JP7411000B2 - 情報処理装置、及び車両 - Google Patents
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Description
本発明は、情報処理装置、及び当該情報処理装置を備える車両に関する。
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能且つ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する燃料電池に関する研究開発が行われている。また、近年、低炭素社会又は脱炭素社会の実現に向けた取り組みの1つとして、電力源としての燃料電池と、燃料電池の電力により駆動する駆動源とを備える燃料電池自動車(Fuel Cell Electric Vehicle)も開発されている(例えば下記特許文献1、2を参照)。
燃料電池は、使用されることに伴って劣化し、定格出力が徐々に低下する。このため、燃料電池自動車等の電力源として燃料電池を備える燃料電池システムにあっては、燃料電池の劣化度合いを考慮した制御を行うことが望まれる。
本発明は、燃料電池の劣化を抑制しながら、燃料電池の出力を確保することが可能な情報処理装置及び車両を提供する。
第1発明は、
燃料電池と、前記燃料電池の電力により駆動する駆動源とを備える車両における前記燃料電池の出力低下量を予測する情報処理装置であって、
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記車両の使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の制御を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池に冷媒を供給するポンプの流量を増加させる制御を行う、
情報処理装置である。
燃料電池と、前記燃料電池の電力により駆動する駆動源とを備える車両における前記燃料電池の出力低下量を予測する情報処理装置であって、
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記車両の使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の制御を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池に冷媒を供給するポンプの流量を増加させる制御を行う、
情報処理装置である。
第2発明は、
燃料電池と、前記燃料電池の電力により駆動する駆動源とを備える車両における前記燃料電池の出力低下量を予測する情報処理装置であって、
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記車両の使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の制御を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池を冷却する冷媒が循環する冷却装置の制御に用いられる前記冷媒の目標温度を低下させる制御を行う、
情報処理装置である。
燃料電池と、前記燃料電池の電力により駆動する駆動源とを備える車両における前記燃料電池の出力低下量を予測する情報処理装置であって、
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記車両の使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の制御を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池を冷却する冷媒が循環する冷却装置の制御に用いられる前記冷媒の目標温度を低下させる制御を行う、
情報処理装置である。
第3発明は、
第1発明又は第2発明の情報処理装置と、
前記燃料電池と、
前記駆動源と、
を備える、車両である。
第1発明又は第2発明の情報処理装置と、
前記燃料電池と、
前記駆動源と、
を備える、車両である。
第4発明は、
燃料電池を含む燃料電池システムにおける前記燃料電池の出力低下量を予測する情報処理装置であって、
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記燃料電池システムの使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の処理を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池に冷媒を供給するポンプの流量を増加させる制御を行う、
情報処理装置である。
燃料電池を含む燃料電池システムにおける前記燃料電池の出力低下量を予測する情報処理装置であって、
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記燃料電池システムの使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の処理を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池に冷媒を供給するポンプの流量を増加させる制御を行う、
情報処理装置である。
第5発明は、
燃料電池を含む燃料電池システムにおける前記燃料電池の出力低下量を予測する情報処理装置であって、
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記燃料電池システムの使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の処理を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池を冷却する冷媒が循環する冷却装置の制御に用いられる前記冷媒の目標温度を低下させる制御を行う、
情報処理装置である。
燃料電池を含む燃料電池システムにおける前記燃料電池の出力低下量を予測する情報処理装置であって、
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記燃料電池システムの使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の処理を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池を冷却する冷媒が循環する冷却装置の制御に用いられる前記冷媒の目標温度を低下させる制御を行う、
情報処理装置である。
本発明によれば、燃料電池の劣化を抑制しながら、燃料電池の出力を確保することが可能な情報処理装置及び車両を提供できる。
以下、本発明の情報処理装置、及び当該情報処理装置を備える車両の各実施形態について説明する。なお、以下では、同一又は類似の要素には同一又は類似の符号を付して、その説明を適宜省略又は簡略化することがある。
[第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態ついて、図1~図9を参照しながら説明する。
まず、本発明の第1実施形態ついて、図1~図9を参照しながら説明する。
<車両>
図1に示すように、本実施形態の車両100は、燃料電池システム10を備える。燃料電池システム10は、燃料電池スタック12、アノード系装置14、カソード系装置16及び冷却装置18を備える。この燃料電池システム10は、燃料電池車両100(燃料電池自動車:以下、単に「車両100」という)の例えばモータルームに搭載され、燃料電池スタック12の発電電力をバッテリBtや走行用モータMt等に供給して車両100を走行させる。
図1に示すように、本実施形態の車両100は、燃料電池システム10を備える。燃料電池システム10は、燃料電池スタック12、アノード系装置14、カソード系装置16及び冷却装置18を備える。この燃料電池システム10は、燃料電池車両100(燃料電池自動車:以下、単に「車両100」という)の例えばモータルームに搭載され、燃料電池スタック12の発電電力をバッテリBtや走行用モータMt等に供給して車両100を走行させる。
燃料電池スタック12は、アノードガス(水素等の燃料ガス)とカソードガス(空気等の酸化剤ガス)の電気化学反応により発電を行う発電セル20を複数備える。複数の発電セル20は、燃料電池スタック12を車両100に搭載した状態で、電極面を立位姿勢にして車幅方向に沿って積層された積層体21に構成されている。なお、複数の発電セル20は、車両100の車長方向(前後方向)や重力方向に積層されていてもよい。
各発電セル20は、電解質膜・電極構造体22(以下、「MEA22」という)と、MEA22を挟持する一対のセパレータ24(セパレータ24a、セパレータ24b)とで構成される。MEA22は、電解質膜26(例えば、固体高分子電解質膜(陽イオン交換膜))と、電解質膜26の一方の面に設けられたアノード電極28と、電解質膜26の他方の面に設けられたカソード電極30とを有する。詳細な説明及び図示は省略するが、アノード電極28及びカソード電極30は、触媒層とガス拡散層とが電解質膜26側からこの順で設けられることにより構成される。アノード電極28及びカソード電極30の触媒層(以下、単に「触媒」ともいう)は、例えば、アノードガスとカソードガスの電気化学反応の反応速度を高めるための白金粒子と、この白金粒子を担持する担体としてのカーボンとを含んで構成される。
セパレータ24aは、MEA22の一方の面に、アノードガスを流通させるアノードガス流路32を形成する。セパレータ24bは、MEA22の他方の面に、カソードガスを流通させるカソードガス流路34を形成する。また、複数の発電セル20の積層によりセパレータ24aとセパレータ24bが対向し合う面には、冷媒を流通させる冷媒流路36が形成される。
さらに、燃料電池スタック12は、アノードガス、カソードガス及び冷媒の各々を、積層体21の積層方向に沿って流通させる図示しない複数の連通孔(アノードガス連通孔、カソードガス連通孔、冷媒連通孔)を備える。アノードガス連通孔はアノードガス流路32に連通しており、カソードガス連通孔はカソードガス流路34に連通しており、冷媒連通孔は冷媒流路36に連通している。
燃料電池スタック12は、アノード系装置14によりアノードガスが供給される。燃料電池スタック12内においてアノードガスは、アノードガス連通孔(アノードガス入口連通孔)を流通してアノードガス流路32に流入し、アノード電極28において発電に使用される。発電に使用されたアノードオフガス(未反応の水素を含む)は、アノードガス流路32からアノードガス連通孔(アノードガス出口連通孔)に流出して燃料電池スタック12からアノード系装置14に排出される。
