(57)【要約】【課題】燃料電池車におけるＣＯ被毒に関する情報を水素ステーション又は燃料電池車に通報・告知することが可能なＣＯ被毒判定用プログラム、及びＣＯ被毒自己診断用プログラムを提供すること。【解決手段】水素補充前後の燃料電池車の電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)から、水素補充後の水素タンク内のＣＯ濃度（ＮA）を算出する。次に、ＣＯ濃度（ＮA）から、水素タンクに供給された水素ガス中のＣＯ濃度（Ｎ2）を算出する。ＣＯ濃度（Ｎ2）が基準値を超えている時には、ＣＯ被毒による性能低下が顕在化しているか否かにかかわらず、基準値を超える水素ガスを供給した水素ステーション、及び、当該水素ステーションにおいて水素ガスを補充した燃料電池車に対して、水素ガスへのＣＯの混入を通報する。【選択図】図２
2019102288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータに以下の手順を実行させるためのＣＯ被毒判定用プログラム。
（１）ユーザー登録された複数の水素ステーションから、少なくとも、前記水素ステーションに設置されている水素充填装置のＩＤ（前記水素充填装置が設置されている位置情報を含む）、水素補充日時、及び水素補充量（Ｈ2）を含む第１補充情報を逐次取得し、メモリに記憶させる手順Ａ。
（２）ユーザー登録された複数の燃料電池車（ＦＣＶ）から、少なくとも、水素補充時のＦＣＶの位置情報、水素補充日時、水素補充量（Ｈ2）、水素補充直前の前記ＦＣＶの水素タンク内の水素残量（Ｈ1）、及び水素補充前後の電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2）又はこれに換算可能な情報を含む第２補充情報を逐次取得し、前記メモリに記憶させる手順Ｂ。
（３）前記第１補充情報と前記第２補充填情報の中に、前記位置情報、前記水素補充日時、及び前記水素補充量（Ｈ2）が一致するデータがある時は、予め前記メモリに記憶された、ＣＯ濃度と前記電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)との関係に基づいて、水素補充後の前記水素タンク内のＣＯ濃度（ＮA）を算出する手順Ｃ。
（４）次の式（１）に基づいて、前記水素タンクに供給された前記水素ガス中のＣＯ濃度（Ｎ2）を算出する手順Ｄ。
ＮA＝Ｈ2×Ｎ2／（Ｈ1＋Ｈ2）      …（１）
（５）１つの前記水素充填装置について取得された、１又は２以上の前記Ｎ2が基準値を超えている時は、前記基準値を超えるＣＯを含む前記水素ガスを供給した前記水素ステーションに前記水素ガスへのＣＯの混入を通報する手順Ｅ。
【請求項２】
（ａ）前記基準値を超える前記水素ガスの供給を受けた前記ＦＣＶに対し、ＣＯ被毒が発生した可能性があること、及び／又は、
（ｂ）ユーザー登録している不特定多数の前記ＦＣＶに対し、前記基準値を超える前記水素ガスの供給を行った前記水素ステーションの位置情報
を通報する手順Ｆをさらに備えた請求項１に記載のＣＯ被毒判定用プログラム。
【請求項３】
前記第２補充情報は、水素補充前の前記水素タンク内のＣＯ濃度（Ｎ1）を含み、
前記手順Ｄは、次の式（２）に基づいて、前記Ｎ2を算出するものからなる
請求項１又は２に記載のＣＯ被毒判定用プログラム。
ＮA＝（Ｈ1×Ｎ1＋Ｈ2×Ｎ2）／（Ｈ1＋Ｈ2）      …（２）
【請求項４】
コンピュータに以下の手順を実行させるためのＣＯ被毒自己診断用プログラム。
（１）水素ガスを補充する前の燃料電池車（ＦＣＶ）の第１走行性能（温度Ｔ1、電圧Ｖ1、電流密度Ｉ1）を逐次取得し、メモリに記憶させる手順ａ。
（２）前記ＦＣＶの水素タンク内の水素残量（Ｈ1）を逐次取得し、前記メモリに記憶させる手順ｂ。
（３）前記水素ガスを補充した時には、水素補充量（Ｈ2）を取得し、前記メモリに記憶させる手順ｃ。
（４）前記水素ガスを補充した後の前記ＦＣＶの第２走行性能（温度Ｔ2、電圧Ｖ2、電流密度Ｉ2）を取得し、前記メモリに記憶させる手順ｄ。
（５）前記第１走行性能と前記第２走行性能との差を予め定められた運転条件下での電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)に換算し、
予め前記メモリに記憶された、ＣＯ濃度と前記電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)との関係に基づいて、水素補充後の前記水素タンク内のＣＯ濃度（ＮA）を算出する手順ｅ。
（６）次の式（１）に基づいて、前記水素タンクに供給された前記水素ガス中のＣＯ濃度（Ｎ2）を算出する手順ｆ。
ＮA＝Ｈ2×Ｎ2／（Ｈ1＋Ｈ2）      …（１）
（７）前記Ｎ2が基準値を超えており、かつ、前記ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)がしきい値を超えている時には、前記ＦＣＶの運転者にＣＯ被毒を告知する手順ｇ。
【請求項５】
算出された前記ＮAを、水素充填前の前記水素タンク内のＣＯ濃度（Ｎ1）として前記メモリに記憶させる手順ｈをさらに含み、
前記手順ｆは、次の式（２）に基づいて、前記水素タンクに供給された前記水素ガス中のＣＯ濃度（Ｎ2）を算出するものからなる
請求項４に記載のＣＯ被毒自己診断用プログラム。
ＮA＝（Ｈ1×Ｎ1＋Ｈ2×Ｎ2）／（Ｈ1＋Ｈ2）      …（２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯ被毒判定用プログラム、及びＣＯ被毒自己診断用プログラムに関し、さらに詳しくは、水素ステーションにおいてＣＯを含む水素ガスが燃料電池車（ＦＣＶ）に供給された時に、当該水素ステーションに対してその旨を速やかに通報するためのＣＯ被毒判定用プログラム、及び、ＦＣＶ自身がＣＯ被毒の有無を自己診断するためのＣＯ被毒自己診断用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を動力源とする燃料電池車（ＦＣＶ）は、ＣＯ2を排出しない、ガソリン車に比べてエネルギー効率が高い、騒音を発生しない、有害ガスを排出しない、などの利点がある。そのため、現在、燃料電池車が普及しつつある。
