(57)【要約】【課題】燃料電池の正確な出力性能を取得する頻度を確保した燃料電池システムを提供することを課題とする。【解決手段】互いに並列接続された第１及び第２燃料電池を含む燃料電池ユニットと、前記燃料電池ユニットに反応ガスを供給する供給系と、前記燃料電池ユニットへの要求出力を取得する要求出力取得部と、前記燃料電池ユニットの出力が前記要求出力となるように前記供給系を制御する供給系制御部と、所定条件が成立したか否かを判定する判定部と、前記第１燃料電池の出力性能を取得する性能取得部と、を備え、前記供給系制御部は、前記所定条件が成立したと判定された場合には、前記所定条件が成立していないと判定された場合よりも前記第１燃料電池の出力が増大し且つ前記第２燃料電池の出力が低下するように前記供給系を制御する第１発電制御を実行し、前記性能取得部は、前記第１発電制御の実行中に前記第１燃料電池の出力性能を取得する、燃料電池システム。【選択図】図５
2020031525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列接続された第１及び第２燃料電池を含む燃料電池ユニットと、
前記燃料電池ユニットに反応ガスを供給する供給系と、
前記燃料電池ユニットへの要求出力を取得する要求出力取得部と、
前記燃料電池ユニットの出力が前記要求出力となるように前記供給系を制御する供給系制御部と、
所定条件が成立したか否かを判定する判定部と、
前記第１燃料電池の出力性能を取得する性能取得部と、を備え、
前記供給系制御部は、前記所定条件が成立したと判定された場合には、前記所定条件が成立していないと判定された場合よりも前記第１燃料電池の出力が増大し且つ前記第２燃料電池の出力が低下するように前記供給系を制御する第１発電制御を実行し、
前記性能取得部は、前記第１発電制御の実行中に前記第１燃料電池の出力性能を取得する、燃料電池システム。
【請求項２】
前記所定条件は、前記要求出力の増加速度が第１閾値未満であることを含む、請求項１の燃料電池システム。
【請求項３】
前記所定条件は、前記燃料電池ユニットにより駆動される走行用のモータを搭載した車両のアクセル開度の増加速度が第２閾値未満であることを含む、請求項１又は２の燃料電池システム。
【請求項４】
前記所定条件は、前記燃料電池ユニットにより駆動される走行用のモータを搭載した車両のアクセル開度が第３閾値未満であることを含む、請求項１乃至３の何れかの燃料電池システム。
【請求項５】
前記所定条件は、前記燃料電池ユニットにより駆動される走行用のモータを搭載した車両の走行が予測される予測経路中に所定区間が除外されていることを含み、
前記所定区間は、高速道路の入口と、自動車専用道路の入口と、道路の上り勾配が所定値以上の区間及び上り勾配の増大率が所定値以上の区間の少なくとも一方と、を含む、請求項１乃至４の何れかの燃料電池システム。
【請求項６】
目的地が設定されたナビゲーション装置から前記予測経路を取得する経路取得部を備えている、請求項５の燃料電池システム。
【請求項７】
前記車両が過去に走行した経路が記憶された記憶部から前記予測経路を取得する経路取得部を備えている、請求項５の燃料電池システム。
【請求項８】
前記所定条件は、当該燃料電池システムが起動されてから前記第１燃料電池の出力性能が取得されていないこと、当該燃料電池システムの累積運転時間が所定時間を超えたこと、当該燃料電池システムを搭載した車両の走行距離が所定距離を超えたこと、及び、前回の前記第１燃料電池の出力性能が取得されてからの経過時間が所定時間を超えたこと、の少なくとも何れかを含む、請求項１乃至７の何れかの燃料電池システム。
【請求項９】
前記所定条件は、前記第１燃料電池の温度が所定範囲内に属することを含む、請求項１乃至８の何れかの燃料電池システム。
【請求項１０】
前記性能取得部は、前記第２燃料電池の出力性能を取得し、
前記供給系制御部は、前記性能取得部が前記第１燃料電池の出力性能を取得した後に更に前記所定条件が成立したと判定された場合には、前記所定条件が成立していないと判定された場合よりも前記第２燃料電池の出力が増大し且つ前記第１燃料電池の出力が低下するように前記供給系を制御する第２発電制御を実行し、
前記性能取得部は、前記第２発電制御の実行中に前記第２燃料電池の出力性能を取得する、請求項１乃至９の何れかの燃料電池システム。
【請求項１１】
前記第１燃料電池の運転履歴を取得する履歴取得部と、
前記第１燃料電池の運転履歴及び出力性能を、当該燃料電池システムの外部に配置された外部記憶装置に送信する送信部と、を備えた、請求項１乃至１０の何れかの燃料電池システム。
【請求項１２】
前記第１及び第２燃料電池の運転履歴を取得する履歴取得部と、
前記第１及び第２燃料電池の運転履歴と前記第１及び第２燃料電池の出力性能とを、当該燃料電池システムの外部に配置された外部記憶装置に送信する送信部と、を備えた、請求項１０の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムには、互いに並列接続された複数の燃料電池を含む燃料電池ユニットを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６０３３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池の出力性能は、一般的に使用期間が長いほど低下する。このため、その出力性能に応じて、燃料電池の制御内容を変更する場合があり、燃料電池の出力性能を随時取得することが好ましい。ここで、燃料電池の出力性能は、その燃料電池の出力が大きい場合にその出力に顕著に反映される。このため、燃料電池の出力が大きい場合に、燃料電池の正確な出力性能を取得することができる。しかしながら、燃料電池ユニットへの要求出力によっては、燃料電池の出力も低い状態に維持される場合があり、燃料電池の正確な出力性能を取得できる頻度が低下する場合がある。
【０００５】
そこで、燃料電池の正確な出力性能を取得する頻度を確保した燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、互いに並列接続された第１及び第２燃料電池を含む燃料電池ユニットと、前記燃料電池ユニットに反応ガスを供給する供給系と、前記燃料電池ユニットへの要求出力を取得する要求出力取得部と、前記燃料電池ユニットの出力が前記要求出力となるように前記供給系を制御する供給系制御部と、所定条件が成立したか否かを判定する判定部と、前記第１燃料電池の出力性能を取得する性能取得部と、を備え、前記供給系制御部は、前記所定条件が成立したと判定された場合には、前記所定条件が成立していないと判定された場合よりも前記第１燃料電池の出力が増大し且つ前記第２燃料電池の出力が低下するように前記供給系を制御する第１発電制御を実行し、前記性能取得部は、前記第１発電制御の実行中に前記第１燃料電池の出力性能を取得する、燃料電池システムによって達成できる。
【０００７】
上記の構成によれば、所定条件が成立した場合に第１燃料電池の出力を増大させ且つ第２燃料電池の出力を低下させて、第１燃料電池の出力性能が取得される。このため、第１燃料電池の正確な出力性能を取得する頻度が確保されている。
【０００８】
前記所定条件は、前記要求出力の増加速度が第１閾値未満であることを含んでもよい。
【０００９】
前記所定条件は、前記燃料電池ユニットにより駆動される走行用のモータを搭載した車両のアクセル開度の増加速度が第２閾値未満であることを含んでもよい。
【００１０】
前記所定条件は、前記燃料電池ユニットにより駆動される走行用のモータを搭載した車両のアクセル開度が第３閾値未満であることを含んでもよい。