また、燃料電池スタック12は、カソード系装置16によりカソードガスが供給される。燃料電池スタック12内においてカソードガスは、カソードガス連通孔を流通してカソードガス流路34に流入し、カソード電極30において発電に使用される。発電に使用されたカソードオフガスは、カソードガス流路34からカソードガス連通孔に流出して燃料電池スタック12からカソード系装置16に排出される。
さらに、燃料電池スタック12は、冷却装置18により冷媒が供給される。燃料電池スタック12内において冷媒は、冷媒連通孔を流通して冷媒流路36に流入し、発電セル20を冷却する。発電セル20を冷却した冷媒は、冷媒流路36から冷媒連通孔に流出して燃料電池スタック12から冷却装置18に排出される。
また、燃料電池スタック12の積層体21は、例えば、不図示のスタックケース内に収容される。積層体21の積層方向両端には、不図示のターミナルプレート、絶縁プレート、エンドプレートが外方に向かって順に配置されている。エンドプレートは、各発電セル20の積層方向に沿って締付荷重を付与する。
燃料電池システム10のアノード系装置14は、燃料電池スタック12にアノードガスを供給するアノード供給路40と、燃料電池スタック12からアノードオフガスを排出するアノード排出路42とを有する。また、アノード供給路40とアノード排出路42の間には、アノード排出路42のアノードオフガスに含まれる未反応の水素をアノード供給路40に戻すためのアノード循環路44が接続されている。さらに、アノード循環路44には、アノード系装置14の循環回路からアノードオフガスを排出するパージ路46が接続されている。
アノード供給路40には、インジェクタ48及びエジェクタ50が直列に設けられ、またインジェクタ48及びエジェクタ50を跨いで供給用バイパス路52が接続される。供給用バイパス路52には、BP(バイパス)インジェクタ54が設けられている。インジェクタ48は、発電時に主として使用されるメインインジェクタであり、BPインジェクタ54は、燃料電池スタック12の始動時や高負荷発電が要求された際等に、高濃度な水素を供給するために使用されるサブインジェクタである。
エジェクタ50は、インジェクタ48から噴出されたアノードガスの移動によって発生する負圧により、アノード循環路44からアノードオフガスを吸引しつつ下流側の燃料電池スタック12にアノードガスを供給する。
アノード排出路42には、アノードオフガスに含まれる水(発電時の生成水)を、アノードオフガスから分離する気液分離器56が設けられる。気液分離器56の上部にはアノード循環路44が接続され、アノードオフガス(気体)がアノード循環路44に流動する。
また、アノード循環路44には、アノードオフガスをアノード供給路40に循環させるアノードポンプ58が設けられる。さらに、気液分離器56の底部には、分離した水を排出するドレイン路60の一端が接続される。ドレイン路60には、流路を開閉するドレイン弁60aが設けられる。またパージ路46は、ドレイン路60に接続されると共に、その途上に流路を開閉するパージ弁46aが設けられる。
燃料電池システム10のカソード系装置16は、燃料電池スタック12にカソードガスを供給するカソード供給路62と、燃料電池スタック12からカソードオフガスを排出するカソード排出路64とを有する。カソード供給路62とカソード排出路64の間には、カソード供給路62のカソードガスをカソード排出路64に直接流通させるカソードバイパス路66と、カソード排出路64のカソードオフガスをカソード供給路62に循環させるカソード循環路68とが接続される。
カソード供給路62には、大気からの空気を圧縮して供給するコンプレッサ70が設けられている。またカソード供給路62は、コンプレッサ70の下流側且つカソードバイパス路66の下流側に供給側開閉弁72を備えると共に、コンプレッサ70(具体的には供給側開閉弁72の下流側)と燃料電池スタック12の間に加湿器74を備える。なお、図示は省略するが、カソード供給路62にはカソードガスを冷却するインタクーラ等の補機が設けられる。さらにカソード供給路62の加湿器74の設置近傍には、加湿器74をバイパスする加湿器バイパス路75が設けられると共に、加湿器バイパス路75を開閉する加湿器バイパス弁75aが設けられる。
また、加湿器74は、カソード排出路64に設けられている。加湿器74は、カソード排出路64のカソードオフガスに含まれる水分によりカソード供給路62のカソードガスを加湿する。またカソード排出路64は、加湿器74及びカソード循環路68の下流側に排出側開閉弁76及び背圧弁78を備える。さらにカソード排出路64には、アノード系装置14のドレイン路60が接続されている。
カソードバイパス路66には、燃料電池スタック12をバイパスするカソードガスの流量を調整する流量調整弁80が設けられている。カソード循環路68には、カソード排出路64のカソードオフガスをカソード供給路62に循環させるEGRポンプ82が設けられている。
燃料電池システム10の冷却装置18は、燃料電池スタック12に冷媒を供給する冷媒供給路84と、燃料電池スタック12から冷媒を排出する冷媒排出路86とを有する。冷媒供給路84及び冷媒排出路86は、冷媒を冷却するラジエータ88に接続されている。冷媒供給路84には、冷媒の循環回路内(燃料電池スタック12、冷媒供給路84、冷媒排出路86及びラジエータ88の間)で冷媒を循環させる冷媒ポンプ90が設けられている。
また、燃料電池システム10は、燃料電池スタック12の温度を検出するための温度センサ92を複数備える。温度センサ92としては、冷媒排出路86の上流側(燃料電池スタック12側)に設けられる冷媒出口温度センサ92a、カソード排出路64の上流側(燃料電池スタック12側)に設けられるカソード出口温度センサ92bがあげられる。
以上の燃料電池システム10は、当該燃料電池システム10の各構成の動作を制御する制御装置(情報処理装置)200を有する。制御装置200は、例えば、各種演算を行うプロセッサ、各種情報を記憶する非一過性の記憶媒体を有する記憶装置、制御装置200の内部と外部とのデータの入出力を制御する入出力装置等を備えるECU(Electronic Control Unit)によって実現される。なお、制御装置200は、1つのECUによって実現されてもよいし、複数のECUによって実現されてもよい。
<制御装置>
図2に示すように、本実施形態の情報処理装置としての制御装置200は、例えば、制御装置200の記憶装置に記憶されたプログラムをプロセッサが実行することにより実現される機能部として、取得部210と、予測部220と、制御部230と、を備える。
図2に示すように、本実施形態の情報処理装置としての制御装置200は、例えば、制御装置200の記憶装置に記憶されたプログラムをプロセッサが実行することにより実現される機能部として、取得部210と、予測部220と、制御部230と、を備える。
取得部210は、車両100の使用履歴を示す使用履歴情報を取得する。ここで、使用履歴情報は、燃料電池スタック12の劣化(換言すると出力低下)に関連する項目についての車両100の使用履歴を示す情報である。例えば、使用履歴情報は、燃料電池スタック12の劣化に関連する項目として、車両100の起動回数(換言すると燃料電池スタック12の起動回数)、燃料電池スタック12の発電時間、及び燃料電池スタック12の出力電圧の変動回数(以下、単に「電圧変動回数」ともいう)のそれぞれを示す情報を含む。
なお、使用履歴情報は、上記の起動回数を示す情報に代えて又は加えて、車両100の起動時間(換言すると燃料電池スタック12の起動時間)を示す情報を含んでもよい。また、使用履歴情報は、上記の発電時間を示す情報に代えて又は加えて、燃料電池スタック12の発電回数を示す情報を含んでもよい。さらに、使用履歴情報は、上記の電圧変動回数を示す情報に代えて又は加えて、燃料電池スタック12の出力電流の変動回数(以下、単に「電流変動回数」ともいう)を示す情報を含んでもよい。一般的には、電圧変動回数をカウントするよりも電流変動回数をカウントする方が、制御上、容易に実現可能である。
また、使用履歴情報には、燃料電池スタック12の出力電流毎の発電時間及び/又は発電回数を示す情報が含まれていてもよい。具体的一例として、使用履歴情報には、Ia[A]の出力電流による発電時間の累積がNa[h]、Ib[A]の出力電流による発電時間の累積がNb[h]、・・・、といったように、これまでの燃料電池スタック12の発電時間を出力電流毎の発電時間に分類した情報が含まれていてもよい。また、使用履歴情報には、Ia[A]の出力電流による発電回数の累積がNx[回]、Ib[A]の出力電流による発電回数の累積がNy[回]、・・・、といったように、これまでの燃料電池スタック12の発電回数を出力電流毎の発電回数に分類した情報が含まれていてもよい。燃料電池スタック12の出力電流毎の発電時間及び/又は発電回数を示す情報が使用履歴情報に含まれるようにすれば、燃料電池スタック12の出力低下速度が出力電流の電流値に応じて異なる場合であっても、精度の高い出力低下量を取得することが可能となる。また、上記の出力電流毎の発電時間及び/又は発電回数を示す情報に代えて又は加えて、燃料電池スタック12の出力電圧毎の発電時間及び/又は発電回数を示す情報が、使用履歴情報に含まれるようにしてもよい。すなわち、使用履歴情報には、これまでの燃料電池スタック12の発電時間又は発電回数を出力電圧毎に分類した情報が含まれていてもよい。
さらに、使用履歴情報には、車両100の走行時間及び/又は走行回数を示す情報や、車両100の停車時間及び/又は停車回数を示す情報が含まれてもよい。
例えば、図3に示すように、制御装置200は、車両100の起動中(イグニッション電源がオンである期間)に、燃料電池スタック12の出力電圧を含む車両100の状態を監視する。この監視により、制御装置200は、例えば車両100の初回起動時からの、車両100の起動回数、燃料電池スタック12の発電時間、及び電圧変動回数のそれぞれを逐次積算していき、現在までのこれらを示す使用履歴情報を制御装置200の記憶装置に記憶する。
そして、取得部210は、このようにして制御装置200の記憶装置に記憶された使用履歴情報を、所定のタイミングで取得する。取得部210が使用履歴情報を取得するタイミングは、例えば、車両100の起動時とすることができる。このようにすれば、車両100が起動される毎に、燃料電池スタック12の出力低下量の予測を行うことが可能となる。また、車両100の起動時に限られず、取得部210は、例えば、ユーザから所定の操作を受け付けた際に使用履歴情報を取得するようにしてもよい。このようにすれば、ユーザが所望のタイミングで、燃料電池スタック12の出力低下量の予測を行うことが可能となる。