燃料電池車には、Ｐｔ触媒が使用されている。しかし、Ｐｔ触媒は、ＣＯ、アイオノマの分解生成物、アニオンなどに被毒されやすい。特に、コスト低減のためにＰｔ触媒の使用量を減らした場合、僅かな被毒が燃料電池性能の大きな低下となって現れる。
【０００３】
そこでこの問題を解決するために、従来から種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１には、燃料電池の発電特性において、所定の電流の範囲内で検出される、電流の増大量に対する電圧の低下量が所定の閾値より大きいときに、アイオノマーの分解物による触媒被毒により性能劣化が生じたと判断する方法が開示されている。
同文献には、このような方法により、触媒被毒に起因する燃料電池の発電性能の低下の検出精度を向上させることが可能となる点が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、燃料電池の内部湿度が低下した時の出力電圧の低下量がしきい値を超えている時に、アニオンによる触媒被毒が発生したと判断し、触媒被毒を回復させる処理を行う方法が開示されている。
同文献には、このような方法により、燃料電池の発電性能を効果的に回復させることができる点が記載されている。
【０００５】
燃料電池車への水素ガスの充填は、水素ステーションにおいて行われる。水素ステーションとしては、例えば、
（ａ）外部から供給される水素ガスをタンク内に一時的に貯蔵しておき、貯蔵された水素ガスを燃料電池車に充填するタイプ、
（ｂ）改質器を用いて必要量の改質ガスを生成させ、改質ガスから精製した水素ガスを燃料電池車に充填するタイプ（以下、これを「改質型水素ステーション」ともいう）、
などがある。
【０００６】
これらの内、改質型水素ステーションは、従来からの都市ガス網を利用でき、水素輸送も不要である。そのため、改質型水素ステーションは、運用面での利便性が大きく、低コストな水素供給を実現する有力な方法である。改質型水素ステーションの問題としてＣＯ2の発生があるが、ＣＯ2回収システムを併設することで、こうした問題も解決できる可能性がある。また、バイオマス由来のガスを原料にすれば、実質的にＣＯ2排出量がゼロであると考えることもできる。そのため、改質型水素ステーションが一定の割合普及する可能性はある。
【０００７】
一方、固体高分子形（ＰＥＭ）燃料電池は、機動性が良い、車両への適合性・積載性が良い等の利点があるため、燃料電池車の動力源の主流となっている。しかし、ＰＥＭ燃料電池は、動作温度が低いため、ＣＯ被毒を受けやすいという欠点がある。そのため、改質型ステーションにおいては、必ず水素純度を高めるための水素精製器を設け、ＣＯ濃度を極低濃度に下げて水素供給を行っている。しかし、水素精製器の故障により、誤ってＣＯ濃度の高い水素ガスが供給される可能性がある。
【０００８】
ＣＯ被毒は、高出力や低温起動などの特別な条件下で燃料電池を作動させた時に顕在化するが、通常の使用条件下ではＣＯ被毒の有無を正確に判別することができない。例えば、高温時においては、ＣＯは脱離しやすく、問題が顕在化しにくい。一方、走行時において問題が小さくても、停止後再起動時に温度が下がっていれば、被毒による性能低下が大きな電圧低下として顕在化する。このような状況に至る前に、被毒情報を知得できることが望ましいが、このような方法が提案された例は、従来にはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−２０６６４７号公報
【特許文献２】特許第６０５２０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、水素ステーションにおいてＣＯを含む水素ガスが燃料電池車（ＦＣＶ）に供給された時に、当該水素ステーションに対してその旨を速やかに通報することが可能なＣＯ被毒判定用プログラムを提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、ＦＣＶ自身がＣＯ被毒の有無を自己診断することが可能なＣＯ被毒自己診断用プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明に係るＣＯ被毒判定用プログラムは、コンピュータに以下の手順を実行させるためのものからなる。
（１）ユーザー登録された複数の水素ステーションから、少なくとも、前記水素ステーションに設置されている水素充填装置のＩＤ（前記水素充填装置が設置されている位置情報を含む）、水素補充日時、及び水素補充量（Ｈ2）を含む第１補充情報を逐次取得し、メモリに記憶させる手順Ａ。
（２）ユーザー登録された複数の燃料電池車（ＦＣＶ）から、少なくとも、水素補充時のＦＣＶの位置情報、水素補充日時、水素補充量（Ｈ2）、水素補充直前の前記ＦＣＶの水素タンク内の水素残量（Ｈ1）、及び水素補充前後の電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2）又はこれに換算可能な情報を含む第２補充情報を逐次取得し、前記メモリに記憶させる手順Ｂ。
（３）前記第１補充情報と前記第２補充填情報の中に、前記位置情報、前記水素補充日時、及び前記水素補充量（Ｈ2）が一致するデータがある時は、予め前記メモリに記憶された、ＣＯ濃度と前記電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)との関係に基づいて、水素補充後の前記水素タンク内のＣＯ濃度（ＮA）を算出する手順Ｃ。
（４）次の式（１）に基づいて、前記水素タンクに供給された前記水素ガス中のＣＯ濃度（Ｎ2）を算出する手順Ｄ。
ＮA＝Ｈ2×Ｎ2／（Ｈ1＋Ｈ2）      …（１）
