(57)【要約】【課題】燃料電池内部のフラディングに依拠して変化する拡散特性を定量化して測定可能な燃料電池監視装置を提供する。【解決手段】抵抗算出部５３３ａで算出したガス反応抵抗Ｒｃｔ等から反応ガスの触媒層１０２ａ、１０２ｂへの拡散の困難性を示すガス拡散抵抗Ｒｔｏｔａｌを算出すると共に、抵抗算出部５３３ａで算出したプロトン移動抵抗Ｒｍｅｍから燃料電池１内部のドライアップに依拠して変化する拡散特性を示す第２拡散抵抗Ｒｄｒｙを算出する。そして、ガス拡散抵抗Ｒｔｏｔａｌから第２拡散抵抗Ｒｄｒｙを除去することで、燃料電池１内部のフラディングに依拠して変化する拡散特性を第１拡散抵抗Ｒｗｅｔとして定量化して測定する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスおよび酸化剤ガスといった反応ガスが供給されることで電気エネルギを出力する少なくとも１つの単セル（１０）で構成される燃料電池（１）を監視する燃料電池監視装置であって、
前記燃料電池の出力電流を検出する電流検出手段（５１）と、
前記単セルの出力電圧を検出する電圧検出手段（５２）と、
前記燃料電池の出力信号に異なる周波数の信号を重畳する信号重畳手段（５３１）と、
前記信号重畳手段により前記異なる周波数の信号が重畳された際の前記電流検出手段の検出電流、および前記電圧検出手段の検出電圧から前記異なる周波数毎のインピーダンスを算出するインピーダンス算出手段（５３２）と、
前記燃料電池内部のフラディングに依拠して変化する拡散特性を示す第１拡散抵抗（Ｒｗｅｔ）を測定する拡散抵抗測定手段（５３３）と、を備え、
前記拡散抵抗測定手段（５３３）は、
前記インピーダンス算出手段にて算出された前記異なる周波数毎のインピーダンスに基づいてプロトン移動抵抗（Ｒｍｅｍ）、およびガス反応抵抗（Ｒｃｔ）それぞれを算出する抵抗算出部（５３３ａ）と、
前記燃料電池内部における前記反応ガスの拡散の困難性を示すガス拡散抵抗（Ｒｔｏｔａｌ）を算出するガス拡散抵抗算出部（５３３ｃ）と、
前記プロトン移動抵抗から前記燃料電池内部のドライアップに依拠して変化する拡散特性を示す第２拡散抵抗（Ｒｄｒｙ）を算出する第２拡散抵抗算出部（５３３ｄ）と、
前記ガス拡散抵抗から前記第２拡散抵抗を除去して前記第１拡散抵抗を算出する第１拡散抵抗算出部（５３３ｅ）と、
を有することを特徴とする燃料電池監視装置。
【請求項２】
前記第２拡散抵抗算出部は、前記プロトン移動抵抗を前記燃料電池内部の湿度（ＲＨ）に換算し、換算した湿度に基づいて前記第２拡散抵抗を算出することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池監視装置。
【請求項３】
前記第１拡散抵抗から前記燃料電池内部の含水量（Ｗ）を算出する含水量算出手段（５３４）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池監視装置。
【請求項４】
前記燃料電池は、複数の前記単セルを電気的に直列に接続した直列接続体として構成されており、
前記電圧検出手段は、前記複数の単セルの出力電圧を検出可能に構成され、
前記インピーダンス算出手段は、前記異なる周波数毎のインピーダンスを前記複数の単セル毎に算出するように構成され、
前記拡散抵抗測定手段は、前記第１拡散抵抗を前記複数の単セル毎に測定するように構成され、
前記含水量算出手段は、前記複数の単セル毎の含水量を算出するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池監視装置。
【請求項５】
前記含水量算出手段にて算出された算出含水量が予め設定された適正含水量範囲から外れた際に、前記燃料電池内部の含水量が前記適正含水量範囲となるように調整する含水量回復処理を実行する回復制御手段（５４ｃ）を備えることを特徴とする請求項３または４に記載の燃料電池監視装置。
【請求項６】
前記回復制御手段は、前記算出含水量が前記適正含水量範囲を上回った際に、前記算出含水量と前記適正含水量範囲の上限値（Ｗｔｈ１）との差分から必要排水量（ΔＷｗｅｔ）を算出し、前記必要排水量に応じて、前記燃料電池におけるガス入口部（１１ａ、１２ａ）とガス出口部（１１ｂ、１２ｂ）との圧力差を増加させることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池監視装置。
【請求項７】
前記回復制御手段は、前記算出含水量が前記適正含水量範囲を下回った際に、前記算出含水量と前記適正含水量範囲の下限値（Ｗｔｈ２）との差分から必要水分量（ΔＷｄｒｙ）を算出し、前記必要水分量に応じて、前記燃料電池における温度を低下させることを特徴とする請求項５または６に記載の燃料電池監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を監視する燃料電池監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池を効率良く運転させるために、燃料電池のインピーダンスから燃料電池内の含水量を把握し、燃料電池内の含水量を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、異なる周波数におけるインピーダンスから、燃料電池内の含水量の不足時（ドライアップ時）に増加する抵抗成分Ｒ１、および含水量の過剰（フラッディング）に増加する抵抗成分Ｒ２を求め、各抵抗成分Ｒ１、Ｒ２に基づいて燃料電池内の含水量を推定するようにしている。なお、抵抗成分Ｒ１は、電解質膜におけるプロトン移動抵抗に相当し、抵抗成分Ｒ２は、活性化過電圧および濃度過電圧（拡散過電圧）を抵抗換算したガス反応抵抗に相当するとものとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８６２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来技術で算出するガス反応抵抗は、フラッディングにより燃料電池内の反応ガスの拡散が阻害される場合だけでなく、例えば、反応ガスの供給量の変化によるガス濃度の変化といった他の要素の影響を受ける。