予測部220は、取得部210によって取得された使用履歴情報と、燃料電池スタック12の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、燃料電池スタック12の出力低下量を予測する。ここで、出力低下特性情報は、例えば、制御装置200の記憶装置にあらかじめ記憶される。なお、出力低下特性情報は、制御装置200が参照可能に構成された制御装置200の外部の記憶装置に記憶されてもよい。
例えば、図4(a)に示すように、出力低下特性情報は、出力低下特性A、出力低下特性B、及び出力低下特性Cの各出力低下特性を示す情報とすることができる。ここで、出力低下特性Aは、車両100の起動回数に応じた燃料電池スタック12の出力低下量を示す出力低下特性である。出力低下特性Aは、車両100の起動回数が多くなる程、燃料電池スタック12の出力低下量も大きくなることをあらわし、例えば、車両100の起動回数がn1回(n1>0)であるときの燃料電池スタック12の出力低下量はX1であることをあらわす。
また、ここで、出力低下特性Bは、燃料電池スタック12の発電時間に応じた燃料電池スタック12の出力低下量を示す出力低下特性である。出力低下特性Bは、燃料電池スタック12の発電時間が多くなる程、燃料電池スタック12の出力低下量も大きくなることをあらわし、例えば、燃料電池スタック12の発電時間がn2[h](n2>0)であるときの燃料電池スタック12の出力低下量はX2であることをあらわす。
また、ここで、出力低下特性Cは、電圧変動回数に応じた燃料電池スタック12の出力低下量を示す出力低下特性である。出力低下特性Cは、電圧変動回数が多くなる程、燃料電池スタック12の出力低下量も大きくなることをあらわし、例えば、電圧変動回数がn3回(n3>0)であるときの燃料電池スタック12の出力低下量はX3であることをあらわす。
予測部220は、このような出力低下特性情報を参照することで、取得部210によって取得された使用履歴情報が示す車両100の起動回数、燃料電池スタック12の発電時間、及び電圧変動回数のそれぞれについての燃料電池スタック12の出力低下量を取得する。そして、予測部220は、取得した各出力低下量を積算した値を、予測結果として導出する。
例えば、図4(b)に示すように、車両100の起動回数についての出力低下量がX1、燃料電池スタック12の発電時間についての出力低下量がX2、電圧変動回数についての出力低下量がX3であったとする。この場合、予測部220は、燃料電池スタック12の出力低下量の予測結果として、X10=X1+X2+X3を導出する。
なお、例えば、使用履歴情報が車両100の起動時間を示す情報を含む場合には、車両100の起動時間に応じた燃料電池スタック12の出力低下量を示す情報を含む出力低下特性情報があらかじめ用意される。同様に、使用履歴情報が、燃料電池スタック12の発電回数、車両100の走行時間及び/又は走行回数、あるいは車両100の停車時間及び/又は停車回数を示す情報を含む場合には、これらに応じた燃料電池スタック12の出力低下量を示す情報を含む出力低下特性情報があらかじめ用意される。
制御部230は、予測部220によって予測された出力低下量に基づく燃料電池スタック12の定格出力に応じて、冷媒ポンプ90を制御する。ここで、燃料電池スタック12の定格出力としては、燃料電池スタック12の初期定格出力から出力低下量を引いた値が算定される。
より詳細には、燃料電池スタック12の定格出力は、図5の曲線Dのように経時的に低下する。制御部230は、定格出力があらかじめ定められた第1閾値Th1を上回っている場合には、後述のベース制御により冷媒ポンプ90を制御する。また、制御部230は、定格出力が第1閾値Th1以下であり且つあらかじめ定められた第2閾値Th2(ただし第2閾値Th2<第1閾値Th1)を上回っている場合には、後述の第1制御により冷媒ポンプ90を制御する。また、制御部230は、定格出力が第2閾値Th2以下の場合には、後述の第2制御により冷媒ポンプ90を制御する。
図6に示すように、制御部230は、ベース制御の場合には、燃料電池スタック12の冷媒ポンプ90の流量(以下、「冷媒流量」ともいう)を、低負荷発電時においても高負荷発電時においても第1流量マップを参照して制御する。ここで、第1流量マップは、燃料電池スタック12の出力(すなわち負荷)毎の冷媒流量を定めたマップ(情報)であり、制御装置200の記憶装置等にあらかじめ記憶されている。
また、制御部230は、第1制御の場合には、冷媒流量を、低負荷発電時においては第1流量マップを参照して制御し、高負荷発電時においては第1流量マップとは異なる第2流量マップを参照して制御する。ここで、第2流量マップは、第1流量マップと同様に、燃料電池スタック12の出力毎の冷媒流量を定めたマップであるが、各出力に対応付けられた冷媒流量が第1流量マップよりも多いマップである。すなわち、制御部230は、第1制御を実行した場合には、ベース制御を実行した場合に比べて、高負荷発電時の冷媒流量を増加させることができる。なお、第2流量マップも、制御装置200の記憶装置等にあらかじめ記憶されている。
また、制御部230は、第2制御の場合には、冷媒流量を、低負荷発電時においても高負荷発電時においても第2流量マップを参照して制御する。すなわち、制御部230は、第2制御を実行した場合には、ベース制御を実行した場合に比べて、低負荷発電時及び高負荷発電時のいずれにおいても冷媒流量を増加させることができる。また、制御部230は、第2制御を実行した場合には、第1制御を実行した場合に比べて、低負荷発電時の冷媒流量を増加させることができる。
以上に説明したように、制御部230は、定格出力が第1閾値Th1以下であり且つあらかじめ定められた第2閾値Th2を上回っている場合には、第1制御を実行することにより、高負荷発電時の冷媒流量をベース制御時よりも増加させる。また、制御部230は、定格出力が第2閾値Th2以下の場合には、第2制御を実行することにより、低負荷発電時の冷媒流量を第1制御時よりも増加させる。
このように、燃料電池スタック12の定格出力が第1閾値Th1以下になった場合には、定格出力が第1閾値Th1以下となる前に比べて、高負荷発電時における冷媒流量を増加させることにより、燃料電池スタック12の温度上昇を抑制しながら、燃料電池スタック12の出力を確保することが可能となる。また、燃料電池スタック12の定格出力が第1閾値Th1以下となるまでは、高負荷発電時における冷媒流量をできるだけ少なくしておくことで、冷媒ポンプ90の駆動に必要なエネルギーを削減することが可能となる。
また、燃料電池スタック12は、高負荷発電時に高温になりやすいため、燃料電池スタック12の定格出力が第1閾値Th1以下であり且つ第2閾値Th2を上回っている場合には、第1制御を実行して、燃料電池スタック12の高負荷発電時にのみ冷媒流量を増加させることで、冷媒ポンプ90の駆動に必要なエネルギーを削減しつつ、燃料電池スタック12が高温になるのを回避することが可能となる。
また、燃料電池スタック12の定格出力が第2閾値Th2以下になった場合には、燃料電池スタック12の低負荷発電時と高負荷発電時とのそれぞれにおける冷媒流量を増加させることで、燃料電池スタック12の発電中の温度上昇を抑制でき、燃料電池スタック12の劣化を抑制することが可能となる。
このように、燃料電池スタック12の定格出力に応じて、冷媒流量を制御することで、燃料電池スタック12の劣化度合いに応じた適切な制御を行うことが可能となる。
図7には、冷媒流量を増加させる前と後のそれぞれにおける燃料電池スタック12の出力(具体的には出力電圧及び出力電流の関係)の一例が示されている。冷媒流量を増加させる前は、冷媒流量を増加させた後に比べて、燃料電池スタック12の出力を増加させた際に各発電セル20内の最大温度が上がりやすくなる。このため、冷媒流量を増加させる前は、発電セル20を保護する観点から、燃料電池スタック12の出力は、破線Eで示すものとなる。
これに対し、第1制御又は第2制御を実行して冷媒流量を増加させることにより、各発電セル20内の温度を均一化して各発電セル20内の最大温度を低下させることが可能となる。これにより、冷媒流量を増加させた後は、燃料電池スタック12の出力を、実線Fで示すものとなるように増加させることが可能となる。すなわち、冷媒流量を増加させることにより、冷媒流量を増加させる前に比べて、燃料電池スタック12の出力(例えば定格出力)を増加させることが可能となる。
また、図7に示すように、冷媒流量を増加させた後における燃料電池スタック12の定格出力(実線F)と、冷媒流量を増加させる前における燃料電池スタック12の定格出力(破線E)との差は、低負荷発電時には例えばP12-P11=ΔP1となり、高負荷発電時には例えばP22-P21=ΔP2(ΔP2>ΔP1)となる。すなわち、高負荷発電時の方が低負荷発電時よりも、冷媒流量を増加させることによる定格出力の上昇効果が大きくなる。
図8(a)及び図8(b)には、触媒劣化特性すなわち冷媒温度の上昇と触媒の劣化との関係を表す特性曲線Gと、ベース制御、第1制御又は第2制御のそれぞれの実行時における冷媒温度の頻度を表す頻度曲線H、I、Jとが示されている。触媒劣化特性は、冷媒温度すなわち燃料電池スタック12の温度の上昇と触媒の劣化との関係を表している。触媒は、冷媒温度が高くなるほど劣化しやすい。冷媒温度の頻度はすなわち冷媒温度が各温度となる頻度である。
図8(a)に示すように、第1制御の実行時における頻度曲線Iは、ベース制御の実行時における頻度曲線Hよりも、主に高温側の部分(T1からT2の範囲)が低温側にシフトする。これにより、冷媒温度が高温になる頻度が減少する。
また、図8(b)に示すように、第2制御の実行時における頻度曲線Jは、ベース制御の実行時における頻度曲線Hよりも全体的に低温側にシフトする。これにより、触媒温度が高温(T4からT5の範囲の温度)になる頻度が減少するとともに、低温(T3からT4の範囲の温度)になる頻度が増大する。
このように、第1制御及び第2制御を実行することにより、ベース制御の実行時に比べて、触媒温度が高温になる頻度が減少するため、触媒の劣化すなわち燃料電池スタック12の劣化を抑制することができる。
ところで、例えば、燃料電池スタック12の定格出力が第1閾値Th1より大きかったとしても、燃料電池スタック12の一部の構成要素(例えば触媒)では、劣化が進行している可能性がある。このような場合、燃料電池スタック12の主な出力低下要因である構成要素の劣化度合いを考慮した制御を行うことが望まれる。