（５）１つの前記水素充填装置について取得された、１又は２以上の前記Ｎ2が基準値を超えている時は、前記基準値を超える前記水素ガスを供給した前記水素ステーションに前記水素ガスへのＣＯの混入を通報する手順Ｅ。
【００１２】
本発明に係るＣＯ被毒自己診断用プログラムは、コンピュータに以下の手順を実行させるためのものからなる。
（１）水素ガスを補充する前の燃料電池車（ＦＣＶ）の第１走行性能（温度Ｔ1、電圧Ｖ1、電流密度Ｉ1）を逐次取得し、メモリに記憶させる手順ａ。
（２）前記ＦＣＶの水素タンク内の水素残量（Ｈ1）を逐次取得し、前記メモリに記憶させる手順ｂ。
（３）前記水素ガスを補充した時には、水素補充量（Ｈ2）を取得し、前記メモリに記憶させる手順ｃ。
（４）前記水素ガスを補充した後の前記ＦＣＶの第２走行性能（温度Ｔ2、電圧Ｖ2、電流密度Ｉ2）を取得し、前記メモリに記憶させる手順ｄ。
（５）前記第１走行性能と前記第２走行性能との差を予め定められた運転条件下での電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)に換算し、
予め前記メモリに記憶された、ＣＯ濃度と前記電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)との関係に基づいて、水素補充後の前記水素タンク内のＣＯ濃度（ＮA）を算出する手順ｅ。
（６）次の式（１）に基づいて、前記水素タンクに供給された前記水素ガス中のＣＯ濃度（Ｎ2）を算出する手順ｆ。
ＮA＝Ｈ2×Ｎ2／（Ｈ1＋Ｈ2）      …（１）
（７）前記Ｎ2が基準値を超えており、かつ、前記ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)がしきい値を超えている時には、前記ＦＣＶの運転者にＣＯ被毒を告知する手順ｇ。
【発明の効果】
【００１３】
ＣＯ被毒は、主として水素ガス中にＣＯが混入することにより生じる。一方、ＣＯ被毒による燃料電池の性能低下の程度は、水素ガス中のＣＯ濃度だけでなく、燃料電池の温度Ｔ、電圧Ｖ、及び電流密度Ｉによっても異なる。そのため、ＣＯ濃度と、所定の条件下における電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2）との関係を予め求めておき、水素ガスの補充前後における走行性能の差を電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)に換算すれば、水素補充後の水素タンク内のＣＯ濃度（ＮA）、及び水素タンクに供給された水素ガス中のＣＯ濃度（Ｎ2）を推定することができる。
【００１４】
さらに、ユーザー登録された水素ステーション及びＦＣＶから、それぞれ、第１補充情報及び第２補充情報を逐次取得し、これらに基づいてＮ2を算出すれば、水素ステーションにおける水素ガスへのＣＯ混入の有無を知ることができる。また、水素ガスへのＣＯの混入が発生した時は、これを水素ステーション及びＦＣＶに通報することができる。さらに、ＦＣＶ自身がＮ2を算出すれば、ＣＯ被毒の有無を自己診断することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る水素供給システムの模式図である。
【図２】ＣＯ濃度と電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)との関係の模式図である。
【図３】水素充填装置ごとに推定されたＣＯ濃度（Ｎ2）の模式図である。
【図４】本発明に係るＣＯ被毒判定用プログラムのフローチャートである。
【図５】本発明に係るＣＯ被毒自己診断用プログラムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
［１．  水素供給システム］
図１に、本発明に係る水素供給システムの模式図を示す。図１において、水素供給システム１０は、複数の水素充填装置２０ａ、２０ｂ…と、複数の燃料電池車（ＦＣＶ）４０ａ、４０ｂ…と、サーバーコンピュータ５０とを備えている。
【００１７】
［１．１．  水素充填装置］
水素充填装置２０ａ、２０ｂ…は、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…に水素ガスを供給するための装置である。水素充填装置２０ａ、２０ｂ…は、水素ステーション内に設置される。１つの水素ステーションに、複数個の水素充填装置２０ａ、２０ｂ…が設置されている場合もある。水素ステーションは、一般道に隣接して設置され、あるいは、高速道路のサービスエリア又はパーキングエリアに設置されている。さらに、水素充填装置２０ａ、２０ｂ…は、それぞれ、通信回線を介してサーバーコンピュータ５０に接続されており、かつ、サーバーコンピュータ５０にユーザー登録されている。
図１に示す例において、水素充填装置２０ａ、２０ｂ…は、それぞれ、水素製造器２２と、蓄圧器２４と、圧縮器２６と、冷却器２８と、ディスペンサー３０と、制御装置３２とを備えている。
【００１８】
［１．１．１．  水素製造器］
水素製造器２２は、水素を製造するための装置である。水素製造器２２の構造は、特に限定されない。水素製造器２２としては、例えば、都市ガスや有機ハイドライド（ケミハイ）などを原料とする改質器付き水素製造器、水電解装置などがある。
なお、小規模水素ステーションの場合、水素製造器２２を備えていない場合がある。このような小規模水素ステーションにおいては、適切な輸送手段（例えば、トラック）を介して必要量の水素ガスが適時に搬入される。
【００１９】
［１．１．２．  蓄圧器］
蓄圧器２４は、水素製造器２２で製造され、あるいは、輸送手段を介して水素充填装置２０ａ、２０ｂ…に搬入された水素ガスを一時的に貯蔵するための装置である。蓄圧器２４は、長期間水素ガスを貯蔵しておく必要があるため、安全上の観点から、内圧は相対的に低く設定される。蓄圧器２４の内圧は、蓄圧器２４の構造、法令上の制限などにより異なるが、通常、４０ＭＰａ程度である。蓄圧器２４の容量は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な容量を選択することができる。