【０００６】
このため、従来技術の如く、単にガス反応抵抗に基づいて燃料電池内部における含水量の過多を判定する構成とすると、その判定精度が低く、燃料電池内部の含水量が過剰となる状態を的確に把握することが難しい。
【０００７】
ここで、燃料電池内部にフラディングが生ずる際には、燃料電池内部の酸化剤ガスおよび燃料ガスといった反応ガスの拡散状態が悪化することから、燃料電池内部における反応ガスの拡散の困難性を示すガス拡散抵抗に基づいて、燃料電池内部の含水量の過多を判定することが考えられる。
【０００８】
本発明者らの知見によれば、ガス反応抵抗および限界電流密度からガス拡散抵抗を定量的に測定可能であることが分かっているが、このガス拡散抵抗は、燃料電池内部にてドライアップが生じた際にも変化することがある。
【０００９】
例えば、燃料電池内部のドライアップにより触媒層における抵抗成分が増大すると、反応ガスが触媒層へ届き難くなり、ガス拡散抵抗が増すことがある。つまり、ガス拡散抵抗は、燃料電池内部のフラディングに依拠して変化する拡散特性だけでなく、ドライアップに依拠して変化する拡散特性を有している。
【００１０】
このため、単にガス拡散抵抗に基づいて燃料電池内部の含水量の過多を判定する構成としても、依然として、燃料電池内部の含水量が過剰となるような状態を的確に把握することが難しい。
【００１１】
本発明は上記点に鑑みて、燃料電池内部のフラディングに依拠して変化する拡散特性を定量化して測定可能な燃料電池監視装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、燃料ガスおよび酸化剤ガスといった反応ガスが供給されることで電気エネルギを出力する少なくとも１つの単セル（１０）で構成される燃料電池（１）を監視する燃料電池監視装置を対象としている。
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、燃料電池の出力電流を検出する電流検出手段（５１）と、単セルの出力電圧を検出する電圧検出手段（５２）と、燃料電池の出力信号に異なる周波数の信号を重畳する信号重畳手段（５３１）と、信号重畳手段により異なる周波数の信号が重畳された際の電流検出手段の検出電流、および電圧検出手段の検出電圧から異なる周波数毎のインピーダンスを算出するインピーダンス算出手段（５３２）と、燃料電池内部のフラディングに依拠して変化する拡散特性を示す第１拡散抵抗（Ｒｗｅｔ）を測定する拡散抵抗測定手段（５３３）と、を備える。そして、拡散抵抗測定手段（５３３）は、インピーダンス算出手段にて算出された異なる周波数毎のインピーダンスに基づいてプロトン移動抵抗（Ｒｍｅｍ）、およびガス反応抵抗（Ｒｃｔ）それぞれを算出する抵抗算出部（５３３ａ）と、燃料電池内部における反応ガスの拡散の困難性を示すガス拡散抵抗（Ｒｔｏｔａｌ）を算出するガス拡散抵抗算出部（５３３ｃ）と、プロトン移動抵抗から燃料電池内部のドライアップに依拠して変化する拡散特性を示す第２拡散抵抗（Ｒｄｒｙ）を算出する第２拡散抵抗算出部（５３３ｄ）と、ガス拡散抵抗から第２拡散抵抗を除去して第１拡散抵抗を算出する第１拡散抵抗算出部（５３３ｅ）と、を有することを特徴としている。
【００１４】
このように、ガス拡散特性から燃料電池内部のドライアップに依拠して変化する拡散特性を示す第２拡散抵抗を除去することで、燃料電池内部のフラディングに依拠して変化する拡散特性を第１拡散抵抗として定量化して測定することができる。この結果、燃料電池内部の含水量が過剰となるような状態を的確に把握することが可能となる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明では、第１拡散抵抗から燃料電池内部の含水量（Ｗ）を算出する含水量算出手段（５３４）を備えることを特徴としている。これによれば、燃料電池内部の含水量を精度よく算出することができるので、燃料電池内部の含水量が過剰となるような状態を的確に把握することが可能となる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明では、含水量算出手段にて算出された算出含水量が予め設定された適正含水量範囲から外れた際に、燃料電池内部の含水量が適正含水量範囲となるように調整する含水量回復処理を実行する回復制御手段（５４ｃ）を備えることを特徴としている。これによれば、燃料電池内部の含水量を適正量に維持することができるので、燃料電池を効率良く運転させることが可能となる。
【００１７】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。
【図２】実施形態に係る単セルの模式的な断面図である。
【図３】実施形態に係る単セルの内部構造を示す模式的な断面図である。
【図４】実施形態に係る燃料電池監視装置の模式図である。
【図５】信号重畳部にて燃料電池の出力信号に重畳させる交流信号を説明するための説明図である。
【図６】第１拡散抵抗を測定する過程を説明するための説明図である。
【図７】交流信号の周波数を変化させた際のインピーダンスを複素平面上に示した特性図である。
【図８】交流信号の周波数を変化させた際のインピーダンスを複素平面上に示した特性図である。
【図９】単セル内の含水量と第１拡散抵抗との対応関係を示す特性図である。
【図１０】実施形態に係る燃料電池監視装置が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】実施形態に係る燃料電池監視装置が実行する第１拡散抵抗の測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】単セル毎の含水量分布を示す図である。
【図１３】単セル毎の含水量の時間変化を示す図である。
【図１４】実施形態に係る燃料電池監視装置が実行する含水量回復処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】含水量回復処理を説明するための説明図である。
【図１６】含水量回復処理における含水量を減少させる処理を説明するための説明図である。