【００１１】
前記所定条件は、前記燃料電池ユニットにより駆動される走行用のモータを搭載した車両の走行が予測される予測経路中に所定区間が除外されていることを含み、前記所定区間は、高速道路の入口と、自動車専用道路の入口と、道路の上り勾配が所定値以上の区間及び上り勾配の増大率が所定値以上の区間の少なくとも一方と、を含んでもよい。
【００１２】
目的地が設定されたナビゲーション装置から前記予測経路を取得する経路取得部を備えていてもよい。
【００１３】
前記車両が過去に走行した経路が記憶された記憶部から前記予測経路を取得する経路取得部を備えていてもよい。
【００１４】
前記所定条件は、当該燃料電池システムが起動されてから前記第１燃料電池の出力性能が取得されていないこと、当該燃料電池システムの累積運転時間が所定時間を超えたこと、当該燃料電池システムを搭載した車両の走行距離が所定距離を超えたこと、及び、前回の前記第１燃料電池の出力性能が取得されてからの経過時間が所定時間を超えたこと、の少なくとも何れかを含んでもよい。
【００１５】
前記所定条件は、前記第１燃料電池の温度が所定範囲内に属することを含んでもよい。
【００１６】
前記性能取得部は、前記第２燃料電池の出力性能を取得し、前記供給系制御部は、前記性能取得部が前記第１燃料電池の出力性能を取得した後に更に前記所定条件が成立したと判定された場合には、前記所定条件が成立していないと判定された場合よりも前記第２燃料電池の出力が増大し且つ前記第１燃料電池の出力が低下するように前記供給系を制御する第２発電制御を実行し、前記性能取得部は、前記第２発電制御の実行中に前記第２燃料電池の出力性能を取得してもよい。
【００１７】
前記第１燃料電池の運転履歴を取得する履歴取得部と、前記第１燃料電池の運転履歴及び出力性能を、当該燃料電池システムの外部に配置された外部記憶装置に送信する送信部と、を備えてもよい。
【００１８】
前記第１及び第２燃料電池の運転履歴を取得する履歴取得部と、前記第１及び第２燃料電池の運転履歴と前記第１及び第２燃料電池の出力性能とを、当該燃料電池システムの外部に配置された外部記憶装置に送信する送信部と、を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
燃料電池の正確な出力性能を取得する頻度を確保した燃料電池システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、燃料電池システムが搭載された車両の構成図である。
【図２】図２は、燃料電池の出力性能の低下に伴うＩＶ曲線の変化を示したグラフである。
【図３】図３は、出力性能取得制御の一例を示したフローチャートである。
【図４】図４は、出力性能取得制御が実行された場合のタイミングチャートである。
【図５】図５は、第１変形例の出力性能取得制御の一例を示したフローチャートである。
【図６】図６は、第２変形例の出力性能取得制御の一例を示したフローチャートである。
【図７】図７は、第３変形例の出力性能取得制御の一例を示したフローチャートである。
【図８】図８は、第４変形例の出力性能取得制御の一例を示したフローチャートである。
【図９】図９は、変形例の燃料電池システムが搭載された車両の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、燃料電池システムが搭載された車両１と、外部サーバ１００とを示した構成図である。車両１に搭載された燃料電池システムには、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０が搭載されており、詳しくは後述するが、ＥＣＵ６０は、送信ユニット９０を介して所定のデータを外部サーバ１００に無線送信する。
【００２２】
［燃料電池システムの構成］
図１に示すように、車両１に搭載された燃料電池システムは、燃料電池スタック（以下、単にスタックと称する）２０ａ及び２０ｂ、エアコンプレッサ３０ａ及び３０ｂ、燃料タンク４０、昇圧コンバータ５０ａ及び５０ｂ、インバータ５２、ＥＣＵ６０、ナビゲーション装置７０、及び送信ユニット９０等を含む。スタック２０ａ及び２０ｂのそれぞれは、酸化剤ガスと燃料ガスの供給を受けて発電する。スタック２０ａ及び２０ｂは、それぞれ、固体高分子電解質型の単セルを複数積層している。スタック２０ａ及び２０ｂは、同一のスタックであり、定格出力も同じである。スタック２０ａ及び２０ｂは、燃料電池ユニットの一例であり、それぞれ、互いに並列接続された第１及び第２燃料電池の一例でもある。
【００２３】
エアコンプレッサ３０ａ及び３０ｂは、それぞれ、酸化剤ガスとして酸素を含む空気を、エア配管３２ａ及び３２ｂを介してスタック２０ａ及び２０ｂに供給する。燃料タンク４０は、燃料ガスとしての水素ガスを蓄えており、燃料ガスは、燃料タンク４０に接続されて途中で分岐した燃料配管４２を介してスタック２０ａ及び２０ｂに供給される。詳細には、燃料配管４２のスタック２０ａ側に分岐した部分、及び燃料配管４２のスタック２０ｂ側に分岐した部分のそれぞれには、インジェクタ４４ａ及び４４ｂが設けられており、インジェクタ４４ａ及び４４ｂの駆動が調整されてスタック２０ａ及び２０ｂに供給される燃料ガスの流量が調整される。エアコンプレッサ３０ａ及び３０ｂやインジェクタ４４ａ及び４４ｂは、スタック２０ａ及び２０ｂに反応ガスを供給する供給系の一例である。尚、スタック２０ａ及び２０ｂのそれぞれには、酸化剤オフガス及び燃料オフガスをそれぞれ排出する不図示の配管が接続されている。
【００２４】
スタック２０ａには冷却水供給管２２ａ及び冷却水排出管２４ａが接続され、冷却水供給管２２ａを介して冷却水が供給され、冷却水排出管２４ａを介して排出される。同様にスタック２０ｂにも冷却水供給管２２ｂ及び冷却水排出管２４ｂが接続され、冷却水供給管２２ｂを介して冷却水が供給され、冷却水排出管２４ｂを介して排出される。冷却水供給管２２ａ及び２２ｂと冷却水排出管２４ａ及び２４ｂは、図示を省略しているが、冷却水が循環する循環経路の一部を構成しており、この循環経路上には、冷却水の放熱を促進するラジエータが配置されている。冷却水排出管２４ａのスタック２０ａ近傍、及び冷却水排出管２４ｂのスタック２０ｂ近傍には、それぞれ冷却水の温度を検出する温度センサ２６ａ及び２６ｂが設けられている。
【００２５】
昇圧コンバータ５１ａ及び５１ｂは、それぞれ、スタック２０ａ及び２０ｂからの直流電力を調整して、インバータ５２に出力する。インバータ５２は、昇圧コンバータ５１ａ及び５１ｂから出力される直流電力を三相交流電力に変換してモータ５４へ供給する。モータ５４は、車輪１９を駆動して車両１を走行させる。
【００２６】
ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えている。ＥＣＵ６０は、イグニッションスイッチ１１、アクセル開度センサ１３、温度センサ２６ａ及び２６ｂ、インジェクタ４４ａ及び４４ｂ、昇圧コンバータ５０ａ及び５０ｂが電気的に接続されている。ＥＣＵ６０は、イグニッションスイッチ１１のオンオフ状態に応じて、車両１に搭載された燃料電池システムを起動又は停止する。ＥＣＵ６０は、アクセル開度センサ１３の検出値に基づいて、運転者の操作されるアクセルペダルの開度であるアクセル開度を算出する。ＥＣＵ６０は、温度センサ２６ａ及び２６ｂの検出値をそれぞれスタック２０ａ及び２０ｂの温度に換算して取得する。ＥＣＵ６０は、昇圧コンバータ５０ａ及び５０ｂを制御することにより、昇圧コンバータ５０ａ及び５０ｂのそれぞれからインバータ５２に供給される電力を制御する。ＥＣＵ６０には、ナビゲーション装置７０が電気的に接続されている。ナビゲーション装置７０は、地図データが記憶された記憶装置を内蔵し、車両１の位置情報を取得するＧＰＳ（Global Positioning System）受信機を内蔵している。