【００２０】
［１．１．３．  圧縮器］
圧縮器２６は、蓄圧器２４に貯蔵されている水素ガスの圧力を所定の圧力まで昇圧するための装置である。昇圧は、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…への水素ガスの供給速度を速くするために行われる。水素ガスの圧力は、圧縮器２６の構造、要求される水素ガスの供給速度などにより異なるが、通常、８０ＭＰａ程度である。
【００２１】
［１．１．４．  冷却器］
冷却器２８は、圧縮器２６から排出される水素ガスを冷却するためのものである。冷却は、水素ガスを急速充填する場合に行われる。水素ガスを低速充填する場合には、冷却器２８を作動させることなく、圧縮器２６から排出された水素ガスをそのままＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…に供給する。水素ガスを冷却する場合において、水素ガスの温度は、要求される水素ガスの供給速度、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…に備えられる水素タンクの耐熱温度などにより異なるが、通常、−４０℃程度である。
【００２２】
［１．１．５．  ディスペンサー］
ディスペンサー３０は、圧縮器２６から排出され、かつ、必要に応じて冷却器２８により冷却された水素ガスをＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…に供給するための装置である。ディスペンサー３０の構造は、ＦＣＶ４０に水素ガスを供給可能なものである限りにおいて、特に限定されない。
【００２３】
［１．１．６．  制御装置］
制御装置３２は、水素製造器２２、蓄圧器２４、圧縮器２６、冷却器２８、及びディスペンサー３０の動作を制御するためのものである。制御装置３２は、各部の動作を制御するためのコンピュータ（図示せず）と、サーバーコンピュータ５０と通信するための通信装置（図示せず）と、操作者に必要な情報（例えば、水素ガスの価格など）を表示し、あるいは、操作者に必要な選択（例えば、水素ガスの充填量など）を促すための選択画面を表示するためのモニターとを備えている。
【００２４】
制御装置３２内のコンピュータは、メモリを内蔵しており、メモリ内には、水素補充に関する情報（第１補充情報）を取得し、サーバーコンピュータ５０に送信するためのプログラムが格納されている。
【００２５】
「第１補充情報」とは、水素充填装置２０ａ、２０ｂ…における水素充填の履歴であって、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…に供給された水素ガス中のＣＯ濃度（Ｎ2）を算出するために必要な情報をいう。第１補充情報には、少なくとも、
（ａ）水素ステーションに設置されている水素充填装置２０ａ、２０ｂ…のＩＤ（水素充填装置２０ａ、２０ｂ…が設置されている位置情報を含む）、
（ｂ）水素補充日時、及び
（ｃ）水素補充量（Ｈ2）
が含まれる。
【００２６】
［１．２．  燃料電池車（ＦＣＶ）］
ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…は、それぞれ、燃料電池スタック４２と、水素タンク４４と、制御装置４６とを備えている。ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…は、それぞれ、通信回線を介してサーバーコンピュータ５０と接続されており、かつ、サーバーコンピュータ５０にユーザー登録されている。
制御装置４６は、主としてＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…の動作を制御するためのものである。制御装置４６は、要求出力に応じて、水素タンク４４に貯蔵された水素ガスを燃料電池スタック４２に適時に供給する。燃料電池スタック４２で発電された電力は、駆動用モータ（図示せず）に供給され、駆動用モータの動力は車軸に伝達される。
【００２７】
制御装置４６は、各部の動作を制御するためのコンピュータと、サーバーコンピュータ５０と通信するための通信装置（図示せず）とを備えている。制御装置４６内のコンピュータは、メモリを内蔵しており、メモリ内には、
（ａ）水素補充に関する情報（第２補充情報）を取得し、サーバーコンピュータ５０に送信するためのプログラム、又は、
（ｂ）ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…自身がＣＯ被毒の有無を自己診断するためのＣＯ被毒自己診断用プログラム
が格納されている。
【００２８】
「第２補充情報」とは、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…に対する水素充填の履歴であって、水素タンク４４に供給された水素ガス中のＣＯ濃度（Ｎ2）を算出するために必要な情報をいう。第２補充情報には、少なくとも、
（ａ）水素補充時のＦＣＶの位置情報、
（ｂ）水素補充日時、
（ｃ）水素補充量（Ｈ2）、
（ｄ）水素補充直前の前記ＦＣＶの水素タンク内の水素残量（Ｈ1）、及び
（ｅ）水素補充前後の電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2）又はこれに換算可能な情報（すなわち、水素補充前後の燃料電池の走行性能）
が含まれる。
その他の情報としては、例えば、水素補充前の前記水素タンク内のＣＯ濃度（Ｎ1）などがある。
【００２９】
［１．３．  サーバーコンピュータ］
