　図９に戻り、ステップＳ１０３において、コントローラ６は、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,act及び仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supに基づいてアイオノマ抵抗値Ｒionを推定する。具体的には、コントローラ６は、仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supから実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actを減算した値、すなわち、Ｒcell,sup－Ｒcell,actをアイオノマ抵抗値Ｒionと推定する。
　本実施形態では、このように推定されたアイオノマ抵抗値Ｒionを燃料電池１の湿潤度ｗの推定に用いる。
　図１２には、アイオノマ抵抗値Ｒionの値と燃料電池１の湿潤度ｗの関係を示す。図示のように、アイオノマ抵抗値Ｒionと燃料電池１の湿潤度ｗとの間には、負の相関関係がある。すなわち、アイオノマ抵抗値Ｒionの値を監視することで燃料電池１の湿潤状態を検出することができる。
　上記した本実施形態にかかる燃料電池１の状態検出装置、すなわちコントローラ６、電流センサ５１、電圧センサ５２、及びＤＣ／ＤＣコンバータ５６から構成される状態検出装置によれば、以下の効果を得ることができる。
　本実施形態にかかる燃料電池１の状態検出装置では、コントローラ６が、燃料電池１のインピーダンス曲線Ｃ２の円弧領域に属するインピーダンス計測値Ｚ（ωL1）、Ｚ（ωL2）に基づいて、仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supを設定する仮定高周波数インピーダンス値設定手段と、非円弧領域に属するインピーダンス計測値Ｚ（ωH）に基づいて、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actを求める実測高周波数インピーダンス値算出手段と、仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supから実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actを減算した値Ｒcell,sup－Ｒcell,actをアイオノマ抵抗値Ｒionと推定するアイオノマ抵抗推定手段として機能する。そして、上記仮定高周波数インピーダンス値設定手段は、円弧領域におけるインピーダンス計測値Ｚ（ωL1）、Ｚ（ωL2）に基づいて設定される等価回路インピーダンス曲線Ｃ１と実軸との交点の値を仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supとして設定する（上記ステップＳ１０２）。
　ここで、燃料電池１のインピーダンス曲線Ｃ２の円弧領域に属するインピーダンス計測値Ｚ（ωL1）、Ｚ（ωL2）に基づいて設定された等価回路インピーダンス曲線Ｃ１に関し、この等価回路インピーダンス曲線Ｃ１と実軸との交点の値として定まる仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supには、電解質膜抵抗値Ｒmem及び電解質膜１１１の電子輸送抵抗値Ｒm,eleに加えてアイオノマ抵抗値Ｒionが含まれている。
　一方で、燃料電池１のインピーダンス曲線Ｃ２の非円弧領域Ｌ２に属するインピーダンス計測値Ｚ（ωH）に基づいて設定された実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actには、電解質膜抵抗値Ｒmem及び電解質膜１１１の電子輸送抵抗値Ｒm,eleが含まれている。
　したがって、上述の仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supから実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actを減算することで電解質膜抵抗値Ｒmem及び電子輸送抵抗値Ｒm,eleが打ち消され、アイオノマ抵抗値Ｒionを求めることができる。このようにして得られた高精度なアイオノマ抵抗値Ｒionを燃料電池１の状態検出に用いることができ、結果として高精度な燃料電池１の状態検出に資することとなる。
　また、本実施形態では特に、等価回路インピーダンス曲線Ｃ１は、燃料電池１の簡易等価回路（図４参照）から得られるインピーダンスの式（１）～式（３）に、円弧領域に属するインピーダンス計測値Ｚ（ωL1）、Ｚ（ωL2）を適用することで設定される。このように、燃料電池１の簡易等価回路を用いて等価回路インピーダンス曲線Ｃ１を定めることで、等価回路インピーダンス曲線Ｃ１の設定に係る演算量が軽減する。結果として、等価回路インピーダンス曲線Ｃ１と実軸との交点の値である仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supを得るための演算量を低減することができる。
　さらに、本実施形態では、等価回路インピーダンス曲線Ｃ１は、図４の簡易等価回路から得られるインピーダンス実部の式（２）、及びインピーダンス虚部の式（３）に、円弧領域の２点の周波数ωL1、及びωL2におけるインピーダンス計測値Ｚ（ωL1）、Ｚ（ωL2）の実部Ｚre（ωL1）、Ｚre（ωL2）及び虚部Ｚim（ωL1）、Ｚim（ωL2）を適用して設定される。
　このようにアノード極１１２の電気二重層容量や反応抵抗が省略された簡易等価回路に基づくインピーダンス実部の式（２）、及びインピーダンス虚部の式（３）に基づいて、等価回路インピーダンス曲線Ｃ１を設定することで、仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supを得るための演算量をより低減させることができる。
　また、本実施形態では、仮定高周波数インピーダンス値設定手段は、円弧領域に属する２以上のインピーダンスＺ（ωL1）、Ｚ（ωL2）に基づき、それぞれ２以上の仮定高周波数インピーダンス値の候補Ｒcell,sup-1，Ｒcell,sup-2を求め、２以上の仮定高周波数インピーダンス値の候補Ｒcell,sup-1とＲcell,sup-2の平均値（Ｒcell,sup-1＋Ｒcell,sup-2）／２を、仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supと設定する。これにより、仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supの計測誤差が低減される。
　さらに、本実施形態では、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actを求めるにあたり、非円弧領域Ｌ２における周波数としてωHを選択し、この周波数ωHのインピーダンスＺ（ωH）を用いているが、これに限られず、例えば、非円弧領域においてωHよりも小さい２つの周波数ωH´、ωH´´のインピーダンス計測値Ｚ（ωH´）、Ｚ（ωH´´）を用いて実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actを算出するようにしても良い。この場合、図４の簡易等価回路から得られるインピーダンスの式（１）～式（３）を用いた仮定高周波数インピーダンス値の算出と同様のプロセスで算出を行うことができる。