【００２７】
ＥＣＵ６０は、モータ５４を駆動するために必要な電力や、エアコンプレッサ３０ａ及び３０ｂ等の補機を駆動するために必要な電力に基づいて、スタック２０ａ及び２０ｂ全体への要求出力を算出する。モータ５４を駆動するために必要な電力は、アクセル開度に応じて算出される。また、ＥＣＵ６０は、スタック２０ａ及び２０ｂの合計出力が要求出力となるように、エアコンプレッサ３０ａ及び３０ｂの回転速度やインジェクタ４４ａ及び４４ｂの開閉を制御する。ＥＣＵ６０は、スタック２０ａ及び２０ｂへ出力が要求出力となるように供給系を制御する供給系制御部を構成する。尚、本明細書で「要求出力」とは、スタック２０ａ及び２０ｂの個別の要求出力ではなく、スタック２０ａ及び２０ｂ全体への要求出力、即ち、燃料電池ユニットへの要求出力を意味する。また、本明細書で「出力」とは、スタックの発電により生じる出力電力を意味する。また、ＥＣＵ６０は、詳しくは後述するが、スタック２０ａ及び２０ｂの各出力性能を取得する出力性能取得制御を実行する。出力性能取得制御は、ＥＣＵ６０のＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭにより機能的に実現される要求出力取得部、供給系制御部、判定部、性能取得部、履歴取得部、及び送信部により実行される。
【００２８】
［外部サーバ］
外部サーバ１００は、当該燃料電池システムの外部に配置された外部記憶装置の一例である。外部サーバ１００は、詳しくは後述するがＥＣＵ６０により送信されたスタック２０ａ及び２０ｂのそれぞれの出力性能及び運転履歴を含むデータを受信し記憶する。
【００２９】
［スタックの出力性能］
図２は、燃料電池の出力性能の低下に伴うＩＶ曲線の変化を示したグラフである。図２の縦軸は電圧を示し、横軸は電流を示している。図２には、ＩＶ曲線ｉｖ１及びｉｖ２を示している。ＩＶ曲線ｉｖ１及びｉｖ２は、それぞれ、燃料電池の出力電圧及び出力電流をプロットして得られた曲線である。上限電流値Ｉｍは、予め設定されている、燃料電池の出力電流を制御可能な範囲の上限値である。また、下限電圧値Ｖｍは、予め設定されている、燃料電池の出力電圧を制御可能な範囲の下限値である。
【００３０】
図２に示すように、一般的に、燃料電池の出力が増大するほど、出力電流は増大し出力電圧は低下する。また、ＩＶ曲線ｉｖ１は、ＩＶ曲線ｉｖ２よりも出力性能が高いことを示している。ここで、燃料電池の出力性能が低下するほど、出力電流の増加分に対する出力電圧の低下分が増大する。例えば、図２に示すように、燃料電池の出力電流が上限電流値Ｉｍに制御されている場合に、ＩＶ曲線ｉｖ１及びｉｖ２がそれぞれ示す電圧値Ｖ１及びＶ２の差分は、上限電流値Ｉｍより小さい電流値に対応する電圧値の差分よりも大きい。また、例えば図２に示すように、燃料電池の出力電圧が下限電圧値Ｖｍに制御されている場合でのＩＶ曲線ｉｖ１及びｉｖ２がそれぞれ示す電流値Ｉ１及びＩ２の差分も、下限電圧値Ｖｍより大きい電圧値に対応する電流値の差分よりも大きい。このように、燃料電池の出力性能は、出力が大きいほどその出力に顕著に反映される。従って、燃料電池の出力性能は、出力が大きい状態でその出力性能を取得することにより、燃料電池の正確な出力性能を取得することができる。本実施例では、ＥＣＵ６０は、所定条件が成立した場合にスタック２０ａ及び２０ｂの一方の出力を増大させ且つ他方の出力を低下させ、出力が増大された一方のスタックの出力性能を取得する出力性能取得制御を実行する。詳しくは以下に述べる。
【００３１】
［出力性能取得制御］
図３は、出力性能取得制御の一例を示したフローチャートである。このフローチャートは、ＥＣＵ６０により一定周期で繰り返し実行される。最初にＥＣＵ６０は、要求出力を取得する（ステップＳ１）。ＥＣＵ６０は、上述したようにモータ５４や補機等の駆動に必要となる電力に基づいて算出した要求出力を取得する。但し、要求出力の大半はモータ５４の駆動に必要な電力が占めるため、例えばＥＣＵ６０は、アクセル開度の大きさに基づいて要求出力を算出して取得してもよい。ステップＳ１の処理は、スタック２０ａ及び２０ｂへの要求出力を取得する要求出力取得部が実行する処理の一例である。
【００３２】
次に、燃料電池システムが起動されてからスタック２０ａ及び２０ｂの双方の出力性能が取得済みであるか否かが判定される（ステップＳ３）。スタック２０ａ及び２０ｂの出力性能が取得済みであるか否かは、後述する出力性能取得フラグを参照することにより判定される。燃料電池システムが起動されているか否かは、イグニッションスイッチ１１の状態により把握できる。燃料電池システムが起動されてからスタック２０ａ及び２０ｂの出力性能が取得されていないことは、後述する第１及び第２発電制御を実行するための所定条件の一例である。
【００３３】
［通常発電制御］
燃料電池システムが起動されてからスタック２０ａ及び２０ｂの双方の出力性能が取得済みである場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、ＥＣＵ６０はスタック２０ａ及び２０ｂの合計出力が要求出力となるようにスタック２０ａ及び２０ｂの各出力を略同じに制御する通常発電制御を実行する（ステップＳ２１）。具体的には、エアコンプレッサ３０ａ及び３０ｂとインジェクタ４４ａ及び４４ｂとの駆動が調整されて、スタック２０ａ及び２０ｂに供給される燃料ガスの各流量が略同じに制御され、スタック２０ａ及び２０ｂに供給される酸化剤ガスの各流量も略同じに制御される。
【００３４】
［要求出力判定］
燃料電池システムが起動されてからスタック２０ａ及び２０ｂの少なくとも一方の出力性能が取得済みではない場合（ステップＳ３でＮｏ）、ＥＣＵ６０は、要求出力が所定値α以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。所定値αは、予めＥＣＵ６０のＲＯＭに記憶されている。所定値αは、後述するステップＳ１３ａ及び１５ａやステップＳ１３ｂ及びＳ１５ｂを実行するために必要となる出力以上の値である。本実施例では、所定値αは、スタック２０ａ及び２０ｂのそれぞれの定格出力よりも大きい値である。要求出力が所定値α未満の場合（ステップＳ５でＮｏ）、ＥＣＵ６０は通常発電制御を実行する（ステップＳ２１）。
【００３５】
［増加速度判定］
要求出力が所定値α以上の場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、ＥＣＵ６０は、要求出力の増加速度を取得し（ステップＳ７）、要求出力の増加速度が第１閾値β未満であるか否かを判定する（ステップＳ９）。第１閾値βは、予めＥＣＵ６０のＲＯＭに定められている。ＥＣＵ６０は、要求出力の増加速度を、例えば以下のようにして取得する。ＥＣＵ６０は、アクセル開度や補機の駆動状態、その他車両１の走行状況等に基づいて要求出力を算出し、算出された実際の要求出力からその単位時間当たりの変化量を更に算出して、この変化量を要求出力の増加速度として取得する。要求出力の増加速度が第１閾値β未満であることは、後述する第１及び第２発電制御を実行するための所定条件の一例である。
【００３６】