サーバーコンピュータ５０は、水素充填装置２０ａ、２０ｂ…、及び、その周辺領域を走行する複数のＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…から通信回線を介して、それぞれ、第１補充情報及び第２補充情報を取得し、取得した情報に基づいてＣＯ被毒の有無を推定するためのものである。サーバーコンピュータ５０のメモリ内には、後述するＣＯ被毒判定用プログラムが格納されている。サーバーコンピュータ５０は、ＣＯ被毒の発生を検出した時に、通信回線を介して水素充填装置２０ａ、２０ｂ…、及び／又は、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…に通報する手段をさらに備えていても良い。
【００３０】
［２．  ＣＯ濃度の推定方法］
［２．１．  水素補充後のＣＯ濃度（ＮA）］
ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…の性能低下は、種々の原因により起こりうる。しかし、水素補充前後において著しい性能低下が生じた時には、補充された水素ガス中に含まれる不純物成分、すなわち、ＣＯによる触媒被毒が原因である可能性が高い。
ＣＯ被毒が生じたか否かを知るためには、ある特定条件下における水素補充前の走行性能と水素補充後の走行性能を対比する必要がある。しかし、水素補充前後において、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…が同一条件下で走行していることは希である。また、補充された水素ガス中のＣＯ濃度（Ｎ2）が高い場合であっても、水素タンク４４内の水素残量（Ｈ1）が多い場合には、粗悪水素ガスが高純度水素ガスで希釈されるために、性能低下は顕在化しにくい。
【００３１】
そこで、本発明においては、
（ａ）ＣＯ濃度と特定条件下における電圧低下との関係を予めメモリに記憶させておき、
（ｂ）水素補充前後のＦＣＶの性能を、それぞれ、特定条件下における性能に換算し、
（ｃ）換算された性能の差から、水素補充後のＣＯ濃度（ＮA）を算出する
という方法が用いられる。
【００３２】
図２に、ＣＯ濃度と電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)との関係の模式図を示す。
ここで、「電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2）」とは、ある電流密度Ｉ(Ａ／ｃｍ2)における水素補充前の電圧Ｖ1と水素補充後の電圧Ｖ2との差を、電圧Ｖ1で除した値をいう。
図２に示すように、ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2）は、水素ガス中のＣＯ濃度（ＮA）と、燃料電池の温度Ｔに依存する。そのため、水素補充前後の燃料電池の温度Ｔ、電圧Ｖ、及び電流密度Ｉがわかれば、ある特定条件下におけるΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)を算出することができる。また、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…の車種ごとに、図２のようなデータをメモリに記憶させておけば、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…の車種が異なる場合であっても、ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)から、水素ガス中のＣＯ濃度（ＮA）を算出することができる。
【００３３】
［２．２．  供給水素中のＣＯ濃度（Ｎ2）］
水素補充前の水素タンク４４内のＣＯ濃度（Ｎ1）がゼロである場合、水素補充後の水素タンク４４内のＣＯ濃度（ＮA）は、次の式（１）で表される。
ＮA＝Ｈ2×Ｎ2／（Ｈ1＋Ｈ2）      …（１）
但し、
Ｈ1は、水素タンク４４内の水素残量、
Ｈ2は、水素タンク４４への水素補充量、
Ｎ2は、水素タンク４４に供給された水素ガス中のＣＯ濃度。
【００３４】
算出されたＮAが基準値以下である場合、Ｎ1をゼロとみなして次回以降のＮAを算出しても良い。あるいは、算出されたＮAをＮ1としてメモリに記憶させ、Ｎ1を用いて次回以降のＮAを算出しても良い。後者の場合、水素補充後の水素タンク４４内のＣＯ濃度（ＮA）は、次の式（２）で表される。
ＮA＝（Ｈ1×Ｎ1＋Ｈ2×Ｎ2）／（Ｈ1＋Ｈ2）      …（２）
【００３５】
ここで、「基準値」とは、ＣＯ被毒の有無を判断する際の基準となる値をいう。基準値は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な値を選択することができる。
基準値としては、例えば、
（ａ）法令で定められた水素ガス中のＣＯ濃度の規格値（例えば、ＩＳＯ１４６８７−２においては、ＣＯ濃度：０．２ｐｐｍ以下）、
（ｂ）規格値に計算誤差を可算した値、
などがある。
【００３６】
式（１）及び式（２）に含まれる変数の内、Ｈ1及びＨ2は、水素充填装置２０ａ、２０ｂ…又はＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…から取得することができる。また、ＮAは、上述したように、電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)から推定することができる。従って、推定されたＮAを式（１）又は式（２）に代入すれば、Ｎ2を求めることができる。
【００３７】
［２．３．  具体例］
図３に、水素充填装置２０ａ、２０ｂ…ごとに推定されたＣＯ濃度（Ｎ2）の模式図を示す。なお、図３においては、基準値として、規格値に計算誤差を加算した値が用いられている。サーバーコンピュータ５０は、水素充填装置２０ａ、２０ｂ…ごとに時々刻々とデータを収集し、Ｎ2の推移を集計している。
【００３８】