　特に、この場合、上記仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supの算出の場合と同様に、実測高周波数インピーダンス値算出手段は、非円弧領域Ｌ２に属する２以上のインピーダンスＺ（ωH´）、Ｚ（ωH´´）に基づき、それぞれ２以上の実測高周波数インピーダンス値の候補Ｒcell,act-1，Ｒcell,act-2を求め、これらの平均値（Ｒcell,act-1＋Ｒcell,act-2）／２を、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actと推定するようにしても良い。これにより、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actの計測誤差が減少される。
　一方で、上述の２以上の仮定高周波数インピーダンス値の候補Ｒcell,sup-1，Ｒcell,sup-2のうちの高い値の方を仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supと設定するようにしても良い。これにより、仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supを相対的に高く見積もることとなるので、Ｒcell,sup－Ｒcell,actとして推定されるアイオノマ抵抗値Ｒionの値も相対的に高く見積もられることとなる。したがって、図１２のグラフに示す関係を参照すれば、湿潤度ｗが比較的低めに推定されることとなるので、燃料電池の乾燥状態を速やかに把握して過乾燥を防止する対策を施すことができる。
　さらに、上述のように、非円弧領域に属する２以上のインピーダンスＺ（ωH´）、Ｚ（ωH´´）に基づき、それぞれ２以上の実測高周波数インピーダンス値の候補Ｒcell,act-1，Ｒcell,act-2を求める場合において、得られる２以上の実測高周波数インピーダンス値の候補Ｒcell,act-1，Ｒcell,act-2の内の低い値の方を実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actと推定するようにしても良い。
　これにより、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actを相対的に低く見積もることとなるので、Ｒcell,sup－Ｒcell,actとして算出されるアイオノマ抵抗値Ｒionの値がより高く見積もられることとなる。したがって、図１２のグラフに示す関係を参照すれば、湿潤度ｗが比較的低めに推定されることとなるので、燃料電池１の乾燥状態を速やかに把握して過乾燥を防止する対策を施すことができる。
　一方で、上述の２以上の仮定高周波数インピーダンス値の候補（Ｒcell,sup-1，Ｒcell,sup-2）のうちの低い値の方を仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supと推定するようにしても良い。これにより、仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supを相対的に低く見積もることとなるので、Ｒcell,sup－Ｒcell,actとして算出されるアイオノマ抵抗値Ｒionの値も相対的に低く見積もられることとなる。したがって、図１２のグラフに示す関係を参照すれば、湿潤度ｗが比較的高めに推定されることとなるので、燃料電池の湿潤状態を速やかに把握してフラッディング等を防止する対策を施すことができる。
　さらに、上述のように、非円弧領域に属する２以上のインピーダンスＺ（ωH´）、Ｚ（ωH´´）に基づき、それぞれ２以上の実測高周波数インピーダンス値の候補（Ｒcell,act-1，Ｒcell,act-2）を求める場合において、得られる２以上の実測高周波数インピーダンス値の候補（Ｒcell,act-1，Ｒcell,act-2）の内の高い値の方を実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actと推定するようにしても良い。
　これにより、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actを相対的に高く見積もることとなるので、Ｒcell,sup－Ｒcell,actとして推定されるアイオノマ抵抗値Ｒionの値がより低く見積もられることとなる。したがって、図１２のグラフに示す関係を参照すれば、湿潤度ｗが比較的高めに推定されることとなるので、燃料電池の湿潤状態を速やかに把握してフラッディングを防止する対策を施すことができる。
　なお、上述のように、過乾燥を防止するには、仮定高周波数インピーダンス値の候補Ｒcell,sup-1及びＲcell,sup-2のうちの高い値を選択する一方で（セレクトハイ）、実測高周波数インピーダンス値の候補Ｒcell,act-1及びＲcell,act-2のうちの低い値を選択する（セレクトロー）。しかし、フラッディングを防止するという観点では、仮定高周波数インピーダンス値をセレクトローとし、実測高周波数インピーダンス値をセレクトハイとする必要がある。
　したがって、燃料電池１が過乾燥に近い状態であるのか、或いはフラッディング（すなわち過湿潤）に近い状態であるのかを大まかに判断しつつ、セレクトロー及びセレクトハイの判断を行うことが好ましい。
　このような事情に鑑みて、例えば、既存のＨＦＲ計測等によって燃料電池１の湿潤状態を粗推定し、この粗推定の結果に基づいて上記セレクトロー及びセレクトハイの判断を行うようにしても良い。さらに、カソードガス流量、アノードガス流量、及び温度等の燃料電池１の運転条件に基づいて湿潤状態を粗推定し、この粗推定の結果に基づいて上記セレクトロー及びセレクトハイの判断を行うようにしても良い。
 （第２の実施形態）
　以下では、第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、特に、燃料電池１の劣化状態を考慮して、推定されたアイオノマ抵抗値Ｒionを補正する。
　このような補正を行う背景として、触媒層１１３Ａが劣化することでアイオノマ抵抗値Ｒionの推定値が上昇するという点が挙げられる。すなわち、本来であれば、アイオノマ抵抗値Ｒionと湿潤度ｗとの関係は図１２に示す負の相関関係にあるので、アイオノマ抵抗値Ｒionを推定することができれば、当該推定値に基づき湿潤度ｗを推定するも可能である。しかしながら、上記触媒層１１３Ａの劣化が生じると湿潤度ｗの値とは関係なく、アイオノマ抵抗値Ｒionが上昇してしまうことがある。
　したがって、本実施形態では、アイオノマ抵抗値Ｒionが湿潤度ｗに精度良く対応する状態となるように、触媒層１１３Ａの劣化によるアイオノマ抵抗値Ｒionの上昇分を除外する補正を行う。
　図１３は、本実施形態におけるアイオノマ抵抗値補正用のデータを作成する流れを示したフローチャートである。なお、アイオノマ抵抗値の補正用のデータの作成は、例えば、燃料電池１が車載される前に行われるものである。
　また、図１４には、アイオノマ抵抗値Ｒionの時間変化の様子を模式的に示したグラフである。
　ステップＳ１１０１において、コントローラ６は、基準運転条件下においてアイオノマ抵抗値を推定する。ここで、基準運転条件下におけるアイオノマ抵抗値とは、図１３に示す時刻ｔ＝０の基準アイオノマ抵抗値（Ｒion）t=0、すなわち、燃料電池１の最初の作動時等の触媒層１１３Ａが生じる前に、上記ステップＳ１０１～ステップＳ１０３の方法で推定されるアイオノマ抵抗値である。
