(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードガス及びカソードガスを燃料電池に供給して発電させる燃料電池システムであって、  前記燃料電池に接続される補機と、  前記燃料電池の暖機時に、前記補機への供給電力を調整して前記燃料電池の発電電力を制御する暖機時電力制御手段と、  前記燃料電池の暖機中に、前記補機への供給電力を一時的に小さくして、その時の少なくとも２組の電流値と電圧値に基づいて、前記燃料電池のＩＶ特性を推定するＩＶ特性推定手段と、を備える燃料電池システム。
【請求項２】
前記補機は、    前記燃料電池の余剰電力を貯えるバッテリ、及び、前記燃料電池の発電時に駆動される電気部品であり、  前記ＩＶ特性推定手段は、    前記暖機時電力制御手段によって前記電気部品の消費電力を調整して前記燃料電池の出力電流が所定の暖機時目標出力電流となるように前記燃料電池の発電電力を制御している暖機中に、前記バッテリへの電力供給によって前記燃料電池の出力電流を上げた後に出力電流を低下させ、出力電流を低下させている時の少なくとも２組の電流値と電圧値に基づいて、前記燃料電池のＩＶ特性を推定する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記ＩＶ特性推定手段は、    前記燃料電池の出力電流を前記暖機時目標出力電流に向けて徐々に上昇させている過渡時において、前記燃料電池の出力電流に前記バッテリの充電可能電流を加えた上限出力電流と、前記暖機時目標出力電流から前記バッテリの放電可能電流を引いた定常時下限出力電流と、の差が所定値以上となったときに、前記バッテリへの電力供給を開始して前記燃料電池の出力電流を上げる、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記ＩＶ特性推定手段は、    前記燃料電池の出力電流を前記暖機時目標出力電流に向けて徐々に上昇させている過渡時において、前記燃料電池の出力電流が、前記暖機時目標出力電流から前記バッテリの放電可能電流を引いた定常時下限出力電流以上となったときに、前記バッテリへの電力供給を開始して前記燃料電池の出力電流を上げる、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
アノードガス及びカソードガスを燃料電池に供給して発電させ、前記燃料電池に接続される補機を備える燃料電池システムの制御方法であって、  前記燃料電池の暖機時に、前記補機への供給電力を調整して前記燃料電池の発電電力を制御する暖機時電力制御工程と、  前記燃料電池の暖機中に、前記補機への供給電力を一時的に小さくして、その時の少なくとも２組の電流値と電圧値に基づいて、前記燃料電池のＩＶ特性を推定するＩＶ特性推定工程と、を備える燃料電池システムの制御方法。
【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及び燃料電池システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  ＪＰ２０００−３５７５２６Ａには、従来の燃料電池システムとして、燃料電池の出力電流を変化させながら検出した出力電圧に基づいて、燃料電池の電流電圧特性を推定するものが開示されている。
【発明の概要】
【０００３】  燃料電池システムの起動後は、燃料電池の発電電力で補機を駆動することで燃料電池を暖機させ、燃料電池のＩＶ特性が所望のＩＶ特性になってから車両の走行許可を出すようにしている。そのため、燃料電池の暖機中からＩＶ特性を推定し、推定したＩＶ特性が所望のＩＶ特性になった時点で車両の走行許可を出すことで、可能な限り車両の走行許可を早く出せるようにすることを検討している。
【０００４】  しかしながら、ＩＶ特性の推定精度を確保するためには、一定以上の電流幅で燃料電池の出力電流を変化させたときの出力電圧に基づいて、ＩＶ特性を推定する必要がある。そのため、燃料電池内の水や氷の影響で発電が不安定となる暖機中に、精度良くＩＶ特性を推定するために燃料電池の出力電流を電流幅分だけ急激に上昇させると、その急激な電流変化によって電圧落ちが発生するおそれがある。
【０００５】  一方で、このような電圧落ちを防ぐために、燃料電池の出力電流を徐々に上昇させたときの出力電圧に基づいてＩＶ特性を推定しようとすると、燃料電池の暖機中は時々刻々とＩＶ特性が変化しているため、出力電流の上昇中に推定したいＩＶ特性が変化してしまい、推定精度が確保できなくなるおそれがある。
【０００６】  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、電圧落ちの発生を抑制しつつ、ＩＶ特性の推定精度を確保することを目的とする。
【０００７】  本発明のある態様によれば、アノードガス及びカソードガスを燃料電池に供給して発電させる燃料電池システムが提供される。そして、その燃料電池システムが、燃料電池に接続される補機と、燃料電池の暖機時に補機への供給電力を調整して燃料電池の発電電力を制御する暖機時電力制御手段と、燃料電池の暖機中に補機への供給電力を一時的に小さくして、その時の少なくとも２組の電流値と電圧値に基づいて燃料電池のＩＶ特性を推定するＩＶ特性推定手段と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による燃料電池システムの概略図である。
【図２】図２は、燃料電池スタックの温度と、燃料電池スタックの電流電圧特性と、の関係を示す図である。
【図３】図３は、燃料電池システムの起動時における燃料電池スタックのＩＶ特性の推定方法について説明する図である。
【図４】図４は、出力電流を低下させながらデータを取得する理由について説明する図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態による目標出力電流を設定する制御ブロック図である。
【図６】図６は、図５の制御ブロック図によって制御された出力電流及び発電電力の動作を示すタイムチャートである。
【図７】図７は、本発明の一実施形態によるＩＶ特性推定制御について説明するフローチャートである。
