特許 6070415 産業車両及び燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6070415

(24)【登録日】2017年1月13日

(45)【発行日】2017年2月1日

(54)【発明の名称】産業車両及び燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20170123BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20170123BHJP

   B60L 11/18 20060101ALI20170123BHJP

   B66F 9/24 20060101ALI20170123BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/04 Z

   H01M8/00 Z

   B60L11/18 G

   B66F9/24 W

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-111816(P2013-111816)

(22)【出願日】2013年5月28日

(65)【公開番号】特開2014-232581(P2014-232581A)

(43)【公開日】2014年12月11日

【審査請求日】2015年8月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】特許業務法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】垣見 洋輔

【審査官】 大内 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−６３２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７９００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１４７４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１２７４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９４２９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／００，８／０４−８／０６６８，

Ｂ６０Ｌ １１／１８，

Ｂ６６Ｆ ９／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池と、
前記燃料電池からの電力を用いて荷役作業を行うための荷役作業手段と、
前記燃料電池からの電力を用いて走行するための走行手段と、
前記燃料電池の劣化状態を検出可能な電池劣化診断手段と、
記憶手段と、を備えた産業車両であって、
前記記憶手段には、前記燃料電池の初期状態において所定負荷を動作させて電力を消費させた場合の前記燃料電池の出力特性である初期負荷出力特性が記憶されており、
前記電池劣化診断手段は、前記燃料電池の劣化診断の実行が指示された後、前記所定負荷を動作させて電力を消費させた場合の前記燃料電池の出力特性である診断時負荷出力特性を検出し、前記所定負荷が安定動作して前記燃料電池の出力が安定している場合は、前記記憶手段に記憶されている前記初期負荷出力特性と、検出した前記診断時負荷出力特性と、に基づいて前記燃料電池の劣化状態を判定し、前記燃料電池の出力が安定していない場合は、前記燃料電池が交換されるべき劣化状態であると判定して判定結果に関する情報を出力し、
前記初期負荷出力特性及び前記診断時負荷出力特性を求める際に動作させて電力を消費させる前記所定負荷は、前記走行手段が停止された走行停止状態の場合に動作された前記荷役作業手段である、
産業車両。

【請求項2】

請求項１に記載の産業車両であって、
前記初期負荷出力特性は、前記燃料電池の初期状態において前記走行手段が停止された走行停止状態の場合に動作された前記荷役作業手段の動作中における前記燃料電池の出力電圧であり、
前記診断時負荷出力特性は、前記劣化診断が指示された際の前記走行手段が停止された走行停止状態の場合に動作された前記荷役作業手段の動作中における前記燃料電池の出力電圧である、
産業車両。

【請求項3】

請求項１または２に記載の産業車両であって、
前記産業車両は、車体に対して傾動可能に設けられたマストと、前記マストに沿って昇降可能に設けられたフォークと、を有するフォークリフトであり、
前記初期負荷出力特性及び前記診断時負荷出力特性を検出する際に動作させる前記荷役作業手段は、前記マストの傾斜角度を変更するチルト駆動手段または前記フォークを昇降移動するフォーク駆動手段、の少なくとも一方である、
産業車両。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項に記載の産業車両であって、
表示手段を備え、
前記電池劣化診断手段からの前記判定結果に関する情報の出力先は、前記表示手段であり、
前記電池劣化診断手段は、前記燃料電池の劣化診断の実行が指示されると、自動的に前記所定負荷を動作させて前記診断時負荷出力特性を検出して前記燃料電池の劣化状態を判定し、判定した前記劣化状態を含む前記判定結果に関する情報を前記表示手段に表示する、
産業車両。

【請求項5】

燃料電池と、
前記燃料電池からの電力を用いて荷役作業を行うための荷役作業手段と、
前記燃料電池の劣化状態を検出可能な電池劣化診断手段と、
記憶手段と、を用いた、燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法において、
前記記憶手段には、前記燃料電池の初期状態において所定負荷を動作させて電力を消費させた場合の前記燃料電池の出力特性である初期負荷出力特性が記憶されており、
前記燃料電池の劣化診断の実行が指示された後、前記電池劣化診断手段にて、前記所定負荷が動作されて電力を消費させた場合の前記燃料電池の出力特性である診断時負荷出力特性を検出する診断時出力特性検出ステップと、
前記電池劣化診断手段にて、前記荷役作業手段が安定動作して前記燃料電池の前記出力特性が安定的に出力されている場合は、前記記憶手段に記憶されている前記初期負荷特性と、検出した前記診断時負荷出力特性と、に基づいて前記燃料電池の劣化状態を判定し、前記燃料電池の出力が安定していない場合は、前記燃料電池が交換されるべき劣化状態であると判定する判定ステップと、
前記電池劣化診断手段にて、前記判定ステップの判定結果に関する情報を出力する判定結果出力ステップと、を有し、
前記初期負荷出力特性及び前記診断時負荷出力特性を求める際に動作させて電力を消費させる前記所定負荷は、前記走行手段が停止された走行停止状態の場合に動作された前記荷役作業手段である、
燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法。