　また、「基準運転条件」とは、加速時等の高負荷状態ではなく、通常走行時等の通常負荷状態、又は慣性走行時等の低負荷状態を想定した燃料電池１の発電条件である。特に、カソード調圧弁２８やアノード調圧弁３３の開閉制御によるアノードガスやカソードガスの供給量調整、又はＤＣ／ＤＣコンバータ５６による燃料電池１の出力電圧の制御を行うことにより、この基準運転条件を実現することができる。
　ステップＳ１１０２において、コントローラ６は、上記基準アイオノマ抵抗値（Ｒion）t=0の推定の後で、燃料電池１を作動させて時間ｔが経過した後、アイオノマ抵抗値Ｒionを推定する。基準アイオノマ抵抗値（Ｒion）t=0の推定の後において燃料電池１の作動にともない、触媒層１１３Ａの劣化が進行するので、アイオノマ抵抗値Ｒionが上昇する（図１４参照）。ここでは、この時間ｔにおける上昇したアイオノマ抵抗値Ｒionを推定する。以下では、この時間ｔで推定されたアイオノマ抵抗値Ｒionを「劣化後アイオノマ抵抗値（Ｒion）t」とも記載する。
　ステップＳ１１０３において、コントローラ６は、推定された劣化後アイオノマ抵抗値（Ｒion）tから上記基準アイオノマ抵抗値（Ｒion）t=0を減算して劣化による増分ΔＲion（ｔ）を求める。なお、本実施形態では、上記ステップＳ１１０２及びステップＳ１１０３を経時的に実行して、この増分ΔＲion（ｔ）を時間の関数として求める。
　ステップＳ１１０４において、求めた増分ΔＲion（ｔ）をコントローラ６の図示しないメモリ等に記憶させる。
　以降においては、この増分ΔＲion（ｔ）がアイオノマ抵抗値補正用のデータとして用いられる。具体的には、例えば新たに車載された燃料電池１をしばらく作動させた後において、劣化によるアイオノマ抵抗値Ｒionの増分の演算を行うことなく、上記記憶された増分ΔＲion（ｔ）を補正用データとして用いてアイオノマ抵抗値Ｒionの補正を行う。以下では、このアイオノマ抵抗値補正用のデータを用いたアイオノマ抵抗値の補正の詳細を説明する。
　図１５は、アイオノマ抵抗値の補正の流れを示したフローチャートである。
　ステップＳ１１１１において、コントローラ６は、燃料電池１を作動させて所定時間ｔが経過した後のアイオノマ抵抗値Ｒionを推定する。以下では、この推定された値を「現在アイオノマ抵抗値（Ｒion）cur」とも記載する。なお、この現在アイオノマ抵抗値（Ｒion）curの推定も、上述の図９に示したステップＳ１０１～ステップＳ１０３と同様の方法で行われる。また、本実施形態では、現在アイオノマ抵抗値（Ｒion）curを推定した時における燃料電池１の作動時間ｔが図示しないメモリ等に記憶される。
　ステップＳ１１１２において、コントローラ６のメモリ等から上記ステップＳ１２０４で記憶されていた増分ΔＲion（ｔ）を読み出す。特に、本実施の形態では、燃料電池１の作動時間ｔに対応する増分ΔＲion（ｔ）をコントローラ６のメモリ等から読み出す。
　ステップＳ１１１３において、上述の現在アイオノマ抵抗値（Ｒion）curから増分ΔＲion（ｔ）を減算して、補正された真のアイオノマ抵抗値（Ｒion）truを算出する。
　したがって、燃料電池１の作動時間ｔが経過した後における現在アイオノマ抵抗値（Ｒion）curに触媒層１１３Ａの劣化による影響が含まれている場合であっても、この現在アイオノマ抵抗値（Ｒion）curから増分ΔＲion（ｔ）を減算することで、触媒層１１３Ａの劣化による影響が含まれない真のアイオノマ抵抗値（Ｒion）truを求めることができる。
　上記した本実施形態にかかる燃料電池の状態検出装置によれば、以下の効果を得ることができる。
　本実施形態によれば、コントローラ６は、さらにアイオノマ抵抗補正手段として機能する。このアイオノマ抵抗補正手段は、基準運転条件下で推定された基準アイオノマ抵抗値（Ｒion）t=0と、該基準運転条件下における推定から燃料電池１を所定時間作動させた後に推定された劣化後アイオノマ抵抗値（Ｒion）tを比較することでアイオノマ抵抗値の増分ΔＲion（ｔ）を求め、アイオノマ抵抗値の現在推定値（Ｒion）curからこの増分ΔＲion（ｔ）を減算して補正し、真のアイオノマ抵抗値（Ｒion）truを求める。
　これにより、劣化によるアイオノマ抵抗値Ｒionの上昇分を除外して、真に湿潤度ｗに対応する真のアイオノマ抵抗値（Ｒion）truの値を高精度に求めることができ、結果として燃料電池１の湿潤状態の推定精度がより向上することとなる。
　特に、本実施形態では、上記燃料電池１の劣化状態は、触媒層１１３Ａの劣化状態であので、上記補正によりアイオノマ抵抗値Ｒionの上昇を助長する触媒層１１３Ａの劣化状態の影響を確実に取り除くことができる。
　なお、本実施形態では、特に燃料電池１の劣化状態として触媒層１１３Ａの劣化状態を想定した場合を説明したが、これに限られず、例えば、ガス拡散層及びセパレータ等の電子輸送抵抗の要因となる他の構成の劣化状態を想定するようにしても良い。この場合において、別途、上記電子輸送抵抗の値を評価し、この評価結果を考慮してアイオノマ抵抗値Ｒionの上昇分を見積もり、当該アイオノマ抵抗値Ｒionの上昇分を、推定されたアイオノマ抵抗値（Ｒion）curから減算して真のアイオノマ抵抗値（Ｒion）truを求めるようにしても良い。
 （第３の実施形態）
　以下、第３の実施形態について説明する。なお、第１又は第２の実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、燃料電池１のガス拡散層１１３Ｂやセパレータ１３等の電子抵抗への寄与の大きい要素が劣化することによる電解質膜抵抗値Ｒmemの上昇分を考慮して、推定された電解質膜抵抗値Ｒmemを補正する。
　図１６は、電解質膜抵抗値Ｒmemと湿潤度ｗとの関係を示す。図示のように、電解質膜抵抗値Ｒmemと湿潤度ｗとの関係は図に示す負の相関関係にある。したがって、上述のようにアイオノマ抵抗値Ｒionを用いて湿潤度ｗを推定することができれば、この湿潤度ｗの推定値に基づき電解質膜抵抗値Ｒmemを推定することが可能である。
　一方で、燃料電池１の各種制御に用いる電解質膜抵抗値Ｒmemとしては、図１０のステップＳ１０１１～ステップＳ１０１４により求められた実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actを採用することが通常である。しかしながら、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actには、既に説明したように電子輸送抵抗成分が含まれているので、ガス拡散層１１３Ｂやセパレータ１３等の要素の劣化が生じるとその値が上昇することとなる。
　このような事情に鑑みて本実施形態では、上述のアイオノマ抵抗値Ｒionに基づく湿潤度ｗを用いて推定された電解質膜抵抗値Ｒmemを使用して、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actから劣化による電子輸送抵抗の増分を除外するように補正を行う。
　図１７には、本実施形態における電解質膜抵抗値補正用のデータを作成する流れを示したフローチャートである。なお、電解質膜抵抗値補正用のデータの作成は、例えば、燃料電池１が車載される前に行われるものであり、各推定や測定は、上記第２実施形態において説明した基準運転条件の下、行われることが好ましい。
　また、図１８には、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actの時間変化の様子を模式的に示したグラフである。