【図１７】含水量回復処理における含水量を増加させる処理を説明するための説明図である。
【図１８】含水量調整処理における含水量を増加させる処理を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態の燃料電池監視装置５は、電気自動車の一種である燃料電池車両の燃料電池システムに適用されて、車両に搭載された燃料電池１を監視するものである。
【００２０】
燃料電池１は、水素（燃料ガス）と酸素（酸化剤ガス）といった反応ガスの電気化学反応を利用して電気エネルギを出力するものである。本実施形態では、燃料電池１として固体高分子型燃料電池を採用している。
【００２１】
図１の全体構成図に示すように、燃料電池１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２を介して主に車両走行用電動モータや二次電池といった電気負荷（図示略）に電力を供給するように構成されている。本実施形態の燃料電池１は、最小単位となる単セル１０が複数積層されたスタック構造であり、各単セル１０を電気的に直列接続した直列接続体として構成されている。
【００２２】
各単セル１０は、図２の断面図に示すように、電解質膜１０１の両側を一対の触媒層１０２ａ、１０２ｂで挟んで構成される膜電極接合体１００、膜電極接合体１００の両側に配置された一対の拡散層１０３ａ、１０３ｂ、これらを挟持するセパレータ１１０で構成されている。
【００２３】
電解質膜１０１は、含水性を有する炭化フッ素系や炭化水素系等の高分子材料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。
【００２４】
一対の触媒層１０２ａ、１０２ｂは、それぞれ電極をなすもので、アノード電極を構成するアノード側触媒層１０２ａ、およびカソード電極を構成するカソード側触媒層１０２ｂで構成されている。各触媒層１０２ａ、１０２ｂは、図３の模式図に示すように、触媒作用を発揮する物質（例えば、白金粒子）１０２ｃ、当該物質１０２ｃを担持する担持カーボン１０２ｄ、担持カーボン１０２ｄを被覆するアイオノマー（電解質ポリマー）１０２ｅで構成されている。
【００２５】
拡散層１０３ａ、１０３ｂは、反応ガスを各触媒層１０２ａ、１０２ｂへ拡散させるもので、ガス透過性および電子伝導性を有する多孔質部材（例えば、カーボンペーパー、カーボンクロス）で構成されている。
【００２６】
セパレータ１１０は、例えば、導電性を有するカーボン製の基材で構成されている。各セパレータ１１０には、アノード側触媒層１０２ａに対向する部位に、燃料ガス（本例では水素）が流れる水素流路１１１が形成され、カソード側触媒層１０２ｂに対向する部位に、酸化剤ガス（本例では空気）が流れる空気流路１１２が形成されている。
【００２７】
各単セル１０は、水素および空気が供給されると、以下に示すように、水素および酸素の電気化学反応により、電気エネルギを出力する。
（アノード側）Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
（カソード側）２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ
図１に戻り、燃料電池１は、双方向に電力供給可能なＤＣ−ＤＣコンバータ２を介して、各種電気負荷に電気的に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、燃料電池１から各種電気負荷、あるいは、各種電気負荷から燃料電池１への電力の流れを制御するものである。
【００２８】
ここで、各単セル１０における各流路１１１、１１２の下流側には、水素と酸素の電気化学反応により生成される水分（生成水）が滞留し易い。各流路１１１、１１２に生成水が滞留すると、各触媒層１０２ａ、１０２ｂへの反応ガスの拡散が阻害されてしまう。
【００２９】
このため、燃料電池１には、単セル１０における反応ガスの拡散状態や含水量等を監視する燃料電池監視装置５が接続されている。なお、燃料電池監視装置５については後述する。
【００３０】
燃料電池１には、空気入口部１１ａに空気を供給するための空気供給配管２０が接続されると共に、空気出口部１１ｂから空気等を外部へ排出するための空気排出配管２１が接続されている。なお、空気入口部１１ａは燃料電池１におけるガス入口部を構成し、空気出口部１１ｂは燃料電池１におけるガス出口部を構成している。
【００３１】
空気供給配管２０は、その最上流部に大気中から吸入した空気を燃料電池１に圧送するための空気ポンプ２２が設けられている。そして、空気供給配管２０における空気ポンプ２２と燃料電池１との間には、燃料電池１に供給される空気の圧力を調整する空気調圧弁２３が設けられている。また、空気排出配管２１には、燃料電池１内部に存する生成水や不純物等を空気とともに外部へ排出するための電磁弁２４が設けられている。
【００３２】
また、燃料電池１には、水素入口部１２ａに水素を供給するための水素供給配管３０が接続されると共に、水素出口部１２ｂから微量な未反応水素等を外部へ排出するための水素排出配管３１が接続されている。なお、水素入口部１２ａは燃料電池１におけるガス入口部を構成し、水素出口部１２ｂは燃料電池１におけるガス出口部を構成している。
【００３３】
水素供給配管３０の最上流部には、高圧水素が充填された高圧水素タンク３２が設けられている。そして、水素供給配管３０における高圧水素タンク３２と燃料電池１との間には、燃料電池１に供給される水素の圧力を調整する水素調圧弁３３が設けられている。また、水素排出配管３１には、微量な未反応水素等を外部へ排出するための電磁弁３４が設けられている。
【００３４】
なお、本実施形態では、各調圧弁２３、３３および各電磁弁２４、３４が、燃料電池１のガス入口部１１ａ、１２ａにおける圧力とガス出口部１１ｂ、１２ｂにおける圧力との圧力差を調整する圧力差調整手段を構成している。
【００３５】
さらに、燃料電池１には、燃料電池１の温度を調整する冷却系として、冷却水が循環する冷却水循環回路４が接続されている。この冷却水循環回路４には、冷却水を循環させる水ポンプ４１、燃料電池１通過後の冷却水を外気と熱交換させて放熱する放熱器４２が設けられている。