【請求項6】

請求項５に記載の燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法であって、
前記初期負荷出力特性は、前記燃料電池の初期状態において前記走行手段が停止された走行停止状態の場合に動作された前記荷役作業手段の動作中における前記燃料電池の出力電圧であり、
前記診断時負荷出力特性は、前記劣化診断が指示された際の前記走行手段が停止された走行停止状態の場合に動作された前記荷役作業手段の動作中における前記燃料電池の出力電圧である、
燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法。

【請求項7】

請求項５または６に記載の燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法であって、
前記産業車両は、車体に対して傾動可能に設けられたマストと、前記マストに沿って昇降可能に設けられたフォークと、を有するフォークリフトであり、
前記初期負荷出力特性及び前記診断時負荷出力特性を検出する際に動作させる前記荷役作業手段は、前記マストの傾斜角度を変更するチルト駆動手段または前記フォークを昇降移動するフォーク駆動手段、の少なくとも一方である、
燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法。

【請求項8】

請求項５〜７のいずれか一項に記載の燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法であって、
前記電池劣化診断手段からの前記判定結果に関する情報を表示可能な表示手段を用い、
前記燃料電池の劣化診断の実行が指示されると、前記電池劣化診断手段にて、自動的に前記所定負荷を動作させて前記診断時負荷出力特性を検出して前記燃料電池の劣化状態を判定し、判定した前記劣化状態を含む前記判定結果に関する情報を前記表示手段に表示する、
燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、産業車両及び燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年では、フォークリフト、ショベルカー等の種々の産業車両が種々の場所で利用されている。そして、それらの産業車両の中には、燃料電池を搭載した車両が存在する。
燃料電池は水素と酸素の電気化学反応を利用して発電するが、使用時間に応じて劣化が進行して出力が低下していく。そして燃料電池の電力で負荷を安定動作できなくなった場合、あるいは近いうちに安定動作できなくなる可能性が高いと判定された場合、燃料電池を交換している。
従って、燃料電池を搭載した産業車両の作業者や管理者等にとって、現在、燃料電池がどの程度劣化した状態であるか、を知ることは非常に重要である。
そこで特許文献１には、燃料電池を搭載した車両を、負荷作用ローラを備えた駆動装置（シャーシローラ）上に配置して、車両とは別体の診断装置を接続して燃料電池の状態を診断する、燃料電池の診断装置および診断方法が開示されている。この特許文献１に記載の診断装置は車両とは別体で接続されるものであり、この診断装置を接続した状態で実際の路上を走行することはできない。そこで、駆動装置の負荷作用ローラ上で車輪を回転駆動させて車両を擬似的に走行させて、所定の運転パターンで燃料電池から電力を出力させて燃料電池の状態を診断している。
また特許文献２には、燃料電池の出力電流と出力電圧の関係を示す電流・電圧特性を演算し、求めた電流・電圧特性に基づいて燃料電池の劣化状態を診断し、診断した劣化状態に応じて、劣化後のシステム効率が最大となるように、水素と酸素を供給するための補機の制御条件を補正する、燃料電池システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−１７９００３号公報

【特許文献2】特開２００４−１６４９０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般的に、燃料電池を発電させた場合、燃料電池内の触媒の劣化を防止するために、無負荷状態は好ましくなく、負荷を接続して電力を消費することが好ましい。
特許文献１では、車両の走行用モータを、電力を消費する負荷として使用している。そして、車両に搭載された燃料電池の劣化状態を判定するために、車両とは別体の診断装置を必要としており、さらに駆動装置（負荷作用ローラ等の検査用設備）をも必要としている。燃料電池の劣化状態は定期的に診断することが好ましいが、診断のために多大な手間と費用がかかってしまう。また、負荷作用ローラ上を擬似走行させる必要があるので、安全面の管理にも手間と費用がかかる。
また特許文献２では、燃料電池の電流・電圧特性変化データを収集するために、燃料電池の電流を所定の増加速度で変化させつつ、燃料電池の電流と電圧をセルモニタにて計測する、と記載されている。無負荷状態で燃料電池の出力電流を増加させることはできないので、燃料電池の出力電流を所定の増加速度で変化させるためには、消費電流が所定の増加速度で変化するような負荷を接続しなければならない。従って、診断を行うための専用の装置が必要であり、多大な手間と費用がかかる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、燃料電池の劣化状態を診断するために特別な診断装置や検査用設備を必要とすることなく、燃料電池の劣化状態の診断を、手間なく容易に、より安全に、より低コストで行うことができる、産業車両及び燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するため、本発明に係る産業車両及び燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法は次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、燃料電池と、前記燃料電池からの電力を用いて荷役作業を行うための荷役作業手段と、前記燃料電池からの電力を用いて走行するための走行手段と、前記燃料電池の劣化状態を検出可能な電池劣化診断手段と、記憶手段と、を備えた産業車両である。
そして前記記憶手段には、前記燃料電池の初期状態において所定負荷を動作させて電力を消費させた場合の前記燃料電池の出力特性である初期負荷出力特性が記憶されており、前記電池劣化診断手段は、前記燃料電池の劣化診断の実行が指示された後、前記所定負荷を動作させて電力を消費させた場合の前記燃料電池の出力特性である診断時負荷出力特性を検出し、前記荷役作業手段が安定動作して前記燃料電池の前記出力特性が安定的に出力されている場合は、前記記憶手段に記憶されている前記初期負荷出力特性と、検出した前記診断時負荷出力特性と、に基づいて前記燃料電池の劣化状態を判定し、前記燃料電池の出力が安定していない場合は、前記燃料電池が交換されるべき劣化状態であると判定して判定結果に関する情報を出力し、前記初期負荷出力特性及び前記診断時負荷出力特性を求める際に動作させて電力を消費させる前記所定負荷は、前記走行手段が停止された走行停止状態の場合に動作された前記荷役作業手段である。