　ステップＳ１２０１において、コントローラ６は、燃料電池１の作動開始時において、アイオノマ抵抗値Ｒionに基づき推定された湿潤度ｗから、図１６に示した電解質膜抵抗値と燃料電池１の湿潤度ｗとの関係に基づき、電解質膜抵抗値Ｒmemを推定する。なお、推定に用いられるアイオノマ抵抗値Ｒionは、図９のステップＳ１０３において推定された値でも良いし、図１５のステップＳ１１１３において求めた真のアイオノマ抵抗値（Ｒion）truを用いても良い。また、このように推定された電解質膜抵抗値Ｒmemを基準電解質膜抵抗値（Ｒmem）criとして設定する。
　ステップＳ１２０２において、コントローラ６は、上記基準電解質膜抵抗値（Ｒmem）criの推定の後で、燃料電池１を作動させて時間ｔが経過した後、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actを求める。基準電解質膜抵抗値（Ｒmem）criの推定の後において燃料電池１の作動にともない、ガス拡散層１１３Ｂやセパレータ１３等の要素の劣化が進行するので、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actが上昇する（図１８参照）。ここでは、この時間ｔにおける上昇した実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actを推定する。以下では、この時間ｔで推定された実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actを「劣化後実測高周波数インピーダンス値（Ｒcell,act）t」とも記載する。なお、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actを求める具体的方法は、図１０のステップＳ１０１１～ステップＳ１０１４において説明した方法と同一である。
　ステップＳ１２０３において、コントローラ６は、推定された劣化後実測高周波数インピーダンス値（Ｒcell,act）tから上記基準電解質膜抵抗値（Ｒmem）criを減算して劣化による差分ΔＲe（ｔ）を求める。なお、本実施形態では、上記ステップＳ１２０２及びステップＳ１２０３を経時的に実行して、この差分ΔＲe（ｔ）を時間の関数として求める。
　ステップＳ１２０４において、求めた差分ΔＲe（ｔ）をコントローラ６の図示しないメモリ等に記憶させる。
　以降においては、この差分ΔＲe（ｔ）が電解質膜抵抗値補正用のデータとして用いられる。具体的には、例えば新たに車載された燃料電池１をしばらく作動させた後において、劣化による実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actの増分の演算を行うことなく、上記記憶された差分ΔＲe（ｔ）を補正用データとして用いてΔＲe（ｔ）の補正を行う。以下では、この補正用データを用いた電解質膜抵抗値（実測高周波数インピーダンス値）の補正の詳細を説明する。
　図１９は、アイオノマ抵抗値の補正の流れを示したフローチャートである。
　ステップＳ１２１１において、コントローラ６は、燃料電池１を作動させて所定時間ｔが経過した後の実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actを求める。以下では、この求めた値を「現在高周波数インピーダンス値（Ｒcell,act）cur」とも記載する。
　なお、本実施形態では、現在高周波数インピーダンス値（Ｒcell,act）curを推定した時における燃料電池１の作動時間ｔが図示しないメモリ等に記憶される。
　ステップＳ１２１２において、コントローラ６は、コントローラ６のメモリ等から上記ステップＳ１２０４で記憶されていた差分ΔＲe（ｔ）を読み出す。特に、本実施の形態では、燃料電池１の作動時間ｔに対応する差分ΔＲe（ｔ）をコントローラ６のメモリ等から読み出す。
　ステップＳ１２１３において、コントローラ６は、上述の現在高周波数インピーダンス値（Ｒcell,act）curから差分ΔＲe（ｔ）を減算して、補正された真の電解質膜抵抗値（Ｒmem）truを算出する。
　したがって、燃料電池１の作動時間ｔが経過した後における現在高周波数インピーダンス値（Ｒcell,act）curにガス拡散層１１３Ｂやセパレータ１３等の要素の劣化による影響が含まれている場合であっても、この現在高周波数インピーダンス値（Ｒcell,act）curから差分ΔＲe（ｔ）を減算することで、上記劣化による影響が含まれない真の電解質膜抵抗値（Ｒmem）truを求めることができる。
　上記した本実施形態にかかる燃料電池の状態検出装置によれば、以下の効果を得ることができる。
　本実施形態によれば、コントローラ６は、さらに電解質膜抵抗値Ｒmemを推定する電解質膜抵抗推定手段として機能する。そして、コントローラ６は、推定されたアイオノマ抵抗値Ｒion又は（Ｒion）truと燃料電池１の湿潤度ｗとの関係に基づいて設定された基準電解質膜抵抗値（Ｒmem）criと、該設定時から燃料電池１を所定時間稼動させた後に推定された劣化後実測高周波数インピーダンス値（Ｒcell,act）tと、を比較することで実測高周波数インピーダンス値の差分ΔＲe（ｔ）を求め、実測高周波数インピーダンス値の現在測定値（Ｒcell,act）curからこの差分ΔＲe（ｔ）を減算することで真の電解質膜抵抗値（Ｒmem）truを求める。
　これによれば、燃料電池１のガス拡散層１１３Ｂやセパレータ１３等の電子部品の劣化に起因する電子輸送抵抗の増加による電解質膜抵抗値の差分ΔＲe（ｔ）を高精度に見積もることができる。そして、この差分ΔＲe（ｔ）を実測高周波数インピーダンス値から除去して補正を行うことで、実測高周波数インピーダンス値を現実の電解質膜抵抗値に高精度に一致させることができる。結果として、このように補正された実測高周波数インピーダンス値を真の電解質膜抵抗値として用いることで、燃料電池１の種々の制御をより好適に行うことができる。
 （第４の実施形態）
　以下、第４の実施形態について説明する。なお、第１、第２、又は第３の実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、インピーダンス計測に用いる２以上の周波数が、実測インピーダンス曲線Ｃ２の円弧領域に属するものであるのか、又は非円弧領域に属するものであるかを判定する処理が行われる。
　すなわち、本実施形態では、上記仮定高周波数インピーダンス値Ｒcell,supや実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actを求めるに際して用いるインピーダンスの計測用の周波数が、実測インピーダンス曲線Ｃ２の円弧領域に属するものであるのか、又は非円弧領域に属するものかを適切に判定する。これにより、結果としてこれらインピーダンス値を用いて求められるアイオノマ抵抗値Ｒionの精度の向上が図られる。
　本実施形態では特に、説明を簡略化する目的で、ある２つの周波数ω１、ω２（ω１＜ω２）が実測インピーダンス曲線Ｃ２の円弧領域に属するか、又は実測インピーダンス曲線Ｃ２の非円弧領域Ｌ２に属するかについて判定する処理を説明する。しかしながら、３つ以上の周波数についても本実施形態の方法を同様に適用することができる。
　図２０は、インピーダンス計測に用いる２つの周波数ω１、ω２が、実測インピーダンス曲線Ｃ２の円弧領域に属するか、又は実測インピーダンス曲線Ｃ２の非円弧領域に属するかを判定する流れを示すフローチャートである。ステップＳ１３０１～ステップＳ１３０８の処理は、コントローラ６により実行される。
　ステップＳ１３０１において、２つの周波数ω１、ω２におけるインピーダンスＺ（ω１）及びＺ（ω２）を計測する。なお、インピーダンス計測の具体的な方法は、例えば図１０におけるステップＳ１０２１～ステップＳ１０２４におけるインピーダンス計測と同様の手法で行われる。