【００３６】
また、冷却水循環回路４には、燃料電池１通過後の冷却水の温度から間接的に燃料電池１の温度を検出する温度センサ４３が設けられている。なお、本実施形態では、水ポンプ４１および放熱器４２が、燃料電池１の温度を調整する温度調整手段を構成している。
【００３７】
次に、燃料電池監視装置５について説明する。燃料電池監視装置５は、主に、電流測定部５１、電圧測定部５２、信号処理装置５３、制御装置５４で構成されている。
【００３８】
まず、電流測定部５１、電圧測定部５２、および信号処理装置５３について図４を用いて説明する。なお、図４では、燃料電池１の内部構造を示すために、燃料電池１を構成する単セル１０の一部を透視図で示している。
【００３９】
電流測定部５１は、単セル１０に設定された局所部位における出力電流を検出する電流検出手段である。本実施形態の電流測定部５１は、所定の単セル１０に隣接して配置された測定板５１１、測定板５１１における単セル１０の局所部位に対応する位置に設けられて、局所部位に流れる電流を検出する電流センサ５１２で構成されている。なお、電流センサ５１２としては、シャント抵抗を用いたセンサやホール素子を用いたセンサ等を採用することができる。また、電流測定部５１は、燃料電池１の積層方向の中段部に限らず、積層方向端部に配設してもよい。
【００４０】
電圧測定部５２は、単セル１０から出力される出力電圧を検出する電圧検出手段である。本実施形態の電圧測定部５２は、各単セル１０それぞれの出力電圧を検出可能に構成されている。なお、電流測定部５１、および電圧測定部５２は、それぞれ信号処理装置５３に接続されており、電流測定部５１、および電圧測定部５２からの各出力信号が信号処理装置５３に入力される。
【００４１】
信号処理装置５３は、各種入力信号に基づいて、制御処理や演算処理を実行するものであり、ＣＰＵ、記憶手段を構成する各種メモリ５３０等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路にて構成されている。
【００４２】
本実施形態の信号処理装置５３は、信号重畳部５３１、インピーダンス算出部５３２、拡散抵抗測定部５３３、含水量算出部５３４といった構成（ソフトウェアおよびハードウェア）を備えている。
【００４３】
信号重畳部５３１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２を介して燃料電池１に接続され、図５に示すように、燃料電池１の出力電流（直流成分Ｉ）に対して所定周波数の交流信号（交流成分ΔＩ）を重畳させる信号重畳手段である。
【００４４】
本実施形態の信号重畳部５３１は、高周波数（例えば、１ｋＨｚ）の交流信号、および低周波数（例えば、２０Ｈｚ）の交流信号といった異なる周波数の交流信号を、燃料電池１の出力電流に重畳するように構成されている。なお、信号重畳部５３１にて重畳する各交流信号は、燃料電池１の発電状態への影響を考慮して、燃料電池１の出力電流の１０％以内とすることが望ましいが、燃料電池１の発電状態に応じて変更するようにしてもよい。
【００４５】
インピーダンス算出部５３２は、信号重畳部５３１にて燃料電池１の出力電流に各交流信号を重畳した際の電流測定部５１の検出電流、および電圧測定部５２の検出電圧から異なる周波数毎のインピーダンスを算出するインピーダンス算出手段を構成している。
【００４６】
本実施形態のインピーダンス算出部５３２は、異なる周波数毎のインピーダンスを単セル毎に算出するように構成されている。なお、本実施形態のインピーダンス算出部５３２は、例えば、高速フーリエ変換処理等によって、異なる周波数毎のインピーダンスの絶対値および位相角を算出するように構成されている。
【００４７】
拡散抵抗測定部５３３は、燃料電池１内部のフラディングに依拠して変化する拡散特性を示すパラメータ（単位：ｓ／ｍ）として、第１拡散抵抗Ｒｗｅｔを測定する拡散抵抗測定手段である。本実施形態の拡散抵抗測定部５３３は、第１拡散抵抗Ｒｗｅｔを単セル１０毎に測定するように構成されている。
【００４８】
本実施形態の拡散抵抗測定部５３３は、図６に示すように、抵抗算出部５３３ａ、限界電流密度算出部５３３ｂ、ガス拡散抵抗算出部５３３ｃ、第２拡散抵抗算出部５３３ｄ、および第１拡散抵抗算出部５３３ｅといった演算部を備えている。
【００４９】
抵抗算出部５３３ａは、インピーダンス算出部５３２にて算出した異なる周波数毎のインピーダンスに基づいて、プロトン移動抵抗Ｒｍｅｍ、およびガス反応抵抗Ｒｃｔそれぞれを単セル１０毎に算出する演算部である。なお、プロトン移動抵抗Ｒｍｅｍは、電解質膜１０１の乾燥に伴って増大する抵抗過電圧を抵抗換算した成分であり、ガス反応抵抗Ｒｃｔは、活性化過電圧および濃度過電圧を抵抗換算した成分である。
【００５０】
本実施形態の抵抗算出部５３３ａは、異なる周波数のうち、高い方の周波数に対応する高周波インピーダンスからプロトン移動抵抗Ｒｍｅｍを算出する。また、異なる周波数のうち、低い方の周波数に対応する低周波インピーダンスの絶対値、および位相角、およびプロトン移動抵抗Ｒｍｅｍを用いて、ガス反応抵抗Ｒｃｔを算出する。
【００５１】
以下、本実施形態における燃料電池１のプロトン移動抵抗Ｒｍｅｍ、およびガス反応抵抗Ｒｃｔの算出方法について図７および図８を用いて説明する。なお、図７および図８は、周波数を低周波から高周波に変化させた際のインピーダンスを複素平面上に示した特性図（コールコールプロット図）である。
【００５２】
本実施形態では、図７および図８に示すように、高周波数ｆＨにおけるインピーダンスの実軸の値がプロトン移動抵抗Ｒｍｅｍに相当し、円弧状のインピーダンスの軌跡と実軸とが交わる２つの交点間の値がガス反応抵抗Ｒｃｔに相当するものとしている。
【００５３】
具体的には、まず、高周波数ｆＨにおけるインピーダンスの絶対値Ｒ１および位相θ１を、以下の数式Ｆ１に適用して、プロトン移動抵抗Ｒｍｅｍを算出する。
Ｒｍｅｍ＝Ｒ１ｃｏｓθ１…（Ｆ１）
また、異なる周波数ｆＬ、ｆＨにおけるインピーダンスの絶対値Ｒ１、Ｒ２、および位相θ２を、以下の数式Ｆ２、Ｆ３に適用して、低周波数ｆＬにおけるインピーダンス中のガス反応抵抗Ｒｃｔの特性を示す成分を算出する。
