(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスの供給により発電する燃料電池と、
前記燃料電池の電力で作動し前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記燃料電池の電流／電圧特性を推定する電流／電圧特性推定手段と、
前記電流／電圧特性推定手段が推定した電流／電圧特性が悪化したときには、前記酸化剤ガス供給装置から前記燃料電池へ供給する酸化剤ガスの供給流量を増加させるように制御する制御装置と、
前記電流／電圧特性推定手段が推定した電流／電圧特性が悪化したときには、前記燃料電池の実発電電力が目標発電電力に到達するまでの所要時間である発電応答時間を理想的な電流／電圧特性のときの燃料電池の発電応答時間に対して長くなるように推定する燃料電池発電応答時間推定手段とを備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池の温度を検出する燃料電池温度検出手段を更に備え、
前記電流／電圧特性推定手段は、前記燃料電池温度検出手段が検出した燃料電池の温度が理想的な温度より低下していれば、その低下度合いが大きいほど、前記燃料電池の電流／電圧特性が悪化していると推定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池に冷却液を循環供給する燃料電池冷却手段を更に備え、
前記燃料電池温度検出手段が、前記燃料電池の温度として、当該燃料電池出口における前記冷却液の温度を検出することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池内部の湿潤度を推定する燃料電池内部湿潤度推定手段を更に備え、
前記電流／電圧特性推定手段は、前記燃料電池内部湿潤度推定手段が推定した燃料電池内部の湿潤度が理想的な湿潤度よりも増加していれば、その増加度合いが大きいほど、前記燃料電池の電流／電圧特性が悪化していると推定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記酸化剤ガス供給装置が吸入する酸化剤ガスの温度を検出する吸入酸化剤ガス温度検出手段を更に備え、
前記電流／電圧特性推定手段は、前記吸入酸化剤ガス温度検出手段が検出した酸化剤ガスの温度が理想的な温度より低下していれば、その低下度合いが大きいほど、前記燃料電池の電流／電圧特性が悪化していると推定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記酸化剤ガス供給装置が吸入する酸化剤ガスの湿度を検出する吸入酸化剤ガス湿度検出手段を更に備え、
前記電流／電圧特性推定手段は、前記吸入酸化剤ガス湿度検出手段が検出した酸化剤ガスの湿度が理想的な湿度より低下していれば、その低下度合いが大きいほど、前記燃料電池の電流／電圧特性が悪化していると推定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記燃料電池から過去に出力された電力の積算値を記憶する電力積算値記憶手段を更に備え、
前記電流／電圧特性推定手段は、前記電力積算値記憶手段に記憶された電力積算値が所定値を超えていれば、その電力積算値が大きいほど、前記燃料電池の電流／電圧特性が悪化していると推定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記燃料電池の温度を検出する燃料電池温度検出手段と、
前記燃料電池内部の湿潤度を推定する燃料電池内部湿潤度推定手段と、
前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記酸化剤ガス供給装置が吸入する酸化剤ガスの温度を検出する吸入酸化剤ガス温度検出手段と、
前記酸化剤ガス供給装置が吸入する酸化剤ガスの湿度を検出する吸入酸化剤ガス湿度検出手段と、
前記燃料電池から過去に出力された電力の積算値を記憶する電力積算値記憶手段を更に備え、
前記電流／電圧特性推定手段は、前記燃料電池温度検出手段が検出した燃料電池の温度が理想的な温度より低下していれば、その低下度合いが大きいほど、前記燃料電池内部湿潤度推定手段が推定した燃料電池内部の湿潤度が理想的な湿潤度よりも増加していれば、その増加度合いが大きいほど、前記吸入酸化剤ガス温度検出手段が検出した酸化剤ガスの温度が理想的な温度より低下していれば、その低下度合いが大きいほど、前記吸入酸化剤ガス湿度検出手段が検出した酸化剤ガスの湿度が理想的な湿度より低下していれば、その低下度合いが大きいほど、前記電力積算値記憶手段に記憶された電力積算値が所定値を超えていれば、その電力積算値が大きいほど、前記燃料電池の電流／電圧特性が悪化していると推定することを特徴とする請求項１に記載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、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給により発電する燃料電池を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、燃料電池に燃料となる水素及び酸化剤となる空気を供給することで、燃料電池で電気化学反応を生じさせて発電電力を得る発電システムである。このような燃料電池システムは、クリーンな排気や高エネルギ効率を実現できることから、例えば車両用電源等の用途に大きな期待が寄せられている。
【０００３】
燃料電池は、初期状態では理想的な電流／電圧特性が得られるように設計されているが、例えば経時的な劣化等、様々な要因によって電流／電圧特性が理想的な状態から変化してしまう場合がある。このような場合には、要求される電力を安定的に出力できるように、システム全体の動作を燃料電池の状態に応じて制御することが望まれ、そのため、燃料電池の劣化等の状態を的確に把握することがシステム制御上の重要な課題とされている。このような観点から、従来より、燃料電池の劣化等の状態を推定する様々な技術が提案されている（例えば、特許文献１等を参照。）。
【０００４】
特許文献１には、燃料電池に劣化が生じて出力電圧が低下したときには出力電圧を増加させて電圧低下分を補うために燃料ガスの流量を増大させている点に着目し、燃料ガスの流量、或いは排出ガスの流量を測定して、その測定値が基準値に達する時間を推定し、その結果から燃料電池の劣化を推定する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２８３６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、以上のような燃料電池システムでは、燃料電池に劣化等が生じて電流／電圧特性が理想的な状態から変化した場合には、上述したように、要求される電力を安定的に出力できるようにするために、燃料ガスの供給流量や酸化剤ガスの供給流量を増大させる制御を行っている。したがって、燃料電池の電流／電圧特性が変化した場合には、酸化剤ガスを供給するためのコンプレッサの回転数増加やコンプレッサ圧力比の増加によるコンプレッサトルクの増加を余儀なくされ、コンプレッサの仕事量は増加することとなり、その分、燃料電池の発電応答時間が長くなってしまうことになる。
【０００６】
その一方で、例えば燃料電池車両における車両駆動用モータ等、燃料電池システムからの電力供給を受ける側の機器に関しては、燃料電池の発電応答時間を考慮した上でこれらの機器が最適な状態で動作するように制御されるが、通常は、燃料電池が理想的な電流／電圧特性を有することを前提とし、その燃料電池の発電応答を基準とした制御が行われるので、燃料電池の電流／電圧特性が変化して燃料電池の発電応答時間に大きな変動が生じると、これらの機器の制御が高精度に行えなくなるといった問題が生じる。
【０００７】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、様々な要因で燃料電池の電流／電圧特性に変化が生じた場合でも燃料電池の発電応答時間を適切に推定し、これに基づいて各種機器の制御を高精度に行えるようにした燃料電池システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る燃料電池システムでは、燃料電池の電流／電圧特性を推定し、推定した電流／電圧特性が悪化したときには、燃料電池の発電応答時間を理想的な電流／電圧特性のときの燃料電池の発電応答時間に対して長くなるように推定するようにした。ここで、燃料電池の電流／電圧特性は、例えば、燃料電池の温度や、燃料電池内部の湿潤度、酸化剤ガス供給装置が吸入する酸化剤ガスの温度、酸化剤ガス供給装置が吸入する酸化剤ガスの湿度、燃料電池から過去に出力された電力の積算値等に基づいて推定される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る燃料電池システムによれば、様々な要因により燃料電池の電流／電圧特性が理想的な状態から変化した場合でも、そのときの燃料電池の発電応答時間を正確に推定することができる。したがって、この燃料電池システムで推定された燃料電池の発電応答時間に基づいて、例えば車両駆動用モータ等の各種機器の動作制御を行うようにすれば、これら機器の動作制御を高精度に行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した燃料電池システムの具体的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用した燃料電池システムの一例を示すシステム構成図である。この燃料電池システムは、燃料電池１と、この燃料電池１に燃料ガスである水素を供給する燃料供給系、燃料電池１に酸化剤ガスである空気を供給する空気供給系、燃料電池１に供給される水素及び空気を加湿する加湿系、燃料電池１に温度調整のための冷却液を供給する冷却液供給系とを備え、燃料電池１の発電によって得られた電力を、燃料電池車両の駆動ユニット２に供給する構成となっている。
【００１２】