　ステップＳ１３０２において、複素平面上でインピーダンス値Ｚ（ω１）及びＺ（ω２）を結ぶ直線Ｌを設定する。
　ステップＳ１３０３において、直線Ｌの実軸との交点の座標αと、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actとの大きさの比較が行われる。
　ステップＳ１３０４において、上記交点の座標αが実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actと実質的に一致すると判定されると、ステップＳ１３０５に進み、周波数ω１及びω２の双方がともに、非円弧領域Ｌ２に属すると判定される。
　図２１には、直線Ｌの実軸との交点の座標αが実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actと一致する態様が示されている。
　図から明確に理解されるように、実測インピーダンス曲線Ｃ２の非円弧領域Ｌ２は直線状部分として形成されていることから、直線Ｌの実軸との交点の座標αとＲcell,actと実質的に一致する場合には、インピーダンス値Ｚ（ω１）及びＺ（ω２）を結ぶ直線Ｌが非円弧領域Ｌ２に一致することとなる。したがって、直線Ｌ上のインピーダンス値Ｚ（ω１）及びＺ（ω２）は必然的に非円弧領域Ｌ２上に存在することとなる。
　一方、上記ステップＳ１３０４において座標αが実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actと実質的に一致していないと判定されると、ステップＳ１３０６に進み、座標αが実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actより大きいかどうかが判定される。
　そして、交点の座標αが実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actより大きいと判定されると、ステップＳ１３０７に進み、相対的に小さい値の周波数ω１が少なくとも円弧領域に属すると判定される。
　図２２には、直線Ｌの実軸との交点の座標αが実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actより大きい場合の態様が示されている。図からも明らかなように、周波数ω１は円弧領域に属する。一方で、図において周波数ω２は非円弧領域Ｌ２上にあるが、直線Ｌの実軸との交点の座標αの値が一定以上大きくなると、円弧領域上に存在することとなる。
　一方で、上記ステップＳ１３０６において交点の座標αが実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actより小さいと判定されると、ステップＳ１３０８に進み、周波数ω１及びω２の双方がともに、円弧領域に属すると判定される。
　図２３には、直線Ｌの実軸との交点の座標αが実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actより小さい態様が示されている。当図を参照すれば明確なように、周波数ω２が円弧領域に属する。したがって、図には示されていないものの、周波数ω２よりも小さいω１も必然的に円弧領域に属することとなるので、周波数ω１及びω２の双方が円弧領域に属する。
　上記した本実施形態にかかる燃料電池１の状態検出装置によれば、以下の効果を得ることができる。
　本実施形態では、コントローラ６は、２つの周波数ω１及びω２にて計測されたインピーダンス計測値Ｚ（ω１）及びＺ（ω２）を結ぶ直線Ｌと実軸との交点αと、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actと、を比較することで２つの周波数ω１及びω２が、それぞれ、非円弧領域に属するのか又は円弧領域に属するのかを判定する周波数領域判定手段として機能する。
　これにより、アイオノマ抵抗値Ｒionの推定のためのインピーダンス計測に用いられる周波数ω１及びω２が、実測インピーダンス曲線Ｃ２における円弧領域であるのか、又は非円弧領域であるのかを適切に判定することができる。
　特に、例えば、図９に示すステップＳ１０１～ステップＳ１０３におけるアイオノマ抵抗値Ｒionの推定において、非円弧領域（高周波数帯）に属する１つの周波数を用い、円弧領域（低周波数帯）に属する２つの周波数を用いている。
　したがって、本実施形態に係る周波数領域判定手段を用いて、例えば複数の周波数それぞれが非円弧領域に属するのか円弧領域に属するのかを判定し、非円弧領域に属する周波数を１つ選択し、円弧領域に属する周波数を２つ選択することで、アイオノマ抵抗値Ｒionのより高精度な推定に資することとなる。
　また、本実施形態では、周波数領域判定手段は、直線Ｌと実軸との交点αが、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actに実質的に一致する場合に、２つの周波数ω１及びω２の全てが非円弧領域に属すると判定する（ステップＳ１３０５参照）。
　ここで、図２１を参照すれば明確であるように、直線Ｌと実軸との交点αが、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actに実質的に一致する場合においては、直線Ｌは、実測インピーダンス曲線Ｃ２における直線状の非円弧領域Ｌ２にほぼ一致する。したがって、この判定は現実に良好に適合した高精度な判定であるといえる。
　特に、本実施形態では、周波数領域判定手段は、直線Ｌと実軸との交点αが、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actに実質的に一致しない場合には、少なくとも２つの周波数ω１及びω２の内の相対的に値の小さい周波数ω１が円弧領域に属すると判定する（ステップＳ１３０７及びステップＳ１３０８参照）。
　ここで、図２２を参照すれば明確であるように、直線Ｌと実軸との交点αが、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actに実質的に一致しない場合には、周波数ω１が円弧領域に属している。したがって、この判定は現実に良好に適合した高精度な判定であるといえる。
　さらに、本実施形態では、周波数領域判定手段は、直線Ｌと実軸との交点αが、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actよりも小さい場合に、２つの周波数ω１及びω２の双方が円弧領域に属すると判定する（ステップＳ１３０８及び図２３参照）。
　ここで、図２３を参照すれば明確であるように、直線Ｌと実軸との交点αが、実測高周波数インピーダンス値Ｒcell,actよりも小さい場合には、周波数ω１及びω２の双方が円弧領域に属している。したがって、この判定は現実に良好に適合した高精度な判定であるといえる。
 （第５の実施形態）
　以下、第５の実施形態について説明する。なお、第１、第２、第３、又は第４の実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、インピーダンス計測にあたり、燃料電池１の出力電流及び出力電圧に交流信号を重畳する構成に代えて、燃料電池１に測定用電流源から電流Ｉを供給し、当該供給電流Ｉと出力される電圧Ｖとに基づいてインピーダンスＺ＝Ｖ／Ｉを計測するいわゆる励起電流印加法を行う。
　本実施形態では、第１実施形態等において行われる燃料電池１のインピーダンスの計測にあたり、交流信号を重畳した出力電流Ｉ及び出力電圧Ｖを測定する構成に代えて、燃料電池１に所定の測定用電流源から電流Ｉを供給し、当該供給電流Ｉと出力される電圧Ｖとに基づいてインピーダンスＺ＝Ｖ／Ｉを算出するいわゆる励起電流印加法が行われる。