要求出力の増加速度が第１閾値β以上の場合（ステップＳ９でＮｏ）、ＥＣＵ６０は通常発電制御を実行する（ステップＳ２１）。即ち、要求出力の増加速度が第１閾値β以上の場合には、スタック２０ａ及び２０ｂの双方の出力が増大される。ここで、上述したように要求出力には、モータ５４のみならずその他の補機の駆動に必要な電力分が含まれるが、要求出力の大半はモータ５４の駆動に必要な電力分が占める。従って、要求出力の増加速度が第１閾値β以上となる場合とは、モータ５４の駆動に必要な電力量の増加速度が大きい場合であり、例えば運転者のアクセル操作により車両１に急加速が要求されている場合である。このような場合に、スタック２０ａ及び２０ｂの双方の出力を増大させることにより、要求出力に対してスタック２０ａ及び２０ｂの実際の出力に応答遅れが生じることが抑制されている。これにより、ドライバビリティが確保されている。
【００３７】
要求出力の増加速度が第１閾値β未満の場合（ステップＳ９でＹｅｓ）、ＥＣＵ６０は、スタック２０ａの出力性能が取得済みであるか否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、ＥＣＵ６０は、燃料電池システムが起動されてからスタック２０ａの出力性能が取得された場合にオフからオンに切り換えられるスタック２０ａの出力性能取得フラグを参照して、本判定を行う。尚、ステップＳ５、Ｓ７、及びＳ９の順番は上述した場合に限定されない。
【００３８】
［第１発電制御］
スタック２０ａの出力性能が未取得の場合（ステップＳ１１でＮｏ）、ＥＣＵ６０は第１発電制御を実行する（ステップＳ１３ａ）。第１発電制御の前半では、要求出力が同一条件下で通常発電制御が実行される場合よりもスタック２０ａの出力が増大され且つスタック２０ｂの出力が低下される。第１発電制御の後半では、第１発電制御の前半で増大させたスタック２０ａの出力を徐々に低下させ、且つ第１発電制御の前半で低下させたスタック２０ｂの出力を徐々に増大させ、スタック２０ａ及び２０ｂの各出力が通常発電状態での出力に戻るように制御される。これらの出力の制御は、エアコンプレッサ３０ａ及び３０ｂとインジェクタ４４ａ及び４４ｂとの駆動が調整されることにより行われる。具体的には、第１発電制御の前半では、スタック２０ａに供給される燃料ガス及び酸化剤ガスの各流量を増大させ、スタック２０ｂに供給される燃料ガス及び酸化剤ガスの各流量を減少させる。第１発電制御の後半では、スタック２０ａに供給される燃料ガス及び酸化剤ガスの各流量を徐々に低下させ、スタック２０ｂに供給される燃料ガス及び酸化剤ガスの各流量を徐々に増大させる。本実施例では、第１発電制御の前半にスタック２０ａの出力電流が上述した上限電流値Ｉｍとなるまでスタック２０ａの出力が増大され、第１発電制御の後半でスタック２０ａの出力が元の出力まで戻るように低下される。また、その間のスタック２０ｂの出力は、スタック２０ａ及び２０ｂの合計出力が要求出力となるように増減制御される。
【００３９】
［スタック２０ａの出力性能取得］
次に、ＥＣＵ６０は、第１発電制御の実行中にスタック２０ａの出力性能を取得する（ステップＳ１５ａ）。具体的には、ＥＣＵ６０は、スタック２０ａの出力電流が上限電流値Ｉｍとなった時点でのスタック２０ａの実際の出力電圧値と、上限電流値Ｉｍとを乗算して出力電力を算出する。ＥＣＵ６０は、この出力電力が現時点でのスタック２０ａの出力性能を示す指標として取得し、具体的にはＥＣＵ６０のＲＡＭに記憶される。上限電流値Ｉｍとこれに対応する出力電圧値とが乗算させて算出された出力電圧は、現時点でスタック２０ａが出力可能な最大出力に相当する。このように、ＥＣＵ６０は、スタック２０ａの出力が通常発電制御が実行される場合よりも増大している第１発電制御の実行中にスタック２０ａの出力性能を取得することにより、スタック２０ａの正確な出力性能を取得することができる。
【００４０】
尚、スタック２０ａの出力性能が取得された場合には、上述したスタック２０ａの出力性能取得フラグがオフからオンに切り換えられる。また、前回実行された出力性能取得制御において取得されたスタック２０ａの出力性能は、今回取得された出力性能に更新されてもよいし、前回取得された出力性能とは別に今回取得された出力性能をＥＣＵ６０のＲＡＭに記憶してもよい。ステップＳ１５ａの処理は、スタック２０ａの出力性能を取得する性能取得部が実行する処理の一例である。
【００４１】
また、上述したように要求出力の増加速度が第１閾値β未満の場合に、第１発電制御が実行される。ここで、要求出力の増加速度が第１閾値β未満の場合とは、要求出力の増加速度が第１閾値β以上の場合とは異なり、要求出力に対する実際の出力の高い応答性が要求されない運転状態である。例えば、車両１が平坦であって勾配のない舗装道路を一定速度で走行しているような場合である。このような場合に、スタック２０ａの出力を増大させ且つスタック２０ｂの出力を低下させることにより、ドライバビリティへの影響を抑制しつつスタック２０ａの出力性能の取得の頻度が確保されている。
【００４２】
［スタック２０ａの累積運転時間取得］
次に、ＥＣＵ６０は、スタック２０ａの累積運転時間を取得する（ステップＳ１７ａ）。スタック２０ａの累積運転時間とは、スタック２０ａが発電している時間の合計時間である。ここで、ＥＣＵ６０のＣＰＵは、燃料電池システムの起動中において、スタック２０ａの出力の要求がなされている時間を常時カウントして累積運転時間を算出しており、所定の時間間隔毎に算出された累積運転時間をＲＡＭに更新して記憶している。ＥＣＵ６０のＣＰＵは、スタック２０ａの出力性能が取得された時点でのスタック２０ａの累積運転時間をＲＡＭから取得する。ここで、スタック２０ａの累積運転時間は、スタック２０ａの出力性能に影響を与える運転履歴の一例である。スタック２０ａの累積運転時間が長いほど、スタック２０ａの出力性能は低下しやすいからである。ステップＳ１７ａの処理は、スタック２０ａの運転履歴を取得する履歴取得部が実行する処理の一例である。
【００４３】
［スタック２０ａのデータ送信］
次に、ＥＣＵ６０は、取得したスタック２０ａの出力性能及び累積運転時間を含むデータを、外部サーバ１００にネットワークを介して無線送信する（ステップＳ１９ａ）。外部サーバ１００は、ＥＣＵ６０により送信された出力性能及び累積運転時間を含むデータを記憶する。これにより、例えば外部サーバ１００にアクセスすることにより、最新のスタック２０ａの出力性能と累積運転時間との関係を把握することができる。ステップＳ１９ａの処理は、スタック２０ａの運転履歴と、スタック２０ａの出力性能とを、当該燃料電池システムの外部に配置された外部サーバ１００に無線送信する送信部が実行する処理の一例である。尚、外部サーバ１００の代わりに、外部記憶装置として、ネットワークに接続されたクラウドサーバを用いてもよい。
【００４４】
［第２発電制御］
スタック２０ａの出力性能及び累積運転時間を含むデータの外部サーバ１００への送信後、ＥＣＵ６０は、再度ステップＳ１以降の処理を実行する。燃料電池システムの起動後においてＥＣＵ６０がスタック２０ｂの出力性能を取得していない場合には、ステップＳ３でＮｏと判定され、ＥＣＵ６０はステップＳ５以降の処理を実行する。ステップＳ５、Ｓ７、及びＳ９を経てステップＳ１１でＹｅｓと判定されると、ＥＣＵ６０は第２発電制御を実行する（ステップＳ１３ｂ）。第２発電制御においても、第１発電制御と同様に、第２発電制御の前半では、スタック２０ｂの出力が増大され且つスタック２０ａの出力が低下され、第２発電制御の後半では、スタック２０ｂの出力が徐々に低下され且つスタック２０ａの出力を徐々に増大させ、最終的にはスタック２０ａ及び２０ｂの各出力が通常発電状態の出力に戻るように制御される。第２発電制御でも、第１発電制御と同様に、第２発電制御の前半にスタック２０ｂの出力電流が上述した上限電流値Ｉｍとなるまでスタック２０ｂの出力が増大され、第２発電制御の後半でスタック２０ｂの出力が低下される。また、その間のスタック２０ａの出力は、スタック２０ａ及び２０ｂの合計出力が要求出力を満たすように、増減制御される。