不可抗力によって水素ガス中にＣＯが混入した場合、実際のＣＯ濃度（Ｎ2）は、常に一定とは限らない。また、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…の電圧低下は、水素残量（Ｈ1）、水素補充量（Ｈ2）、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…の作動条件などにより変動する。そのため、式（１）又は式（２）に基づいて、ある時間帯においてＮ2を算出した場合、図３に示すように、Ｎ2にバラツキが生じる。
【００３９】
このような場合において、Ｎ2が基準値を超えたか否かを判断する方法には、種々の方法がある。本発明において、Ｎ2が基準値を超えたか否かの判断方法は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な方法を選択することができる。
【００４０】
判断方法としては、例えば、
（ａ）基準値を超えるＮ2が１回検出されたことを以て、「Ｎ2が基準値を超えた」と判断する方法、
（ｂ）１つの水素充填装置２０ａ、２０ｂ…について、予め定められた時間間隔で、予め定められた回数のＮ2を取得し、その平均値が基準値を超えたことを以て、「Ｎ2が基準値を超えた」と判断する方法、
（ｃ）１つの水素充填装置２０ａ、２０ｂ…について、予め定められた時間間隔で、予め定められた回数のＮ2を取得し、取得されたＮ2の全部又は一部（例えば、半分以上）が基準値を超えたことを以て、「Ｎ2が基準値を超えた」と判断する方法、
などがある。
【００４１】
［３．  ＣＯ被毒判定用プログラム］
図４に、本発明に係るＣＯ被毒判定用プログラムのフローチャートを示す。図４に示すＣＯ被毒判定用プログラムは、サーバーコンピュータ５０のメモリ内に格納されている。
【００４２】
［３．１．  手順Ａ］
まず、ステップ１（以下、単に「Ｓ１」という）において、ユーザー登録された複数の水素ステーションから、少なくとも、水素ステーションに設置されている水素充填装置２０ａ、２０ｂ…のＩＤ（水素充填装置２０ａ、２０ｂ…が設置されている位置情報を含む）、水素補充日時、及び水素補充量（Ｈ2）を含む第１補充情報を逐次取得し、サーバーコンピュータのメモリに記憶させる（手順Ａ）。
第１補充情報は、主として、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…から送信される第２補充情報と水素充填装置２０ａ、２０ｂ…とを関連づけるため、及び、ＣＯ被毒が発生した水素充填装置２０ａ、２０ｂ…を特定するために用いられる。
【００４３】
［３．２．  手順Ｂ］
次に、Ｓ２において、ユーザー登録された複数のＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…から、少なくとも、水素補充時のＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…の位置情報、水素補充日時、水素補充量（Ｈ2）、水素補充直前のＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…の水素タンク内の水素残量（Ｈ1）、及び水素補充前後の電圧低下（ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2）又はこれに換算可能な情報を含む第２補充情報を逐次取得し、サーバーコンピュータ５０のメモリに記憶させる（手順Ｂ）。
第２補充情報は、主として、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…から送信される第２補充情報と水素充填装置２０ａ、２０ｂ…とを関連づけるため、及び、供給水素中のＣＯ濃度（Ｎ2）を算出するために用いられる。上述したように、第２補充情報には、水素補充前の水素タンク４４内のＣＯ濃度（Ｎ1）などの追加の情報が含まれていても良い。
【００４４】
［３．３．  手順Ｃ］
次に、Ｓ３において、水素ステーションから取得した第１補充情報と、ＦＣＶから取得した第２補充情報の中に、対応するデータがあるか否かが判断される。対応するデータがあるか否かは、
（ａ）水素充填装置２０ａ、２０ｂ…の位置情報と、水素充填時のＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…の位置情報が一致しているか否か、
（ｂ）水素充填装置２０ａ、２０ｂ…から出力される水素補充日時と、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…から出力される水素補充日時が一致しているか否か、及び、
（ｃ）水素充填装置２０ａ、２０ｂ…から出力される水素補充量と、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…から出力される水素補充量が一致しているか否か
に基づいて判断される。
【００４５】
対応データがない場合（Ｓ３：ＮＯ）、水素充填装置２０ａ、２０ｂ…又はＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…のいずれか一方がユーザー登録されていないことを表している。その場合には、Ｓ１に戻り、上述したＳ１〜Ｓ２の各ステップを繰り返す。
一方、対応データがある場合（Ｓ３:ＹＥＳ）には、Ｓ４に進み、予めメモリに記憶された、ＣＯ濃度と電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)との関係に基づいて、水素補充後の水素タンク内のＣＯ濃度（ＮA）を算出する（手順Ｃ）。なお、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…から、水素補充前後の走行性能を取得した時は、これをΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)に換算した後、ＣＯ濃度（ＮA）を算出する。
【００４６】
［３．４．  手順Ｄ］
次に、Ｓ５において、水素タンクに供給された水素ガス中のＣＯ濃度（Ｎ2）を算出する（手順Ｄ）。この場合、次の式（１）に基づいて、Ｎ2を算出しても良い。