　図２４は、本実施形態の燃料電池システム１００において、インピーダンス計測に係る要部を概略的に示したブロック図である。
　図示のように、本実施形態に係る燃料電池システム１００では、燃料電池１に交流電流を調整しつつ印加する印加交流電流調整部２００が設けられている。
　印加交流電流調整部２００は、スタックとして構成された燃料電池１の正極端子（カソード極側端子）１Ｂ及び負極端子（アノード極側端子）１Ａの他に、中途端子１Ｃに接続されている。なお、中途端子１Ｃに接続された部分は図に示すようにアースされている。
　そして、印加交流電流調整部２００は、中途端子１Ｃに対する正極端子１Ｂの正極側交流電位差Ｖ１を測定する正極側電圧測定センサ２１０と、中途端子１Ｃに対する負極端子１Ａの負極側交流電位差Ｖ２を測定する負極側電圧測定センサ２１２と、を有している。
　さらに、印加交流電流調整部２００は、正極端子１Ｂと中途端子１Ｃからなる回路に交流電流Ｉ１を印加する正極側交流電源部２１４と、負極端子１Ａと中途端子１Ｃからなる回路に交流電流Ｉ２を印加する負極側交流電源部２１６と、これら交流電流Ｉ１及び交流電流Ｉ２の振幅や位相を調整するコントローラ６と、正極側交流電位差Ｖ１、Ｖ２及び交流電流Ｉ１、Ｉ２に基づいて燃料電池１のインピーダンスＺの演算を行う演算部２２０と、を有している。
　本実施形態では、コントローラ６は、正極側交流電位差Ｖ１と負極側交流電位差Ｖ２が等しくなるように、交流電流Ｉ１と交流電流Ｉ２の振幅及び位相を調節する。
　また、演算部２２０は、図示しないＡＤ変換器やマイコンチップ等のハードウェア、及びインピーダンスを算出するプログラム等のソフトウェア構成を含み、正極側交流電位差Ｖ１を交流電流Ｉ１で除して、中途端子１Ｃから正極端子１ＢまでのインピーダンスＺ１を算出し、負極側交流電位差Ｖ２を交流電流Ｉ２で除して、中途端子１Ｃから負極端子１ＡまでのインピーダンスＺ２を算出する。さらに、演算部２２０は、インピーダンスＺ１とインピーダンスＺ２の和をとることで、燃料電池１の全インピーダンスＺを算出する。
　上記した本実施形態に係る燃料電池１の状態検出装置によれば、以下の効果を得ることができる。
　本実施形態に係る燃料電池の状態検出装置は、燃料電池１に接続されて、該燃料電池１に交流電流Ｉ１，Ｉ２を出力する交流電源部２１４，２１６と、燃料電池１の正極側１Ｂの電位から中途部分１Ｃの電位を引いて求めた電位差である正極側交流電位差Ｖ１と、燃料電池１の負極側１Ａの電位から中途部分１Ｃの電位を引いて求めた電位差である負極側交流電位差Ｖ２と、に基づいて交流電流Ｉ１，Ｉ２を調整する交流調整部としてのコントローラ６と、調整された交流電流Ｉ１，Ｉ２並びに正極側交流電位差Ｖ１及び負極側交流電位差Ｖ２に基づいて燃料電池１のインピーダンスＺを演算するインピーダンス演算部２２０と、を有する。
　コントローラ６は、燃料電池１の正極側の正極側交流電位差Ｖ１が負極側の負極側交流電位差Ｖ２と実質的に一致するように、正極側交流電源部２１４により印加される交流電流Ｉ１及び負極側交流電源部２１６により印加される交流電流Ｉ２の振幅及び位相を調節する。これにより、正極側交流電位差Ｖ１の振幅と負極側交流電位差Ｖ２の振幅とが等しくなるので、正極端子１Ｂと負極端子１Ａが実質的に等電位となる。したがって、インピーダンス計測のための交流電流Ｉ１、Ｉ２が走行モータ５３に流れることが防止されるので、燃料電池１による発電に影響を与えることが防止される。
　また、本実施形態にかかるインピーダンス計測において、燃料電池１が発電状態の場合に計測を実行する場合、当該発電により生じた電圧に計測用交流電位が重畳されることとなるので、正極側交流電位差Ｖ１及び負極側交流電位差Ｖ２の値自体が大きくなるが、正極側交流電位差Ｖ１及び負極側交流電位差Ｖ２の位相や振幅自体が変わるわけではないので、燃料電池１が発電状態ではない場合と同様に高精度なインピーダンス計測を実行することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　例えば、上記第１～第５の実施形態の要素を任意に組み合わせることは、本発明の要旨の範囲内に含まれる。

Claims (18)

  1. 　燃料電池の状態検出装置であって、
    　前記燃料電池のインピーダンス曲線の円弧領域に属するインピーダンス計測値に基づいて、仮定高周波数インピーダンス値を設定する仮定高周波数インピーダンス値設定手段と、
    　前記燃料電池のインピーダンス曲線の非円弧領域に属するインピーダンス計測値に基づいて、実測高周波数インピーダンス値を求める実測高周波数インピーダンス値算出手段と、
    　前記仮定高周波数インピーダンス値から前記実測高周波数インピーダンス値を減算した値をアイオノマ抵抗値と推定するアイオノマ抵抗推定手段と、
    　を有し、
    　前記仮定高周波数インピーダンス値設定手段は、
    　前記円弧領域に属するインピーダンス計測値に基づいて設定される等価回路インピーダンス曲線と実軸との交点の値を前記仮定高周波数インピーダンス値として設定する燃料電池の状態検出装置。
  2. 　請求項１に記載の燃料電池の状態検出装置において、
    　前記等価回路インピーダンス曲線は、
    　前記燃料電池の等価回路から得られるインピーダンスの式に前記円弧領域に属するインピーダンス計測値を適用することで設定される燃料電池の状態検出装置。
  3. 　請求項２に記載の燃料電池の状態検出装置において、
    　前記等価回路インピーダンス曲線は、
    　前記等価回路から得られるインピーダンス実部の式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     、及び虚部の式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     （ただし、Ｚre、Ｚimはそれぞれ燃料電池のインピーダンスの実部と虚部、ωは交流信号の角周波数、Ｒcell,supは仮定高周波数インピーダンス値、Ｒactはカソード電極の反応抵抗、及びＣdlはカソード電極の電気二重層容量を意味する。）
    に、前記円弧領域の２点以上の周波数におけるインピーダンス計測値の実部及び虚部を適用することで設定される燃料電池の状態検出装置。
  4. 　請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池の状態検出装置において、
    　アイオノマ抵抗補正手段をさらに有し、
    　前記アイオノマ抵抗補正手段は、
    　基準運転条件下で推定されたアイオノマ抵抗値の基準値と、該基準運転条件下における推定値から前記燃料電池を所定時間稼動させた後に推定された劣化後アイオノマ抵抗値を比較することでアイオノマ抵抗値の増分を求め、
    　前記アイオノマ抵抗値の現在推定値に対し前記増分を減算することで補正を行う燃料電池の状態検出装置。
  5. 　請求項４に記載の燃料電池の状態検出装置において、
    　前記燃料電池の劣化状態は、
    　触媒層の劣化状態である燃料電池の状態検出装置。
  6. 　請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池の状態検出装置において、
    　電解質膜抵抗値を推定する電解質膜抵抗推定手段をさらに有し、
    　前記電解質膜抵抗推定手段は、