【図８】図８は、過渡時ＩＶ特性推定処理について説明するフローチャートである。
【図９】図９は、定常時ＩＶ特性推定処理について説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】  以下、図面等を参照して本発明の各実施形態について説明する。
【００１０】  燃料電池は電解質膜をアノード電極（燃料極）とカソード電極（酸化剤極）とによって挟み、アノード電極に水素を含有するアノードガス（燃料ガス）、カソード電極に酸素を含有するカソードガス（酸化剤ガス）を供給することによって発電する。アノード電極及びカソード電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。
【００１１】      アノード電極  ：    ２Ｈ2 →４Ｈ+ ＋４ｅ-     …(１)      カソード電極  ：    ４Ｈ+ ＋４ｅ- ＋Ｏ2 →２Ｈ2Ｏ …(２)
【００１２】  この（１）（２）の電極反応によって燃料電池は１ボルト程度の起電力を生じる。
【００１３】  燃料電池を自動車用動力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、車両駆動用の電力を取り出す。
【００１４】  図１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。
【００１５】  燃料電池システム１００は、燃料電池スタック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、電力系４と、コントローラ５と、を備える。
【００１６】  燃料電池スタック１は、数百枚の燃料電池を積層したものであり、アノードガス及びカソードガスの供給を受けて、車両の駆動に必要な電力を発電する。燃料電池スタック１は、電力を取り出す端子として、アノード電極側出力端子１１と、カソード電極側出力端子１２と、を備える。
【００１７】  カソードガス給排装置２は、燃料電池スタック１にカソードガスを供給するとともに、燃料電池スタック１から排出されるカソードオフガスを外気に排出する装置である。カソードガス給排装置２は、カソードガス供給通路２１と、フィルタ２２と、カソードコンプレッサ２３と、カソードガス排出通路２４と、カソード調圧弁２５と、を備える。
【００１８】  カソードガス供給通路２１は、燃料電池スタック１に供給す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は、一端がフィルタ２２に接続され、他端が燃料電池スタック１のカソードガス入口孔に接続される。
【００１９】  フィルタ２２は、カソードガス供給通路２１に取り込むカソードガス中の異物を取り除く。
【００２０】  カソードコンプレッサ２３は、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２３は、フィルタ２２を介してカソードガスとしての空気（外気）をカソードガス供給通路２１に取り込み、燃料電池スタック１に供給する。
【００２１】  カソードガス排出通路２４は、燃料電池スタック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２４は、一端が燃料電池スタック１のカソードガス出口孔に接続され、他端が開口端となっている。
【００２２】  カソード調圧弁２５は、カソードガス排出通路２２に設けられる。カソード調圧弁２５は、コントローラ５によってその開度が任意の開度に制御されて、燃料電池スタック１に供給されるカソードガスの圧力を所望の圧力に調節する。
【００２３】  アノードガス給排装置３は、燃料電池スタック１にアノードガスを供給するとともに、燃料電池スタック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２４に排出する装置である。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、調圧弁３３と、アノードガス排出通路３４と、パージ弁３５と、を備える。
【００２４】  高圧タンク３１は、燃料電池スタック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。
【００２５】  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スタック１に供給するための通路である。アノードガス供給通路３２は、一端が高圧タンク３１に接続され、他端が燃料電池スタック１のアノードガス入口孔に接続される。
【００２６】  調圧弁３３は、アノードガス供給通路３２に設けられる。調圧弁３３は、コントローラ５によって開閉制御されて、高圧タンク３１からアノードガス供給通路３２に流れ出したアノードガスの圧力を所望の圧力に調節する。
【００２７】  アノードガス排出通路３４は、燃料電池スタック１から排出されるアノードオフガスが流れる通路である。アノードガス排出通路３４は、一端が燃料電池スタック１のアノードガス出口孔に接続され、他端がカソードガス排出通路２４に接続される。
【００２８】  パージ弁３５は、アノードガス排出通路３４に設けられる。パージ弁３５は、コントローラ５によって開閉制御され、アノードガス排出通路３４からカソードガス排出通路２４に排出するアノードオフガスの流量を制御する。
【００２９】  電力系４は、電流センサ４１と、電圧センサ４２と、走行モータ４３と、インバータ４４と、バッテリ４５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４６と、を備える。
【００３０】  電流センサ４１は、燃料電池スタック１から取り出される電流（以下「出力電流」という。）を検出する。
【００３１】  電圧センサ４２は、アノード電極側出力端子１１とカソード電極側出力端子１２の間の端子間電圧（以下「出力電圧」という。）を検出する。