燃料電池１は、燃料ガスである水素が供給される燃料極と酸化剤ガスである空気が供給される空気極とが電解質・電極触媒複合体を挟んで重ね合わされた発電セルが多段積層された構造を有し、電気化学反応により化学エネルギを電気エネルギに変換するものである。各発電セルの燃料極では、水素が供給されることで水素イオンと電子とが解離し、水素イオンは電解質を通り、電子は外部回路を通って電力を発生させて、空気極側にそれぞれ移動する。また、空気極では、供給された空気中の酸素と前記水素イオン及び電子が反応して水が生成され、外部に排出される。
【００１３】
燃料電池１の電解質としては、高エネルギ密度化、低コスト化、軽量化等を考慮して、例えば固体高分子電解質が用いられる。固体高分子電解質は、例えばフッ素樹脂系イオン交換膜等、イオン（プロトン）伝導性の高分子膜からなるものであり、飽和含水することによりイオン伝導性電解質として機能する。
【００１４】
燃料電池１には、各発電セル、或いは発電セル群の電圧を検出するセル電圧検出装置３が接続されており、このセル電圧検出装置３の出力は、システムコントローラ１００に取り込まれるようになっている。システムコントローラ１００は、内蔵された制御ソフトウエアに基づいて、本発明を適用した燃料電池システム全体の動作を制御するものである。
【００１５】
燃料供給系は、高圧水素タンク４、可変バルブ５、エゼクタ６、水素供給配管７、水素循環配管８からなる。そして、水素供給源である高圧水素タンク４から供給される水素ガスは、可変バルブ５及びエゼクタ６を通って水素供給配管７へと送り込まれ、加湿器２０において加湿された後、燃料電池１の燃料極に供給される。
【００１６】
燃料電池１では供給された水素ガスは全て消費されるわけではなく、残った水素ガスは燃料電池１から排出された後、水素循環配管８を通ってエゼクタ６により循環され、新たに供給される水素ガスと混合されて、再び燃料電池１の燃料極に供給される。なお、燃料電池１の出口側には、パージ弁９及びパージ配管１０が設けられている。水素循環配管８内には水素を循環させることで不純物や窒素等が蓄積され、これにより水素分圧が降下して燃料電池１の効率が低下する場合もある。そこで、燃料電池１の出口側にパージ弁９やパージ配管１０を設けることで、水素循環配管８内から不純物や窒素等を除去できるようにしている。
【００１７】
また、燃料供給系においては、水素供給配管７の中途部に水素圧力センサ１１及び水素流量センサ１２が設けられており、燃料電池１の燃料極に供給される水素の圧力や流量がこれらのセンサにより検出できるようになっている。
【００１８】
空気供給系は、外気を吸入し圧縮して燃料電池１の空気極へと送り込むコンプレッサ１３、空気供給配管１４、及びスロットル１５によって構成されている。コンプレッサ１３によって供給される酸化剤としての空気は、水素ガスと同様、加湿器２０を通って加湿された後、空気供給配管１４より燃料電池１の空気極に供給される。燃料電池１で消費されなかった酸素及び空気中の他の成分は、燃料電池１からスロットル１５を介して排出される。
【００１９】
この空気供給系においても、空気供給配管１４の中途部に空気圧力センサ１６及び空気流量センサ１７が設けられており、燃料電池１に供給される空気の圧力や流量がこれらのセンサによって検出できるようになっている。また、コンプレッサ１３の前段（空気吸入側）には、吸入空気温度センサ１８及び吸入空気湿度センサ１９が設けられており、コンプレッサ１３により吸入される空気の温度や湿度がこれらのセンサによって検出できるようになっている。
【００２０】
加湿系は、加湿器２０、純水循環経路２１、純水ポンプ２２、純水ラジエータ２３、三方弁２４、バイパス経路２５によって構成される。そして、純水ポンプ２２の駆動により純水循環経路２１を純水が流れ、加湿器２０に供給された純水が、この加湿器２０によって燃料供給系の水素ガス及び空気供給系の空気に水分として供給されることで、これら水素ガス及び空気が加湿されるようになっている。また、加湿器２０から排出された純水は、純水ラジエータ２３を通過する過程でラジエータファン２６による送風により冷却されることになるが、三方弁２４の開度調整によって、純水ラジエータ２３を通過する純水とこの純水ラジエータ２３を迂回するバイパス経路２５を流れる純水との流量を制御することで、加湿用の純水の温度調整が行われる。このような純水の温度調整や、純水ポンプ２２の駆動による純水流量の制御は、システムコントローラ１００の制御のもとで行われ、これにより、水素ガスや空気の加湿量が調整される。
【００２１】
冷却液供給系は、冷却液循環経路２７、冷却液ポンプ２８、冷却液ラジエータ２９、三方弁３０、バイパス経路３１によって構成される。そして、冷却液ポンプ２６の駆動により冷却液循環経路２５を冷却液が流れ、この冷却液が燃料電池１に供給されて燃料電池１との間で熱交換が行われるようになっている。また、燃料電池１から排出された冷却液は、冷却液ラジエータ２９を通過する過程でラジエータファン３２による送風により冷却されることになるが、三方弁３０の開度調整によって、冷却液ラジエータ２９を通過する冷却液とこの冷却液ラジエータ２９を迂回するバイパス経路３１を流れる冷却液との流量を制御することで、冷却液の温度調整が行われる。このような冷却液の温度調整や、冷却液ポンプ２８の駆動による冷却液流量の制御は、システムコントローラ１００の制御のもとで行われ、これにより、燃料電池１の温度が調整される。
【００２２】
また、この冷却液供給系では、冷却液循環経路２７の燃料電池１出口側近傍に位置して、燃料電池１から排出される冷却液の温度を検出するための燃料電池出口側冷却液温度センサ３３が設けられている。この燃料電池出口側冷却液温度センサ３３で検出される冷却液の温度は、燃料電池１の温度とほぼ等価であり、本実施形態の燃料電池システムでは、この冷却液供給系に設けられた燃料電池出口側冷却液温度センサ３３の検出値から、燃料電池１の温度を判定するようにしている。
【００２３】
以上のように構成される燃料電池システムにおいては、水素圧力センサ１１や水素流量センサ１２、空気圧力センサ１６や空気流量センサ１７、セル電圧検出装置３の検出値が、それぞれシステムコントローラ１００によって常時モニタリングされる。そして、システムコントローラ１００は、これらの検出値が、そのときの目標発電量から決まる所定の目標値になるように、コンプレッサ１３やスロットル１５、可変バルブ５等を制御する。同時に、目標値に対して実際に実現されている圧力、流量に応じて、駆動ユニット２による燃料電池１からの電力取り出しを制御する。
【００２４】
また、特に、本実施形態の燃料電池システムにおいては、システムコントローラ１００が燃料電池出口側冷却液温度センサ３３の検出値も常時モニタリングしており、その検出値から燃料電池１の温度を判定し、判定した燃料電池１の温度に基づき燃料電池１の電流／電圧特性（以下、Ｉ／Ｖ特性という。）を推定するようにしている。そして、その推定結果に基づいて燃料電池１の発電応答時間を推定し、推定した燃料電池１の発電応答時間に応じて、駆動ユニット２の電力取り出し制御を行うようにしている。
【００２５】
以下、本実施形態の燃料電池システムにおけるシステムコントローラ１００による制御の詳細について、本実施形態に特徴的な燃料電池１の発電応答時間を推定する処理を中心に具体的な例を挙げながら説明する。
【００２６】
図２は、システムコントローラ１００における発電応答時間推定に関する機能を概略的に示す機能ブロック図である。この図２に示すように、システムコントローラ１００は、燃料電池温度判定手段１０１、燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１０２、燃料電池発電応答時間推定手段１０３としての機能を有する。
【００２７】
燃料電池温度判定手段１０１は、燃料電池出口側冷却液温度センサ３３の検出値を読み込んで、燃料電池１の温度を判定するものである。燃料電池１から排出される冷却液の温度は、上述したように燃料電池１の温度とほぼ等価であるので、燃料電池出口側冷却液温度センサ３３の検出値から燃料電池１の温度を判定できる。なお、この燃料電池出口側冷却液温度センサ３３の設置位置までの冷却液循環経路２７における冷却液放熱分が予め分かっている場合には、その放熱分を考慮して燃料電池出口側冷却液温度センサ３３の検出値に補正を加えることで、燃料電池１の温度をより正確に判定することが可能となる。
【００２８】
また、ここでは、燃料電池温度判定手段１０１が燃料電池出口側冷却液温度センサ３３の検出値、すなわち燃料電池１から排出される冷却液の温度から、燃料電池１の温度を判定するようにしているが、燃料電池１の温度を判定する方法としては、その他、燃料電池１を構成する多数の発電セルを挟持するエンドプレートと呼ばれる集電板の温度から判定する方法や、燃料電池１の内部、例えば固体高分子電解質膜の温度を直接検出する方法等が考えられる。また、燃料電池１の内部温度を直接検出する場合には、各発電セルの温度のばらつきを考慮して、平均的な温度を燃料電池１の温度と判定するようにしてもよいし、各発電セルの中で最も高い温度を燃料電池１の温度と判定するようにしてもよい。
【００２９】
燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１０２は、燃料電池温度判定手段１０１によって判定された燃料電池１の温度に基づいて、当該燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定するものである。すなわち、燃料電池１の温度が低い場合には当該燃料電池１のＩ／Ｖ特性が悪化する傾向にあるので、燃料電池１の温度とＩ／Ｖ特性との関係を予め実験等によって求めてマップとして記憶させておき、実際の燃料電池１の温度が判定されたときに、このマップを参照して燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定する。
【００３０】