    　前記推定されたアイオノマ抵抗値と前記燃料電池の湿潤状態との関係に基づいて設定された基準電解質膜抵抗値と、該設定値から前記燃料電池を所定時間稼動させた後に推定された劣化後実測高周波数インピーダンス値と、を比較することでこれらの差分を求め、
    　前記実測高周波数インピーダンス値の現在測定値に対して前記差分を減算することで補正を行う燃料電池の状態検出装置。
  7. 　請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池の状態検出装置において、
    　前記仮定高周波数インピーダンス値設定手段は、
    　前記円弧領域に属する２以上のインピーダンス計測値に基づき、２以上の仮定高周波数インピーダンス値の候補を求め、
    　前記２以上の仮定高周波数インピーダンス値の候補の平均値を前記仮定高周波数インピーダンス値に設定する燃料電池の状態検出装置。
  8. 　請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池の状態検出装置において、
    　前記実測高周波数インピーダンス値算出手段は、
    　前記非円弧領域に属する２以上のインピーダンス計測値に基づき、２以上の実測高周波数インピーダンス値の候補を求め、
    　前記２以上の実測高周波数インピーダンス値の候補の平均値を前記実測高周波数インピーダンス値に設定する燃料電池の状態検出装置。
  9. 　請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池の状態検出装置において、
    　前記仮定高周波数インピーダンス値設定手段は、
    　前記円弧領域に属する２以上のインピーダンス計測値に基づき、２以上の仮定高周波数インピーダンス値の候補を求め、
    　前記２以上の仮定高周波数インピーダンス値の候補のうちの高い値を、それぞれ仮定高周波数インピーダンス値に設定する燃料電池の状態検出装置。
  10. 　請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池の状態検出装置において、
    　前記実測高周波数インピーダンス値算出手段は、
    　前記非円弧領域に属する２以上のインピーダンス計測値に基づき、２以上の実測高周波数インピーダンス値の候補を求め、
    　前記２以上の実測高周波数インピーダンス値の候補のうちの低い値を、前記実測高周波数インピーダンス値と推定する燃料電池の状態検出装置。
  11. 　請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池の状態検出装置において、
    　前記仮定高周波数インピーダンス値設定手段は、
    　前記円弧領域に属する２以上のインピーダンス計測値に基づき、２以上の仮定高周波数インピーダンス値の候補を求め、
    　前記２以上の仮定高周波数インピーダンス値の候補のうちの低い値を、それぞれ仮定高周波数インピーダンス値と推定する燃料電池の状態検出装置。
  12. 　請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池の状態検出装置において、
    　前記実測高周波数インピーダンス値算出手段は、
    　前記非円弧領域に属する２以上のインピーダンス計測値に基づき、２以上の実測高周波数インピーダンス値の候補を求め、
    　前記２以上の実測高周波数インピーダンス値の候補のうちの高い値を、前記実測高周波数インピーダンス値と推定する燃料電池の状態検出装置。
  13. 　請求項１～請求項１２に記載の燃料電池の状態検出装置において、
    　２以上の周波数にて計測されたインピーダンス計測値を結ぶ直線と実軸との交点の値と、前記実測高周波数インピーダンス値と、を比較することで前記２以上の周波数が、それぞれ、前記非円弧領域に属するのか又は前記円弧領域に属するのかを判定する周波数領域判定手段をさらに有する燃料電池の状態検出装置。
  14. 　請求項１３に記載の燃料電池の状態検出装置において、
    　前記周波数領域判定手段は、
    　前記直線と実軸との交点の値と前記実測高周波数インピーダンス値が実質的に一致する場合に、前記２以上の周波数の全てが前記非円弧領域に属すると判定する燃料電池の状態検出装置。
  15. 　請求項１３に記載の燃料電池の状態検出装置において、
    　前記周波数領域判定手段は、
    　前記直線と実軸との交点の値と前記実測高周波数インピーダンス値が実質的に一致しない場合に、前記２以上の周波数のうちの少なくとも一つの相対的に値の小さい周波数が前記円弧領域に属すると判定する燃料電池の状態検出装置。
  16. 　請求項１５に記載の燃料電池の状態検出装置において、
    　前記周波数領域判定手段は、
    　前記交点の値が、前記実測高周波数インピーダンス値よりも小さい場合に、前記２以上の周波数の全てが前記円弧領域に属すると判定する燃料電池の状態検出装置。
  17. 　請求項１～請求項１６に記載の燃料電池の状態検出装置において、
    　前記燃料電池が積層電池として構成され、
    　前記積層電池に接続されて該積層電池に交流電流を出力する交流電源部と、
    　前記積層電池の正極側の電位から該積層電池の中途部分の電位を引いて求めた電位差である正極側交流電位差と、前記燃料電池の負極側の電位から前記中途部分の電位を引いて求めた電位差である負極側交流電位差と、に基づいて交流電流を調整する交流調整部と、
    　前記調整された交流電流並びに前記正極側交流電位差及び前記負極側交流電位差に基づいて前記燃料電池の前記インピーダンス計測値を演算するインピーダンス演算部と、
    　を有する燃料電池の状態検出装置。
  18. 　燃料電池の状態検出方法であって、
    　前記燃料電池のインピーダンス曲線の円弧領域に属するインピーダンス計測値に基づいて、仮定高周波数インピーダンス値を設定する仮定高周波数インピーダンス値設定工程と、
    　前記燃料電池のインピーダンス曲線の非円弧領域に属するインピーダンス計測値に基づいて、実測高周波数インピーダンス値を求める実測高周波数インピーダンス値算出手段と、
    　前記仮定高周波数インピーダンス値から前記実測高周波数インピーダンス値を減算した値をアイオノマ抵抗値と推定するアイオノマ抵抗推定工程と、
    　を有し、
    　前記仮定高周波数インピーダンス値設定高低では、
    　前記円弧領域に属するインピーダンス計測値に基づいて設定される等価回路インピーダンス曲線と実軸との交点の値を前記仮定高周波数インピーダンス値として設定する燃料電池の状態検出方法。
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JP2017503259A JP6394779B2 (ja) 2015-03-03 2015-03-03 燃料電池の状態検出装置及び状態検出方法
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113793956A (zh) * 2021-08-27 2021-12-14 深圳市氢蓝时代动力科技有限公司 膜电极状态检测方法、检测系统、电子设备及存储介质

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015154593A (ja) * 2014-02-14 2015-08-24 ソニー株式会社 充放電制御装置、電池パック、電子機器、電動車両および充放電制御方法