【0006】

この第１の発明では、燃料電池を搭載した産業車両は、電力を消費する負荷として、走行手段と荷役作業手段を備えている。そして、燃料電池の劣化診断を行う際、走行停止状態の場合に荷役作業手段を動作させて所定電力を消費させて燃料電池の出力特性である診断時負荷出力特性を検出する。
つまり、もともと産業車両が備えている荷役作業手段を診断用の負荷として利用する。これにより、特別な診断用の負荷（特別な診断装置）を必要とせず、走行も必要ないのでより安全であり、検査用の設備等（擬似走行用の負荷作用ローラ等）も不要である。従って、手間なく容易に、より安全に、より低コストで燃料電池の劣化診断を行うことができる。また荷役作業手段の消費電力は比較的大きいので（例えば１Ｋ［Ｗ］前後）、燃料電池の出力特性の検出に非常に適している。
そして、診断時負荷出力特性と初期負荷出力特性に基づいて燃料電池の劣化を判定することで、適切に劣化状態を判定することができる。

【0007】

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る産業車両であって、前記初期負荷出力特性は、前記燃料電池の初期状態において前記走行手段が停止された走行停止状態の場合に動作された前記荷役作業手段の動作中における前記燃料電池の出力電圧であり、前記診断時負荷出力特性は、前記劣化診断が指示された際の前記走行手段が停止された走行停止状態の場合に動作された前記荷役作業手段の動作中における前記燃料電池の出力電圧である。

【0008】

この第２の発明では、初期負荷出力特性は燃料電池の初期状態における荷役作業手段の動作中の燃料電池の出力電圧であり、診断時負荷出力特性は燃料電池の診断時における荷役作業手段の動作中の燃料電池の出力電圧である。
一般的に、燃料電池の出力電流を検出するよりも、出力電圧を検出するほうが、より容易であり、且つより正確に検出することができる。従って、診断時負荷出力特性と初期負荷出力特性に基づいた燃料電池の劣化の判定を、より容易に、且つより正確に行うことができる。

【0009】

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る産業車両であって、前記産業車両は、車体に対して傾動可能に設けられたマストと、前記マストに沿って昇降可能に設けられたフォークと、を有するフォークリフトであり、前記初期負荷出力特性及び前記診断時負荷出力特性を検出する際に動作させる前記荷役作業手段は、前記マストの傾斜角度を変更するチルト駆動手段または前記フォークを昇降移動するフォーク駆動手段、の少なくとも一方である。

【0010】

この第３の発明では、産業車両はフォークリフトであり、荷役作業手段はチルト駆動手段またはフォーク駆動手段の少なくとも一方である。
これにより、走行停止状態において、適切な荷役作業手段を動作させて、手間なく、より安全に、より容易に燃料電池の劣化診断を行うことができる。

【0011】

次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明〜第３の発明のいずれか１つに係る産業車両であって、表示手段を備え、前記電池劣化診断手段からの前記判定結果に関する情報の出力先は、前記表示手段であり、前記電池劣化診断手段は、前記燃料電池の劣化診断の実行が指示されると、自動的に前記所定負荷を動作させて前記診断時負荷出力特性を検出して前記燃料電池の劣化状態を判定し、判定した前記劣化状態を含む前記判定結果に関する情報を前記表示手段に表示する。

【0012】

この第４の発明では、劣化診断の実行が指示されると、電池劣化診断手段が自動的に所定負荷を動作させて診断を行い、診断結果を表示手段に表示する。
これにより、燃料電池の劣化状態を診断するために特別な診断装置を必要とすることなく、燃料電池の劣化状態の診断を、手間なく容易に低コストで行うことができる。