【００３２】  走行モータ４３は、ロータに永久磁石を埋設し、ステータにステータコイルを巻き付けた三相交流同期モータである。走行モータ４３は、燃料電池スタック１及びバッテリ４５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、ロータが外力によって回転させられる車両の減速時にステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機としての機能と、を有する。
【００３３】  インバータ４４は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの複数の半導体スイッチから構成される。インバータ４４の半導体スイッチは、コントローラ５によって開閉制御され、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。インバータ４４は、走行モータ４３を電動機として機能させるときは、燃料電池スタック１の発電電力とバッテリ４５の出力電力との合成直流電力を三相交流電力に変換して走行モータ４３に供給する。一方で、走行モータ４３を発電機として機能させるときは、走行モータ４３の回生電力（三相交流電力）を直流電力に変換してバッテリ４５に供給する。
【００３４】  バッテリ４５は、燃料電池スタック１の発電電力（出力電流×出力電圧）の余剰分及び走行モータ４３の回生電力を充電する。バッテリ４５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２３などの補機類及び走行モータ４３に供給される。
【００３５】  ＤＣ／ＤＣコンバータ４６は、燃料電池スタック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４６によって燃料電池スタック１の出力電圧を制御することで、燃料電池スタック１の出力電流、ひいては発電電力が制御される。
【００３６】  コントローラ５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５には、前述した電流センサ４１や電圧センサ４２の他にも、アクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル操作量」という。）を検出するアクセルストロークセンサ５１、バッテリ４５の充電量を検出するＳＯＣセンサ５２、バッテリ４５の温度を検出バッテリ温度センサ５３などの燃料電池システム１００を制御するために必要な各種センサからの信号が入力される。
【００３７】  図２は、燃料電池スタック１の温度と、燃料電池スタック１の電流電圧特性（以下「ＩＶ特性」という。）と、の関係を示す図である。図２において、実線で示したＩＶ特性が、燃料電池スタック１の暖機が完了した後のＩＶ特性（以下「基準ＩＶ特性」という。）である。
【００３８】  図２に示すように、燃料電池スタック１のＩＶ特性は燃料電池スタック１の温度に応じて変化し、燃料電池スタック１の温度が低い場合ほど、同じ電流値の出力電流を燃料電池から取り出したときの出力電圧は低くなる。すなわち、燃料電池スタック１の温度が低いときほど、燃料電池スタック１の発電効率は低下する。
【００３９】  燃料電池スタック１の発電効率が低下した状態で車両の走行を許可してしまうと、走行時に走行モータ４３の要求電力が大きくなって燃料電池スタック１の出力電流が増加したときに、燃料電池スタック１の出力電圧が最低電圧を下回るおそれがある。ここで最低電圧は、予め実験等によって設定される電圧値であって、燃料電池スタック１の出力電圧が最低電圧を下回ってしまうと、走行モータ４３を駆動することができなくなる電圧値である。
【００４０】  したがって、燃料電池システム１００の起動後は、燃料電池スタック１を暖機しつつ、燃料電池スタック１の温度上昇に応じて時々刻々と変化するＩＶ特性が、走行モータ４３を駆動しても燃料電池スタック１の出力電圧が最低電圧を下回ることのないＩＶ特性になったことを確認して車両の走行許可を出す必要がある。図２で言えば、燃料電池スタック１の出力電流が走行許可電流になったときの出力電圧が、最低電圧を下回らないＩＶ特性になったことを確認して車両の走行許可を出す必要がある。走行許可電流は、走行モータ４３を駆動して車両を発進又は走行させた場合に想定される出力電流の最低値に所定の余裕代を加えた値であって、予め実験等によって設定される値である。
【００４１】  しかしながら、走行許可の出ていない暖機時に通電可能な電気部品は、走行モータ４３以外のカソードコンプレッサ２３や燃料電池スタック１を冷却する冷却水を加熱するヒータなどの補機及びバッテリ４５に限られる。つまり、走行許可の出ていない暖機時は、補機及びバッテリ４５に流すことのできる電流以上の出力電流を燃料電池スタック１から取り出すことができない。
【００４２】  したがって、走行許可の出ていない暖機時における出力電流の最大値（以下「走行許可前最大電流」）は、補機に流すことのできる電流（以下「補機消費電流」という。）に、バッテリ４５に流すことのできる電流（以下「充電電流」という。）を加えたものとなるが、この走行許可前最大電流は、走行許可電流よりも小さい値となる。
【００４３】  そのため、走行許可の出ていない暖機時は、燃料電池スタック１から走行許可電流を取り出すことができないので、燃料電池スタック１から走行許可電流を取り出したときの出力電圧が最低電圧を下回っているかどうかを実際に判定することができない。
【００４４】  そこで本実施形態では、燃料電池システム１００の起動後は、燃料電池スタック１を暖機しつつ燃料電池スタック１のＩＶ特性を推定し、推定したＩＶ特性が、走行モータ４３を駆動しても燃料電池スタック１の出力電圧が最低電圧を下回ることのないＩＶ特性になった時点で車両の走行許可を出すようにしている。
【００４５】  図３は、燃料電池システム１００の起動時における燃料電池スタック１のＩＶ特性の推定方法について説明する図である。図３において、実線は基準ＩＶ特性を示す。破線は走行許可の出ていない暖機中のある時点における実際のＩＶ特性（以下「実ＩＶ特性」という。）を示す。
【００４６】  走行許可の出ていない暖機時は、出力電流を走行許可前最大電流までしか増大させることができない。そのため、走行許可前最大電流以上の領域における実ＩＶ特性を実際に検出することはできない。