燃料電池発電応答時間推定手段１０３は、燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１０２によって推定された燃料電池１のＩ／Ｖ特性に基づいて、燃料電池１の発電応答時間を推定するものである。すなわち、燃料電池１のＩ／Ｖ特性が悪化している状態では、理想的なＩ／Ｖ特性が得られている状態（以下、この状態を通常状態と呼ぶ。）に比べて燃料電池１の発電応答時間が長くなるので、燃料電池発電応答時間推定手段１０３により、燃料電池１のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答時間を推定するようにしている。
【００３１】
具体的に説明すると、燃料電池１の温度低下に伴って当該燃料電池１のＩ／Ｖ特性が悪化すると、通常状態のときと同じ電力を燃料電池１から取り出すためには、電圧低下分を電力で補うために、通常状態のときよりも多くの電流を引き出す必要がある。そのため、燃料電池１での反応に必要な酸化剤ガスの供給流量の増加や、加湿に必要な純水の供給流量の増加が要求されることになり、また、燃料電池１での発熱量が増大するために、燃料電池１への冷却液の供給流量を増加させることが要求される。そして、これを実現するために、燃料電池システムの各補機類の動作点が変更されることになるが、これら各補機類の動作点の変更は各アクチュエータの性能や制御性能の制約を受けるため、動作点の変更を急激に行うことはできず、目標とする状態に移行するまでに多少のタイムラグが生じる。そして、このタイムラグが燃料電池１の発電応答時間の遅延として現れることになる。
【００３２】
そこで、本実施形態の燃料電池システムでは、システムコントローラ１００の燃料電池発電応答時間推定手段１０３によって、燃料電池１の温度等、様々な要因で変化する燃料電池１のＩ／Ｖ特性に応じて、燃料電池１の発電応答時間を推定するようにしている。そして、この燃料電池発電応答時間推定手段１０３により推定された燃料電池１の発電応答時間に応じて、駆動ユニット２の動作制御を実行するようにしている。
【００３３】
図３は、以上のようなシステムコントローラ１００により所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に実行される制御フローの一例を示すフローチャートである。
【００３４】
本制御フローがスタートすると、システムコントローラ１００は、先ず、ステップＳ１において、燃料電池出口側冷却液温度センサ３３の検出値を取り込んで、その検出値に基づき、燃料電池１の温度を判定する（燃料電池温度判定手段）。
【００３５】
次に、ステップＳ２において、図４に示すようなマップを参照して、ステップＳ１で判定した燃料電池１の温度に応じた燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定する（燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段）。なお、図４では、燃料電池１の温度が理想的な温度ＴＦＣｉｄｅａｌの場合のＩ／Ｖ特性（理想的なＩ／Ｖ特性）を実線で示し、燃料電池１の温度がＴＦＣ１、ＴＦＣ２、ＴＦＣ３、ＴＦＣ４と低下したとき（ＴＦＣｉｄｅａｌ＞ＴＦＣ１＞ＴＦＣ２＞ＴＦＣ３＞ＴＦＣ４）のＩ／Ｖ特性をそれぞれ破線で示している。この図４に示すように、燃料電池１の温度が理想的な温度よりも低下している状態では、その低下の度合いに応じてＩ／Ｖ特性が悪化することになる。また、図４では図示を省略しているが、燃料電池１の温度が理想的な温度よりも上昇した場合にも、その上昇の度合いに応じてＩ／Ｖ特性が悪化することになる。そこで、ステップＳ２では、ステップＳ１で判定した燃料電池１の温度に応じて、その温度条件下での燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定している。
【００３６】
次に、ステップＳ３において、ステップＳ２で推定した燃料電池１の温度に応じたＩ／Ｖ特性に基づいて、燃料電池１の発電応答時間を推定する（燃料電池発電応答時間推定手段）。そして、推定した燃料電池１の発電応答時間に応じて、駆動ユニット２の動作制御を実行する。
【００３７】
ここで、ステップＳ３における燃料電池１の発電応答時間の推定方法について、図５及び図６を用いて説明する。
【００３８】
図５は、燃料電池１の温度と、そのときの燃料電池１のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答補正係数ＫＴＦＣとの関係を示すものである。ここで、発電応答補正係数ＫＴＦＣとは、上述したように、燃料電池１のＩ／Ｖ特性悪化に伴い燃料電池システムの各補機類の動作点を変化させるときに、アクチュエータの性能や制御性能の制約を受けることに起因して生じ応答遅れを考慮して、燃料電池１の発電応答性を補正するためのものである。すなわち、各補機類の応答遅れによって酸化剤ガスの供給流量や加湿用純水の供給流量、冷却液の供給流量等が不足している状態で、燃料電池１から急激に電力取り出しを行おうとすると、燃料電池１に破損や劣化を生じさせる要因となる。そこで、このような不都合が生じないように、発電応答補正係数ＫＴＦＣを用いて燃料電池１の発電応答性を補正するようにしている。
【００３９】
本実施形態の燃料電池システムでは、システムコントローラ１００が、燃料電池１の温度に応じたＩ／Ｖ特性を推定すると、図５に示すような関係から、そのときのＩ／Ｖ特性に応じた発電応答補正係数ＫＴＦＣを算出する。そして、この算出した発電応答補正係数ＫＴＦＣを用いて燃料電池１の発電応答性を補正したときの燃料電池１の発電応答時間を推定する。
【００４０】
図６は、燃料電池１の発電応答性を補正しない場合（発電応答補正係数ＫＴＦＣ＝１の場合）と、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＴＦＣ１で補正した場合とを対比しながら、それぞれの場合における燃料電池１の発電応答時間、すなわち、燃料電池１の実発電量が目標発電電力ＧＴａｒｇｅｔ［ｋＷ］に到達するまでの所要時間を示したものである。この図６から、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＴＦＣ１で補正した場合には、発電応答時間を補正しない理想的な状態の場合に対して、燃料電池１の発電応答時間にΔｔ１［ｓｅｃ］分の遅れが生じることが分かる。そして、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＴＦＣ１で補正した場合の発電応答時間ｔ１は、理想的な状態の場合の発電応答時間をｔｉｄｅａｌとすると、下記式（１）のように表すことができる。
【００４１】
ｔ１＝ｔｉｄｅａｌ＋Δｔ１［ｓｅｃ］  ・・・（１）
以上説明したように、本実施形態の燃料電池システムでは、燃料電池１の温度に応じて燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定し、それに応じた補正係数で燃料電池１の発電応答性を補正したときの燃料電池１の発電応答時間を推定するようにしているので、燃料電池１のＩ／Ｖ特性が温度変化に伴って理想的な状態から変化した場合でも、その温度条件での燃料電池１の発電応答時間を正確に推定することができる。そして、この推定した燃料電池１の発電応答時間に応じて駆動ユニット２の動作制御を実行することで、駆動ユニット２の動作制御が不安定になることを有効に抑制して、高精度な動作制御を実現することができる。
【００４２】
（第２の実施形態）
次に、本発明を適用した第２の実施形態の燃料電池システムについて説明する。本実施形態の燃料電池システムは、上述した第１の実施形態と同様の構成を有し、システムコントローラ１００が燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定する手法が第１の実施形態と異なるものである。すなわち、第１の実施形態の燃料電池システムでは、システムコントローラ１００が燃料電池１の温度から当該燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定するようにしていたが、本実施形態の燃料電池システムでは、システムコントローラ１００が燃料電池１の内部湿潤度から当該燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定するようにしている。
【００４３】
以下、上述した第１の実施形態と同様の内容については重複した説明を省略し、本実施形態に特徴的なシステムコントローラ１００の処理についてのみ、具体的な例を挙げながら説明する。
【００４４】
図７は、本実施形態のシステムコントローラ１００における発電応答時間推定に関する機能を概略的に示す機能ブロック図である。この図２に示すように、本実施形態では、システムコントローラ１００が、燃料電池内部湿潤度推定手段１１１、燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１１２、燃料電池発電応答時間推定手段１１３としての機能を有する。
【００４５】
燃料電池内部湿潤度推定手段１１１は、燃料電池１内部の湿潤度を推定するものである。具体的には、燃料電池内部湿潤度推定手段１１１は、例えば、セル電圧検出装置３の出力を読み込んで、それに基づいて燃料電池１内部に液水となって滞留している水分量を推定すると共に、過去に燃料電池１から取り出された電力の積算値等のパラメータを用いて膜中に含浸している水分量を推定し、これらを総合的に判断して、燃料電池１内部の湿潤度を推定する。なお、通常、セル電圧が基準値を下回った場合にはパージ動作によって水分を排出し、セル電圧を回復させる操作が行われるので、このパージ動作によるセル電圧の回復度合いに応じて、セル電圧検出装置３の出力値と燃料電池１内部に液水となって滞留している水分量との相関関係を補正することで、燃料電池１内部の湿潤度をより正確に推定することが可能となる。
【００４６】
燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１１２は、燃料電池内部湿潤度推定手段１１１によって推定された燃料電池１内部の湿潤度に基づいて、当該燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定するものである。すなわち、燃料電池１内部の湿潤度が過剰となった場合には当該燃料電池１のＩ／Ｖ特性が悪化する傾向にあるので、燃料電池１内部の湿潤度とＩ／Ｖ特性との関係を予め実験等によって求めてマップとして記憶させておき、実際の燃料電池１内部の湿潤度が推定されたときに、このマップを参照して燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定する。
【００４７】
燃料電池発電応答時間推定手段１１３は、燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１１２によって推定された燃料電池１のＩ／Ｖ特性に基づいて、燃料電池１の発電応答時間を推定するものである。すなわち、燃料電池１内部の湿潤度が過剰となって燃料電池１のＩ／Ｖ特性が悪化している状態では、理想的なＩ／Ｖ特性が得られる通常状態に比べて燃料電池１の発電応答時間が長くなるので、燃料電池発電応答時間推定手段１１３により、燃料電池１のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答時間を推定するようにしている。そして、この燃料電池発電応答時間推定手段１１３により推定された燃料電池１の発電応答時間に応じて、駆動ユニット２の動作制御を実行するようにしている。
【００４８】
図８は、以上のような本実施形態のシステムコントローラ１００により所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に実行される制御フローの一例を示すフローチャートである。
【００４９】
本制御フローがスタートすると、システムコントローラ１００は、先ず、ステップＳ１１において、セル電圧検出装置３の出力値等に基づいて、燃料電池１内部の湿潤度を推定する（燃料電池内部湿潤度推定手段）。
【００５０】
次に、ステップＳ１２において、図９に示すようなマップを参照して、ステップＳ１１で推定した燃料電池１内部の湿潤度に応じた燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定する（燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段）。なお、図９では、燃料電池１内部の湿潤度が理想的な状態ＨＦＣｉｄｅａｌのときのＩ／Ｖ特性（理想的なＩ／Ｖ特性）を実線で示し、燃料電池１内部の湿潤度がＨＦＣ１、ＨＦＣ２、ＨＦＣ３、ＨＦＣ４と低下したとき（ＨＦＣｉｄｅａｌ＜ＨＦＣ１＜ＨＦＣ２＜ＨＦＣ３＜ＨＦＣ４）のＩ／Ｖ特性をそれぞれ破線で示している。この図９に示すように、燃料電池１内部の湿潤度が理想的な湿潤度よりも増加している状態では、その増加の度合いに応じてＩ／Ｖ特性が悪化することになる。また、図９では図示を省略しているが、燃料電池１内部の湿潤度が理想的な湿潤度よりも低下している場合、すなわち燃料電池１内部が過度に乾燥した状態となっている場合にも、その乾燥の度合いに応じてＩ／Ｖ特性が悪化することになる。そこで、ステップＳ１２では、ステップＳ１１で判定した燃料電池１内部の湿潤度に応じて、その湿潤状態における燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定している。
【００５１】
次に、ステップＳ１３において、ステップＳ１２で推定した燃料電池１内部の湿潤度に応じたＩ／Ｖ特性に基づいて、燃料電池１の発電応答時間を推定する（燃料電池発電応答時間推定手段）。そして、推定した燃料電池１の発電応答時間に応じて、駆動ユニット２の動作制御を実行する。
【００５２】
ここで、ステップＳ１３における燃料電池１の発電応答時間の推定方法について、図１０及び図１１を用いて説明する。
【００５３】
図１０は、燃料電池１内部の湿潤度と、そのときの燃料電池１のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答補正係数ＫＨＦＣとの関係を示すものである。本実施形態のシステムコントローラ１００は、燃料電池１内部の湿潤度に応じたＩ／Ｖ特性を推定すると、図１０に示すような関係から、そのときのＩ／Ｖ特性に応じた発電応答補正係数ＫＨＦＣを算出する。そして、この算出した発電応答補正係数ＫＨＦＣを用いて燃料電池１の発電応答性を補正したときの燃料電池１の発電応答時間を推定するようにしている。
【００５４】
図１１は、燃料電池１の発電応答性を補正しない場合（発電応答補正係数ＫＨＦＣ＝１の場合）と、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＨＦＣ１で補正した場合とを対比しながら、それぞれの場合における燃料電池１の発電応答時間、すなわち、燃料電池１の実発電量が目標発電電力ＧＴａｒｇｅｔ［ｋＷ］に到達するまでの所要時間を示したものである。この図１１から、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＨＦＣ１で補正した場合には、発電応答時間を補正しない理想的な状態の場合に対して、燃料電池１の発電応答時間にΔｔ２［ｓｅｃ］分の遅れが生じることが分かる。そして、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＨＦＣ１で補正した場合の発電応答時間ｔ２は、理想的な状態の場合の発電応答時間をｔｉｄｅａｌとすると、下記式（２）のように表すことができる。
【００５５】
ｔ２＝ｔｉｄｅａｌ＋Δｔ２［ｓｅｃ］  ・・・（２）
以上説明したように、本実施形態の燃料電池システムでは、燃料電池１内部の湿潤度に応じて燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定し、それに応じた補正係数で燃料電池１の発電応答性を補正したときの燃料電池１の発電応答時間を推定するようにしているので、燃料電池１のＩ／Ｖ特性が内部湿潤度の変化に伴って理想的な状態から変化した場合でも、その湿潤状態での燃料電池１の発電応答時間を正確に推定することができる。そして、この推定した燃料電池１の発電応答時間に応じて駆動ユニット２の動作制御を実行することで、駆動ユニット２の動作制御が不安定になることを有効に抑制して、高精度な動作制御を実現することができる。
【００５６】
（第３の実施形態）
次に、本発明を適用した第３の実施形態の燃料電池システムについて説明する。本実施形態の燃料電池システムは、上述した第１の実施形態と同様の構成を有し、システムコントローラ１００が燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定する手法が第１の実施形態と異なるものである。すなわち、第１の実施形態の燃料電池システムでは、システムコントローラ１００が燃料電池１の温度から燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定するようにしていたが、本実施形態の燃料電池システムでは、システムコントローラ１００がコンプレッサ６の吸入する空気の温度から当該燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定するようにしている。
【００５７】
以下、上述した第１の実施形態と同様の内容については重複した説明を省略し、本実施形態に特徴的なシステムコントローラ１００の処理についてのみ、具体的な例を挙げながら説明する。
【００５８】
図１２は、本実施形態のシステムコントローラ１００における発電応答時間推定に関する機能を概略的に示す機能ブロック図である。この図１２に示すように、本実施形態では、システムコントローラ１００が、コンプレッサ吸入空気温度判定手段１２１、燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１２２、燃料電池発電応答時間推定手段１２３としての機能を有する。
【００５９】
コンプレッサ吸入空気温度判定手段１２１は、吸入空気温度センサ１８の検出値を読み込んで、空気供給系のコンプレッサ１３が吸入する空気の温度を判定するものである。
【００６０】
燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１２２は、コンプレッサ吸入空気温度判定手段１２１によって判定されたコンプレッサ１３が吸入する空気の温度に基づいて、燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定するものである。すなわち、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度が過剰に低下している場合には、その空気の水蒸気分圧低下によって燃料電池１内部の固体高分子膜が乾燥しやすくなって、当該燃料電池１のＩ／Ｖ特性が悪化する傾向にあるので、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度と燃料電池１のＩ／Ｖ特性との関係を予め実験等によって求めてマップとして記憶させておき、実際にコンプレッサ１３が吸入する空気の温度が判定されたときに、このマップを参照して燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定する。
【００６１】
燃料電池発電応答時間推定手段１２３は、燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１２２によって推定された燃料電池１のＩ／Ｖ特性に基づいて、燃料電池１の発電応答時間を推定するものである。すなわち、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度が過剰に低下して燃料電池１のＩ／Ｖ特性が悪化している状態では、理想的なＩ／Ｖ特性が得られる通常状態に比べて燃料電池１の発電応答時間が長くなるので、燃料電池発電応答時間推定手段１２３により、燃料電池１のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答時間を推定するようにしている。そして、この燃料電池発電応答時間推定手段１２３により推定された燃料電池１の発電応答時間に応じて、駆動ユニット２の動作制御を実行するようにしている。