【0013】

次に、本発明の第５の発明は、燃料電池と、前記燃料電池からの電力を用いて荷役作業を行うための荷役作業手段と、前記燃料電池の劣化状態を検出可能な電池劣化診断手段と、記憶手段と、を用いた、燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法である。
前記記憶手段には、前記燃料電池の初期状態において所定負荷を動作させて電力を消費させた場合の前記燃料電池の出力特性である初期負荷出力特性が記憶されている。
そして前記燃料電池の劣化診断の実行が指示された後、前記電池劣化診断手段にて、前記所定負荷が動作されて電力を消費させた場合の前記燃料電池の出力特性である診断時負荷出力特性を検出する診断時出力特性検出ステップと、前記電池劣化診断手段にて、前記荷役作業手段が安定動作して前記燃料電池の前記出力特性が安定的に出力されている場合は、前記記憶手段に記憶されている前記初期負荷特性と、検出した前記診断時負荷出力特性と、に基づいて前記燃料電池の劣化状態を判定し、前記燃料電池の出力が安定していない場合は、前記燃料電池が交換されるべき劣化状態であると判定する判定ステップと、前記電池劣化診断手段にて、前記判定ステップの判定結果に関する情報を出力する判定結果出力ステップと、を有し、前記初期負荷出力特性及び前記診断時負荷出力特性を求める際に動作させて電力を消費させる前記所定負荷は、前記走行手段が停止された走行停止状態の場合に動作された前記荷役作業手段である、燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法である。

【0014】

この第５の発明は、産業車両の発明である第１の発明に対して、産業車両の燃料電池の劣化診断方法とした発明である。
従って、第１の発明と同様に、もともと産業車両が備えている荷役作業手段を診断用の負荷として利用しており、特別な診断装置を必要とせず、走行も必要ないのでより安全であり、検査用の設備等も不要である。従って、手間なく容易に、より安全に、より低コストで燃料電池の劣化診断を行うことができる。また荷役作業手段の消費電力は比較的大きいので（例えば１Ｋ［Ｗ］前後）、燃料電池の出力特性の検出に非常に適している。
そして、診断時負荷出力特性と初期負荷出力特性に基づいて燃料電池の劣化を判定することで、適切に劣化状態を判定することができる。

【0015】

次に、本発明の第６の発明は、上記第５の発明に係る燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法であって、前記初期負荷出力特性は、前記燃料電池の初期状態において前記走行手段が停止された走行停止状態の場合に動作された前記荷役作業手段の動作中における前記燃料電池の出力電圧であり、前記診断時負荷出力特性は、前記劣化診断が指示された際の前記走行手段が停止された走行停止状態の場合に動作された前記荷役作業手段の動作中における前記燃料電池の出力電圧である。

【0016】

この第６の発明は、産業車両の発明である第２の発明に対して、産業車両の燃料電池の劣化診断方法とした発明である。
従って、第２の発明と同様に、診断時負荷出力特性と初期負荷出力特性に基づいた燃料電池の劣化の判定を、容易に且つ適切に行うことができる。

【0017】

次に、本発明の第７の発明は、上記第５の発明または第６の発明に係る燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法であって、前記産業車両は、車体に対して傾動可能に設けられたマストと、前記マストに沿って昇降可能に設けられたフォークと、を有するフォークリフトであり、前記初期負荷出力特性及び前記診断時負荷出力特性を検出する際に動作させる前記荷役作業手段は、前記マストの傾斜角度を変更するチルト駆動手段または前記フォークを昇降移動するフォーク駆動手段、の少なくとも一方である。

【0018】

この第７の発明は、産業車両の発明である第３の発明に対して、産業車両の燃料電池の劣化診断方法とした発明である。
従って、第３の発明と同様に、走行停止状態において、適切な荷役作業手段を動作させて、手間なく、より安全に、より容易に燃料電池の劣化診断を行うことができる。

【0019】

次に、本発明の第８の発明は、上記第５の発明〜第７の発明のいずれか１つに係る燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法であって、前記電池劣化診断手段からの前記判定結果に関する情報を表示可能な表示手段を用い、前記燃料電池の劣化診断の実行が指示されると、前記電池劣化診断手段にて、自動的に前記所定負荷を動作させて前記診断時負荷出力特性を検出して前記燃料電池の劣化状態を判定し、判定した前記劣化状態を含む前記判定結果に関する情報を前記表示手段に表示する。

【0020】

この第８の発明は、産業車両の発明である第４の発明に対して、産業車両の燃料電池の劣化診断方法とした発明である。
従って、第４の発明と同様に、燃料電池の劣化状態を診断するために特別な診断装置を必要とすることなく、燃料電池の劣化状態の診断を、手間なく容易に低コストで行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の産業車両の例を説明する側面図である。