【００４７】  ここで、基準ＩＶ特性上の電圧（以下「基準電圧」という。）Ｖｂと、実ＩＶ特性上の電圧（すなわち、電圧センサによって検出される実出力電圧）Ｖｒと、の電圧差ΔＶは、以下の（３）式に示すように、出力電流Ｉの増加に伴って単調増加する一次関数となることが実験的に証明されている。  ΔＶ＝Ａ×Ｉ＋Ｂ    …（３）
【００４８】  したがって、出力電流を走行許可前最大電流までの間で変動させて、少なくとも任意の２点の実出力電流Ｉｒに対応する基準電圧Ｖｂ及び実出力電圧Ｖｒから電圧差ΔＶを求めれば、（３）式の傾きＡ及び切片Ｂを算出することができる。傾きＡ及び切片Ｂを算出することができれば、走行許可前最大電流以上の領域の任意の出力電流での電圧差ΔＶを算出することができる。よって、基準電圧Ｖｂから電圧差ΔＶを減算することで、図３に一点鎖線で示すように、走行許可前最大電流以上の領域における実ＩＶ特性を描くことができる。
【００４９】  なお、図３に示すように、出力電流がＩＶ推定下限電流になるまでは、活性化分極による電圧降下が大きく、出力電流の変動に対する出力電圧の変動が相対的に大きくなるので近似精度が低下する。そのため、本実施形態では、ＩＶ推定下限電流から走行許可前最大電流までの間（以下「データ取得領域」という。）で出力電流を一定量以上の振り幅で変動させて、データ取得領域内の少なくとも２点以上の出力電流値に対応する基準電圧及び実出力電圧のデータを取得し、逐次最小二乗法によって（３）式の傾きＡ及び切片Ｂを算出している。
【００５０】  ここで、データ取得領域内で出力電流を変動させて、そのときの基準電圧及び実出力電圧のデータを取得する場合、出力電流を増加させながらデータを取得する方法と、出力電流を低下させながらデータを取得する方法と、が考えられる。本実施形態では、以下の理由により、出力電流を低下させながらデータを取得する。
【００５１】  図４は、出力電流を低下させながらデータを取得する理由について説明する図である。図４（Ａ）は、燃料電池システム１００の起動時における燃料電池スタック１の実ＩＶ特性の推移と、出力電流を増加させながら取得したデータに基づき推定したＩＶ特性（一点差線）と、出力電流を低下させながら取得したデータに基づき推定したＩＶ特性（破線）と、を示す図である。図４（Ｂ）は、基準ＩＶ特性と、実ＩＶ特性及び推定したＩＶ特性と、の電圧差を出力電流に応じて示した図である。
【００５２】  燃料電池スタック１の暖機中は、出力電流を一定量以上の振り幅で変動させてデータを取得している間も、ＩＶ特性は基準ＩＶ特性に向けて徐々に回復していく。したがって、図４（Ａ）に示すように、データ取得開始時の実ＩＶ特性と、データ取得終了時の実ＩＶ特性と、を比較すると、データ取得終了時のＩＶ特性のほうが、データ取得開始時のＩＶ特性よりも良いＩＶ特性となる。
【００５３】  そうすると、図４（Ｂ）に一点鎖線で示すように、データ取得領域内で出力電流を増加させながら、任意の出力電流値のときに取得したデータ（基準電圧及び実出力電圧）に基づいて（３）式の傾きＡ及び切片Ｂを算出すると、算出した傾きＡが、基準電圧とデータ取得終了時の実ＩＶ特性上の電圧との電圧差ΔＶの一次関数の傾きよりも小さくなってしまう。
【００５４】  そのため、図４（Ａ）に一点鎖線で示すように、データ取得領域内で出力電流を増加させながら取得したデータに基づき推定したＩＶ特性は、データ取得終了時の実ＩＶ特性よりも良いＩＶ特性になってしまう。実際のＩＶ特性よりも良いＩＶ特性に基づいて走行許可を出してしまうと、車両走行によって出力電流が増加したときに、出力電圧が車両走行用のモータを駆動するために必要な最低電圧を下回るおそれがある。
【００５５】  これに対し、図４（Ｂ）に破線で示すように、データ取得領域内で出力電流を低下させながら、任意の出力電流値のときに取得したデータに基づいて（３）式の傾きＡ及び切片Ｂを算出すると、算出した傾きＡは、基準電圧とデータ取得終了時の実ＩＶ特性上の電圧との電圧差ΔＶの一次関数の傾きよりも大きくなる。
【００５６】  そのため、図４（Ｂ）に一点鎖線で示すように、データ取得領域内で出力電流を低下させながら取得したデータに基づき推定したＩＶ特性は、データ取得終了時の実ＩＶ特性よりも悪いＩＶ特性となる。実際のＩＶ特性よりも悪いＩＶ特性に基づいて走行許可を出せば、車両走行によって出力電流が増加したとしても、出力電圧が最低電圧を下回るおそれはない。
【００５７】  また、ＩＶ特性の推定精度を確保するためには、一定量以上の電流幅で燃料電池の出力電流を変化させたときのデータに基づいて、ＩＶ特性を推定する必要がある。そのため、燃料電池内の水や氷の影響で発電が不安定となる暖機中に、精度良くＩＶ特性を推定するために燃料電池の出力電流を所定の電流幅分だけ急激に上昇させると、その急激な電流変化によって電圧落ちが発生するおそれがある。
【００５８】  一方で、このような電圧落ちを防ぐために、燃料電池の出力電流を徐々に上昇させたときの出力電圧に基づいてＩＶ特性を推定しようとすると、燃料電池の暖機中は時々刻々とＩＶ特性が変化しているため、出力電流の上昇中に推定したいＩＶ特性が変化してしまい、推定精度が確保できなくなるおそれがある。
【００５９】  これに対し、データ取得領域内で出力電流を低下させながら取得したデータに基づいてＩＶ特性を推定すれば、出力電流を増加させたときのように、発電によって燃料電池スタック内の水や氷が増加することがないので、これによる電圧落ちの発生を抑制できる。
【００６０】  そして、電圧落ちの発生の心配がないので、出力電流の変化速度も、出力電流を増加させる場合と比較して速くすることができる。そのため、ＩＶ特性に必要なデータを取得する間のＩＶ特性の変化が少なくて済むので、ＩＶ特性の推定精度を確保することができる。
【００６１】  そのため本実施形態では、出力電流を低下させながら取得したデータに基づいてＩＶ特性を推定している。
【００６２】  このように、走行許可の出ていない暖機中にＩＶ特性を推定するには、ＩＶ推定下限電流から走行許可前最大電流までの間で出力電流を一定量以上の振り幅で低下させるべく、出力電流をＩＶ特性推定用の目標出力電流に制御する必要がある。