【００４５】
［スタック２０ｂの出力性能取得］
次に、ＥＣＵ６０は、スタック２０ｂの出力性能を取得する（ステップＳ１５ｂ）。具体的には、スタック２０ａの出力性能の取得と同様に、スタック２０ｂの出力電流が上限電流値Ｉｍになった時点でのスタック２０ｂの実際の出力電圧値と上限電流値Ｉｍとが乗算されて算出された出力電力が、ＥＣＵ６０のＲＡＭに記憶される。このように、ＥＣＵ６０は、第２発電制御の実行中にスタック２０ｂの出力性能を取得するため、スタック２０ｂの正確な出力性能を取得できる。尚、燃料電池システムの起動後にスタック２０ｂの出力性能が取得されると、スタック２０ｂの出力性能取得フラグがオフからオンに切り換えられる。ステップＳ１５ｂの処理は、スタック２０ｂの出力性能を取得する性能取得部が実行する処理の一例である。
【００４６】
［スタック２０ｂの累積運転時間取得］
次に、ＥＣＵ６０は、スタック２０ｂの累積運転時間を取得する（ステップＳ１７ｂ）。具体的には、スタック２０ｂの累積運転時間の取得と同様に、ＥＣＵ６０のＣＰＵは、スタック２０ｂの出力性能が取得された時点でのスタック２０ｂの累積運転時間をＲＡＭから取得する。ステップＳ１７ａ及びＳ１７ｂの処理は、スタック２０ａ及び２０ｂの運転履歴を取得する履歴取得部が実行する処理の一例である。
【００４７】
［スタック２０ｂのデータ送信］
次に、ＥＣＵ６０は、取得したスタック２０ｂの出力性能及び累積運転時間を含むデータを、外部サーバ１００にネットワークを介して無線送信する（ステップＳ１９ｂ）。これにより、例えば外部端末から外部サーバ１００にアクセスすることにより、スタック２０ｂの出力性能と累積運転時間との関係を把握することができる。
【００４８】
スタック２０ａ及び２０ｂの双方の出力性能と累積運転時間とが外部サーバ１００に送信済みの場合には、外部サーバ１００にアクセスすることにより、双方の出力性能と累積運転時間との関係を把握できる。ステップＳ１９ｂの処理は、スタック２０ｂの累積運転時間と、スタック２０ｂの出力性能とを、上述した外部サーバ１００に送信する送信部が実行する処理の一例である。また、ステップＳ１９ａ及びＳ１９ｂの処理は、スタック２０ａ及び２０ｂの運転履歴と、スタック２０ａ及び２０ｂの出力性能とを、上述した外部サーバ１００に送信する送信部が実行する処理の一例である。ステップＳ１９ｂの後は、通常発電制御（ステップＳ２１）が実行される。また、燃料電池システムの起動後にＥＣＵ６０がスタック２０ａ及び２０ｂの双方の出力性能を取得した後は、ステップＳ３でＹｅｓと判定され、ＥＣＵ６０は通常発電制御を実行する（ステップＳ２１）。
【００４９】
ＥＣＵ６０は、このように取得したスタック２０ａ及び２０ｂの各出力性能に応じて、スタック２０ａ及び２０ｂのそれぞれの制御が変更できる。例えば、スタック２０ａの出力性能がスタック２０ｂの出力性能よりも低い場合には、スタック２０ａの出力の低下分を補うようにスタック２０ｂの出力を増大させてもよい。また、スタック２０ａ及び２０ｂの出力性能を、例えば車内のディスプレイ等に運転者が把握できる態様で表示してもよい。例えば、スタック２０ａ及び２０ｂの出力性能をスタック２０ａ及び２０ｂの合計の最大出力として示してもよいし、出力性能が良好状態か低下状態かを表示してもよい。また、スタック２０ａ及び２０ｂの少なくとも一方の出力性能が著しく低い場合には、ＬＩＭランプによりその旨を運転者に通知して修理や交換を促してもよい。また、スタック２０ａ及び２０ｂの出力性能の差が大きい場合には、要求出力がスタック２０ａ及び２０ｂのうち出力性能が高いスタックの最大出力以下の場合に、この出力性能が高いスタックを優先的に使用してもよい。これにより、出力性能の低いスタックの使用頻度を抑制でき、出力性能が低下したスタックの更なる出力性能の低下を抑制できる。
【００５０】
ＥＣＵ６０がスタック２０ａ及び２０ｂの出力性能を取得すると、スタック２０ａ及び２０ｂの各出力性能取得フラグはオンに切り換えられるため、ステップＳ３ではＮｏと判定される。尚、イグニッションがオフに切り換えられると、ＥＣＵ６０はスタック２０ａ及び２０ｂの各出力性能取得フラグをオフに切り換える。
【００５１】
尚、本実施例と異なり、要求出力の増加速度が第１閾値β以上の場合にも第１又は第２発電制御を実行すると以下のような問題が生じ得る。要求出力の増加速度が第１閾値β以上の場合に例えば第１発電制御を実行しようとすると、スタック２０ａの出力を急激に増大させる必要がある。しかしながら、実際にはスタック２０ａの出力を急激に増大させることができずに、要求出力に対してスタック２０ａ及び２０ｂの実際の出力に応答遅れが生じる可能性がある。スタック２０ａに酸化剤ガスを供給するエアコンプレッサ３０ａの回転速度を急激に上昇させた場合であっても、酸化剤ガスの抵抗により実際にスタック２０ａに供給される酸化剤ガスの流量を急激に増大させることは困難だからである。また、急激に酸化剤ガスの流量を増大させたとしても、かえって電解質膜の乾燥が進行して出力性能が一時的に低下する恐れもあるからである。従って、本実施例のように要求出力の増加速度が第１閾値β未満の場合に第１又は第２発電制御が実行されることにより、上述の応答遅れを生じずにスタック２０ａ又は２０ｂの出力性能を取得できる。
【００５２】
本実施例では、燃料電池システムの起動後においてスタック２０ａ及び２０ｂの双方の出力性能が未取得の場合に（ステップＳ３でＮｏ）、第１及び第２発電制御が実行され得るが、これに限定されない。例えば、燃料電池システムの累積運転時間が所定時間を超えたこと、車両１の走行距離が所定距離を超えたこと、前回のスタック２０ａ及び２０ｂの何れかの出力性能が取得されてからの経過時間が所定時間を超えたこと、の少なくとも何れかを上述した所定条件に含めてもよい。ここで、スタック２０ａ及び２０ｂの一方の出力性能が取得される場合にはその一方の出力が増大されるが、一般的に燃料電池の出力が増大するほどその損失も増大して燃費が低下する。このため、出力性能の取得の頻度の確保と燃費の低下の抑制とを比較考慮して、上述した所定条件を設定することが好ましい。
【００５３】
本実施例では、燃料電池の運転履歴の一例として、スタック２０ａ及び２０ｂの累積運転時間を説明したがこれに限定されない。例えば、スタック２０ａの運転履歴は、スタック２０ａの累積起動回数、累積停止回数、及び外気温が氷点下での累積起動回数の少なくとも一つであってもよい。累積運転時間が長いほど、又は、累積起動回数や累積停止回数が多いほど、スタック２０ａの出力性能は低下しやすいからである。また、外気温が氷点下での起動回数が多いほど、スタック２０ａのセル内で凝固した氷が電解質膜の性能に影響を及ぼしやすいからである。このような運転履歴は、各種センサにより取得され、随時ＥＣＵ６０のＲＡＭに記憶することが好ましい。例えば、累積起動回数や累積停止回数は、イグニッションスイッチ１１のオン、オフの回数がカウントすることにより算出できる。外気温が氷点下での累積起動回数は、イグニッションスイッチ１１のオンとなった場合に外気温センサにより検出された外気温が氷点下を示している場合をカウントすることにより算出できる。
【００５４】
本実施例では、ＥＣＵ６０は、スタック２０ａの出力性能及び累積運転時間を含むデータとスタック２０ｂの出力性能及び累積運転時間を含むデータとを個別に送信するが、スタック２０ａ及び２０ｂの双方の出力性能の取得後に双方の出力性能及び双方の運連履歴を含むデータを一度に送信してもよい。また、ＥＣＵ６０は、スタック２０ａ及び２０ｂの累積運転時間を随時送信し、スタック２０ａ及び２０ｂの何れかの出力性能が取得した場合にその出力性能を送信してもよい。即ち、データの送信のタイミングについては限定されない。