【図2】本発明の産業車両の電気ブロック図である。

【図3】電池劣化診断手段の処理手順の例を説明するフローチャートである。

【図4】燃料電池の出力特性（電流・電圧特性）の例を説明するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。
●［産業車両１の全体構成（図１）と各電気機器の接続（図２）］
図１に、本発明の産業車両１の一実施の形態の側面図を示す。また図２には、各電気機器を接続した電機ブロック図を示す。
なお、本実施の形態の説明では、産業車両の例としてフォークリフトを用いて説明するが、本発明の産業車両は、フォークリフトに限定されず、車両の走行停止状態において燃料電池からの電力で荷役作業を行う種々の産業車両に適用することが可能である。

【0023】

まず図１を用いて、産業車両１の全体構成について説明する。
産業車両１の車体の前部には、マスト４５が設けられている。そしてマスト４５は、車体に対して前後に傾動可能となるように、下端部が車体に対して回動可能に支持され、ピストンロッド５３及びチルトシリンダ５２を介して車体に支持されている。
またマスト４５は、車体に対して前後に傾動可能な左右一対のアウタマスト４５Ｂと、アウタマスト４５Ｂの長手方向に沿ってアウタマスト４５Ｂ内をスライド昇降する左右一対のインナマスト４５Ａとからなる。
チルトシリンダ５２及びピストンロッド５３は、左右一対で設けられた油圧式の駆動手段であり、ピストンロッド５３は荷役用ポンプ３０Ａの駆動によって供給される作動油の油圧によってチルトシリンダ５２内を往復移動する。
車両コントローラ２５は、運転席に設けられたチルトレバー５１の操作量に基づいて、チルトシリンダ５２への作動油の油圧を制御してマスト４５を前後に傾動させる。

【0024】

アウタマスト４５Ｂの後方には、油圧式の駆動手段であるリフトシリンダ４２及びピストンロッド４３が設けられており、ピストンロッド４３は荷役用ポンプ３０Ａの駆動によって供給される作動油の油圧によってリフトシリンダ４２内を往復移動する。
ピストンロッド４３の先端はインナマスト４５Ａの上部に連結されており、ピストンロッド４３が上昇すると、インナマスト４５Ａが上昇する。
インナマスト４５Ａの上端部には、チェーンホイール４６が設けられており、当該チェーンホイール４６にはチェーン４７が掛けられている。そしてチェーン４７の一方端はアウタマスト４５Ｂに固定されており、チェーン４７の他方端は、リフトブラケット４８に固定されている。

【0025】

リフトブラケット４８は、インナマスト４５Ａ（またはアウタマスト４５Ｂ）に沿ってスライド可能に構成されており、チェーン４７に吊り下げられている。そしてリフトブラケット４８には、フォーク４９が取り付けられている。
従って、ピストンロッド４３が上昇すると、インナマスト４５Ａが上昇し、チェーン４７が巻き上げられてフォーク４９が取り付けられたリフトブラケット４８が上昇する。
車両コントローラ２５は、運転席に設けられたリフトレバー４１の操作量に基づいて、リフトシリンダ４２への作動油の油圧を制御してフォーク４９を上下に移動させる。

【0026】

また産業車両１は、燃料電池システム１１と燃料電池コントローラ１５を有する燃料電池ユニット１０を備えており、燃料電池ユニット１０からの電力は、走行用モータ３０Ｂ、荷役用ポンプ３０Ａに供給される。
また産業車両１は、車両コントローラ２５を備えている。
そして車両コントローラ２５は、作業者からのアクセルペダル３１の踏込み量に基づいて走行用モータ３０Ｂを制御するとともに燃料電池コントローラ１５に電力供給を要求する制御信号を出力し、作業者からのリフトレバー４１やチルトレバー５１の操作量に基づいて荷役用ポンプ３０Ａを制御するとともに燃料電池コントローラ１５に電力供給を要求する制御信号を出力する。
走行用モータ３０Ｂは、産業車両１の駆動輪を回転駆動し、荷役用ポンプ３０Ａは、チルトシリンダ５２及びリフトシリンダ４２に供給する作動油を圧送する。
また本実施の形態の産業車両１では、「荷役作業手段」は、燃料電池からの電力を用いて作動油を圧送する荷役用ポンプ３０Ａと、作動油の油圧を用いてマスト４５の傾斜角度を変更するチルトシリンダ５２とピストンロッド５３と、を含むチルト駆動手段と、燃料電池からの電力を用いて作動油を圧送する荷役用ポンプ３０Ａと、作動油の油圧を用いてフォーク４９を昇降移動するリフトシリンダ４２とピストンロッド４３と、を含むフォーク駆動手段と、が相当している。
また本実施の形態の産業車両１では、「走行手段」は、燃料電池からの電力を用いて駆動輪を回転駆動する走行用モータ３０Ｂが相当している。