【００６２】
図１３は、以上のような本実施形態のシステムコントローラ１００により所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に実行される制御フローの一例を示すフローチャートである。
【００６３】
本制御フローがスタートすると、システムコントローラ１００は、先ず、ステップＳ２１において、吸入空気温度センサ１８の検出値を取り込んで、その検出値に基づき、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度を判定する（コンプレッサ吸入空気温度判定手段）。
【００６４】
次に、ステップＳ２２において、図１４に示すようなマップを参照して、ステップＳ２１で推定したコンプレッサ１３が吸入する空気の温度に応じた燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定する（燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段）。なお、図１４では、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度が理想的な状態Ｔｃｍｐｉｄｅａｌのときの燃料電池１のＩ／Ｖ特性（理想的なＩ／Ｖ特性）を実線で示し、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度がＴｃｍｐ１、Ｔｃｍｐ２、Ｔｃｍｐ３、Ｔｃｍｐ４と低下したとき（Ｔｃｍｐｉｄｅａｌ＞Ｔｃｍｐ１＞Ｔｃｍｐ２＞Ｔｃｍｐ３＞Ｔｃｍｐ４）の燃料電池１のＩ／Ｖ特性をそれぞれ破線で示している。この図１４に示すように、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度が理想的な温度よりも低下している状態では、その低下の度合いに応じて燃料電池１のＩ／Ｖ特性が悪化することになる。また、図１４では図示を省略しているが、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度が過剰に上昇している場合にも、その上昇の度合いに応じて燃料電池１のＩ／Ｖ特性が悪化することになる。そこで、ステップＳ２２では、ステップＳ２１で判定したコンプレッサ１３が吸入する空気の温度に応じて、そのときの燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定している。
【００６５】
次に、ステップＳ２３において、ステップＳ２２で推定した燃料電池１のＩ／Ｖ特性に基づいて、燃料電池１の発電応答時間を推定する（燃料電池発電応答時間推定手段）。そして、推定した燃料電池１の発電応答時間に応じて、駆動ユニット２の動作制御を実行する。
【００６６】
ここで、ステップＳ２３における燃料電池１の発電応答時間の推定方法について、図１５及び図１６を用いて説明する。
【００６７】
図１５は、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度と、そのときの燃料電池１のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答補正係数ＫＴｃｍｐとの関係を示すものである。本実施形態のシステムコントローラ１００は、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度に応じた燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定すると、図１５に示すような関係から、そのときのＩ／Ｖ特性に応じた発電応答補正係数ＫＴｃｍｐを算出する。そして、この算出した発電応答補正係数ＫＴｃｍｐを用いて燃料電池１の発電応答性を補正したときの燃料電池１の発電応答時間を推定するようにしている。
【００６８】
図１６は、燃料電池１の発電応答性を補正しない場合（発電応答補正係数ＫＴｃｍｐ＝１の場合）と、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＴｃｍｐ１で補正した場合とを対比しながら、それぞれの場合における燃料電池１の発電応答時間、すなわち、燃料電池１の実発電量が目標発電電力ＧＴａｒｇｅｔ［ｋＷ］に到達するまでの所要時間を示したものである。この図１６から、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＴｃｍｐ１で補正した場合には、発電応答時間を補正しない理想的な状態の場合に対して、燃料電池１の発電応答時間にΔｔ３［ｓｅｃ］分の遅れが生じることが分かる。そして、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＴｃｍｐ１で補正した場合の発電応答時間ｔ３は、理想的な状態の場合の発電応答時間をｔｉｄｅａｌとすると、下記式（３）のように表すことができる。
【００６９】
ｔ３＝ｔｉｄｅａｌ＋Δｔ３［ｓｅｃ］  ・・・（３）
以上説明したように、本実施形態の燃料電池システムでは、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度に応じて燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定し、それに応じた補正係数で燃料電池１の発電応答性を補正したときの燃料電池１の発電応答時間を推定するようにしているので、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度の変化に伴って燃料電池１のＩ／Ｖ特性が理想的な状態から変化した場合でも、そのときの燃料電池１の発電応答時間を正確に推定することができる。そして、この推定した燃料電池１の発電応答時間に応じて駆動ユニット２の動作制御を実行することで、駆動ユニット２の動作制御が不安定になることを有効に抑制して、高精度な動作制御を実現することができる。
【００７０】
（第４の実施形態）
次に、本発明を適用した第４の実施形態の燃料電池システムについて説明する。本実施形態の燃料電池システムは、上述した第１の実施形態と同様の構成を有し、システムコントローラ１００が燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定する手法が第１の実施形態と異なるものである。すなわち、第１の実施形態の燃料電池システムでは、システムコントローラ１００が燃料電池１の温度から当該燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定するようにしていたが、本実施形態の燃料電池システムでは、システムコントローラ１００がコンプレッサ６の吸入する空気の湿度から燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定するようにしている。
【００７１】
以下、上述した第１の実施形態と同様の内容については重複した説明を省略し、本実施形態に特徴的なシステムコントローラ１００の処理についてのみ、具体的な例を挙げながら説明する。
【００７２】
図１７は、本実施形態のシステムコントローラ１００における発電応答時間推定に関する機能を概略的に示す機能ブロック図である。この図１７に示すように、本実施形態では、システムコントローラ１００が、コンプレッサ吸入空気湿度判定手段１３１、燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１３２、燃料電池発電応答時間推定手段１３３としての機能を有する。
【００７３】
コンプレッサ吸入空気湿度判定手段１３１は、吸入空気湿度センサ１９の検出値を読み込んで、空気供給系のコンプレッサ１３が吸入する空気の湿度を判定するものである。
【００７４】
燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１３２は、コンプレッサ吸入空気湿度判定手段１３１によって判定されたコンプレッサ１３が吸入する空気の湿度に基づいて、燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定するものである。すなわち、コンプレッサ１３が吸入する空気の湿度が過剰に低下している場合には、燃料電池１内部の固体高分子膜が乾燥しやすくなって当該燃料電池１のＩ／Ｖ特性が悪化する傾向にあるので、コンプレッサ１３が吸入する空気の湿度と燃料電池１のＩ／Ｖ特性との関係を予め実験等によって求めてマップとして記憶させておき、実際にコンプレッサ１３が吸入する空気の湿度が判定されたときに、このマップを参照して燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定する。
【００７５】
燃料電池発電応答時間推定手段１３３は、燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１３２によって推定された燃料電池１のＩ／Ｖ特性に基づいて、燃料電池１の発電応答時間を推定するものである。すなわち、コンプレッサ１３が吸入する空気の湿度が過剰に低下して燃料電池１のＩ／Ｖ特性が悪化している状態では、理想的なＩ／Ｖ特性が得られる通常状態に比べて燃料電池１の発電応答時間が長くなるので、燃料電池発電応答時間推定手段１３３により、燃料電池１のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答時間を推定するようにしている。そして、この燃料電池発電応答時間推定手段１３３により推定された燃料電池１の発電応答時間に応じて、駆動ユニット２の動作制御を実行するようにしている。
【００７６】
図１８は、以上のような本実施形態のシステムコントローラ１００により所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に実行される制御フローの一例を示すフローチャートである。
【００７７】