【００５５】
上記のステップＳ１３ａ及びＳ１３ｂ、Ｓ１５ａ及びＳ１５ｂでは、ＥＣＵ６０は、スタックの出力電流が上限電流値Ｉｍに制御された状態での出力性能を取得したがこれに限定されない。例えば、ＥＣＵ６０は、スタックの出力電圧が上述した下限電圧値Ｖｍに制御された状態での出力電流値と、下限電圧値Ｖｍとを乗算し、これにより得られた出力電力を出力性能として取得してもよい。何れの場合も、ＥＣＵ６０は、スタックの出力が現時点で最大出力となるように制御された状態での出力性能を取得するが、これに限定されない。例えば、ＥＣＵ６０は、スタックの出力電流を、スタックの定格出力の８０％程度、好ましくは９０％程度が出力されると見込まれる所定の電流値にまで制御して、その所定の電流値とそれに対応した実際の出力電圧値とを乗算して得られた出力電力をスタックの出力性能として取得してもよい。同様に、ＥＣＵ６０は、スタックの出力電圧を、スタックの定格出力の８０％程度、好ましくは９０％程度が出力されると見込まれる所定の電圧値にまで制御して、その所定の電圧値とそれに対応した実際の出力電流値とを乗算して得られた出力電力をスタックの出力性能として取得してもよい。定格出力の８０％程度であれば、スタックの出力性能がその出力に反映され得るからである。従って、上述した所定値αは、スタック２０ａ及び２０ｂの各定格出力の８０％以上の値であってもよい。
【００５６】
また、本実施例では、ＥＣＵ６０は、実際の出力電力をスタックの出力性能として取得するが、これに限定されない。例えば、ＥＣＵ６０は、スタックの出力電流が上限電流値Ｉｍに制御された状態での出力電圧値を、スタックの出力性能を示す指標として取得してもよい。図２に示したように、上限電流値Ｉｍに対応した出力電圧値が高いほど、スタックの出力性能が高いことを示すからである。また、ＥＣＵ６０は、スタックの出力電圧が下限電圧値Ｖｍに制御された状態での出力電流値を、スタックの出力性能を示す指標として取得してもよい。図２に示したように、下限電圧値Ｖｍに対応した出力電流値が高いほど、スタックの出力性能が高いことを示すからである。
【００５７】
次に、図４は、出力性能取得制御が実行された場合のタイミングチャートである。図４には、要求出力の推移と、要求出力の増加速度の推移と、スタック２０ａ及び２０ｂの各出力の推移とが示されている。時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて要求出力が徐々に増加するが、要求出力は所定値α以下であるため（ステップＳ５でＮｏ）、通常発電制御（ステップＳ２１）が実行される。時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけては、要求出力は所定値α以上であるが（ステップＳ５でＹｅｓ）、要求出力の増加速度は第１閾値β以上であるため（ステップＳ９でＮｏ）、通常発電制御（ステップＳ２１）が継続される。従って、時刻ｔ０から時刻ｔ２にかけては、スタック２０ａ及び２０ｂの出力は略同じ速度で増大する。
【００５８】
時刻ｔ２以降では、要求出力は所定値α以上の状態が継続されつつ（ステップＳ５でＹｅｓ）、要求出力の増加速度は第１閾値β未満となる（ステップＳ９でＹｅｓ）。このため、時刻ｔ２から時刻ｔ４までは、第１発電制御が実行され（ステップＳ１３ａ）、時刻ｔ２から時刻ｔ３までは第１発電制御の前半期間として、スタック２０ａの出力は増加するがスタック２０ｂの出力は低下する。時刻ｔ３において、スタック２０ａの出力が最大となり、ＥＣＵ６０はスタック２０ａの出力性能を取得する（ステップＳ１５ａ）。時刻ｔ３から時刻ｔ４までは第１発電制御の後半期間として、スタック２０ａの出力が徐々に低下しスタック２０ｂの出力が徐々に増大し、時刻ｔ４でスタック２０ａ及び２０ｂの出力が略同じとなる。
【００５９】
時刻ｔ４では、要求出力は所定値α以上であり（ステップＳ５でＹｅｓ）、要求出力の増加速度は第１閾値β未満であり（ステップＳ９でＹｅｓ）、スタック２０ａの出力性能は取得済みである（ステップＳ１１でＹｅｓ）。このため、時刻ｔ４から時刻ｔ６までは第２発電制御が実行され（ステップＳ１３ｂ）、時刻ｔ４から時刻ｔ５までは第２発電制御の前半期間として、スタック２０ｂの出力は増加するがスタック２０ａの出力は低下する。時刻ｔ５において、スタック２０ｂの出力が最大となり、ＥＣＵ６０はスタック２０ｂの出力性能を取得する（ステップＳ１５ｂ）。時刻ｔ５から時刻ｔ６までは第２発電制御の後半期間として、スタック２０ｂの出力が徐々に低下しスタック２０ａの出力が徐々に増大し、時刻ｔ６でスタック２０ａ及び２０ｂの出力が略同じとなる。時刻ｔ６以降では、通常発電制御が実行される（ステップＳ２１）。
【００６０】
尚、上記の第１発電制御の後半期間ではスタック２０ａの出力が最大出力から徐々に低下するが、この期間でスタック２０ａの出力電流値及び出力電圧値を取得して、これに基づいて出力電流値及び出力電圧値の関係、出力電流値及び出力電力値との関係、出力電圧値及び出力電力値との関係の少なくとも一つをスタック２０ａの出力性能として取得してもよい。これにより、スタック２０ａの出力が大きい所定の区間内でのスタック２０ａの出力性能を取得でき、スタック２０ａのより詳細な出力性能を把握できる。尚、スタック２０ａの出力が最大出力まで徐々に増大する第１発電制御の前半期間において、スタック２０ａの出力電流値及び出力電圧値を取得してスタック２０ａの出力性能を取得してもよい。しかしながらこの場合、スタック２０ａの出力が徐々に増大している期間において、酸化剤ガスの流量が徐々に増大することに起因して電解質膜が乾燥し、正確な出力性能が取得できない可能性がある。従って、スタック２０ａの出力が最大出力から徐々に低下している第１発電制御の後半期間においてスタック２０ａの出力性能を取得することが好ましい。スタック２０ｂに関しても同様である。
【００６１】
［出力性能取得制御（第１変形例）］
次に、出力性能取得制御の複数の変形例について説明する。尚、上述した出力性能取得制御と同一の処理については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。図５は、第１変形例の出力性能取得制御の一例を示したフローチャートである。第１変形例では、ＥＣＵ６０は、要求出力の増加速度そのものではなく、アクセル開度センサ１３に基づいてアクセル開度の増加速度を取得し（ステップＳ７ａ）、アクセル開度の増加速度が第２閾値βａ未満であるか否かを判定する（ステップＳ９ａ）。第２閾値βａは、予めＥＣＵ６０のＲＯＭに定められている。アクセル開度の増加速度が第２閾値βａ未満であることは、第１及び第２発電制御を実行するための所定条件の一例である。
【００６２】
ＥＣＵ６０は、アクセル開度の増加速度を、例えば以下のようにして取得する。ＥＣＵ６０は、アクセル開度センサ１３から所定の時間間隔毎にアクセル開度を取得し、前回取得したアクセル開度と今回取得したアクセル開度との差分をその所定の時間間隔で除算して得られた値を、アクセル開度の増加速度として取得する。このようにして得られた値が負の値の場合にはアクセル開度は減少していることを示し、正の値の場合には、アクセル開度は増大していることを示す。
【００６３】