【0027】

次に図２を用いて、産業車両１に搭載されている各電気機器と、当該各電気機器の電気的な接続について説明する。
燃料電池ユニット１０は、燃料電池システム１１、第１出力電圧検出手段１２Ｖ、第１出力電流検出手段１２Ａ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３、第２出力電圧検出手段１３Ｖ、キャパシタ１４、燃料電池コントローラ１５等を有している。
燃料電池システム１１は、燃料電池１１Ａと、燃料電池１１Ａに大気中の酸素を供給するコンプレッサ１１Ｂと、燃料電池１１Ａに水素を供給する水素タンク１１Ｃと、を有している。
燃料電池１１ＡからＤＣ−ＤＣコンバータ１３までの経路には、燃料電池１１Ａから供給される電力の電圧を検出可能な第１出力電圧検出手段１２Ｖと、燃料電池１１Ａから供給される電力の電流を検出可能な第１出力電流検出手段１２Ａと、が設けられている。
そして燃料電池コントローラ１５は、車両コントローラ２５からの電力供給要求信号に基づいて、燃料電池システム１１に制御信号を出力して、酸素と水素の供給量を制御して、要求された電力を燃料電池１１Ａにて発電させる。また燃料電池コントローラ１５は、第１出力電圧検出手段１２Ｖ及び第１出力電流検出手段１２Ａからの検出信号を取り込み、燃料電池１１Ａから供給された電圧及び電流を検出し、検出した電圧と電流に基づいて、燃料電池システム１１をフィードバック制御する。

【0028】

ＤＣ−ＤＣコンバータ１３には燃料電池１１Ａにて発電された電力が入力され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、燃料電池１１Ａから入力されたＤＣ電力を、安定化したＤＣ電力（例えば４８Ｖの定電圧）に変換して出力する。
燃料電池コントローラ１５は、第２出力電圧検出手段１３Ｖからの検出信号を取り込んでＤＣ−ＤＣコンバータ１３からの出力電圧を検出し、所望する電圧が出力されるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３をフィードバック制御する。
またＤＣ−ＤＣコンバータ１３の出力の両端には、電流を平滑化及び安定化させるキャパシタ１４が接続されている。

【0029】

燃料電池ユニット１０からの出力であるＤＣ−ＤＣコンバータ１３からの出力は、荷役用インバータ２２Ａ及び走行用インバータ２２Ｂの、それぞれに接続されている。
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３からの出力の両端には第３出力電圧検出手段２１Ｖが接続されており、車両コントローラ２５は、第３出力電圧検出手段２１Ｖからの検出信号を取り込んで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３からの出力電圧を検出する。
車両コントローラ２５は、第３出力電圧検出手段２１Ｖを用いて検出したＤＣ−ＤＣコンバータ１３からの出力電圧と、アクセルペダル３１の踏込み量に基づいて、走行用インバータ２２Ｂを制御して、走行用モータ３０Ｂを適切に駆動する交流電力を走行用インバータ２２Ｂから出力させる。
また車両コントローラ２５は、第３出力電圧検出手段２１Ｖを用いて検出したＤＣ−ＤＣコンバータ１３からの出力電圧と、チルトレバー５１及びリフトレバー４１の操作量に基づいて、荷役用インバータ２２Ａを制御して、荷役用ポンプ３０Ａを適切に駆動する交流電力を荷役用インバータ２２Ａから出力させる。

【0030】

また車両コントローラ２５は、通信線Ｔ１にて燃料電池コントローラ１５と互いに送受信可能となるように接続されており、燃料電池コントローラ１５と種々の情報を送受信することができる。例えば車両コントローラ２５は、電力供給の要求信号の送信や、燃料電池の出力電圧や出力電流の受信を行うことができる。
また車両コントローラ２５には、燃料電池１１Ａの劣化診断の実行を指示するための劣化診断ボタン２３と、車両コントローラ２５からの種々の情報を表示させる表示手段２４（液晶表示モニタ等）と、が接続されている。

【0031】

本発明の産業車両１は、車両コントローラ２５または燃料電池コントローラ１５の少なくとも一方に、燃料電池の劣化診断を行う電池劣化診断手段２０の機能を持たせ、燃料電池の劣化状態を診断するために特別な診断装置を必要とすることなく、燃料電池の劣化状態の診断を、手間なく容易に、より安全に、より低コストで行うことを実現している。なお電池劣化診断手段２０を、車両コントローラ２５または燃料電池コントローラ１５とは別体で設けることも可能であるが、より低コストとするためには、車両コントローラ２５または燃料電池コントローラ１５の少なくとも一方に、電池劣化診断手段の機能を備えさせることが好ましい。
以下、電池劣化診断手段２０の処理手順について説明する。

【0032】

●［電池劣化診断手段２０の処理手順（図３）］
次に図３に示すフローチャートを用いて、電池劣化診断手段２０による燃料電池の劣化診断の処理手順を説明する。当該処理は、例えば一定時間毎（１００ｍｓ毎等）に起動される。