φ＝ｔａｎ−１［（Ｒ２ｓｉｎθ２）／｛（Ｒ２ｃｏｓθ２）−Ｒｍｅｍ｝］…（Ｆ２）
Ａ＝（Ｒ２ｓｉｎθ２）／（Ｒ２ｓｉｎφ）…（Ｆ３）
そして、前述の数式Ｆ２、Ｆ３により得られたφ、およびＡを、以下の数式Ｆ４に適用して、ガス反応抵抗Ｒｃｔを算出する。
Ｒｃｔ＝Ａ／ｃｏｓφ…（Ｆ４）
図６に戻り、限界電流密度算出部５３３ｂは、燃料電池１の発電時における限界電流密度Ｉｌｉｍを算出する演算部である。本実施形態の限界電流密度算出部５３３ｂは、ガス反応抵抗Ｒｃｔ、および単セル１０に生ずる濃度過電圧ηｃ等から限界電流密度Ｉｌｉｍを算出する。なお、限界電流密度算出部５３３ｂは、理論起電圧Ｅｏから、単セル１０の出力電圧（制御電圧）Ｅ、活性化電圧、および抵抗過電圧を引いた残りを濃度過電圧ηｃとして算出する。
【００５４】
具体的には、本実施形態では、限界電流密度Ｉｌｉｍを、例えば、以下の数式Ｆ５〜Ｆ９により算出する。
Ｉｌｉｍ＝｛ｅβ／（ｅβ−１）｝Ｉ…（Ｆ５）
β＝（ηｃｎＦ）／（２ＲＴ）…（Ｆ６）
ηｃ＝Ｅｏ−Ｅ−ηａ−ηＲ…（Ｆ７）
ηａ＝｛（ＲＴ）／（２αＦ）｝ｌｎ（Ｉ／Ｉｏ）…（Ｆ８）
ηＲ＝ＩＲｍｅｍ…（Ｆ９）
但し、数式Ｆ５〜Ｆ９における「Ｆ」はファラデー定数、「Ｒ」は気体定数、「Ｔ」は温度、「ｎ」は定数を示している。また、「Ｉ」は電流密度、「Ｉｏ」は交換電流密度、「Ｅ」は制御電圧、「Ｅｏ」は理論起電圧を示している。また、「ηｃ」は濃度過電圧、「ηａ」は活性化過電圧、「ηＲ」は抵抗過電圧を示し、「α」は電荷移動係数（定数）を示している。
【００５５】
続いて、ガス拡散抵抗算出部５３３ｃは、セパレータ１１０の各流路１１１、１１２を流通する反応ガスの触媒層１０２ａ、１０２ｂへの拡散の困難性を示すパラメータ（単位：ｓ／ｍ）であるガス拡散抵抗Ｒｔｏｔａｌを測定する演算部である。なお、ガス反応抵抗Ｒｔｏｔａｌは、フラッディングに依拠して変化する拡散特性を示す第１拡散抵抗Ｒｗｅｔ、およびドライアップに依拠して変化する拡散特性を示す第２拡散抵抗Ｒｄｒｙが含まれている（Ｒｔｏｔａｌ＝Ｒｗｅｔ＋Ｒｄｒｙ）。
【００５６】
本実施形態のガス拡散抵抗算出部５３３ｃは、予めガス拡散抵抗Ｒｔｏｔａｌと限界電流密度Ｉｌｉｍおよびガス反応抵抗Ｒｃｔとの相関特性を関数にモデル化し、当該相関特性をモデル化した関数に基づいて、ガス拡散抵抗Ｒｔｏｔａｌを算出する。
【００５７】
具体的には、本実施形態のガス拡散抵抗算出部５３３ｃは、限界電流密度Ｉｌｉｍおよびガス反応抵抗Ｒｃｔを、以下の数式Ｆ１０に適用してガス拡散抵抗Ｒｔｏｔａｌを算出する。
Ｒｔｏｔａｌ＝ρ（Ｉｌｉｍ／Ｒｃｔ）ξ…（Ｆ１０）
ここで、数式Ｆ１０は、予めガス拡散抵抗Ｒｔｏｔａｌ、限界電流密度Ｉｌｉｍ、およびガス反応抵抗Ｒｃｔの相関特性をモデル化した数式の一例である。なお、数式Ｆ１０は、ガス反応抵抗Ｒｃｔ、および限界電流密度Ｉｌｉｍそれぞれをガス拡散抵抗Ｒｔｏｔａｌおよび反応ガスのガス濃度を変数とする関数として定義し、各関数から反応ガスのガス濃度に関する項を除去することで導出することができる。
【００５８】
但し、数式Ｆ１０中のρおよびξは、単セル１０内の反応ガスのガス濃度を変化させた際の限界電流密度により予め測定しておいたガス拡散抵抗の実測値と、ガス反応抵抗Ｒｃｔ、および限界電流密度Ｉｌｉｍから算出するガス拡散抵抗の推定値とをフィッティングして設定するパラメータ（定数）である。
【００５９】
続いて、第２拡散抵抗算出部５３３ｄは、抵抗算出部５３３ａにて算出したプロトン移動抵抗Ｒｍｅｍから燃料電池１内部のドライアップに依拠して変化する拡散特性を示す第２拡散抵抗Ｒｄｒｙを算出する演算部である。
【００６０】
この第２拡散抵抗Ｒｄｒｙは、プロトン移動抵抗Ｒｍｅｍと同様に、燃料電池１内部の湿度ＲＨの低下に応じて増大する特性を有する。なお、プロトン移動抵抗Ｒｍｅｍは、以下の数式Ｆ１１に示すように、燃料電池１内の湿度ＲＨに相関性を有し、第２拡散抵抗Ｒｄｒｙは、以下の数式Ｆ１２に示すように、燃料電池１内の湿度ＲＨに相関性を有する拡散係数Ｄｄｒｙの逆数に比例する。
ＲＨ∝Ｂ（Ｒｍｅｍ）Ｃ…（Ｆ１１）
Ｒｄｒｙ∝Ｄ（σ／Ｄｄｒｙ）…（Ｆ１２）
但し、数式Ｆ１１中の「Ｂ」および「Ｃ」は定数を示している。また、数式Ｆ１２中の「Ｄ」は定数、「σ」は拡散層１０３ａ、１０３ｂの厚みを示している。
【００６１】
本実施形態の第２拡散抵抗算出部５３３ｄは、まず、メモリ５３０に予め記憶されたプロトン移動抵抗Ｒｍｅｍと燃料電池１内の湿度ＲＨとの相関関係を規定した制御マップを用いて、プロトン移動抵抗Ｒｍｅｍから燃料電池１内の湿度ＲＨを算出する。
【００６２】
そして、第２拡散抵抗算出部５３３ｄは、メモリ５３０に予め記憶された燃料電池１内の湿度ＲＨと拡散係数Ｄｄｒｙとの相関関係を規定した制御マップ、および数式Ｆ１２を用いて、先に算出した燃料電池１内の湿度ＲＨから第２拡散抵抗Ｒｄｒｙを算出する。
【００６３】
続いて、第１拡散抵抗算出部５３３ｅは、ガス拡散抵抗Ｒｔｏｔａｌから第２拡散抵抗Ｒｄｒｙを除去して、燃料電池１内部のフラディングに依拠して変化する拡散特性を示す第１拡散抵抗Ｒｗｅｔを算出する演算部である。
【００６４】
本実施形態の第１拡散抵抗算出部５３３ｅは、ガス拡散抵抗算出部５３３ｃにて算出したガス拡散抵抗Ｒｔｏｔａｌから第２拡散抵抗算出部５３３ｄで算出した第２拡散抵抗Ｒｄｒｙを減算した値を第１拡散抵抗Ｒｗｅｔ（＝Ｒｔｏｔａｌ−Ｒｄｒｙ）として算出する。
【００６５】
含水量算出部５３４は、拡散抵抗測定部５３３にて算出した単セル１０毎の第１拡散抵抗Ｒｗｅｔを各単セル１０内部の含水量に換算する含水量算出手段であり、算出した各単セル１０内部の含水量をメモリ５３０に記憶するように構成されている。
【００６６】
本実施形態の含水量算出部５３４では、図９に示す単セル１０の第１拡散抵抗Ｒｗｅｔが変化した際の単セル１０内部における含水量の測定結果から求めた以下の近似式Ｆ１３に、第１拡散抵抗Ｒｗｅｔを適用して各単セル１０内部の含水量Ｗを算出する。
Ｗ＝１０−８Ｒｗｅｔ４−１０−７Ｒｗｅｔ３−１０−５Ｒｗｅｔ２＋７×Ｒｗｅｔ−４…（Ｆ１３）