そこで、制御装置200は、例えば、制御装置200の記憶装置に記憶されたプログラムをプロセッサが実行することにより実現される機能部として、図2に示すように、導出部240と、要因別出力低下量推定部250とをさらに備える。
導出部240は、取得部210によって取得された使用履歴情報と、項目毎の燃料電池スタック12の出力低下特性を示す出力低下特性情報(前述)とに基づき、項目毎の出力低下量を導出する。例えば、導出部240は、前述した予測部220と同様にして、車両100の起動回数についての出力低下量、燃料電池スタック12の発電時間についての出力低下量、電圧変動回数についての出力低下量等を項目毎の出力低下量として導出する。なお、導出部240は、予測部220によって実現されてもよい。
要因別出力低下量推定部250は、導出部240によって導出された項目毎の出力低下量と、項目毎の燃料電池スタック12の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、出力低下要因毎の出力低下量を推定する。ここで、出力低下要因情報は、例えば、制御装置200の記憶装置にあらかじめ記憶される。なお、出力低下要因情報は、制御装置200が参照可能に構成された制御装置200の外部の記憶装置に記憶されてもよい。
出力低下要因情報の項目は、取得部210によって取得される使用履歴情報の項目に対応している。例えば、取得部210によって取得される使用履歴情報が、車両100の起動回数、燃料電池スタック12の発電時間、燃料電池スタック12の電圧変動回数、車両100の走行時間及び車両100の停車時間である場合、図9に示すように、出力低下要因情報Tの項目も、起動回数、発電時間、電圧変動回数、走行時間及び停車時間とされる。また、図9に示す出力低下要因情報Tは、起動回数及び走行時間についての出力低下要因は要因αであり、発電時間及び停車時間についての出力低下要因は要因βであり、電圧変動回数についての出力低下要因は要因γであることを示している。例えば、要因αとしては触媒中の白金成分の劣化を、要因βとしては触媒中のカーボン成分の劣化を、要因γとしては燃料電池スタック12の内部抵抗の増加をそれぞれ挙げることができるが、これらに限られない。
導出部240は、取得部210によって取得された使用履歴情報と、項目毎の出力低下特性情報(図4(a)参照)とに基づき、例えば、図9(a)に示すように、項目毎の燃料電池スタック12の出力低下量、すなわち、起動回数についての出力低下量X11、発電時間についての出力低下量X12、電圧変動回数についての出力低下量X13、走行時間についての出力低下量X14及び停車時間についての出力低下量X15を導出する。
この場合、要因別出力低下量推定部250は、導出部240によって導出された項目毎の出力低下量X11、X12、X13、X14及びX15と、出力低下要因情報Tとに基づき、例えば、図9(b)に示すように、出力低下要因毎の出力低下量を推定する。
すなわち、要因別出力低下量推定部250は、要因αによる出力低下量として、起動回数についての出力低下量X11と走行時間についての出力低下量X14との合計値X11+X12を導出する。また、要因別出力低下量推定部250は、要因βによる出力低下量として、発電時間についての出力低下量X12と停車時間についての出力低下量X15との合計値X12+X15を導出する。また、要因別出力低下量推定部250は、要因γによる出力低下量として、電圧変動回数についての出力低下量X13を導出する。
そして、制御部230は、要因別出力低下量推定部250によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の制御を実行可能に構成される。より詳細には、制御部230は、出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが第4閾値以上となった場合には、出力低下要因毎の出力低下量のすべてが第4閾値未満である場合に比べて、冷媒流量を増加させる制御を行う。
例えば、図10に示すように、制御部230は、要因αによる出力低下量が当該出力低下量に対応する第4閾値である第4閾値Th11に達するか(図10(a)を参照)、要因βによる出力低下量が当該出力低下量に対応する第4閾値である第4閾値Th21に達するか(図10(b)を参照)、要因γによる出力低下量が当該出力低下量に対応する第4閾値である第4閾値Th31に達すると(図10(c)を参照)、前述した第1制御を実行する。
図10に図示の例では、要因β及び要因γのそれぞれによる出力低下量については第4閾値Th21、Th31に達していないものの、要因αによる出力低下量については第4閾値Th11に達したために、第1制御が実行されている。なお、第4閾値Th11、Th21、Th31は、例えば、燃料電池システム10又は制御装置200の製造者等により、制御装置200に対してあらかじめ設定される。
さらに、制御部230は、要因αによる出力低下量が当該出力低下量に対応する第5閾値である第5閾値Th12に達するか(ただし第5閾値Th12>第4閾値Th11。図10(a)を参照)、要因βによる出力低下量が当該出力低下量に対応する第5閾値である第5閾値Th22に達するか(ただし第5閾値Th22>第4閾値Th21。図10(b)を参照)、要因γによる出力低下量が当該出力低下量に対応する第5閾値である第5閾値Th32に達すると(ただし第5閾値Th32>第4閾値Th31。図10(c)を参照)、前述した第2制御を実行してもよい。なお、この場合、第5閾値Th12、Th22、Th32は、例えば、燃料電池システム10又は制御装置200の製造者等により、制御装置200に対してあらかじめ設定される。
このように、出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値(第4閾値又は第5閾値)以上となった場合には冷媒流量を増加させる制御を行うようにすることで、燃料電池スタック12の定格出力が第1閾値Th1より大きかったとしても、燃料電池スタック12の一部の構成要素(例えば触媒)の劣化が進行している可能性がある場合には、冷媒流量を増加させることが可能となる。
<第1実施形態の制御装置が実行する処理>
次に、図11を参照して、第1実施形態の制御装置200が実行する処理の一例について説明する。制御装置200は、例えば、車両100が走行可能な状態であるときに、図9に示す処理の実行を所定の周期で繰り返す。
次に、図11を参照して、第1実施形態の制御装置200が実行する処理の一例について説明する。制御装置200は、例えば、車両100が走行可能な状態であるときに、図9に示す処理の実行を所定の周期で繰り返す。
図11に示すように、制御装置200は、燃料電池スタック12の項目毎の出力低下量を導出する(ステップS1)。次に、制御装置200は、導出した項目毎の出力低下量から燃料電池スタック12の出力低下量を予測し(ステップS2)、初期定格出力と、予測した燃料電池スタック12の出力低下量とに基づき、現在の定格出力を取得する(ステップS3)。
次に、制御装置200は、定格出力が第1閾値Th1以下であるか否か判断する(ステップS4)。制御装置200は、定格出力が第1閾値Th1以下であると判断したならば(ステップS4:Yes)、定格出力が第2閾値Th2以下であるか否か判断する(ステップS5)。制御装置200は、定格出力が第2閾値Th2より大きいと判断したならば(ステップS5:No)、第1制御を実行し(ステップS6)、定格出力が第2閾値Th2以下であると判断したならば(ステップS5:Yes)、第2制御を実行する(ステップS7)。
一方、定格出力が第1閾値Th1より大きいと判断したならば(ステップS4:No)、制御装置200は、要因別判断処理(ステップS8)へ進む。
図12に示すように、要因別判断処理(ステップS8)においては、制御装置200は、出力低下要因毎の出力低下量を導出し(ステップS11)、いずれかの出力低下要因についての出力低下量が当該出力低下量に対応する第4閾値以上であるか否か、すなわち要因αによる出力低下量が第4閾値Th11以上であるか否か、要因βによる出力低下量が第4閾値Th21以上であるか否か、要因γによる出力低下量が第4閾値Th31以上であるか否かを判断する(ステップS12)。
その結果、出力低下要因毎の出力低下量のすべてが第4閾値未満であると判断したならば(ステップS12:No)、制御装置200は、ベース制御を実行する(ステップS4)。
一方、いずれかの出力低下要因についての出力低下量が第4閾値以上であると判断したならば(ステップS12:Yes)、制御装置200は、いずれかの出力低下要因についての出力低下量が当該出力低下量に対応する第5閾値以上であるか否か、すなわち要因αによる出力低下量が第5閾値Th12以上であるか否か、要因βによる出力低下量が第5閾値Th22以上であるか否か、要因γによる出力低下量が第5閾値Th32以上であるか否かを判断する(ステップS14)。
その結果、出力低下要因毎の出力低下量のすべてが第5閾値未満であると判断したならば(ステップS14:No)、制御装置200は、第1制御を実行する(ステップS15)。
一方、いずれかの出力低下要因についての出力低下量が第5閾値以上であると判断したならば(ステップS14:Yes)、制御装置200は、第2制御を実行する(ステップS15)。
このように、第1実施形態によれば、燃料電池スタック12の定格出力が第1閾値Th1以下ではない場合でも、いずれかの出力低下要因による出力低下量が第4閾値以上である場合には、第1制御を実行して、冷媒流量を増加させることができる。これにより、いずれかの出力低下要因による出力低下量が大きくなったことに応じて、冷媒流量を多くして、劣化につながる燃料電池スタック12の温度上昇を抑制しながら、燃料電池スタック12の出力を確保することが可能となる。また、いずれかの出力低下要因による出力低下量が第4閾値以上となるまでは、ベース制御を実行して、冷媒流量を少なくすることで冷媒ポンプ90の駆動に必要なエネルギーを削減することが可能となる。
また、いずれかの出力低下要因による出力低下量が第4閾値以上になった場合には、第1制御を実行して、燃料電池スタック12の高負荷発電時にのみ冷媒流量を増加させることで、冷媒ポンプ90の駆動に必要なエネルギーを削減しつつ、燃料電池スタック12が高温になるのを回避することが可能となる。
また、いずれかの出力低下要因による出力低下量が第5閾値以上になった場合には、第2制御を実行して、燃料電池スタック12の低負荷発電時と高負荷発電時とのそれぞれにおける冷媒流量を増加させることで、燃料電池スタック12の発電中の温度上昇を抑制でき、燃料電池スタック12の劣化を抑制することが可能となる。