本制御フローがスタートすると、システムコントローラ１００は、先ず、ステップＳ３１において、吸入空気湿度センサ１９の検出値を取り込んで、その検出値に基づき、コンプレッサ１３が吸入する空気の湿度を判定する（コンプレッサ吸入空気湿度判定手段）。
【００７８】
次に、ステップＳ３２において、図１９に示すようなマップを参照して、ステップＳ３１で推定したコンプレッサ１３が吸入する空気の湿度に応じた燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定する（燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段）。なお、図１９では、コンプレッサ１３が吸入する空気の湿度が理想的な状態Ｈｃｍｐｉｄｅａｌのときの燃料電池１のＩ／Ｖ特性（理想的なＩ／Ｖ特性）を実線で示し、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度がＨｃｍｐ１、Ｈｃｍｐ２、Ｈｃｍｐ３、Ｈｃｍｐ４と低下したとき（Ｈｃｍｐｉｄｅａｌ＞Ｈｃｍｐ１＞Ｈｃｍｐ２＞Ｈｃｍｐ３＞Ｈｃｍｐ４）の燃料電池１のＩ／Ｖ特性をそれぞれ破線で示している。この図１９に示すように、コンプレッサ１３が吸入する空気の湿度が理想的な温度よりも低下している状態では、その低下の度合いに応じて燃料電池１のＩ／Ｖ特性が悪化することになる。また、図１９では図示を省略しているが、コンプレッサ１３が吸入する空気の湿度が過剰に上昇している場合にも、燃料電池１内部の湿潤度が過剰となるために、その上昇の度合いに応じて燃料電池１のＩ／Ｖ特性が悪化することになる。そこで、ステップＳ３２では、ステップＳ３１で判定したコンプレッサ１３が吸入する空気の湿度に応じて、そのときの燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定している。
【００７９】
次に、ステップＳ３３において、ステップＳ３２で推定した燃料電池１のＩ／Ｖ特性に基づいて、燃料電池１の発電応答時間を推定する（燃料電池発電応答時間推定手段）。そして、推定した燃料電池１の発電応答時間に応じて、駆動ユニット２の動作制御を実行する。
【００８０】
ここで、ステップＳ３３における燃料電池１の発電応答時間の推定方法について、図２０及び図２１を用いて説明する。
【００８１】
図２０は、コンプレッサ１３が吸入する空気の湿度と、そのときの燃料電池１のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答補正係数ＫＨｃｍｐとの関係を示すものである。本実施形態のシステムコントローラ１００は、コンプレッサ１３が吸入する空気の湿度に応じた燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定すると、図２０に示すような関係から、そのときのＩ／Ｖ特性に応じた発電応答補正係数ＫＨｃｍｐを算出する。そして、この算出した発電応答補正係数ＫＨｃｍｐを用いて燃料電池１の発電応答性を補正したときの燃料電池１の発電応答時間を推定するようにしている。
【００８２】
図２１は、燃料電池１の発電応答性を補正しない場合（発電応答補正係数ＫＨｃｍｐ＝１の場合）と、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＨｃｍｐ１で補正した場合とを対比しながら、それぞれの場合における燃料電池１の発電応答時間、すなわち、燃料電池１の実発電量が目標発電電力ＧＴａｒｇｅｔ［ｋＷ］に到達するまでの所要時間を示したものである。この図２１から、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＨｃｍｐ１で補正した場合には、発電応答時間を補正しない理想的な状態の場合に対して、燃料電池１の発電応答時間にΔｔ４［ｓｅｃ］分の遅れが生じることが分かる。そして、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＨｃｍｐ１で補正した場合の発電応答時間ｔ４は、理想的な状態の場合の発電応答時間をｔｉｄｅａｌとすると、下記式（４）のように表すことができる。
【００８３】
ｔ４＝ｔｉｄｅａｌ＋Δｔ４［ｓｅｃ］  ・・・（４）
以上説明したように、本実施形態の燃料電池システムでは、コンプレッサ１３が吸入する空気の湿度に応じて燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定し、それに応じた補正係数で燃料電池１の発電応答性を補正したときの燃料電池１の発電応答時間を推定するようにしているので、コンプレッサ１３が吸入する空気の湿度の変化に伴って燃料電池１のＩ／Ｖ特性が理想的な状態から変化した場合でも、そのときの燃料電池１の発電応答時間を正確に推定することができる。そして、この推定した燃料電池１の発電応答時間に応じて駆動ユニット２の動作制御を実行することで、駆動ユニット２の動作制御が不安定になることを有効に抑制して、高精度な動作制御を実現することができる。
【００８４】
（第５の実施形態）
次に、本発明を適用した第５の実施形態の燃料電池システムについて説明する。本実施形態の燃料電池システムは、上述した第１の実施形態と同様の構成を有し、システムコントローラ１００が燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定する手法が第１の実施形態と異なるものである。すなわち、第１の実施形態の燃料電池システムでは、システムコントローラ１００が燃料電池１の温度から当該燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定するようにしていたが、本実施形態の燃料電池システムでは、システムコントローラ１００が燃料電池１から過去に取り出した電力の積算値に基づいて、当該燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定するようにしている。
【００８５】
以下、上述した第１の実施形態と同様の内容については重複した説明を省略し、本実施形態に特徴的なシステムコントローラ１００の処理についてのみ、具体的な例を挙げながら説明する。
【００８６】
図２２は、本実施形態のシステムコントローラ１００における発電応答時間推定に関する機能を概略的に示す機能ブロック図である。この図２２に示すように、本実施形態では、システムコントローラ１００が、電力積算値記憶手段１４１、燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１４２、燃料電池発電応答時間推定手段１４３としての機能を有する。
【００８７】
電力積算値記憶手段１４１は、燃料電池１から過去に取り出した電力の積算値を記憶するものである。すなわち、本実施形態のシステムコントローラ１００では、燃料電池１から電力取り出しを行う度にその電力量を演算して、その結果を随時積算しながら積算電力値として電力積算値記憶手段１４１に記憶させるようにしている。
【００８８】
燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１４２は、電力積算値記憶手段１４１に記憶された電力積算値を読み出して、この電力積算値に基づいて燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定するものである。すなわち、燃料電池１が適正な状態で使用されている限り、当該燃料電池１の劣化は主に経時的な要因によるものであり、燃料電池１からの電力取り出しが繰り返し行われてある段階に達すると、その後の電力取り出しに応じて燃料電池１の劣化が徐々に進行することになる。そして、このような燃料電池１の劣化はＩ／Ｖ特性の悪化となって現れることになる。したがって、燃料電池１のＩ／Ｖ特性は、当該燃料電池１から過去に取り出した電力量の積算値に基づいて推定することが可能であり、本実施形態のシステムコントローラ１００では、電力積算値と燃料電池１のＩ／Ｖ特性との関係を予め実験等によって求めてマップとして記憶させておき、実際に電力積算値記憶手段１４１から電力積算値が読み出されたときに、このマップを参照して燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定するようにしている。
【００８９】
燃料電池発電応答時間推定手段１４３は、燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１４２によって推定された燃料電池１のＩ／Ｖ特性に基づいて、燃料電池１の発電応答時間を推定するものである。すなわち、燃料電池１から過去に取り出した電力の積算値が所定値を超えて燃料電池１のＩ／Ｖ特性が悪化している状態では、理想的なＩ／Ｖ特性が得られる通常状態に比べて燃料電池１の発電応答時間が長くなるので、燃料電池発電応答時間推定手段１４３により、燃料電池１のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答時間を推定するようにしている。そして、この燃料電池発電応答時間推定手段１４３により推定された燃料電池１の発電応答時間に応じて、駆動ユニット２の動作制御を実行するようにしている。
【００９０】
図２３は、以上のような本実施形態のシステムコントローラ１００により所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に実行される制御フローの一例を示すフローチャートである。
【００９１】