【００６３】  図５は、本実施形態による目標出力電流を設定する制御ブロック図である。
【００６４】  目標補機消費電力算出部６１は、カソードコンプレッサ２３などの各補機で消費させる電力の目標値（以下「目標補機消費電力」という。）を算出する。走行許可が出ていない暖機中は、目標補機消費電力は所定の暖機時目標消費電力に設定される。本実施形態では、暖機時目標消費電力を、各補機の消費電力を最大にしたときの電力に設定している。
【００６５】  到達目標発電電力算出部６２には、目標補機消費電力と、目標走行モータ供給電力と、が入力される。到達目標発電電力算出部６２は、目標補機消費電力と目標走行モータ供給電力とを合算したものを、到達目標発電電力として算出する。目標走行モータ供給電力は、アクセル操作量が大きくなるほど大きくなり、走行許可が出ていない暖機中はアクセル操作量にかかわらずゼロとなる。
【００６６】  基本目標出力電流算出部６３には、到達目標発電電力と、実発電電力（実出力電流×実出力電圧）と、が入力される。基本目標出力電流算出部６３は、到達目標発電電力と実発電電力との偏差に基づいて、実発電電力を到達目標発電電力に向けて変化させる際の発電電力の目標値を、基本目標発電電力として算出する。また、発電電力を基本目標発電電力にするために要求される出力電流の目標値を、基本目標出力電流として算出する。
【００６７】  充放電可能電力算出部６４には、バッテリ充電量と、バッテリ温度と、が入力される。充放電可能電力算出部６４は、バッテリ充電量及びバッテリ温度に基づいて、バッテリ４５に充電可能な電力（以下「充電可能電力」）及びバッテリ４５から取り出し可能な電力（以下「放電可能電力」という。）を算出する。
【００６８】  ＩＶ推定用目標電流算出部６５には、基本目標発電電力と、充電可能電力と、放電可能電力と、が入力される。ＩＶ推定用目標電流算出部６５は、これらの入力値に基づいて、ＩＶ特性を推定するときの出力電流の目標値（以下「ＩＶ推定用目標電流」という。）を算出すると共に、ＩＶ推定実施フラグのＯＮ・ＯＦＦ信号を出力する。燃料電池システムの起動時は、ＩＶ推定実施フラグはＯＦＦに設定される。ＩＶ推定用目標電流算出部６５の詳しい内容については、図６から図９を参照して後述する。
【００６９】  目標出力電流算出部６６には、ＩＶ推定用目標電流と、基本目標出力電流と、が入力される。目標出力電流算出部６６は、ＩＶ推定実施フラグがＯＮになっていれば、ＩＶ推定用目標出力電流を目標出力電流として算出する。一方で、ＩＶ推定実施フラグがＯＦＦになっていれば、基本目標出力電流を目標出力電流として算出する。
【００７０】  図６は、図５の制御ブロック図によって制御された出力電流及び発電電力の動作を示すタイムチャートである。
【００７１】  図６（Ｂ）において、破線Ａは、基本目標発電電力を示す。破線Ｂは、基本目標発電電力に充電可能電力を足した電力（以下「上限発電電力」という。）を示す。破線Ｃは、基本目標発電電力から放電可能電力を引いた電力（以下「下限発電電力」という。）を示す。
【００７２】  なお、一点鎖線Ｄは、燃料電池システム起動後の走行許可が出ていない暖機時における到達目標発電電力、すなわち暖機時目標消費電力である。一点鎖線Ｅは、到達目標発電電力に充電可能電力を足した電力であって、補機消費電力が到達目標発電電力まで上昇した後の上限発電電力（以下「定常時上限発電電力」という。）である。一点鎖線Ｆは、到達目標発電電力から放電可能電力を引いた電力であって、補機消費電力が到達目標発電電力まで上昇した後の下限発電電力（以下「定常時下限発電電力」という。）である。
【００７３】  図６（Ａ）において、破線Ａは、基本目標出力電流を示す。破線Ｂは、発電電力を上限発電電力にするために要求される出力電流（以下「上限出力電流」という。）Ｉc1を示す。破線Ｃは、発電電力を下限発電電力にするために要求される出力電流（以下「下限出力電流」という。）Ｉc2を示す。走行許可が出ていない暖機中は、下限出力電流Ｉc2から上限出力電流Ｉc1の間で出力電流を変動させることができる。
【００７４】  なお、一点鎖線Ｄは、発電電力を定常時上限発電電力にするために要求される出力電流、すなわち走行許可前最大電流である。一点鎖線Ｅは、発電電力を定常時下限発電電力にするために要求される出力電流（以下「定常時下限電流」という。）Ｉt1である。一点鎖線Ｆは、ＩＶ推定下限電流Ｉc3である。
【００７５】  燃料電池システム１００が起動されると、図６（Ｂ）に示すように、暖機時目標消費電力が到達目標出力電力として設定され、発電電力を暖機時目標消費電力にするための目標値が基本目標発電電力として設定される。
【００７６】  その結果、燃料電池システム１００の起動時はＩＶ推定実施フラグがＯＦＦに設定されているので、基本目標出力電流が目標出力電流として設定され、図６（Ａ）に示すように、出力電流が基本目標出力電流となるように制御される。
【００７７】  時刻ｔ０で燃料電池スタック１の出力電流が定常時下限電流Ｉt1に到達し、時刻ｔ１で上限出力電流Ｉc1と定常時下限電流Ｉt1との差が、ＩＶ特性を推定したときに所定の精度を確保するために必要な所定の電流振り幅ΔＩt以上になると、ＩＶ推定実施フラグがＯＮに設定される。そして、時刻ｔ１における上限出力電流（以下「負荷上げ時目標電流」という。）Ｉt2がＩＶ推定用目標電流に設定される。
【００７８】  その結果、ＩＶ推定用目標電流が目標出力電流として設定され、図６（Ａ）に示すように、出力電流が負荷上げ時目標電流Ｉt2となるように制御される。
【００７９】  時刻ｔ２で出力電流が負荷上げ時目標電流Ｉt2に到達すると、その時点から所定時間が経過するまでは、出力電流が負荷上げ時目標電流Ｉt2に維持される。
【００８０】  時刻ｔ３で、時刻ｔ２からの経過時間が所定時間に達すると、定常時下限電流Ｉt1がＩＶ推定用目標電流に設定され、出力電流を所定の変化率で定常時下限電流Ｉt1へと変化させる。そして、出力電流を所定の変化率で定常時下限電流Ｉt1へと変化させている間に、任意の出力電流値に対応する基準電圧及び実出力電圧のデータを複数取得する。