ここで、「アクセル開度」が大きいほどスタック２０ａ及び２０ｂからモータ５４に供給すべき電力量が大きいこと、即ち、要求出力が大きいことを示す。従って、アクセル開度の増加速度が大きいほど、要求出力の「増加速度」も大きいことを示す。また、「要求出力」には、上述したように、モータ５４のみならずその他の補機をも駆動するために必要な電力分をも含まれるが、一般的に、モータ５４を駆動に必要な電力分の方が補機の駆動に必要な電力分よりも大きい。従って、アクセル開度の増加速度は、要求出力の増加速度に相関している。アクセル開度の増加速度が大きい場合とは、車両１に急発進や急加速が要求された場合である。また、アクセル開度の増加速度が小さい場合とは、例えばアクセル開度が一定であり車両１が一定速度で走行している場合である。アクセル開度の増加速度が第２閾値βａ未満であることは、第１及び第２発電制御を実行するための所定条件の一例である。
【００６４】
アクセル開度の増加速度は、上述した本実施例のように要求出力の増加速度を取得する場合よりも、早期に取得できる。要求出力の増加速度は、アクセル開度や補機の駆動状態、その他車両１の走行状況等に基づいて要求出力が算出された後に、要求出力の増加速度が算出されるのに対して、アクセル開度の増加速度は、アクセル開度の単位時間当たりの変化のみに基づいて算出されるからである。従って、実際に要求出力の増加速度が大きくなる前に、ステップＳ９以降の処理を開始でき、それ以降のステップＳ１３ａ等の処理も早期に開始できる。これにより、短期間で出力性能を取得できる。
【００６５】
尚、ステップＳ５、Ｓ７ａ、及びＳ９ａの順番は上述した場合に限定されない。また、ステップＳ９ａと本実施例のステップＳ９との双方を実行し、双方でＹｅｓの場合にステップＳ１１以降の処理を実行してもよい。要求出力の増加速度が大きくなる状態ではないことを精度よく推定できるからである。
【００６６】
［出力性能取得制御（第２変形例）］
図６は、第２変形例の出力性能取得制御の一例を示したフローチャートである。第２変形例では、ＥＣＵ６０は、アクセル開度の増加速度ではなくアクセル開度そのものを取得し（ステップＳ７ｂ）、アクセル開度が第３閾値βｂ未満であるか否かを判定する（ステップＳ９ｂ）。アクセル開度が第３閾値βｂ未満の場合には、第１又は第２発電制御が実行され得るが、アクセル開度が第３閾値βｂ未満ではない場合には、通常発電制御が実行される。アクセル開度が第３閾値βｂ未満であることは、第１及び第２発電制御を実行するための所定条件の一例である。
【００６７】
アクセル開度が第３閾値βｂ未満の場合、即ちアクセル開度が小さい場合には、要求出力の増加速度も小さいと推定できる。アクセル開度が小さいとは、アクセルペダルの踏み込み量が小さいことを示し、このような踏み込み量が小さい状態でアクセル開度の増加速度が大きくなるようにアクセルペダルが操作されるとは考えにくいからである。また、アクセル開度が大きい場合には、要求出力自体も大きく、要求出力の増加速度も大きくなりやすいと推定できる。アクセル開度が大きいとは、アクセルペダルの踏み込み量が大きいことを示し、アクセルペダルの踏み込み量が小さい状態から大きい状態に短期間で操作された場合もあると考えられるからである。このように、アクセル開度の増加速度ではなく、アクセル開度そのものを取得することにより、ＥＣＵ６０の処理負荷を低減できる。
【００６８】
尚、ステップＳ５、Ｓ７ｂ、及びＳ９ｂの順番は上述した場合に限定されない。また、ステップＳ９ｂと、ステップＳ９及び９ａとの少なくとも一方とを実行し、何れの処理においてもＹｅｓの場合にステップＳ１１以降の処理を実行してもよい。
【００６９】
［出力性能取得制御（第３変形例）］
図７は、第３変形例の出力性能取得制御の一例を示したフローチャートである。第３変形例では、ＥＣＵ６０は、車両１が現在地から所定期間内、例えば１分以内に走行することが予測される予測経路を取得し（ステップＳ７ｃ）、予測経路中に所定区間が除外されているか否かを判定する（ステップＳ９ｃ）。予測経路中に所定区間が除外されている場合には、第１又は第２発電制御が実行され得るが、予測経路中に所定区間が含まれている場合には、通常発電制御が実行される。予測経路中に所定区間が除外されていることは、第１及び第２発電制御を実行するための所定条件の一例である。
【００７０】
ここで、上記の所定区間は、高速道路の入口と、自動車専用道路の入口と、道路の上り勾配が所定値以上の区間と、道路の上り勾配の増大率が所定値以上となる区間とである。予測経路中にこれらの区間が含まれている場合には、要求出力の増加速度が大きいと推定できる。ここで、高速道路の入口とは、例えばＥＴＣ（自動料金収受システム）ゲートや料金所である。例えば、予測経路中に高速道路の入口が含まれていた場合には、一般道路からＥＴＣゲートに進入する際や、一般道路から料金所で車両１が一時停止して料金が支払われた後にも、車両１が急加速され要求出力の増加速度が大きくなると予測される。一般道路から自動車専用道路に進入する場合にも、同様である。また、道路の上り勾配が所定値以上の区間では、このような急勾配の区間に車両１が進入する際に、要求出力の増加速度が大きくなると予測される。道路の上り勾配の増大率が所定値以上となる区間でも、要求出力の増加速度が大きくなると予想される。
【００７１】
尚、所定区間には、高速道路の入口と、自動車専用道路の入口と、道路の上り勾配が所定値以上の区間及び道路の上り勾配の増大率が所定値以上となる区間の何れか一方であってもよい。道路の上り勾配が所定値以上の区間では、道路の上り勾配の増大率が所定値以上となる区間を含んでいる場合が多く、また、道路の上り勾配の増大率が所定値以上となる区間では、道路の上り勾配が所定値以上となる区間を含んでいる場合も多いからである。尚、所定区間に、道路の上り勾配が所定値以上の区間及び道路の上り勾配の増大率が所定値以上となる区間の双方を含めることにより、より要求出力の増加速度が大きくなると予想される区間を精度よく推定できる。
【００７２】
予測経路は、目的地が設定されたナビゲーション装置７０から取得してもよい。ナビゲーション装置７０に目的地が設定された場合には、ナビゲーション装置７０は、設定された目的地と、ＧＰＳ受信機により得られた現在地と、記憶された地図データとに基づいて、車両１が走行するのに適した経路を算出するからである。また、ＥＣＵ６０のＲＡＭに、車両１の走行済みの経路を示す走行履歴が記憶されている場合には、予測経路は、このような走行履歴に基づいて取得してもよい。また、車両１の平均車速や走行が予測される経路の制限速度等に基づいて、車両１が現在地から所定期間内に走行することが予測される予測経路を取得してもよい。
【００７３】
上述したように、車両１が現在地から１分以内に走行することが予測される予測経路が取得される場合を例に説明したが、これに限定されない。予測経路は、例えば、現在地から３分以内であってもよいし、５分以内、７分以内、及び１０分以内の何れであってもよい。これらの期間は、第１及び第２発電制御を実行してスタック２０ａ及び２０ｂの各出力性能を取得するのに要する時間を考慮して定めることが好ましい。即ち、スタック２０ａ及び２０ｂの各出力性能を取得するのに時間を要する場合には、この期間が長い方が好ましい。
【００７４】
尚、ステップＳ５、Ｓ７ｃ、及びＳ９ｃの順番は上述した場合に限定されない。また、ステップＳ９ｃと、ステップＳ９、Ｓ９ａ、及びＳ９ｂの少なくとも一つとを実行し、何れの処理においてもＹｅｓの場合にステップＳ１１以降の処理を実行してもよい。
【００７５】
［出力性能取得制御（第４変形例）］
図８は、第４変形例の出力性能取得制御の一例を示したフローチャートである。第４変形例の出力性能取得制御では、上述した本実施例の出力性能取得制御とは異なり、更に、ＥＣＵ６０により機能的に実現される温度取得部及び温度判定部により実現される。スタック２０ａの出力性能が取得済みではない場合（ステップＳ１１でＮｏ）、ＥＣＵ６０は、温度センサ２６ａからの出力値に基づいてスタック２０ａの温度を取得し（ステップＳ１２１ａ）、その温度が所定の温度範囲に属するか否かを判定する（ステップＳ１２２ａ）。所定の温度範囲とは、例えば、５０℃から８０℃であってもよいし、６０℃から７０℃であってもよい。