図１に戻り、燃料電池監視装置５の制御装置５４について説明する。制御装置５４は、各種入力信号に基づいて、制御処理や演算処理を実行するものであり、ＣＰＵ、記憶手段を構成する各種メモリ５４ａ等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路にて構成されている。
【００６７】
本実施形態の制御装置５４の入力側には、信号処理装置５３等が接続されており、各入力機器から出力信号が入力される。また、制御装置５４の出力側には、空気ポンプ２２、水ポンプ４１、空気調圧弁２３、電磁弁２４、水素調圧弁３３、電磁弁３４といった各種電気式アクチュエータ等が接続されており、これら制御機器が制御装置５４からの制御信号により制御される。
【００６８】
本実施形態の制御装置５４は、燃料電池１に求められる出力が得られるように制御機器を制御する発電制御処理を実行すると共に、燃料電池１内部の含水量を適正含水量範囲となるように調整する含水量回復処理を実行するように構成されている。なお、本実施形態では、制御装置５４における発電制御処理を実行する構成が発電制御手段５４ｂを構成し、制御装置５４における含水量回復処理を実行する構成が回復制御手段５４ｃを構成している。
【００６９】
次に、本実施形態の燃料電池監視装置５における燃料電池１の監視について図１０のフローチャートを用いて説明する。図１０の制御フローは、信号処理装置５３および制御装置５４が実行する処理をまとめたもので、燃料電池１の発電状態において周期的に実行される。
【００７０】
図１０に示すように、まず、信号処理装置５３の信号重畳部５３１にて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２を介して、燃料電池１の出力電流に予め定めた高周波数の交流信号および低周波数の交流信号を重畳する（Ｓ１０）。
【００７１】
続いて、信号重畳部５３１にて交流信号を付加した際の電流測定部５１、および電圧測定部５２の出力信号（検出値）を読み込む（Ｓ２０）。そして、信号処理装置５３のインピーダンス算出部５３２にて、異なる周波数それぞれに対応するインピーダンスを単セル１０毎に算出する（Ｓ３０）。
【００７２】
続いて、信号処理装置５３の拡散抵抗測定部５３３にて、各単セル１０における第１拡散抵抗Ｒ１ｗｅｔ、Ｒ２ｗｅｔ、…、Ｒｎｗｅｔを算出する（ｎ：単セル１０のセル番号）（Ｓ４０）。このステップＳ４０の処理の詳細については、図１１のフローチャートを用いて説明する。
【００７３】
図１１に示すように、まず、拡散抵抗測定部５３３の抵抗算出部５３３ａにて、各単セル１０のプロトン移動抵抗Ｒ１ｍｅｍ、Ｒ２ｍｅｍ、…、Ｒｎｍｅｍおよびガス反応抵抗Ｒ１ｃｔ、Ｒ２ｃｔ、…、Ｒｎｃｔを算出する（Ｓ４００）。そして、限界電流密度算出部５３３ｂにて、限界電流密度Ｉｌｉｍを算出する（Ｓ４１０）。
【００７４】
そして、拡散抵抗測定部５３３のガス拡散抵抗算出部５３３ｃにて、ガス反応抵抗Ｒｃｔおよび限界電流密度Ｉｌｉｍに基づいて、各単セル１０のガス拡散抵抗Ｒ１ｔｏｔａｌ、Ｒ２ｔｏｔａｌ、…、Ｒｎｔｏｔａｌを算出する（Ｓ４２０）。また、拡散抵抗測定部５３３の第２拡散抵抗算出部５３３ｄにて、各単セル１０の第２拡散抵抗Ｒ１ｄｒｙ、Ｒ２ｄｒｙ、…、Ｒｎｄｒｙを算出する（Ｓ４３０）。
【００７５】
次に、ステップＳ４２０で算出したガス拡散抵抗Ｒ１ｔｏｔａｌ、Ｒ２ｔｏｔａｌ、…、ＲｎｔｏｔａｌからステップＳ４３０で算出した第２拡散抵抗Ｒ１ｄｒｙ、Ｒ２ｄｒｙ、…、Ｒｎｄｒｙを除去して各単セル１０の第１拡散抵抗Ｒ１ｗｅｔ、Ｒ２ｗｅｔ、…、Ｒｎｗｅｔを算出する（Ｓ４４０）。
【００７６】
そして、全ての単セル１０について第１拡散抵抗Ｒ１ｗｅｔ、Ｒ２ｗｅｔ、…、Ｒｎｗｅｔを測定したか否かを判定する（Ｓ４５０）。この結果、全ての単セル１０について測定が完了したと判定された場合に第１拡散抵抗Ｒｗｅｔの測定処理を抜け、測定が完了していないと判定された場合には、測定が完了するまで待機する。
【００７７】
図１０に戻り、第１拡散抵抗Ｒｗｅｔの測定処理が完了すると、信号処理装置５３の含水量算出部５３４にて、第１拡散抵抗Ｒ１ｗｅｔ、Ｒ２ｗｅｔ、…、Ｒｎｗｅｔから各単セル１０の含水量Ｗ１〜Ｗｎを算出する（Ｓ５０）。
【００７８】
本実施形態の含水量算出部５３４では、算出した含水量Ｗ１〜Ｗｎ（図１２参照）を各単セル１０のセル番号ｎ毎にメモリ５３０に記憶すると共に、各単セル１０における含水量を時系列に纏めた含水量マップ（図１３参照）を生成する。
【００７９】
次に、制御装置５４では、含水量算出部５３４にて算出した各単セル１０の含水量Ｗ１〜Ｗｎが、予め定めた適正含水量範囲内であるか否かを判定する（Ｓ６０）。なお、適正含水量範囲は、燃料電池１に要求される出力が得られる範囲に設定されている。
【００８０】
ステップＳ６０の判定処理の結果、各単セル１０の含水量Ｗ１〜Ｗｎが全て適正含水量範囲内と判定された場合には、各単セル１０の含水量Ｗ１〜Ｗｎが適正となるので処理を終了する。
【００８１】
一方、ステップＳ６０の判定処理の結果、各単セル１０の含水量Ｗ１〜Ｗｎの少なくとも１つが適正含水量範囲外と判定された場合には、含水量を調整する含水量回復処理を実行する（Ｓ７０）。このステップＳ７０の処理の詳細については、図１４のフローチャートを用いて説明する。
【００８２】
図１４に示すように、制御装置５４は、各単セル１０の含水量Ｗ１〜Ｗｎが適正含水量範囲の上限値Ｗｔｈ１を上回っているか否かを単セル１０毎に判定する（Ｓ７００）。このステップＳ７００の判定処理の結果、各単セル１０の含水量Ｗ１〜Ｗｎの少なくとも一部が、上限値Ｗｔｈ１を上回っていると判定された場合、制御装置５４は、含水量を減少させる処理を行う（Ｓ７１０）。
【００８３】
具体的には、制御装置５４は、図１５に示すように、上限値Ｗｔｈ１から単セル１０内の含水量Ｗを減算して、単セル１０内から排出する必要がある必要排水量ΔＷｗｅｔを算出する。なお、必要排水量ΔＷｗｅｔは、単セル１０内の含水量Ｗと上限値Ｗｔｈ１との差分である。
【００８４】