このように、制御装置200は、燃料電池スタック12の出力低下量や出力低下要因毎の出力低下量に応じて、冷媒流量を制御することで、燃料電池スタック12の劣化度合いに応じた適切な制御を行うことが可能となる。
[第2実施形態]
続いて、本発明の第2実施形態について、図13、図14及び図15を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略又は簡略化する。
続いて、本発明の第2実施形態について、図13、図14及び図15を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略又は簡略化する。
<制御装置>
第2実施形態の制御装置200(制御部230)は、燃料電池スタック12の定格出力が第3閾値Th3以下になったと判断した場合には、定格出力が第3閾値Th3以下となる前に比べて、燃料電池スタック12を冷却するための冷媒を循環させる冷却装置18の制御に用いられる冷媒の目標温度を低下させる第3制御を行う。第3制御には、冷媒流量を増加させることにより冷媒の目標温度を低下させる制御が含まれる。制御装置200は、例えば、冷媒出口温度センサ92aの検出値が目標温度になるように冷却装置18を制御する。なお、第3閾値Th3は、第1実施形態における第1閾値Th1又は第2閾値Th2と同じ値であってもよいし、これらとは異なる値(例えば第2閾値Th2よりも低い値)であってもよい。
第2実施形態の制御装置200(制御部230)は、燃料電池スタック12の定格出力が第3閾値Th3以下になったと判断した場合には、定格出力が第3閾値Th3以下となる前に比べて、燃料電池スタック12を冷却するための冷媒を循環させる冷却装置18の制御に用いられる冷媒の目標温度を低下させる第3制御を行う。第3制御には、冷媒流量を増加させることにより冷媒の目標温度を低下させる制御が含まれる。制御装置200は、例えば、冷媒出口温度センサ92aの検出値が目標温度になるように冷却装置18を制御する。なお、第3閾値Th3は、第1実施形態における第1閾値Th1又は第2閾値Th2と同じ値であってもよいし、これらとは異なる値(例えば第2閾値Th2よりも低い値)であってもよい。
このように、燃料電池スタック12の定格出力が第3閾値Th3以下になった場合には、定格出力が第3閾値Th3以下になる前に比べて、冷媒の目標温度を低下させる第3制御を行うことにより、燃料電池スタック12の温度を低下させて、燃料電池スタック12の劣化をより抑制することが可能となる。
また、燃料電池スタック12の定格出力が第3閾値Th3より大きかったとしても、燃料電池スタック12の一部の構成要素(例えば触媒)では、劣化が進行している可能性がある。そこで、第2実施形態の制御装置200(制御部230)は、出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが第6閾値以上となった場合には、出力低下要因毎の出力低下量のすべてが第6閾値未満である場合に比べて、冷媒の目標温度を低下させる制御を行うようにしてもよい。
第6閾値は、例えば、第4閾値Th11、Th21、Th31、あるいは第5閾値Th12、Th22、Th32と同様に、それぞれの出力低下要因についての出力低下量に対応して設けられる。なお、要因αによる出力低下量に対応する第6閾値は、第4閾値Th11又は第5閾値Th12と同じ値であってもよいし、これらとは異なる値(例えば第5閾値Th12よりも大きい値)であってもよい。また、要因βによる出力低下量に対応する第6閾値は、第4閾値Th21又は第5閾値Th22と同じ値であってもよいし、これらとは異なる値(例えば第5閾値Th22よりも大きい値)であってもよい。そして、要因γによる出力低下量に対応する第6閾値は、第4閾値Th31又は第5閾値Th32と同じ値であってもよいし、これらとは異なる値(例えば第5閾値Th32よりも大きい値)であってもよい。
ところで、燃料電池スタック12の温度が低下すると、図13に示すように、燃料電池スタック12内の結露領域(湿度が100%以上となる領域)が拡大する。結露領域では燃料電池スタック12の発電効率が低下するため、結露領域の拡大を抑制する必要がある。
そこで、第2実施形態の制御装置200は、冷媒の目標温度を低下させた場合には、目標温度を低下させる前に比べて、燃料電池スタック12内の湿度を低下させる制御をさらに行う。すなわち、制御装置200は、図13に示すように、冷媒の目標温度を低下させる前における結露しない湿度範囲(破線で示す湿度範囲)に対して、冷媒の目標温度を低下させた後における結露しない湿度範囲(実線で示す湿度範囲)が低温側にシフトするように、燃料電池スタック12内の湿度を制御する。燃料電池スタック12内の湿度制御は、例えば、燃料電池スタック12内の加湿量及排水量を制御することにより実現される。これにより、冷媒の温度を低下させた後も燃料電池スタック12による発電を効率良く行うことが可能となる。
<第2実施形態の制御装置が実行する処理>
次に、第2実施形態の制御装置200が実行する処理の一例について説明する。制御装置200は、例えば、車両100が走行可能な状態であるときに、図14に示す処理の実行を所定の周期で繰り返す。
次に、第2実施形態の制御装置200が実行する処理の一例について説明する。制御装置200は、例えば、車両100が走行可能な状態であるときに、図14に示す処理の実行を所定の周期で繰り返す。
図14に示すように、制御装置200は、燃料電池スタック12の項目毎の出力低下量を導出する(ステップS21)。制御装置200は、導出した項目毎の出力低下量から燃料電池スタック12の出力低下量を予測し(ステップS22)、初期定格出力と、予測した燃料電池スタック12の出力低下量とに基づき、現在の定格出力を取得する(ステップS23)。
次に、制御装置200は、定格出力が第3閾値Th3以下であるか否か判断する(ステップS24)。制御装置200は、定格出力が第3閾値Th3以下であると判断したならば(ステップS24:Yes)、冷媒の目標温度を第2温度T2に設定する(ステップS25)。
一方、定格出力が第3閾値Th3より大きいと判断したならば(ステップS24:Yes)、制御装置200は、要因別判定処理(ステップS26)を実行する。
図15に示すように、要因別判断処理(ステップS26)においては、制御装置200は、出力低下要因毎の出力低下量を導出し(ステップS31)、いずれかの出力低下要因についての出力低下量が当該出力低下量に対応する第6閾値以上であるか否かを判断する(ステップS32)。
その結果、制御装置200は、出力低下要因毎の出力低下量のすべてが第6閾値未満であると判断したならば(ステップS32:No)、冷媒の目標温度を第2温度T2よりも高い第1温度T1に設定する(ステップS33)。
一方、いずれかの出力低下要因についての出力低下量が第6閾値以上であると判断したならば(ステップS32:Yes)、制御装置200は、冷媒の目標温度を第2温度T2に設定する(ステップS34)。
そして、図14に示すように、制御装置200は、冷媒温度すなわち燃料電池スタック12の温度が目標温度となるように冷却装置18を制御するとともに(ステップS27)、燃料電池スタック12内の湿度が目標温度に応じた湿度となるように加湿器74等を制御する(ステップS28)。
このように第2実施形態によれば、燃料電池スタック12の定格出力が第3閾値Th3以下になった場合には(ステップS24:Yes)、燃料電池スタック12に供給される冷媒の温度を第2温度T2に設定して(ステップS25)、燃料電池スタック12の温度を低下させることができ、燃料電池スタック12の劣化をより抑制することが可能となる。
また、第2実施形態によれば、燃料電池スタック12の定格出力が第3閾値Th3より大きいときでも(ステップS24:No)、いずれかの出力低下要因による出力低下量が第6閾値以上になった場合には(ステップS32:Yes)、燃料電池スタック12に供給される冷媒の温度を第2温度T2に設定して(ステップS34)、燃料電池スタック12の温度を低下させることができ、燃料電池スタック12の劣化を抑制することが可能となる。
また、第2実施形態によれば、燃料電池スタック12の定格出力が第3閾値Th3より大きく(ステップS24:No)、出力低下要因毎の出力低下量のすべてが第6閾値未満である場合においては(ステップS32:No)、燃料電池スタック12に供給される冷媒の温度を第2温度T2よりも高い第1温度T1に設定することで(ステップS33)、冷却装置18に対する負荷を低減して、冷却装置18の駆動に必要なエネルギーを削減することが可能となる。
このように、第2実施形態によれば、劣化につながる燃料電池スタック12の温度上昇を抑制しながら、燃料電池スタック12の出力を確保することが可能となる。そして、燃料電池スタック12を冷却する冷媒の目標温度を低下させたときには、燃料電池スタック12内の湿度を低下させることにより、燃料電池スタック12の劣化及び発電効率の低下を抑制し得る。
[第3実施形態]
続いて、本発明の第3実施形態について、図16を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略又は簡略化する。
続いて、本発明の第3実施形態について、図16を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略又は簡略化する。
<第3実施形態の制御装置が実行する処理>
第3実施形態の制御装置200は、例えば、燃料電池スタック12の定格出力が所定値(例えば、第3閾値Th3)より大きいときに、図16に示す処理を実行する。
第3実施形態の制御装置200は、例えば、燃料電池スタック12の定格出力が所定値(例えば、第3閾値Th3)より大きいときに、図16に示す処理を実行する。
図16に示すように、制御装置200は、燃料電池スタック12の出力低下要因毎の出力低下量を導出し(ステップS41)、いずれかの出力低下要因についての出力低下量が第4閾値以上であるか否か判断する(ステップS42)。
その結果、出力低下要因毎の出力低下量のすべてが第4閾値未満であると判断したならば(ステップS42:No)、制御装置200は、ベース制御を実行する(ステップS43)。ベース制御における、冷媒の目標温度は例えば第1温度T1である。
一方、いずれかの出力低下要因についての出力低下量が第4閾値以上であると判断したならば(ステップS42:Yes)、制御装置200は、いずれかの出力低下要因についての出力低下量が第5閾値以上であるか否か判断する(ステップS44)。