本制御フローがスタートすると、システムコントローラ１００は、先ず、ステップＳ４１において、電力積算値記憶手段１４１に記憶されている電力積算値を読み込む。そして、ステップＳ４２において、図２４に示すようなマップを参照して、ステップＳ４１で読み込んだ電力積算値に応じた燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定する（燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段）。なお、図２４では、電力積算値が所定値未満の理想的な状態ＷＦＣｉｄｅａｌのときの燃料電池１のＩ／Ｖ特性（理想的なＩ／Ｖ特性）を実線で示し、電力積算値が所定値を超えてＷＦＣ１、ＷＦＣ２、ＷＦＣ３、ＷＦＣ４に達したとき（ＷＦＣｉｄｅａｌ＜ＷＦＣ１＜ＷＦＣ２＜ＷＦＣ３＜ＷＦＣ４）の燃料電池１のＩ／Ｖ特性をそれぞれ破線で示している。この図２４に示すように、燃料電池１から過去に取り出した電力の積算値が所定値を超えている状態では、その電力積算値の大きさに応じて燃料電池１のＩ／Ｖ特性が悪化することになる。そこで、ステップＳ４２では、ステップＳ４１で読み込んだ電力積算値に応じて、そのときの燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定している。
【００９２】
次に、ステップＳ４３において、ステップＳ４２で推定した燃料電池１のＩ／Ｖ特性に基づいて、燃料電池１の発電応答時間を推定する（燃料電池発電応答時間推定手段）。そして、推定した燃料電池１の発電応答時間に応じて、駆動ユニット２の動作制御を実行する。
【００９３】
ここで、ステップＳ４３における燃料電池１の発電応答時間の推定方法について、図２５及び図２６を用いて説明する。
【００９４】
図２５は、燃料電池１から過去に取り出した電力の積算値と、そのときの燃料電池１のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答補正係数ＫＷＦＣとの関係を示すものである。本実施形態のシステムコントローラ１００は、電力積算値に応じた燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定すると、図２５に示すような関係から、そのときのＩ／Ｖ特性に応じた発電応答補正係数ＫＷＦＣを算出する。そして、この算出した発電応答補正係数ＫＷＦＣを用いて燃料電池１の発電応答性を補正したときの燃料電池１の発電応答時間を推定するようにしている。
【００９５】
図２６は、燃料電池１の発電応答性を補正しない場合（発電応答補正係数ＫＷＦＣ＝１の場合）と、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＷＦＣ１で補正した場合とを対比しながら、それぞれの場合における燃料電池１の発電応答時間、すなわち、燃料電池１の実発電量が目標発電電力ＧＴａｒｇｅｔ［ｋＷ］に到達するまでの所要時間を示したものである。この図２６から、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＷＦＣ１で補正した場合には、発電応答時間を補正しない理想的な状態の場合に対して、燃料電池１の発電応答時間にΔｔ５［ｓｅｃ］分の遅れが生じることが分かる。そして、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＷＦＣ１で補正した場合の発電応答時間ｔ５は、理想的な状態の場合の発電応答時間をｔｉｄｅａｌとすると、下記式（５）のように表すことができる。
【００９６】
ｔ５＝ｔｉｄｅａｌ＋Δｔ５［ｓｅｃ］  ・・・（５）
以上説明したように、本実施形態の燃料電池システムでは、燃料電池１から過去に取り出した電力の積算値に応じて当該燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定し、それに応じた補正係数で燃料電池１の発電応答性を補正したときの燃料電池１の発電応答時間を推定するようにしているので、電力積算値が所定値を超えて燃料電池１のＩ／Ｖ特性が理想的な状態から変化した場合でも、そのときの燃料電池１の発電応答時間を正確に推定することができる。そして、この推定した燃料電池１の発電応答時間に応じて駆動ユニット２の動作制御を実行することで、駆動ユニット２の動作制御が不安定になることを有効に抑制して、高精度な動作制御を実現することができる。
【００９７】
（第６の実施形態）
次に、本発明を適用した第６の実施形態の燃料電池システムについて説明する。本実施形態の燃料電池システムは、システムコントローラ１００が燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定する手法として、上述した第１乃至第５の実施形態の手法を組み合わせ、総合的な判断によって燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定するようにした点に特徴を有するものである。
【００９８】
以下、本実施形態に特徴的なシステムコントローラ１００の処理について、具体的な例を挙げながら説明する。
【００９９】
図２７は、本実施形態のシステムコントローラ１００における発電応答時間推定に関する機能を概略的に示す機能ブロック図である。この図２７に示すように、本実施形態のシステムコントローラ１００は、燃料電池温度判定手段１５１、燃料電池内部湿潤度推定手段１５２、コンプレッサ吸入空気温度判定手段１５３、コンプレッサ吸入空気湿度判定手段１５４、電力積算値記憶手段１５５、燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１５６、燃料電池発電応答時間推定手段１５７としての機能を有する。
【０１００】
燃料電池温度判定手段１５１は、第１の実施形態で説明した燃料電池温度判定手段１０１と同様に、燃料電池出口側冷却液温度センサ３３の検出値を読み込んで、その検出値に基づき、燃料電池１の温度を判定するものである。
【０１０１】
燃料電池内部湿潤度推定手段１５２は、第２の実施形態で説明した燃料電池内部湿潤度推定手段１１１と同様に、セル電圧検出装置３の出力や電力積算値等のパラメータを読み込んで、それらの情報に基づいて、燃料電池１内部の湿潤度を推定するものである。
【０１０２】
コンプレッサ吸入空気温度判定手段１５３は、第３の実施形態で説明したコンプレッサ吸入空気温度判定手段１２１と同様に、吸入空気温度センサ１８の検出値を読み込んで、空気供給系のコンプレッサ１３が吸入する空気の温度を判定するものである。
【０１０３】
コンプレッサ吸入空気湿度判定手段１５４は、第４の実施形態で説明したコンプレッサ吸入空気湿度判定手段１３１と同様に、吸入空気湿度センサ１９の検出値を読み込んで、空気供給系のコンプレッサ１３が吸入する空気の湿度を判定するものである。
【０１０４】
電力積算値記憶手段１５５は、第５の実施形態で説明した電力積算値記憶手段１４１と同様に、燃料電池１から過去に取り出した電力の積算値を記憶するものである。
【０１０５】
燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１５６は、燃料電池温度判定手段１５１によって判定された燃料電池１の温度と、燃料電池内部湿潤度推定手段１１１によって推定された燃料電池１内部の湿潤度と、コンプレッサ吸入空気温度判定手段１５３によって判定されたコンプレッサ１３が吸入する空気の温度と、コンプレッサ吸入空気湿度判定手段１５４によって判定されたコンプレッサ１３が吸入する空気の湿度と、電力積算値記憶手段１５５から読み出した電力積算値とに基づいて、これらの各条件を総合的に判断して、燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定するものである。
【０１０６】
燃料電池発電応答時間推定手段１５７は、燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段１５６によって推定された燃料電池１のＩ／Ｖ特性に基づいて、燃料電池１の発電応答時間を推定するものである。すなわち、燃料電池１のＩ／Ｖ特性が悪化している状態では、理想的なＩ／Ｖ特性が得られる通常状態に比べて燃料電池１の発電応答時間が長くなるので、燃料電池発電応答時間推定手段１５７により、燃料電池１のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答時間を推定するようにしている。そして、この燃料電池発電応答時間推定手段１５７により推定された燃料電池１の発電応答時間に応じて、駆動ユニット２の動作制御を実行するようにしている。
【０１０７】
図２８は、以上のような本実施形態のシステムコントローラ１００により所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に実行される制御フローの一例を示すフローチャートである。
【０１０８】
本制御フローがスタートすると、システムコントローラ１００は、先ず、ステップＳ５１において、燃料電池出口側冷却液温度センサ３３の検出値に基づいて、燃料電池１の温度を判定する。また、ステップＳ５２において、セル電圧検出装置３の出力値等に基づいて、燃料電池１内部の湿潤度を推定する。また、ステップＳ５３において、吸入空気温度センサ１８の検出値に基づいて、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度を判定する。また、ステップＳ５４において、吸入空気湿度センサ１９の検出値に基づいて、コンプレッサ１３が吸入する空気の湿度を判定する。更に、ステップＳ５５において、電力積算値記憶手段１５５に記憶されている電力積算値を読み込む。
【０１０９】
そして、ステップＳ５６において、燃料電池１の温度や内部湿潤度と、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度や湿度、燃料電池１から過去に取り出した電力の積算値といった各条件を総合的に判断して、燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定する。
【０１１０】
次に、ステップＳ５７において、ステップＳ５６で推定した燃料電池１のＩ／Ｖ特性に基づいて、燃料電池１の発電応答時間を推定する。そして、推定した燃料電池１の発電応答時間に応じて、駆動ユニット２の動作制御を実行する。
【０１１１】
ここで、ステップＳ５７における燃料電池１の発電応答時間の推定方法について、図２９を用いて説明する。
【０１１２】