ＮA＝Ｈ2×Ｎ2／（Ｈ1＋Ｈ2）      …（１）
但し、
Ｈ1は、水素タンク４４内の水素残量、
Ｈ2は、水素タンク４４への水素補充量。
【００４７】
あるいは、第２補充情報が水素補充前の水素タンク内のＣＯ濃度（Ｎ1）を含む場合には、次の式（２）に基づいて、Ｎ2を算出しても良い。
ＮA＝（Ｈ1×Ｎ1＋Ｈ2×Ｎ2）／（Ｈ1＋Ｈ2）      …（２）
【００４８】
［３．５．  手順Ｅ］
次に、Ｓ６において、１つの水素充填装置２０ａ、２０ｂ…について取得された、１又は２以上のＮ2が基準値を超えているか否かが判断される。
「Ｎ2が基準値を超えていない（Ｓ６：ＮＯ）」と判断された時は、Ｓ１に戻り、上述したＳ１〜Ｓ５の各ステップを繰り返す。
【００４９】
一方、「Ｎ2が基準値を超えている（Ｓ６：ＹＥＳ）」と判断された時は、Ｓ７に進み、基準値を超える水素ガスを供給した水素ステーションに水素ガスへのＣＯの混入を通報する（手順Ｅ）。通報を受けた水素ステーションは、水素供給の停止、設備の点検などの対策が必要であることを知ることができる。
【００５０】
［３．６．  手順Ｆ］
次に、Ｓ８に進む。Ｓ８では、通信ネットワークを介して、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…に対してＣＯ被毒に関する情報を通報する。ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…に対する情報の通報は、必ずしも必要ではないが、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…に対して情報の通報を行うと、ＣＯ被毒を未然に回避したり、あるいは、運転者に対し車両の整備・点検を促すことができる。通報の対象及び情報の内容は、目的に応じて最適なものを選択することができる。
【００５１】
例えば、基準値を超える水素ガスの供給を受けたＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…に対し、ＣＯ被毒が発生した可能性があることを通報しても良い。
あるいは、これに加えて又はこれに代えて、ユーザー登録している不特定多数のＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…に対し、基準値を超えるＣＯを含む水素ガスの供給を行った水素ステーションの位置情報を通報しても良い。ＣＯを含む水素ガスの供給を行った水素ステーションにおいて、ＣＯ混入の原因が排除され、かつ、水素ステーションがサーバーコンピュータ５０にその旨を通報した時は、当該水素ステーションは、通報対象から除外される。
【００５２】
次に、Ｓ９に進む。Ｓ９では、処理を継続するか否かが判断される。処理を継続する場合（Ｓ９：ＹＥＳ）には、Ｓ１に戻り、上述したＳ１〜Ｓ９の各ステップを繰り返す。
【００５３】
［４．  ＣＯ被毒自己診断用プログラム］
図５に、本発明に係るＣＯ被毒自己診断用プログラムのフローチャートを示す。図５に示すＣＯ被毒自己診断用プログラムは、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…の制御装置４６のメモリ内に格納されている。
【００５４】
［４．１．  手順ａ］
まず、ステップ１１（以下、単に「Ｓ１１」という）において、水素ガスを補充する前のＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…の第１走行性能（温度Ｔ1、電圧Ｖ1、電流密度Ｉ1）を逐次取得し、メモリに記憶させる（手順ａ）。取得した第１走行性能は、上述したように、ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)の算出に用いられる。
【００５５】
［４．２．  手順ｂ］
次に、Ｓ１２において、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…の水素タンク４４内の水素残量（Ｈ1）を逐次取得し、メモリに記憶させる（手順ｂ）。取得した水素残量（Ｈ1）は、上述したように、供給水素中のＣＯ濃度（Ｎ2）の算出に用いられる。
【００５６】
［４．３．  手順ｃ］
次に、Ｓ１３において、水素ガスが補充されたか否かが判断される。水素ガスを補充しない場合（Ｓ１３：ＮＯ）には、Ｓ１１に戻り、上述したＳ１１〜Ｓ１２の各ステップが繰り返される。
一方、水素ガスを補充した時（Ｓ１３：ＹＥＳ）には、Ｓ１４に進む。Ｓ１４では、水素補充量（Ｈ2）を取得し、メモリに記憶させる（手順ｃ）。取得した水素補重量（Ｈ2）は、上述したように、供給水素中のＣＯ濃度（Ｎ2）の算出に用いられる。
【００５７】
［４．４．  手順ｄ］
次に、Ｓ１５において、水素ガスを補充した後のＦＣＶ４０ａ、４０ｂ…の第２走行性能（温度Ｔ2、電圧Ｖ2、電流密度Ｉ2）を取得し、メモリに記憶させる（手順ｄ）。取得した第２走行性能は、上述したように、ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)の算出に用いられる。
【００５８】
［４．５．  手順ｅ］
次に、Ｓ１６において、第１走行性能と第２走行性能との差を予め定められた運転条件下での電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)に換算する。次いで、予めメモリに記憶された、ＣＯ濃度と電圧低下ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)との関係に基づいて、水素補充後の水素タンク４４内のＣＯ濃度（ＮA）を算出する（手順ｅ）。ＮAの算出方法については、上述した通りであるので、説明を省略する。
【００５９】
［４．６．  手順ｆ］