【0033】

ステップＳ１０にて電池劣化診断手段２０は、劣化診断指示の有無を判定する。作業者から劣化診断ボタン２３が操作された場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１５に進み、劣化診断ボタン２３が操作されていない場合（Ｎｏ）は処理を終了する。
ステップＳ１５に進んだ場合、電池劣化診断手段２０は、例えば走行用インバータ２２Ｂの制御状態や車輪の回転状態を検出して、産業車両が走行停止状態であるか否かを判定する。車両が走行停止状態である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２０に進み、車両が走行停止状態でない場合（Ｎｏ）はステップＳ９０Ｄに進む。なお、車両の走行停止状態の判定方法は、特に限定しない。
ステップＳ９０Ｄに進んだ場合、電池劣化診断手段２０は、表示手段２４に、例えば「走行中では燃料電池の劣化診断を実行できません。車両の走行を停止して劣化診断を実行してください。」等の表示を行い、処理を終了する。

【0034】

ステップＳ２０に進んだ場合、電池劣化診断手段２０は、記憶手段に初期特性が記憶されているか否かを判定する。なお、初期特性とは、燃料電池の初期状態において、荷役作業手段を動作させて電力を消費させた場合の燃料電池の出力特性（初期負荷出力特性に相当）である。また荷役作業手段は、車両が走行停止状態で電力を消費させることができる荷役用ポンプ３０Ａを介したマストのチルト動作やフォークの昇降動作であり、以降ではマストのチルト動作を例として説明する。
また記憶手段としては、車両コントローラ２５または燃料電池コントローラ１５が備えている記憶手段を利用する。
そして電池劣化診断手段２０は、記憶手段に初期特性が記憶されている場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２５に進み、記憶手段に初期特性が記憶されていない場合（Ｎｏ）はステップＳ４０Ｂに進む。

【0035】

ステップＳ２５に進んだ場合、電池劣化診断手段２０は、表示手段２４に、初期特性記憶モードか劣化診断モードか、の選択を促す画面を表示してステップＳ３０に進む。なお、初期特性記憶モードは、燃料電池の交換時において燃料電池の初期状態における初期負荷出力特性を記憶手段に記憶するモードであり、劣化診断モードは、現在の燃料電池の劣化状態を診断して結果を表示手段２４に表示させるモードである。
ステップＳ３０にて、電池劣化診断手段２０は、選択が完了されたか否かを判定する。選択が完了された場合（Ｙｅｓ）はステップＳ３５に進み、選択が完了していない場合（Ｎｏ）はステップＳ３０に戻る。
ステップＳ３５にて、電池劣化診断手段２０は、劣化診断モードが選択されたか否かを判定する。劣化診断モードが選択された場合（Ｙｅｓ）はステップＳ４０Ａに進み、劣化診断モードが選択されなかった場合（Ｎｏ（初期特性記憶モードが選択された場合））はステップＳ４０Ｂに進む。
ステップＳ４０Ａに進んだ場合、電池劣化診断手段２０は、今回の処理は劣化診断モードであると記憶して、表示手段２４に「劣化診断モードを実行します」等の表示を行い、ステップＳ４５に進む。
ステップＳ４０Ｂに進んだ場合、電池劣化診断手段２０は、今回の処理は初期特性記憶モードであると記憶して、表示手段２４に「初期特性記憶モードを実行します」等の表示を行い、ステップＳ４５に進む。

【0036】

ステップＳ４５に進んだ場合、電池劣化診断手段２０は、表示手段２４に、荷役作業手段の動作（この場合、マストのチルト動作）を指示する表示を行い、ステップＳ５０に進む。例えば、電池劣化診断手段２０は、表示手段２４に、「周囲の安全を確認してチルトレバーを操作してマストを傾動させてください」と表示させる。
ステップＳ５０にて電池劣化診断手段２０は、荷役作業手段が動作されたか否かを判定する。荷役作業手段が動作されている場合（Ｙｅｓ）はステップＳ５５に進み、荷役作業手段が動作されていない場合（Ｎｏ）はステップＳ４５に戻る。
ステップＳ５５にて電池劣化診断手段２０は、測定中である旨を表示し、燃料電池の出力特性を測定してステップＳ６５に進む。例えば測定する出力特性は、第１出力電圧検出手段１２Ｖにて検出された出力電圧である。
なお、出力電圧を複数回検出して、その平均値を求めて以降の処理に用いてもよい。
このステップＳ５５の処理は、診断時出力特性検出ステップに相当する。
また図４に、燃料電池の初期状態における電流・電圧特性である「初期特性」（図４中に実線にて表示）と、燃料電池がＡ％劣化した状態における電流・電圧特性である「Ａ％劣化時特性」（図４中に一点鎖線にて表示）と、燃料電池がＢ％劣化（Ｂ＞Ａ）した状態における電流・電圧特性である「Ｂ％劣化時特性」（図４中に二点鎖線にて表示）の例を示す。また図４において横軸は燃料電池の出力電流を示し、縦軸は燃料電池の出力電圧を示している。
燃料電池の出力特性は、劣化が進行していくと、初期特性に対して下方へと移動していく傾向がある。