さらに、制御装置５４は、必要排水量ΔＷｗｅｔを燃料電池１から排出するために必要となる各入口部１１ａ、１２ａの圧力と各出口部１１ｂ、１２ｂの圧力との目標圧力差ΔＰを決定する。なお、本実施形態の制御装置５４は、必要排水量ΔＷｗｅｔの増大に伴って目標圧力差ΔＰが増えるように、必要排水量ΔＷｗｅｔと目標圧力差ΔＰとの関係を規定した制御マップ（図１６参照）を用いて圧力差ΔＰを決定する。
【００８５】
そして、制御装置５４は、一時的に、各入口部１１ａ、１２ａの圧力と各出口部１１ｂ、１２ｂの圧力との圧力差が目標圧力差ΔＰまで増加するように、各調圧弁２３、３３を制御する。これにより、燃料電池１内に存する余剰な水分が外部へ排出されることで、燃料電池１内部の含水量が減少する。
【００８６】
また、ステップＳ７００の判定処理の結果、各単セル１０の含水量Ｗ１〜Ｗｎが適正上限値Ｗｔｈ１以下と判定された場合、制御装置５４は、全ての単セル１０の判定が完了したか否かを判定する（Ｓ７２０）。
【００８７】
この結果、全ての単セル１０の判定が完了していないと判定された場合、制御装置５４は、残りの単セル１０の判定を行う。一方、全ての単セル１０の判定が完了した判定された場合、制御装置５４は、各単セル１０の含水量Ｗ１〜Ｗｎが適正含水量範囲の下限値Ｗｔｈ２を下回っているか否かを単セル１０毎に判定する（Ｓ７３０）。
【００８８】
このステップＳ７３０の判定処理の結果、各単セル１０の含水量Ｗ１〜Ｗｎの少なくとも一部が、下限値Ｗｔｈ２を下回っていると判定された場合、制御装置５４は、燃料電池１の温度を低下させて含水量を増加させる処理を行う（Ｓ７４０）。
【００８９】
具体的には、制御装置５４は、図１５に示すように、単セル１０内の含水量Ｗから下限値Ｗｔｈ２を減算して、単セル１０内にて不足している水分量を示す必要水分量ΔＷｄｒｙを算出する。なお、必要水分量ΔＷｄｒｙは、単セル１０内の含水量Ｗと下限値Ｗｔｈ２との差分である。
【００９０】
さらに、制御装置５４は、予め必要水分量ΔＷｄｒｙと相対湿度との関係を規定した制御マップ（図１７参照）を用いて、必要水分量ΔＷｄｒｙを相対湿度に換算し、換算した相対湿度から燃料電池１内部の目標電池温度Ｔを決定する。なお、本実施形態の制御装置５４は、相対湿度の減少に伴って目標電池温度Ｔが低下するように、必要排水量ΔＷｗｅｔと目標電池温度Ｔとの関係を規定した制御マップ（図１８参照）を用いて目標温度Ｔを決定する。
【００９１】
そして、制御装置５４は、燃料電池１内部の温度が目標電池温度Ｔまで低下するように、水ポンプ４１を制御する。これにより、燃料電池１内に存する水蒸気が凝縮することで、燃料電池１内部の含水量が増加する。
【００９２】
また、ステップＳ７３０の判定処理の結果、各単セル１０の含水量Ｗ１〜Ｗｎが上限値Ｗｔｈ２以上と判定された場合、制御装置５４は、全ての単セル１０の判定が完了したか否かを判定する（Ｓ７５０）。
【００９３】
この結果、全ての単セル１０の判定が完了していないと判定された場合、制御装置５４は、残りの単セル１０の判定を行う。一方、全ての単セル１０の判定が完了した判定された場合、制御装置５４は、含水量回復処理を抜ける。
【００９４】
以上説明した本実施形態の燃料電池監視装置５では、ガス拡散抵抗Ｒｔｏｔａｌから第２拡散抵抗Ｒｄｒｙを除去することで、第１拡散抵抗Ｒｗｅｔを算出する構成としている。これにより、燃料電池１内部のフラディングに依拠して変化する拡散特性を第１拡散抵抗Ｒｗｅｔとして定量化して測定することができる。この結果、燃料電池内部の含水量が過剰となるような状態をより的確に把握することが可能となる。
【００９５】
また、本実施形態の燃料電池監視装置５は、第１拡散抵抗Ｒｗｅｔから燃料電池１内部の含水量Ｗを算出する含水量算出部５３４を備えている。このため、含水量算出部５３４で算出した算出含水量により、燃料電池１内部の含水量が過剰となるような状態を的確に監視することが可能となる。
【００９６】
特に、本実施形態の燃料電池監視装置５は、拡散抵抗測定部５３３にて第１拡散抵抗Ｒｗｅｔを単セル１０毎に算出すると共に、含水量算出部５３４にて単セル１０毎の含水量を算出するように構成されている。このため、燃料電池１における積層方向の含水量分布を把握することができ、一部の単セル１０内部の含水量が過剰となるような状態についても的確に監視することが可能となる。
【００９７】
また、本実施形態の燃料電池監視装置５は、制御装置５４にて、燃料電池１内部の含水量が適正含水量範囲となるように調整する含水量回復処理を実行するように構成されている。
【００９８】
これによれば、燃料電池１内部の含水量を適正量に維持することができるので、燃料電池１を出力のバラツキを抑制して、燃料電池１を効率良く運転させることが可能となり、燃料電池１の燃費向上を図ることができる。
【００９９】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述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した範囲内において適宜変更が可能である。例えば、以下のように種々変形可能である。
【０１００】
（１）上述の実施形態では、第２拡散抵抗算出部５３３ｄにて、プロトン移動抵抗Ｒｍｅｍから第２拡散抵抗Ｒｄｒｙを算出する例について説明したが、第２拡散抵抗Ｒｄｒｙの算出方法は、これに限定されない。例えば、燃料電池１内部の湿度を検出する湿度センサを追加し、当該湿度センサの検出値から第２拡散抵抗Ｒｄｒｙを算出するようにしてもよい。
【０１０１】
（２）上述の実施形態では、含水量算出部５３４にて、近似式Ｆ１３に第１拡散抵抗Ｒｗｅｔを適用して各単セル１０内部の含水量Ｗを算出する例について説明したが、含水量Ｗの算出方法は、これに限定されない。例えば、第１拡散抵抗Ｒｗｅｔと含水量Ｗとの関係を規定した制御マップをメモリ５３０に記憶しておき、当該制御マップを参照して含水量Ｗを算出するようにしてもよい。
【０１０２】
（３）上述の実施形態では、制御装置５４の含水量回復処理において、燃料電池１の空気入口部１１ａおよび空気出口部１１ｂの圧力差を増加させることで、燃料電池１内部の含水量を減少させる例について説明したが、これに限定されない。例えば、間欠的に電磁弁２４の開度を増加させることで、燃料電池１内部の含水量を減少させるようにしてもよい。