次に、Ｓ１７において、水素を補充する前のＣＯ濃度（Ｎ1）をメモリから読み出す。上述したように、Ｎ1はゼロと見なしても良く、あるいは、水素補充前に算出されたＮAを用いても良い。前者の場合、Ｓ１６を省略することができる。図５に示すプログラムは、後者の例である。
【００６０】
次に、Ｓ１８において、水素タンク４４に供給された水素ガス中のＣＯ濃度（Ｎ2）を算出する（手順ｆ）。Ｎ1をゼロと見なす場合、上述したように、次の式（１）からＮ2を算出することができる。
ＮA＝Ｈ2×Ｎ2／（Ｈ1＋Ｈ2）      …（１）
一方、水素を補充する前に算出されたＮAを、水素充填前の水素タンク４４内のＣＯ濃度（Ｎ1）としてメモリに記憶させる場合、上述したように、次の式（２）からＮ2を算出することができる。
ＮA＝（Ｈ1×Ｎ1＋Ｈ2×Ｎ2）／（Ｈ1＋Ｈ2）      …（２）
【００６１】
［４．７．  手順ｇ、手順ｈ］
次に、Ｓ１９に進む。Ｓ１９では、Ｎ2が基準値を超えているか否かが判断される。Ｎ2が基準値を超えていない場合（Ｓ１９：ＮＯ）には、Ｓ２０に進む。Ｓ２０では、算出されたＮAをＮ1としてメモリに記憶させる（手順ｈ）。その後、Ｓ１１に戻り、上述したＳ１１〜Ｓ１９の各ステップを繰り返す。
一方、Ｎ2が基準値を超えている時（Ｓ１９：ＹＥＳ）には、Ｓ２１に進む。Ｓ２１では、性能低下が大きいか否かが判断される。性能低下の程度は、ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)がしきい値を超えたか否かで判断することができる。しきい値は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な値を選択することができる。例えば、しきい値は、「水素補充前の電圧Ｖ1＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)の２％」と定めることができる。
【００６２】
Ｎ2が基準値を超えている（Ｓ１９：ＹＥＳ）にもかかわらず、性能低下が小さい場合（Ｓ２１：ＮＯ）、水素タンク４４内に多量の高純度水素が残っている状態で、少量の粗悪水素が補充されたことを意味している。すなわち、水素補充後のＣＯ濃度（ＮA）が基準値を下回っている可能性が高い。この場合、ＣＯ被毒が発生しなかったと判断し、Ｓ２０に進む。そして、Ｓ１１に戻り、上述したＳ１１〜Ｓ２０の各ステップを繰り返す。
【００６３】
一方、Ｎ2が基準値を超えており（Ｓ１９：ＹＥＳ）、かつ、ΔＶ（％）＠Ｉ(Ａ／ｃｍ2)がしきい値を超えている場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）には、Ｓ２２に進む。Ｓ２２では、警告音、警告ランプ、警告表示などを用いて、ＦＣＶ４０ａ、４０ｂの運転者にＣＯ被毒を告知する（手順ｇ）。告知を受けた運転者は、車両の点検・整備が必要であることを知ることができる。
【００６４】
［５．  作用］
［５．１．  ＣＯ被毒判定用プログラム］
ＣＯ被毒は、高出力や低温起動などの特別な条件下において顕在化する。そのため、通常の使用条件下では、ＣＯ被毒の判別は難しい。例えば、ＣＯは高温時に脱離しやすいため、スタック温度が高い状況では問題が顕在化しにくい。また、水素極触媒の利用率が低い状況、すなわち、出力を上げない状況でも問題が顕在化しにくい。従って、水素補充直後の走行時に問題が顕在化せず、停止後再起動した時の温度が下がった状況において、初めて顕在化する可能性がある。
【００６５】
また、水素ステーションから供給される水素ガス中のＣＯ濃度が高い場合であっても、水素補充前の水素タンク内の水素残量が多い時には、スタックに供給される水素中のＣＯ濃度が低くなる。そのため、問題の顕在化が遅れる可能性がある。
また、水素ステーションから供給される水素ガス中のＣＯ濃度が低い場合であっても、そのような水素ステーションでの水素補充量が多い時には、ＦＣＶの性能低下は大きくなる。しかし、こうした状況が顕在化するのも時間を要してしまう。
さらに、個別の水素ステーションの情報だけでは、データの誤差からＣＯ被毒の判定が遅れる可能性もある。
【００６６】
これに対し、本発明では、同じ水素ステーションを利用した他の車両の情報も集約している。すなわち、自車よりも前の時間帯で水素補充を実施した他の車両の情報や、自車よりも早く性能低下が顕在化する条件で車両を走行させた他の車両の情報も利用している。このような多くの情報に基づいて，水素ステーションでの問題発生を評価・判断するため、ＣＯ被毒による性能低下が顕在化する前に、その可能性がある旨の通知を受けることが可能となる。
【００６７】
さらには、他の水素ステーションからの情報との比較から、当該水素ステーションを利用した車両の性能変化の特異性を早期に把握することができる。その結果、ＣＯ被毒の早期検知につながる。また、ＣＯ被毒が顕在化していないＦＣＶに対して、ＣＯ被毒が顕在化する前にその可能性があることを通知することができる。さらに、ＣＯ被毒検知器などの各種検知器を搭載していないＦＣＶであっても、被毒原因の推定が可能となる。
【００６８】
［５．２．  ＣＯ被毒自己診断プログラム］
上述したＣＯ被毒の有無は、ＣＯ被毒自己診断プログラムを用いて、ＦＣＶ自身が行うこともできる。この場合、多数のＦＣＶの情報を集めて統計処理を行うことができないため、精度が劣る可能性はある。しかしながら、ＣＯ被毒が顕在化する前に、早期にＣＯ被毒の可能性を知ることができる。
【００６９】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明に係るＣＯ被毒判定用プログラムは、水素ステーションに設置される水素充填装置の品質管理に用いることができる。また、本発明に係るＣＯ被毒自己診断用プログラムは、燃料電池車のＣＯ被毒の管理に用いることができる。
【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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