その結果、出力低下要因毎の出力低下量のすべてが第5閾値未満であると判断したならば(ステップS44:No)、制御装置200は、第1制御を実行する(ステップS45)。
一方、いずれかの出力低下要因についての出力低下量が第5閾値以上であると判断したならば(ステップS44:Yes)、制御装置200は、いずれかの出力低下要因についての出力低下量が第5閾値よりも大きい第6閾値以上であるか否か判断する(ステップS46)。
その結果、出力低下要因毎の出力低下量のすべてが第6閾値未満であると判断したならば(ステップS46:No)、制御装置200は、第2制御を実行する(ステップS47)。
一方、いずれかの出力低下要因についての出力低下量が第6閾値以上であると判断したならば(ステップS46:Yes)、制御装置200は、冷媒の目標温度を第1温度T1よりも低い第2温度T2に設定し、冷媒温度すなわち燃料電池スタック12の温度が目標温度となるように冷却装置18を制御するとともに(ステップS48)、目標温度を低下させる前に比べて、燃料電池スタック12内の湿度を低下させるように加湿器74等を制御する(ステップS49)。
上記のように、第3実施形態によれば、いずれかの出力低下要因についての出力低下量が第4閾値以上になるまではベース制御を実行し、いずれかの出力低下要因についての出力低下量が第4閾値以上のときには第1制御を実行し、いずれかの出力低下要因についての出力低下量が第5閾値以上のときには第2制御を実行することにより、燃料電池スタック12の発電中の温度上昇を抑制して、燃料電池スタック12の劣化を抑制することが可能となり、さらに、いずれかの出力低下要因についての出力低下量が第6閾値以上のときには、燃料電池スタック12の温度を低下させると共に、燃料電池スタック12内の湿度を低下させることにより、発電効率の低下を抑制しつつ、燃料電池スタック12の劣化をより抑制し得る。
以上に説明したように、本発明の各実施形態によれば、燃料電池スタック12の劣化度合いを考慮した制御を行うことで、燃料電池スタック12の劣化を抑制しながら、燃料電池スタック12の出力を確保することが可能となる。そして、ひいてはエネルギーの効率化にも寄与することが可能となる。
以上、本発明の各実施形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、前述した実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
例えば、前述した実施形態では、出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合に、冷媒流量を増加させる制御や冷媒の目標温度を低下させる制御を行うようにしたが、これに限られない。例えば、特定の出力低下要因(例えば要因γ)による出力低下に対して、冷媒流量を増加させる制御や冷媒の目標温度を低下させる制御を行ったとしてもその効果が小さいと想定される場合には、その出力低下要因による出力低下量が大きくなったとしても、冷媒流量を増加させる制御や冷媒の目標温度を低下させる制御を行わないようにしてもよい。すなわち、冷媒流量を増加させる制御や冷媒の目標温度を低下させる制御へ移行させない出力低下要因(項目)等があってもよい。
また、前述した実施形態では、要因α、β、γ等の各要因による劣化度合いを表す指標として出力低下量を用いるようにしたが、これに限られない。例えば、カーボンを要因とする劣化度合いを表す指標には、カーボンの消失量を用いるようにしてもよい。すなわち、この場合、カーボンの消失量が所定の閾値に達した場合に、所定の制御を実行するようにしてもよい。このように、各要因による劣化度合いを表す指標には、要因毎(すなわち個別)に設定された指標を用いるようにしてもよい。
また、例えば、制御装置200は、燃料電池スタック12の定格出力が所定の閾値以下となった場合又はいずれかの出力低下要因による出力低下量が所定の閾値以上となった場合に、その旨をユーザに通知するとともに、冷媒流量を増加させる制御又は冷媒の目標温度を低下させる制御を行うか否かを選択する操作をユーザから受け付けるようにしてもよい。そして、制御装置200は、冷媒流量を増加させる制御や冷媒の目標温度を低下させる制御を行う旨の操作をユーザから受け付けたことを条件に、これらの制御を行うようにしてもよい。これにより、ユーザの意に反して、冷媒流量を増加させる制御や冷媒の目標温度を低下させる制御を行ってしまうことを回避できる。また、例えば、制御装置200とユーザの端末装置(例えばスマートフォン)とが通信可能な場合、制御装置200は、上記の通知等を、ユーザの端末装置を介して行うようにしてもよい。さらに、制御装置200は、例えば、冷媒流量を増加させる制御や冷媒の目標温度を低下させる制御を行う旨の操作をユーザから受け付けたことに基づき、これらの制御を行うために必要なプログラムやデータ等を、制御装置200と通信可能なサーバ装置からダウンロードするようにしてもよい。
また、前述した実施形態では、本発明の情報処理装置を車両100が備える制御装置200によって実現した例を説明したが、これに限られない。例えば、前述した制御装置200の取得部210、予測部220、制御部230、導出部240及び要因別出力低下量推定部250の一部又は全部の機能部は、制御装置200と通信可能なサーバ装置によって実現されてもよい。すなわち、本発明の情報処理装置は、車両100が備える制御装置200と通信可能なサーバ装置によって実現されてもよい。また、このサーバ装置は、クラウドコンピューティングサービスにおいて実現される仮想的なサーバ(クラウドサーバ)であってもよいし、1個の装置として実現された物理的なサーバであってもよい。
さらに、本発明の情報処理装置は、車両100に限られず、燃料電池を含む任意の燃料電池システムに適用可能である。ここで、燃料電池システムとしては、例えば、「家庭用燃料電池コジェネレーションシステム」と称される、燃料電池スタック12のような燃料電池を含んで構成される定置型の住宅用電源システムを挙げることができる。このような燃料電池システムに本発明を適用した場合、情報処理装置の一例としての制御装置200が備える取得部210は、燃料電池システムの出力低下に関連する複数の項目についての車両の使用履歴を示す使用履歴情報を取得すればよい。また、導出部240は、取得部210によって取得された使用履歴情報と、項目毎の燃料電池システムの出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、項目毎の出力低下量を導出すればよい。また、要因別出力低下量推定部250は、導出部240によって導出された項目毎の出力低下量と、項目毎の燃料電池システムの出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、出力低下要因毎の出力低下量を推定すればよい。そして、制御部230は、要因別出力低下量推定部250によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、出力低下要因毎の出力低下量のすべてが閾値未満である場合に比べて、燃料電池システムに冷媒を供給するポンプの流量を増加させる制御を実行すればよい。このようにすれば、本発明の情報処理装置を、燃料電池を含む任意の燃料電池システムに適用した場合であっても、いずれかの出力低下要因による出力低下量が大きくなったことに応じて、燃料電池に供給される冷媒を多くして、劣化につながる燃料電池の温度上昇を抑制しながら、燃料電池の出力を確保することが可能となる。また、いずれかの出力低下要因による出力低下量が閾値以上となるまでは、ポンプの流量を少なくすることでポンプの駆動に必要なエネルギーを削減することが可能となる。
また、例えば、定置型の住宅用電源システム等の燃料電池システムに本発明を適用した場合、情報処理装置の一例としての制御装置200が備える制御部230は、出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、出力低下要因毎の出力低下量のすべてが閾値未満である場合に比べて、冷媒が循環する冷却装置の制御に用いられる冷媒の目標温度を低下させる制御を、上記のポンプの流量を増加させる制御に代えて実行するようにしてもよい。このようにすれば、本発明の情報処理装置を、燃料電池を含む任意の燃料電池システムに適用した場合であっても、出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、出力低下要因毎の出力低下量のすべてが閾値未満である場合に比べて、燃料電池に供給される冷媒の温度(すなわち燃料電池の温度)を低下させることができ、劣化につながる燃料電池の温度上昇を抑制しながら、燃料電池の出力を確保することが可能となる。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、前述した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
(1) 燃料電池(燃料電池スタック12)と、前記燃料電池の電力により駆動する駆動源(走行用モータMt)とを備える車両(車両100)における前記燃料電池の出力低下量を予測する情報処理装置(制御装置200)であって、
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記車両の使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部(取得部210)と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部(導出部240)と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報(出力低下要因情報T)とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部(要因別出力低下量推定部250)と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の制御を実行可能な制御部(制御部230)と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池に冷媒を供給するポンプ(冷媒ポンプ90)の流量を増加させる制御を行う、
情報処理装置。