CA2978528C (en) 2015-03-03 2018-06-19 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell internal state detection system and state detection method
JP6897626B2 (ja) * 2018-04-12 2021-06-30 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム及び金属イオン含有量の推定方法
EP4016096B1 (en) 2019-08-12 2023-06-07 NISSAN MOTOR Co., Ltd. Secondary battery short-circuiting assessment device, short-circuiting assessment method, and short-circuiting assessment system
CN112968197B (zh) * 2021-03-05 2022-04-22 上海捷氢科技股份有限公司 一种燃料电池的湿度管理方法、装置、设备、介质、产品
CN114243054B (zh) * 2021-12-13 2023-11-07 中国科学院大连化学物理研究所 一种燃料电池催化剂浆料的储存方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060062982A1 (en) * 2004-09-17 2006-03-23 Massachusetts Institute Of Technology Carbon-polymer electrochemical systems and methods of fabricating them using layer-by-layer technology
JP2013258042A (ja) * 2012-06-12 2013-12-26 Nippon Soken Inc 乾湿指標測定装置、および燃料電池診断装置
JP2014229528A (ja) * 2013-05-24 2014-12-08 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用触媒電極層、膜電極接合体、燃料電池、および、燃料電池用触媒電極層を製造する方法。

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002367650A (ja) * 2001-06-06 2002-12-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体高分子型燃料電池の異常検知方法
EP2001073B1 (en) * 2007-06-06 2012-02-22 Nissan Motor Co., Ltd. Secondary battery and method of producing the secondary battery
JP4595993B2 (ja) 2007-11-08 2010-12-08 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP4640661B2 (ja) * 2009-01-13 2011-03-02 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP5035302B2 (ja) * 2009-06-17 2012-09-26 日産自動車株式会社 燃料電池の内部状態推定装置及び内部状態推定方法
JP5617749B2 (ja) 2010-09-10 2014-11-05 株式会社デンソー ガス濃度測定装置
JP5354480B2 (ja) * 2010-12-09 2013-11-27 横河電機株式会社 燃料電池評価装置
CA2825935C (en) 2011-03-01 2016-06-28 Nissan Motor Co., Ltd. Setting and control of target wet state in fuel cell system
EP2793304A4 (en) 2011-12-12 2015-08-05 Toyota Motor Co Ltd METHOD FOR DETERMINING THE AMOUNT OF LIQUID WATER IN THE INSIDE OF A FUEL CELL, METHOD FOR DETERMINING THE AMOUNT OF LIQUID WATER DELIVERED FROM A FUEL CELL, DEVICE FOR DETERMINING THE AMOUNT OF LIQUID WATER INSIDE A FUEL CELL AND FUEL CELL SYSTEM
JP5864277B2 (ja) * 2012-01-16 2016-02-17 本田技研工業株式会社 インピーダンス計測方法、燃料電池システム、およびインピーダンス計測装置
JP5724911B2 (ja) 2012-03-13 2015-05-27 株式会社日本自動車部品総合研究所 燃料電池診断装置
JP6035797B2 (ja) * 2012-03-15 2016-11-30 日産自動車株式会社 燃料電池システム
EP2908149B1 (en) * 2012-10-09 2017-04-26 Nissan Motor Co., Ltd. Device for measuring impedance of laminated battery
JP6418245B2 (ja) 2014-11-07 2018-11-07 日産自動車株式会社 燃料電池の状態判定装置及び方法
CA2978528C (en) 2015-03-03 2018-06-19 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell internal state detection system and state detection method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060062982A1 (en) * 2004-09-17 2006-03-23 Massachusetts Institute Of Technology Carbon-polymer electrochemical systems and methods of fabricating them using layer-by-layer technology
JP2013258042A (ja) * 2012-06-12 2013-12-26 Nippon Soken Inc 乾湿指標測定装置、および燃料電池診断装置
JP2014229528A (ja) * 2013-05-24 2014-12-08 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用触媒電極層、膜電極接合体、燃料電池、および、燃料電池用触媒電極層を製造する方法。

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3267522A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113793956A (zh) * 2021-08-27 2021-12-14 深圳市氢蓝时代动力科技有限公司 膜电极状态检测方法、检测系统、电子设备及存储介质

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