【０１０３】
（４）上述の実施形態では、制御装置５４の含水量回復処理において、燃料電池１の温度を低下させることで、燃料電池１内部の含水量を増加させる例について説明したが、これに限定されない。例えば、空気ポンプ２２による空気の圧送量を減じて、空気のストイキ比を低下させたり、燃料電池１へ供給される空気を加湿したりすることで、燃料電池１内部の含水量を増加させるようにしてもよい。
【０１０４】
（５）上述の実施形態の如く、燃料電池１内部の含水量を直接的に把握するために、燃料電池監視装置５に含水量算出部５３４を設けることが望ましいが、これに限定されない。例えば、燃料電池監視装置５の含水量算出部５３４を廃し、第１拡散抵抗Ｒｗｅｔにて燃料電池１内部の含水量を間接的に把握するようにしてもよい。
【０１０５】
（６）上述の実施形態の如く、燃料電池１を効率よく運転させるためには、制御装置５４にて含水量回復処理を実行することが望ましいが、これに限定されない。例えば、燃料電池１内部の含水量が適正含水量範囲から外れた際に、制御装置５にて、その旨を乗員等に対して報知するようにしてもよい。
【０１０６】
（７）上述の実施形態の如く、制御装置５４の含水量回復処理にて、燃料電池１内の含水量を減少させる処理、および含水量を増加させる処理の双方を行うことが望ましいが、これに限定されず、いずれか一方の処理だけを行うようにしてもよい。
【０１０７】
（８）上述の実施形態の如く、拡散抵抗測定部５３３にて全ての単セル１０の第１拡散抵抗Ｒｗｅｔを測定し、含水量算出部５３４にて全ての単セル１０の含水量Ｗをすることが望ましいが、これに限定されない。例えば、各単セル１０における代表的な単セル１０の第１拡散抵抗Ｒｗｅｔおよび含水量Ｗを算出する構成としてもよい。
【０１０８】
この場合、電圧検出手段を構成する電圧測定部５２では、各単セル１０から出力される出力電圧の全てを検出する必要がない。このため、例えば、燃料電池１全体の出力電圧を検出する電圧センサや、複数の単セル１０の一部の出力電圧を検出する電圧センサにより電圧検出手段を構成するようにしてもよい。
【０１０９】
（９）上述の実施形態では、単セル１０の局所部位を流れる電流を検出する電流測定部５１を電流検出手段として用いる例について説明したが、これに限らず、例えば、燃料電池１全体の出力電流を検出する電流センサを電流検出手段として用いてもよい。
【０１１０】
（１０）上述の実施形態では、予めガス拡散抵抗Ｒｔｏｔａｌ、限界電流密度Ｉｌｉｍ、およびガス反応抵抗Ｒｃｔの相関特性をモデル化した数式Ｆ１０に基づいて、ガス拡散抵抗Ｒｔｏｔａｌを算出する例について説明したが、これに限定されない。
【０１１１】
例えば、予めガス拡散抵抗Ｒｔｏｔａｌと限界電流密度Ｉｌｉｍおよびガス反応抵抗Ｒｃｔとの相関特性をモデル化した制御マップを作成しておき、限界電流密度Ｉｌｉｍおよびガス反応抵抗Ｒｃｔを当該制御マップに適用することで、ガス拡散抵抗Ｒｔｏｔａｌを算出するようにしてもよい。
【０１１２】
（１１）上述の実施形態では、高周波数ｆＨにおけるインピーダンスの絶対値Ｒ１および位相角θ１からプロトン移動抵抗Ｒｍｅｍを算出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、高周波数ｆＨにおけるインピーダンスの位相角θ１が小さい場合、高周波数ｆＨにおけるインピーダンスの絶対値Ｒ１をプロトン移動抵抗Ｒｍｅｍとしてもよい。
【０１１３】
（１２）上述の実施形態では、円弧状のインピーダンスの軌跡と実軸とが交わる２つの交点間の値がガス反応抵抗Ｒｃｔに相当とし、数式Ｆ２〜Ｆ４を用いてガス反応抵抗Ｒｃｔを算出する例について説明したが、これに限定されない。
【０１１４】
円弧状のインピーダンスの軌跡と実軸とが交わる２つの交点間の値は、活性化過電圧の影響を受けることから、例えば、以下の数式の如く、活性化過電圧の影響を除去した値を、ガス反応抵抗Ｒｃｔとして算出するようにしてもよい。
Ｒｃｔ＝Ａ／ｃｏｓφ−ηａ／Ｉ
但し、数式中の「ηａ」が活性化過電圧、「Ｉ」が電流密度を示している。なお、「Ｉ」は、電流測定部５１の測定値を用いることができ、活性化電圧ηａに関しては、数式Ｆ８により求めることができる。
【０１１５】
（１３）上述の実施形態では、複数の単セル１０を電気的に直列接続して構成される燃料電池１に燃料電池監視装置５を適用する例について説明したが、これに限定されない。例えば、１つの単セル１０で構成される燃料電池１や、単セル１０を電気的に並列接続して構成される燃料電池１に燃料電池監視装置５を適用してもよい。
【０１１６】
（１４）上述の実施形態では、車両に搭載される燃料電池１に燃料電池監視装置５を適用する例について説明したが、これに限らず、工場や家庭で用いられる据置型の燃料電池１に燃料電池監視装置５を適用してもよい。
【０１１７】
（１５）上述の各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【０１１８】
（１６）上述の各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。
【０１１９】
（１７）上述の各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。
【符号の説明】
【０１２０】
５１                電流測定部（電流検出手段）
５２                電圧測定部（電圧検出手段）
５３１              信号重畳部（信号重畳手段）
５３２              インピーダンス算出部（インピーダンス算出手段）
５３３              拡散抵抗測定部（拡散抵抗測定手段）
５３３ａ            抵抗算出部
５３３ｃ            ガス拡散抵抗算出部
５３３ｄ            第２拡散抵抗算出部
５３３ｅ            第１拡散抵抗算出部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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