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記車両の使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部(取得部210)と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部(導出部240)と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報(出力低下要因情報T)とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部(要因別出力低下量推定部250)と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の制御を実行可能な制御部(制御部230)と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池に冷媒を供給するポンプ(冷媒ポンプ90)の流量を増加させる制御を行う、
情報処理装置。
(1)によれば、いずれかの出力低下要因による出力低下量が閾値以上になった場合には、燃料電池に冷媒を供給するポンプの流量を増加させることができる。これにより、いずれかの出力低下要因による出力低下量が大きくなったことに応じて、燃料電池に供給される冷媒を多くして、劣化につながる燃料電池の温度上昇を抑制しながら、燃料電池の出力を確保することが可能となる。また、いずれかの出力低下要因による出力低下量が閾値以上となるまでは、ポンプの流量を少なくすることでポンプの駆動に必要なエネルギーを削減することが可能となる。
(2) (1)に記載の情報処理装置であって、
前記流量を増加させる制御は、前記燃料電池の高負荷発電時における前記ポンプの流量を増加させる制御である、
情報処理装置。
前記流量を増加させる制御は、前記燃料電池の高負荷発電時における前記ポンプの流量を増加させる制御である、
情報処理装置。
燃料電池は、高負荷発電時に高温になりやすい。(2)によれば、燃料電池の高負荷発電時におけるポンプの流量を増加させることで、ポンプの駆動に必要なエネルギーを削減しつつ、燃料電池が高温になるのを回避することが可能となる。
(3) (1)に記載の情報処理装置であって、
前記流量を増加させる制御は、前記燃料電池の低負荷発電時と高負荷発電時とのそれぞれにおける前記ポンプの流量を増加させる制御である、
情報処理装置。
前記流量を増加させる制御は、前記燃料電池の低負荷発電時と高負荷発電時とのそれぞれにおける前記ポンプの流量を増加させる制御である、
情報処理装置。
(3)によれば、燃料電池の低負荷発電時と高負荷発電時とのそれぞれにおけるポンプの流量を増加させることで、燃料電池の発電中の温度上昇を抑制でき、燃料電池の劣化を抑制することが可能となる。
(4) (1)に記載の情報処理装置であって、
前記流量を増加させる制御は、
前記燃料電池の高負荷発電時における前記ポンプの流量を増加させる第1制御と、
前記燃料電池の低負荷発電時と高負荷発電時とのそれぞれにおける前記ポンプの流量を増加させる第2制御と、を含み、
前記制御部は、
前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが第1閾値(第4閾値Th11、第4閾値Th21、第4閾値Th31)以上となった場合には、前記第1制御を行い、
前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが前記第1閾値よりも大きい第2閾値(第5閾値Th12、第5閾値Th22、第5閾値Th32)以上となった場合には、前記第2制御を行う、
情報処理装置。
前記流量を増加させる制御は、
前記燃料電池の高負荷発電時における前記ポンプの流量を増加させる第1制御と、
前記燃料電池の低負荷発電時と高負荷発電時とのそれぞれにおける前記ポンプの流量を増加させる第2制御と、を含み、
前記制御部は、
前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが第1閾値(第4閾値Th11、第4閾値Th21、第4閾値Th31)以上となった場合には、前記第1制御を行い、
前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが前記第1閾値よりも大きい第2閾値(第5閾値Th12、第5閾値Th22、第5閾値Th32)以上となった場合には、前記第2制御を行う、
情報処理装置。
(4)によれば、いずれかの出力低下要因による出力低下量が第1閾値以上になった場合には、燃料電池の高負荷発電時におけるポンプの流量を増加させることで、ポンプの駆動に必要なエネルギーを削減しつつ、燃料電池が高温になるのを回避することが可能となる。一方、いずれかの出力低下要因による出力低下量が第2閾値以上になった場合には、燃料電池の低負荷発電時と高負荷発電時とのそれぞれにおけるポンプの流量を増加させることで、燃料電池の発電中の温度上昇を抑制でき、燃料電池の劣化を抑制することが可能となる。したがって、燃料電池の劣化度合いに応じた適切な制御を行うことが可能となる。
(5) (4)に記載の情報処理装置であって、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが前記第2閾値よりも大きい第3閾値(第6閾値Th6)以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記第3閾値未満である場合に比べて、前記冷媒が循環する冷却装置の制御に用いられる前記冷媒の目標温度を低下させる第3制御を行う、
情報処理装置。
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが前記第2閾値よりも大きい第3閾値(第6閾値Th6)以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記第3閾値未満である場合に比べて、前記冷媒が循環する冷却装置の制御に用いられる前記冷媒の目標温度を低下させる第3制御を行う、
情報処理装置。
(5)によれば、いずれかの出力低下要因による出力低下量が第3閾値以上になった場合には、燃料電池に供給される冷媒の温度(すなわち燃料電池の温度)を低下させることができ、燃料電池の劣化をより抑制することが可能となる。
(6) (1)から(5)のいずれかに記載の情報処理装置であって、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量に基づき、前記燃料電池の定格出力が閾値以下になったと判断した場合には、前記定格出力が前記閾値以下となる前に比べて、前記ポンプの流量を増加させる制御をさらに行う、
情報処理装置。
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量に基づき、前記燃料電池の定格出力が閾値以下になったと判断した場合には、前記定格出力が前記閾値以下となる前に比べて、前記ポンプの流量を増加させる制御をさらに行う、
情報処理装置。
(6)によれば、燃料電池の定格出力が閾値以下になった場合には、定格出力が閾値以下となる前に比べて、燃料電池に冷媒を供給するポンプの流量を増加させることができる。これにより、定格出力が閾値以下となった後には、燃料電池に供給される冷媒を多くして、劣化につながる燃料電池の温度上昇を抑制しながら、燃料電池の出力を確保することが可能となる。また、燃料電池の定格出力が閾値以下となるまでは、ポンプの流量を少なくすることでポンプの駆動に必要なエネルギーを削減することが可能となる。
(7) 燃料電池と、前記燃料電池の電力により駆動する駆動源とを備える車両における前記燃料電池の出力低下量を予測する情報処理装置であって、
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記車両の使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の制御を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池を冷却する冷媒が循環する冷却装置の制御に用いられる前記冷媒の目標温度を低下させる制御を行う、
情報処理装置。
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記車両の使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の制御を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池を冷却する冷媒が循環する冷却装置の制御に用いられる前記冷媒の目標温度を低下させる制御を行う、
情報処理装置。
(7)によれば、いずれかの出力低下要因による出力低下量が閾値以上になったことに応じて、燃料電池に供給される冷媒の温度(すなわち燃料電池の温度)を低下させることができ、劣化につながる燃料電池の温度上昇を抑制しながら、燃料電池の出力を確保することが可能となる。
(8) (7)に記載の情報処理装置であって、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量に基づき、前記燃料電池の定格出力が閾値以下になったと判断した場合には、前記定格出力が前記閾値以下となる前に比べて、前記目標温度を低下させる制御をさらに行う、
情報処理装置。
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量に基づき、前記燃料電池の定格出力が閾値以下になったと判断した場合には、前記定格出力が前記閾値以下となる前に比べて、前記目標温度を低下させる制御をさらに行う、
情報処理装置。
(8)によれば、燃料電池の定格出力が閾値以下になったことに応じて、燃料電池に供給される冷媒の温度(すなわち燃料電池の温度)を低下させることができ、劣化につながる燃料電池の温度上昇を抑制しながら、燃料電池の出力を確保することが可能となる。
(9) (5)、7、及び8のいずれかに記載の情報処理装置であって、
前記制御部は、前記目標温度を低下させた場合には、前記目標温度を低下させる前に比べて、前記燃料電池内の湿度を低下させる制御をさらに行う、
情報処理装置。
前記制御部は、前記目標温度を低下させた場合には、前記目標温度を低下させる前に比べて、前記燃料電池内の湿度を低下させる制御をさらに行う、
情報処理装置。
(9)によれば、冷媒の目標温度を低下させた場合には燃料電池内の湿度も低下させることで、冷媒の温度(すなわち燃料電池の温度)を低下させた後も燃料電池による発電を効率よく行うことが可能となる。
(10) (1)から(9)のいずれかに記載の情報処理装置と、
前記燃料電池と、
前記駆動源と、
を備える、車両。
前記燃料電池と、
前記駆動源と、
を備える、車両。