【００８１】  時刻ｔ４で出力電流が定常時下限電流Ｉt1まで低下すると、取得したパラメータに基づいてＩＶ特性を推定する。そして、ＩＶ推定実施フラグをＯＦＦに設定し、再び出力電流が基本目標出力電流となるように制御する。
【００８２】  図７は、本実施形態によるＩＶ特性推定制御について説明するフローチャートである。
【００８３】  ステップＳ１において、コントローラ５は、定常時下限電流Ｉt1を算出する。具体的には、走行許可が出ていない暖機時における到達目標発電電力（暖機時目標消費電力）から放電可能電力を引いて定常時下限発電電力を算出する。そして、発電電力を定常時下限発電電力にするために要求される出力電流を定常時下限電流Ｉt1として算出する。
【００８４】  ステップＳ２において、コントローラ５は、上限出力電流Ｉc1と定常時下限電流Ｉt1との差が、ＩＶ特性を推定したときに所定の精度を確保するために必要な電流振り幅ΔＩｔ以上になったか否かを判定する。コントローラ５は、上限出力電流Ｉc1と定常時下限電流Ｉt1との差が電流振り幅ΔＩt以上になるまで本処理を繰り返し、上限出力電流Ｉc1と定常時下限電流Ｉt1との差が電流振り幅ΔＩt以上になればステップＳ３の処理を行う。
【００８５】  ステップＳ３において、コントローラ５は、過渡時ＩＶ特性推定処理を実施する。過渡時ＩＶ特性推定処理は、燃料電池システム１００を起動した後に行われる１回目のＩＶ特性推定処理であって、補機消費電力が暖機時目標消費電力に到達する前の過渡時に実施されるＩＶ特性推定処理である。過渡時ＩＶ特性推定処理の詳細については、図８を参照して後述する。
【００８６】  ステップＳ４において、コントローラ５は、過渡時ＩＶ特性推定処理でＩＶ特性が推定されたか否かを判定する。コントローラ５は、ＩＶ特性が推定されていればステップＳ５の処理を行い、そうでなければステップＳ８の処理を行う。
【００８７】  ステップＳ５において、コントローラ５は、過渡時ＩＶ特性推定処理で推定したＩＶ特性に基づいて、燃料電池スタック１から走行許可電流を取り出したときの出力電圧が最低電圧を下回っているかどうかを判定する。コントローラ５は、燃料電池スタック１から走行許可電流を取り出したときの出力電圧が最低電圧を下回っていなければステップＳ６の処理を行う。一方で、燃料電池スタック１から走行許可電流を取り出したときの出力電圧が最低電圧を下回っていればステップＳ７の処理を行う。
【００８８】  ステップＳ６において、コントローラ５は、車両の走行許可を出す。
【００８９】  ステップＳ７において、コントローラ５は、過渡時ＩＶ特性推定処理を実施してから後述する定常時ＩＶ特性推定処理を実施するまでのインターバル期間ｔintをゼロに設定する。
【００９０】  ステップＳ８において、コントローラ５は、定常時ＩＶ特性推定処理を実施する。定常時ＩＶ特性推定処理は、過渡時ＩＶ特性推定処理が実施された後に行われる２回目以降のＩＶ特性推定処理であって、基本的に補機消費電力が暖機時目標消費電力に到達した後の定常時に実施されるＩＶ特性推定処理である。定常時ＩＶ特性推定処理の詳細については、図８を参照して後述する。
【００９１】  ステップＳ９において、コントローラ５は、定常時ＩＶ特性推定処理で推定したＩＶ特性に基づいて、燃料電池スタック１から走行許可電流を取り出したときの出力電圧が最低電圧を下回っているかどうかを判定する。コントローラ５は、燃料電池スタック１から走行許可電流を取り出したときの出力電圧が最低電圧を下回っていなければステップＳ６の処理を行う。一方で、燃料電池スタック１から走行許可電流を取り出したときの出力電圧が最低電圧を下回っていればステップＳ１０の処理を行う。
【００９２】  ステップＳ１０において、コントローラ５は、インターバル期間ｔintを可変値ｔm1に設定する。可変値ｔm1は、定常時ＩＶ特性推定処理で推定したＩＶ特性が基準ＩＶ特性に近くなるほど、すなわちＩＶ特性が回復するほど短くなるように設定される。
【００９３】  図８は、過渡時ＩＶ特性推定処理について説明するフローチャートである。
【００９４】  ステップＳ３１において、コントローラ５は、ＩＶ推定実施フラグをＯＮに設定する。
【００９５】  ステップＳ３２において、コントローラ５は、上限出力電流Ｉc1と定常時下限電流Ｉt1との差が所定の電流振り幅ΔＩt以上になったときの上限出力電流（以下「負荷上げ時目標電流」という。）Ｉt2と、現在の上限出力電流Ｉc1と、のうちの小さいほうを、ＩＶ推定用目標電流として設定する。このステップでは、基本的に負荷上げ時目標電流Ｉt2がＩＶ推定用目標電流として設定されるが、このように負荷上げ時目標電流Ｉt2と、現在の上限出力電流Ｉc1と、のうちの小さいほうをＩＶ推定用目標電流として設定するのは以下の理由による。すなわち、後述するステップＳ３３で出力電流をＩＶ推定用目標電流に保持しているときに、イレギュラー的に負荷上げ時目標電流Ｉt2が現在の上限出力電流Ｉc1よりも大きくなってしまうと、充電電流が過多となってバッテリ４５が劣化するので、これを防止するためである。
【００９６】  ステップＳ３３において、コントローラ５は、出力電流が、ステップＳ３２で設定されたＩＶ推定用目標電流に到達してから所定時間が経過したか否かを判定する。コントローラ５は、出力電流がＩＶ推定用目標電流に到達してから所定時間が経過していなければステップＳ３４の処理を行い、経過していればステップＳ３７の処理を行う。
【００９７】  ステップＳ３４において、コントローラ５は、電圧落ち判定を実施する。具体的には、出力電流をＩＶ推定用目標電流に保持しているときに、出力電圧が所定の電圧落ち判定値未満になったか否かを判定する。コントローラ５は、出力電圧が所定の電圧落ち判定値未満になっていれば、過渡時ＩＶ特性推定処理を中止すべくステップＳ３５の処理を行う。一方で、出力電圧が所定の電圧落ち判定値以上であれば、ステップＳ３２の処理に戻る。
【００９８】  ステップＳ３５において、コントローラ５は、ＩＶ推定実施フラグをＯＦＦに設定して過渡時ＩＶ特性推定処理を中止する。そして、基本目標出力電流を目標出力電流として設定して出力電流を基本目標出力電流に制御する。
【００９９】  ステップＳ３６において、コントローラ５は、インターバル期間ｔintを所定の固定値ｔm2に設定する。固定値ｔm2は前述した可変値ｔm1よりも大きい値である。