本実施形態のシステムコントローラ１００においても、上述した第１乃至第５の実施形態と同様に、燃料電池１のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答補正係数を用いて燃料電池１の発電応答性を補正することを前提として、燃料電池１の発電応答性をこの補正係数で補正したときの燃料電池１の発電応答時間を推定するようにしている。ここで、燃料電池１の温度に応じた発電応答補正係数ＫＴＦＣは図５に示したグラフから求めることができ、燃料電池１の内部湿潤度に応じた発電応答補正係数ＫＨＦＣは図１０に示したグラフから求めることができる。また、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度に応じた発電応答補正係数ＫＴｃｍｐは図１５に示したグラフから求めることができ、コンプレッサ１３が吸入する空気の湿度に応じた発電応答補正係数ＫＨｃｍｐは図２０に示したグラフから求めることができる。更に、燃料電池１から過去に取り出された電力の積算値に応じた発電応答補正係数ＫＷＦＣは図２５に示したグラフから求めることができる。
【０１１３】
そして、以上のような各条件を総合的に判断した場合の発電応答補正係数ＫＴｏｔａｌＣｏｎｄｉｔｉｏｎは、下記式（６）により算出することができる。本実施形態のシステムコントローラ１００は、このように算出される発電応答補正係数ＫＴｏｔａｌＣｏｎｄｉｔｉｏｎで燃料電池１の発電応答性を補正したときの発電応答時間を推定するようにしている。
【０１１４】
ＫＴｏｔａｌＣｏｎｄｉｔｉｏｎ＝ＫＴＦＣ×ＫＨＦＣ×ＫＴｃｍｐ×ＫＨｃｍｐ×ＫＷＦＣ  ・・・（６）
図２９は、燃料電池１の発電応答性を補正しない場合（発電応答補正係数ＫＴｏｔａｌＣｏｎｄｉｔｉｏｎ＝１の場合）と、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＴｏｔａｌＣｏｎｄｉｔｉｏｎ１で補正した場合とを対比しながら、それぞれの場合における燃料電池１の発電応答時間、すなわち、燃料電池１の実発電量が目標発電電力ＧＴａｒｇｅｔ［ｋＷ］に到達するまでの所要時間を示したものである。この図２９から、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＴｏｔａｌＣｏｎｄｉｔｉｏｎ１で補正した場合には、発電応答時間を補正しない理想的な状態の場合に対して、燃料電池１の発電応答時間にΔｔ６［ｓｅｃ］分の遅れが生じることが分かる。そして、燃料電池１の発電応答性を補正係数ＫＴｏｔａｌＣｏｎｄｉｔｉｏｎ１で補正した場合の発電応答時間ｔ６は、理想的な状態の場合の発電応答時間をｔｉｄｅａｌとすると、下記式（７）のように表すことができる。
【０１１５】
ｔ６＝ｔｉｄｅａｌ＋Δｔ６［ｓｅｃ］  ・・・（７）
以上説明したように、本実施形態の燃料電池システムでは、燃料電池１の温度や内部湿潤度、コンプレッサ１３が吸入する空気の温度や湿度、燃料電池１から過去に取り出した電力の積算値といった各条件を総合的に判断して燃料電池１のＩ／Ｖ特性を推定し、それに応じた補正係数で燃料電池１の発電応答性を補正したときの燃料電池１の発電応答時間を推定するようにしているので、様々な要因によって燃料電池１のＩ／Ｖ特性が理想的な状態から変化した場合でも、そのときの燃料電池１の発電応答時間を正確に推定することができる。そして、この推定した燃料電池１の発電応答時間に応じて駆動ユニット２の動作制御を実行することで、駆動ユニット２の動作制御が不安定になることを有効に抑制して、高精度な動作制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明を適用した燃料電池システムの一例を示すシステム構成図である。
【図２】第１の実施形態の燃料電池システムが備えるシステムコントローラの発電応答時間推定に関する機能を概略的に示す機能ブロック図である。
【図３】第１の実施形態のシステムコントローラによる燃料電池の発電応答時間推定処理の概要を示すフローチャートである。
【図４】燃料電池の温度に応じて燃料電池のＩ／Ｖ特性が変化する様子を示す図である。
【図５】燃料電池の温度とそのときの燃料電池のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答補正係数ＫＴＦＣとの関係を示す図である。
【図６】燃料電池の発電応答性を補正しない場合と補正係数ＫＴＦＣ１で補正した場合とを対比しながら、それぞれの場合における燃料電池の発電応答時間を説明する図である。
【図７】第２の実施形態の燃料電池システムが備えるシステムコントローラの発電応答時間推定に関する機能を概略的に示す機能ブロック図である。
【図８】第２の実施形態のシステムコントローラによる燃料電池の発電応答時間推定処理の概要を示すフローチャートである。
【図９】燃料電池内部の湿潤度に応じて燃料電池のＩ／Ｖ特性が変化する様子を示す図である。
【図１０】燃料電池内部の湿潤度とそのときの燃料電池のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答補正係数ＫＨＦＣとの関係を示す図である。
【図１１】燃料電池の発電応答性を補正しない場合と補正係数ＫＨＦＣ１で補正した場合とを対比しながら、それぞれの場合における燃料電池の発電応答時間を説明する図である。
【図１２】第３の実施形態の燃料電池システムが備えるシステムコントローラの発電応答時間推定に関する機能を概略的に示す機能ブロック図である。
【図１３】第３の実施形態のシステムコントローラによる燃料電池の発電応答時間推定処理の概要を示すフローチャートである。
【図１４】コンプレッサが吸入する空気の温度に応じて燃料電池のＩ／Ｖ特性が変化する様子を示す図である。
【図１５】コンプレッサが吸入する空気の温度とそのときの燃料電池のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答補正係数ＫＴｃｍｐとの関係を示す図である。
【図１６】燃料電池の発電応答性を補正しない場合と補正係数ＫＴｃｍｐ１で補正した場合とを対比しながら、それぞれの場合における燃料電池の発電応答時間を説明する図である。
【図１７】第４の実施形態の燃料電池システムが備えるシステムコントローラの発電応答時間推定に関する機能を概略的に示す機能ブロック図である。
【図１８】第４の実施形態のシステムコントローラによる燃料電池の発電応答時間推定処理の概要を示すフローチャートである。
【図１９】コンプレッサが吸入する空気の湿度に応じて燃料電池のＩ／Ｖ特性が変化する様子を示す図である。
【図２０】コンプレッサが吸入する空気の湿度とそのときの燃料電池のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答補正係数ＫＨｃｍｐとの関係を示す図である。
【図２１】燃料電池の発電応答性を補正しない場合と補正係数ＫＨｃｍｐ１で補正した場合とを対比しながら、それぞれの場合における燃料電池の発電応答時間を説明する図である。
【図２２】第５の実施形態の燃料電池システムが備えるシステムコントローラの発電応答時間推定に関する機能を概略的に示す機能ブロック図である。
【図２３】第５の実施形態のシステムコントローラによる燃料電池の発電応答時間推定処理の概要を示すフローチャートである。
【図２４】燃料電池から過去に取り出された電力の積算値に応じて燃料電池のＩ／Ｖ特性が変化する様子を示す図である。
【図２５】燃料電池から過去に取り出された電力の積算値とそのときの燃料電池のＩ／Ｖ特性に応じた発電応答補正係数ＫＷＦＣとの関係を示す図である。
【図２６】燃料電池の発電応答性を補正しない場合と補正係数ＫＷＦＣ１で補正した場合とを対比しながら、それぞれの場合における燃料電池の発電応答時間を説明する図である。
【図２７】第６の実施形態の燃料電池システムが備えるシステムコントローラの発電応答時間推定に関する機能を概略的に示す機能ブロック図である。
【図２８】第５の実施形態のシステムコントローラによる燃料電池の発電応答時間推定処理の概要を示すフローチャートである。
【図２９】燃料電池の発電応答性を補正しない場合と補正係数ＫＴｏｔａｌＣｏｎｄｉｔｉｏｎ１で補正した場合とを対比しながら、それぞれの場合における燃料電池の発電応答時間を説明する図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１  燃料電池
２  駆動ユニット
３  セル電圧検出装置
１８  吸入空気温度センサ
１９  吸入空気湿度センサ
１００  システムコントローラ
１０１  燃料電池温度判定手段
１０２  燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段
１０３  燃料電池発電応答時間推定手段
１１１  燃料電池内部湿潤度推定手段
１１２  燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段
１１３  燃料電池発電応答時間推定手段
１２１  コンプレッサ吸入空気温度判定手段
１２２  燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段
１２３  燃料電池発電応答時間推定手段
１３１  コンプレッサ吸入空気湿度判定手段
１３２  燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段
１３３  燃料電池発電応答時間推定手段
１４１  電力積算値記憶手段
１４２  燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段
１４３  燃料電池発電応答時間推定手段
１５１  燃料電池温度判定手段
１５２  燃料電池内部湿潤度推定手段
１５３  コンプレッサ吸入空気温度判定手段
１５４  コンプレッサ吸入空気湿度判定手段
１５５  電力積算値記憶手段
１５６  燃料電池Ｉ／Ｖ特性推定手段
１５７  燃料電池発電応答時間推定手段
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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