(10)によれば、いずれかの出力低下要因による出力低下量が閾値以上となったことに応じて、劣化につながる燃料電池の温度上昇を抑制しながら、燃料電池の出力を確保することが可能となる。これにより、燃料電池の定格出力がある程度低下した後も、燃料電池の劣化を抑制しながら燃料電池の出力を確保し、車両の駆動源の駆動力も確保することが可能となる。
(11) 燃料電池を含む燃料電池システムにおける前記燃料電池の出力低下量を予測する情報処理装置であって、
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記燃料電池システムの使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の処理を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池に冷媒を供給するポンプの流量を増加させる制御を行う、
情報処理装置。
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記燃料電池システムの使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の処理を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池に冷媒を供給するポンプの流量を増加させる制御を行う、
情報処理装置。
(11)によれば、いずれかの出力低下要因による出力低下量が閾値以上になった場合には、燃料電池に冷媒を供給するポンプの流量を増加させることができる。これにより、いずれかの出力低下要因による出力低下量が大きくなったことに応じて、燃料電池に供給される冷媒を多くして、劣化につながる燃料電池の温度上昇を抑制しながら、燃料電池の出力を確保することが可能となる。また、いずれかの出力低下要因による出力低下量が閾値以上となるまでは、ポンプの流量を少なくすることでポンプの駆動に必要なエネルギーを削減することが可能となる。
(12) 燃料電池を含む燃料電池システムにおける前記燃料電池の出力低下量を予測する情報処理装置であって、
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記燃料電池システムの使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の処理を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池を冷却する冷媒が循環する冷却装置の制御に用いられる前記冷媒の目標温度を低下させる制御を行う、
情報処理装置。
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記燃料電池システムの使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の処理を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池を冷却する冷媒が循環する冷却装置の制御に用いられる前記冷媒の目標温度を低下させる制御を行う、
情報処理装置。
(12)によれば、いずれかの出力低下要因による出力低下量が閾値以上になったことに応じて、燃料電池に供給される冷媒の温度(すなわち燃料電池の温度)を低下させることができ、劣化につながる燃料電池の温度上昇を抑制しながら、燃料電池の出力を確保することが可能となる。
12 燃料電池スタック(燃料電池)
90 冷媒ポンプ(ポンプ)
100 車両
200 制御装置(情報処理装置)
210 取得部
220 予測部
230 制御部
240 導出部
250 要因別出力低下量推定部
Mt 走行用モータ(駆動源)
T 出力低下要因情報
Th4、Th11、Th21、Th31 第4閾値(第1閾値)
Th5、Th12、Th22、Th32 第5閾値(第2閾値)
Th6 第6閾値(第3閾値)
90 冷媒ポンプ(ポンプ)
100 車両
200 制御装置(情報処理装置)
210 取得部
220 予測部
230 制御部
240 導出部
250 要因別出力低下量推定部
Mt 走行用モータ(駆動源)
T 出力低下要因情報
Th4、Th11、Th21、Th31 第4閾値(第1閾値)
Th5、Th12、Th22、Th32 第5閾値(第2閾値)
Th6 第6閾値(第3閾値)
Claims (12)
- 燃料電池と、前記燃料電池の電力により駆動する駆動源とを備える車両における前記燃料電池の出力低下量を予測する情報処理装置であって、
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記車両の使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の制御を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池に冷媒を供給するポンプの流量を増加させる制御を行う、
情報処理装置。 - 請求項1に記載の情報処理装置であって、
前記流量を増加させる制御は、前記燃料電池の高負荷発電時における前記ポンプの流量を増加させる制御である、
情報処理装置。 - 請求項1に記載の情報処理装置であって、
前記流量を増加させる制御は、前記燃料電池の低負荷発電時と高負荷発電時とのそれぞれにおける前記ポンプの流量を増加させる制御である、
情報処理装置。 - 請求項1に記載の情報処理装置であって、
前記流量を増加させる制御は、
前記燃料電池の高負荷発電時における前記ポンプの流量を増加させる第1制御と、
前記燃料電池の低負荷発電時と高負荷発電時とのそれぞれにおける前記ポンプの流量を増加させる第2制御と、を含み、
前記制御部は、
前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが第1閾値以上となった場合には、前記第1制御を行い、
前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが前記第1閾値よりも大きい第2閾値以上となった場合には、前記第2制御を行う、
情報処理装置。 - 請求項4に記載の情報処理装置であって、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが前記第2閾値よりも大きい第3閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記第3閾値未満である場合に比べて、前記冷媒が循環する冷却装置の制御に用いられる前記冷媒の目標温度を低下させる第3制御を行う、
情報処理装置。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の情報処理装置であって、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量に基づき、前記燃料電池の定格出力が閾値以下になったと判断した場合には、前記定格出力が前記閾値以下となる前に比べて、前記ポンプの流量を増加させる制御をさらに行う、
情報処理装置。 - 燃料電池と、前記燃料電池の電力により駆動する駆動源とを備える車両における前記燃料電池の出力低下量を予測する情報処理装置であって、
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記車両の使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の制御を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池を冷却する冷媒が循環する冷却装置の制御に用いられる前記冷媒の目標温度を低下させる制御を行う、
情報処理装置。 - 請求項7に記載の情報処理装置であって、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量に基づき、前記燃料電池の定格出力が閾値以下になったと判断した場合には、前記定格出力が前記閾値以下となる前に比べて、前記目標温度を低下させる制御をさらに行う、
情報処理装置。 - 請求項5、7、及び8のいずれか1項に記載の情報処理装置であって、
前記制御部は、前記目標温度を低下させた場合には、前記目標温度を低下させる前に比べて、前記燃料電池内の湿度を低下させる制御をさらに行う、
情報処理装置。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の情報処理装置と、
前記燃料電池と、
前記駆動源と、
を備える、車両。 - 燃料電池を含む燃料電池システムにおける前記燃料電池の出力低下量を予測する情報処理装置であって、
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記燃料電池システムの使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の処理を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池に冷媒を供給するポンプの流量を増加させる制御を行う、
情報処理装置。 - 燃料電池を含む燃料電池システムにおける前記燃料電池の出力低下量を予測する情報処理装置であって、
前記燃料電池の出力低下に関連する複数の項目についての前記燃料電池システムの使用履歴を示す使用履歴情報を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された使用履歴情報と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下特性を示す出力低下特性情報とに基づき、前記項目毎の前記出力低下量を導出する導出部と、
前記導出部によって導出された項目毎の出力低下量と、前記項目毎の前記燃料電池の出力低下要因を示す出力低下要因情報とに基づき、前記出力低下要因毎の前記出力低下量を推定する要因別出力低下量推定部と、
前記要因別出力低下量推定部によって推定された出力低下要因毎の出力低下量に基づき、所定の処理を実行可能な制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記出力低下要因毎の出力低下量のうちのいずれかが閾値以上となった場合には、前記出力低下要因毎の出力低下量のすべてが前記閾値未満である場合に比べて、前記燃料電池を冷却する冷媒が循環する冷却装置の制御に用いられる前記冷媒の目標温度を低下させる制御を行う、
情報処理装置。
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