【０１００】  ステップＳ３７において、コントローラ５は、現在の出力電流（＝ステップＳ３２で設定したＩＶ推定用目標電流）Ｉrから電流振り幅ΔＩtを引いた値が、下限出力電流Ｉc2及びＩＶ推定下限電流Ｉc3以上か否かを判定する。コントローラ５は、現在の出力電流Ｉrから電流振り幅ΔＩtを引いた値が、下限出力電流Ｉc2及びＩＶ推定下限電流Ｉc3以上であればステップＳ３８の処理を行う。一方、現在の出力電流Ｉrから電流振り幅ΔＩtを引いた値が、下限出力電流Ｉc2及びＩＶ推定下限電流Ｉc3未満であれば、過渡時ＩＶ特性推定処理を中止すべくステップＳ４３の処理を行う
【０１０１】  ステップＳ３８において、コントローラ５は、現在の出力電流Ｉrから電流振り幅ΔＩtを引いた値と、下限出力電流Ｉc2と、のうちの大きいほうを、ＩＶ推定用目標電流として設定し、出力電流を所定の変化率でＩＶ推定用目標電流に向けて低下させる。
【０１０２】  ステップＳ３９において、コントローラ５は、出力電流を低下させている間に基準電圧及び実出力電圧のデータを取得する。
【０１０３】  ステップＳ４０において、コントローラ５は、出力電流が、ステップＳ３８で設定したＩＶ推定用目標電流まで低下したか否かを判定する。コントローラ５は、出力電流がＩＶ推定用目標電流まで低下していればステップＳ４１の処理を行い、そうでなければステップＳ３９の処理に戻って上記の３つのパラメータを取得する。
【０１０４】  ステップＳ４１において、コントローラ５は、基準電圧及び実出力電圧のデータの取得を終了し、取得したデータに基づいてＩＶ特性を推定する。
【０１０５】  ステップＳ４２において、コントローラ５は、ＩＶ推定実施フラグをＯＦＦに設定し、基本目標出力電流を目標出力電流として設定して出力電流を基本目標出力電流に制御する。
【０１０６】  ステップＳ４３において、コントローラ５は、ＩＶ推定実施フラグをＯＦＦに設定して過渡時ＩＶ特性推定処理を中止する。そして、基本目標出力電流を目標出力電流として設定して出力電流を基本目標出力電流に制御する。
【０１０７】  ステップＳ４４において、コントローラ５は、インターバル期間ｔintをゼロに設定する。
【０１０８】  図９は、定常時ＩＶ特性推定処理について説明するフローチャートである。
【０１０９】  ステップＳ８１において、コントローラ５は、インターバル期間ｔintが設定されてからの経過時間が、設定されたインターバル期間ｔintよりも大きくなったか否かを判定する。コントローラ５は、インターバル期間ｔintが経過するまで本処理を繰り返し、インターバル期間ｔintが経過すればステップＳ８２の処理を行う。
【０１１０】  ステップＳ８２において、コントローラ５は、上限出力電流Ｉc1と、下限出力電流Ｉc2及びＩＶ推定下限電流Ｉc3の大きいほうと、の差が電流振り幅ΔＩt以上か否かを判定する。コントローラ５は、上限出力電流Ｉc1と、下限出力電流Ｉc2及びＩＶ推定下限電流Ｉc3の大きいほうと、の差が電流振り幅ΔＩt以上であればステップＳ８３の処理を行い、そうでなければ電流振り幅ΔＩt以上になるまで本処理を継続する。
【０１１１】  ステップＳ８３において、コントローラ５は、ＩＶ推定実施フラグをＯＮに設定する。
【０１１２】  ステップＳ８４において、コントローラ５は、上限出力電流Ｉc1と、下限出力電流Ｉc2及びＩＶ推定下限電流Ｉc3の大きいほうと、の差が電流振り幅ΔＩt以上になったときの上限出力電流Ｉc1と、現在の上限出力電流Ｉc1と、のうちの小さいほうを、負荷上げ時のＩＶ推定用目標電流として設定する。
【０１１３】  ステップＳ８５において、コントローラ５は、出力電流が、ステップＳ８４で設定された負荷上げ時のＩＶ推定用目標電流に到達してから所定時間が経過したか否かを判定する。コントローラ５は、出力電流が負荷上げ時のＩＶ推定用目標電流に到達してから所定時間が経過していなければステップＳ８６の処理を行い、経過していればステップＳ８９の処理を行う。
【０１１４】  ステップＳ８６において、コントローラ５は、電圧落ち判定を実施する。具体的には、出力電流を負荷上げ時のＩＶ推定用目標電流に保持しているときに、出力電圧が所定の電圧落ち判定値未満になったか否かを判定する。コントローラ５は、出力電圧が所定の電圧落ち判定値未満になっていれば、再び所定のインターバル期間経過後に定常時ＩＶ特性推定処理を実施すべく、ステップＳ８７の処理を行う。一方で、出力電圧が所定の電圧落ち判定値以上であれば、ステップＳ８４の処理に戻る。
【０１１５】  ステップＳ８７において、コントローラ５は、ＩＶ推定実施フラグをＯＦＦに設定し、基本目標出力電流を目標出力電流として設定して出力電流を基本目標出力電流に制御する。
【０１１６】  ステップＳ８８において、コントローラ５は、インターバル期間ｔintを所定の固定値ｔm2に設定し、その後はステップＳ８１に戻って設定したインターバル期間経過後に再度ＩＶ特性の推定処理を開始する。
【０１１７】  ステップＳ８９において、コントローラ５は、現在の出力電流Ｉrから電流振り幅ΔＩtを引いた値が、下限出力電流Ｉc2及びＩＶ推定下限電流Ｉc3以上か否かを判定する。コントローラ５は、現在の出力電流Ｉrから所定の電流振り幅ΔＩtを引いた値が、下限出力電流Ｉc2及びＩＶ推定下限電流Ｉc3以上であればステップＳ９０の処理を行う。一方、現在の出力電流Ｉrから所定の電流振り幅ΔＩtを引いた値が、下限出力電流Ｉc2及びＩＶ推定下限電流Ｉc3未満であれば、ステップＳ９５の処理を行う。
【０１１８】  ステップＳ９０において、コントローラ５は、現在の出力電流Ｉrから電流振り幅ΔＩtを引いた値と、下限出力電流Ｉc2と、のうちの大きいほうを、負荷下げ時のＩＶ推定用目標電流として設定し、出力電流を所定の変化率で負荷下げ時のＩＶ推定用目標電流に向けて低下させる。
【０１１９】  ステップＳ９１において、コントローラ５は、出力電流を低下させている間に基準電圧及び実出力電圧のデータを取得する。
【０１２０】  ステップＳ９２において、コントローラ５は、出力電流が、ステップＳ８９で設定した負荷下げ時のＩＶ推定用目標電流まで低下したか否かを判定する。コントローラ５は、出力電流が負荷下げ時のＩＶ推定用目標電流まで低下していればステップＳ９３の処理を行い、そうでなければステップ９１の処理に戻ってデータを取得する。