【００７６】
スタック２０ａの温度が所定の温度範囲に属しない場合（ステップＳ１２２ａでＮｏ）、ＥＣＵ６０は通常発電制御を実行するが（ステップＳ２１）、ステップＳ１２２ａでＹｅｓの場合には、ＥＣＵ６０は、第１発電制御を実行し（ステップＳ１３ａ）、スタック２０ａの出力性能を取得する（ステップＳ１５ａ）。このため、ＥＣＵ６０は、略一定の温度条件の下でスタック２０ａの出力性能を取得する。従って、ＥＣＵ６０は、スタック２０ａの温度変化に起因した出力性能への影響が抑制された条件下でのスタック２０ａの出力性能を取得する。また、スタック２０ａの温度が低すぎると、スタック２０ａ内で発生する凝縮水の量が増大してスタック２０ａの出力性能が一時的に低下する可能性がある。また、スタック２０ａの温度が高すぎると、スタック２０ａ内が乾燥してスタック２０ａの出力性能が一時的に低下する可能性がある。このような出力性能が一時的に低下し得る温度条件を除外して、ＥＣＵ６０はスタック２０ａの出力性能を取得する。以上により、ＥＣＵ６０は、スタック２０ａの正確な出力性能を取得できる。スタック２０ａの温度が所定範囲内に属することは、第１発電制御を実行するための所定条件の一例である。
【００７７】
スタック２０ｂについても同様に、スタック２０ａの出力性能が取得済みの場合（ステップＳ１１でＹｅｓ）、ＥＣＵ６０は、温度センサ２６ｂの出力値に基づいてスタック２０ｂの温度がスタック２０ｂの温度を取得し（ステップＳ１２１ｂ）、その温度が所定の温度範囲に属するか否かを判定する（ステップＳ１２２ｂ）。尚、ステップＳ１２２ａの温度範囲とステップＳ１２２ｂの温度範囲とは同じであることが好ましい。ＥＣＵ６０がスタック２０ａ及び２０ｂのそれぞれの出力性能を取得する際の温度条件を略同じにするためである。スタック２０ｂの温度が所定範囲内に属することは、第２発電制御を実行するための所定条件の一例である。
【００７８】
［燃料電池システムの構成（変形例）］
変形例の燃料電池システムについて説明する。図９は、変形例の燃料電池システムが搭載された車両１ａの構成図である。変形例の燃料電池システムでは、本実施例とは異なり、２つのエアコンプレッサ３０ａ及び３０ｂの代わりに単一のエアコンプレッサ３０ｃが設けられている。エアコンプレッサ３０ｃは、エアコンプレッサ３０ａ及び３０ｂの何れよりも大型であり、エアコンプレッサ３０ａ及び３０ｂによる酸化剤ガスの最大流量の合計と略同じ酸化剤ガスの流量をスタック２０ａ及び２０ｂに供給できる。エア配管３２ｃは、一端がエアコンプレッサ３０ｃに接続され、途中で２つに分岐して２つの他端がそれぞれスタック２０ａ及び２０ｂに接続されている。酸化剤ガスは、このエア配管３２ｃを介してエアコンプレッサ３０ｃからスタック２０ａ及び２０ｂに供給される。
【００７９】
また、エア配管３２ｃの互いに分岐した２つの分岐部には、それぞれバルブ３４ａ及び３４ｂが設けられている。バルブ３４ａ及び３４ｂの開度はＥＣＵ６０により調整される。バルブ３４ａ及び３４ｂの開度が調整されることにより、スタック２０ａ及び２０ｂのそれぞれに供給される酸化剤ガスの流量が制御される。エアコンプレッサ３０ｃ、バルブ３４ａ及び３４ｂ、インジェクタ４４ａ及び４４ｂは、スタック２０ａ及び２０ｂに反応ガスを供給する供給系の一例である。
【００８０】
例えば、通常発電制御から第１発電制御に切り換えは、通常発電制御ではバルブ３４ａ及び３４ｂの開度が略同じであった状態から、バルブ３４ａの開度が増大しバルブ３４ｂの開度が低下した状態に切替えられることにより行われる。即ち、エアコンプレッサ３０ｃの回転速度を変更することなく、バルブ３４ａ及び３４ｂの開度を制御することにより、第１発電制御が実行される。同様に、通常発電制御から第２発電制御に切り換えられる場合も、バルブ３４ａ及び３４ｂの開度を調整することにより行われる。これにより、第１又は第２発電制御を実行するためにエアコンプレッサ３０ｃの回転速度を変更する必要はないため、エアコンプレッサ３０ｃの回転速度の増減に伴う電力消費量の増大が抑制される。
【００８１】
［その他］
上記実施例及び変形例では、互いに並列接続された２つのスタック２０ａ及び２０ｂを含むが、互いに並列接続された３以上のスタックを含んでもよい。この場合も、要求出力の増加速度が大きい場合には、全てのスタックの出力を略同じとなるように制御し、要求出力の増加速度が小さい場合には少なくとも一つのスタックの出力を増大させ且つ残りのスタックの出力を低下させて、出力を増大させたスタックの出力性能を取得してもよい。これにより、要求出力の増加速度が大きい場合での実際の出力の応答遅れを抑制しつつ、要求出力の増加速度が小さい場合にスタックの出力性能の取得頻度が確保される。
【００８２】
上記実施例及び変形例でのスタック２０ａ及び２０ｂは、定格出力が同一であるがこれに限定されない。スタック２０ａ及び２０ｂの定格出力が異なっている場合には、通常発電制御では、スタック２０ａの定格出力に対する出力の割合とスタック２０ｂの定格出力に対する出力の割合とが略同一となるように制御される。第１発電制御では、通常発電状態よりもスタック２０ａの定格出力に対する出力の割合が増大し且つスタック２０ｂの定格出力に対する出力の割合が低下するように制御してもよい。
【００８３】
上記実施例及び変形例では、無線送信により外部サーバ１００にスタック２０ａ及び２０ｂの運転履歴及び出力性能を含むデータを送信したが、無線送信に限定されない。例えば、工場での車両１の修理時等において、ＥＣＵ６０に接続されたケーブルを介して車両１の外部に配置されたコンピュータ等の情報処理端末に、スタック２０ａ及び２０ｂの運転履歴及び出力性能を含むデータを送信してもよい。
【００８４】
上記実施例及び変形例では、燃料電池システムは車両に搭載されているが、これに限定されない。例えば、据置型の燃料電池システムであってもよい。また、車両には、自動車のみならず、二輪車、鉄道車両や、船舶、航空機等であってもよい。また、車両１は、駆動にモータ５４と内燃機関とを併用可能なハイブリット車両であってもよい。
【００８５】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１、１ａ  車両
１１  イグニッションスイッチ
１３  アクセル開度センサ
２０ａ、２０ｂ  燃料電池スタック（燃料電池ユニット、第１及び第２燃料電池）
２２ａ、２２ｂ  冷却水供給管
２４ａ、２４ｂ  冷却水排出管
２６ａ、２６ｂ  温度センサ
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  エアコンプレッサ
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ  エア配管（供給系）
３４ａ、３４ｂ  バルブ（供給系）
４０  燃料タンク（供給系）
４２  燃料配管（供給系）
４４ａ、４４ｂ  インジェクタ
５０ａ、５０ｂ  昇圧コンバータ
５２  インバータ
５４  モータ
６０  ＥＣＵ（要求出力取得部、供給系制御部、判定部、性能取得部、履歴取得部、送信部）
７０  ナビゲーション装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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