【０１２１】  ステップＳ９３において、コントローラ５は、基準電圧及び実出力電圧のデータの取得を終了してＩＶ特性を推定する。
【０１２２】  ステップＳ９４において、コントローラ５は、ＩＶ推定実施フラグをＯＦＦに設定し、基本目標出力電流を目標出力電流として設定して出力電流を基本目標出力電流に制御する。
【０１２３】  ステップＳ９５において、コントローラ５はＩＶ推定実施フラグをＯＦＦに設定する。そして、基本目標出力電流を目標出力電流として設定して出力電流を基本目標出力電流に制御し、ステップＳ８２に戻って再度ＩＶ特性の推定処理を開始する。
【０１２４】  以上説明した本実施形態によれば、燃料電池スタック１の出力電流を低下させながら、任意の出力電流値のときに取得したデータ（基準電圧及び実出力電圧）に基づいて、燃料電池スタック１のＩＶ特性を推定することとした。
【０１２５】  そのため、燃料電池スタック１の出力電流を増加させてＩＶ特性を推定する場合のように、水や氷が急増することが無いので、これによる電圧落ちの発生を抑制できる。また、電圧落ちの発生の心配が少ないので、速やかに電流を低下させることができる。よって、ＩＶ推定に必要なデータを取得する間のＩＶ特性の変化が少なくて済み、ＩＶ特性の推定精度を確保することができる。
【０１２６】  また、燃料電池スタック１の出力電流を低下させながら取得したデータに基づき推定したＩＶ特性は、データ取得終了時の実ＩＶ特性よりも悪いＩＶ特性となる。実際のＩＶ特性よりも悪いＩＶ特性に基づいて走行許可を出すことで、車両走行によって出力電流が増加したとしても、出力電圧が最低電圧を下回るのを抑制できる。
【０１２７】  また、本実施形態によれば、燃料電池スタック１の暖機中は、基本的に発電電力の目標値を暖機時目標消費電力に設定し、カソードコンプレッサ２１等の各補機の消費電力を最大にすることで、自己発熱を積極的に利用した状態で燃料電池スタック１を発電させて、暖機を促進させる。そして、ＩＶ特性を推定する際には、燃料電池スタック１の発電電力の一部をバッテリ４５に供給することで、発電電力を暖機時目標消費電力よりも大きくして出力電流を増加させた後に出力電流を低下させ、出力電流を低下させているときに取得したデータに基づいて燃料電池スタック１のＩＶ特性を推定することとした。
【０１２８】  燃料電池スタック１の暖機促進のためには、各補機の消費電力を最大にして自己発熱を積極的に利用した状態で燃料電池スタック１を発電させることが望ましい。しかしながら、ＩＶ特性を推定するために、各補機の消費電力（各補機への供給電力）を減らして出力電流を低下させてしまうと、自己発熱分が低下するので暖機性能が悪化する。
【０１２９】  そこで本実施形態のように、各補機の消費電力を最大にした状態のまま、バッテリ４５に燃料電池スタック１の発電電力を供給して出力電流を上げた後に出力電流を低下させることで、暖機性能の悪化を抑制しつつＩＶ特性を推定することができる。
【０１３０】  また、本実施形態によれば、燃料電池システム１００を起動した後、補機消費電力が暖機時目標消費電力に到達する前の過渡時からＩＶ特性の推定を実施することにした。
【０１３１】  これにより、補機消費電力が暖機時目標消費電力に到達した後の定常時になってからＩＶ特性の推定をする場合と比較して、より早期にＩＶ特性を推定することができる。
【０１３２】  また、このような過渡時に出力電流を低下させながら所定のデータを取得してＩＶ特性を推定しようとした場合は、出力電流を低下させている間に補機消費電力の上昇と共に下限出力電流も上昇していくので、所定の電流振り幅ΔＩtを確保できずにＩＶ特性の精度が低下するおそれがある。
【０１３３】  これに対して本実施形態では、定常時下限電流Ｉt1、すなわち補機消費電力が暖機時目標消費電力に到達した後の定常時において取り得る出力電流の最低値を算出し、この定常時下限電流Ｉt1を基準として所定の電流振り幅ΔＩtを確保できたときにＩＶ推定を実施することにした。定常時下限電流Ｉt1は、過渡時における下限出力電流の最大値と言い換えることもできる。したがって、定常時下限電流Ｉt1を基準として所定の電流振り幅ΔＩtを確保できたときにＩＶ推定を実施することで、確実に出力電流を電流振り幅ΔＩt分だけ低下させることができるので、ＩＶ特性の精度を確保することができる。
【０１３４】  このように、本実施形態によれば、過渡時においてもＩＶ特性の精度を確保することができる。そのため、暖機中に急激にＩＶ特性が回復した場合等に素早く車両の走行許可を出すことができる。
【０１３５】  また本実施形態によれば、上限出力電流Ｉc1及び定常時下限電流Ｉt1をバッテリ充電量等のバッテリの状態に応じて算出することにしたので、バッテリ４５の過充電及び過放電を防止でき、バッテリ４５の劣化を防止することができる。
【０１３６】  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。
【０１３７】  例えば、上記実施形態では、確実に電流振り幅ΔＩtが取れること確認するため、上限出力電流Ｉc1と定常時下限電流Ｉt1との差が所定の電流振り幅ΔＩt以上になったときに、出力電流を負荷上げ時目標電流Ｉt2に制御してＩＶ推定を開始していたが、出力電流が定常時下限電流Ｉt1に達したことを判定した後であれば、出力電流を上昇させてＩＶ推定を開始させても良い。これによっても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３８】  本願は、２０１３年４月１６日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−８５９４１号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【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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