【0037】

ステップＳ６５に進んだ場合、電池劣化診断手段２０は、荷役作業手段が安定動作して燃料電池の出力電力が安定的に出力されているか否かを判定する。安定している場合（Ｙｅｓ）はステップＳ７０に進み、安定していない場合（Ｎｏ）はステップＳ８５に進む。
ステップＳ８５に進んだ場合、電池劣化診断手段２０は、所定時間経過しても不安定な状態が解除されないか否かを判定する。不安定な状態が解除された場合（Ｙｅｓ）はステップＳ５５に戻り、不安定な状態が解除されない場合（Ｎｏ）はステップＳ９０Ｃに進む。
ステップＳ９０Ｃに進んだ場合、電池劣化診断手段２０は、荷役作業手段を安定動作できないくらい燃料電池の劣化が進行していると判定して、表示手段２４に燃料電池の交換を促す表示（例えば「燃料電池の寿命に達しています。燃料電池を交換してください。」と表示）を行い、処理を終了する。

【0038】

ステップＳ７０に進んだ場合、電池劣化診断手段２０は、今回の診断が劣化診断モードであるか否かを判定する。今回の診断が劣化診断モードである場合（Ｙｅｓ）はステップＳ７５に進み、今回の診断が劣化診断モードでない場合（Ｎｏ（初期特性記憶モードの場合）はステップＳ８０に進む。
ステップＳ８０に進んだ場合、電池劣化診断手段２０は、測定した出力電圧を、初期特性（初期負荷出力特性）として記憶手段に記憶してステップＳ９０Ｂに進む。
そしてステップＳ９０Ｂにて電池劣化診断手段２０は、燃料電池の初期特性を記憶手段に記憶した旨の表示を表示手段に表示（例えば「燃料電池の初期特性を記憶しました」と表示）して処理を終了する。
またステップＳ７５に進んだ場合、電池劣化診断手段２０は、今回測定した燃料電池の出力特性（出力電圧）と、記憶手段に記憶されている初期特性の出力電圧と、を比較して、燃料電池の劣化状態（劣化レベル）を判定し、ステップＳ９０Ａに進む。
このステップＳ７５の処理は、判定ステップに相当する。
そしてステップＳ９０Ａにて電池劣化診断手段２０は、判定した劣化状態（劣化レベル）を表示手段に表示（例えば「燃料電池は、現在Ａ％劣化状態です。Ｂ％劣化状態に達した場合は燃料電池を交換してください。」と表示）して処理を終了する。
なおステップＳ９０Ａの処理は、判定結果出力ステップに相当する。

【0039】

なお図４は、燃料電池が初期状態において荷役作業手段の動作時の出力が点Ｐ０の位置であったことを示し、燃料電池がＡ％劣化状態において荷役作業手段の動作時の出力が点Ｐ１の位置であったことを示し、燃料電池がＢ％劣化状態において荷役作業手段の動作時の出力が点Ｐ２の位置であったことを示している。なお、Ｂ％＞Ａ％であり、点Ｐ０は（電流、電圧）＝（Ｉ０、Ｖ０）であり、点Ｐ１は（電流、電圧）＝（Ｉ１、Ｖ１）であり、点Ｐ２は（電流、電圧）＝（Ｉ２、Ｖ２）であることを示している。
ここで、荷役作業手段は同一であるので（この場合、チルト動作で同一）、荷役作業手段の消費する電力（電圧×電流）は同一である。従って、四角形Ｖ０−Ｐ０−Ｉ０−Ｏの面積と、四角形Ｖ１−Ｐ１−Ｉ１−Ｏの面積と、四角形Ｖ２−Ｐ２−Ｉ２−Ｏの面積は同一である。
電池劣化診断手段２０は、初期特性記憶モードの場合、ステップＳ８０にて、初期負荷出力特性として（電圧）＝（Ｖ０）を記憶手段に記憶しておく。
また電池劣化診断手段２０は、劣化診断モードの場合、例えば今回測定した（電圧）が（Ｖ１）であった場合、電圧の減少分である１００（％）−Ｖ１／Ｖ０（％）＝Ａ（％）を算出して、Ａ％劣化状態であると算出する。
なお、図４に示す燃料電池の出力特性において、電流が非常に小さな領域である領域Ａでは、初期特性と劣化時特性で差を検出しにくいので、劣化診断時に負荷が消費する電力が少ない場合では、この領域Ａで測定することになるので好ましくない。
図４に示す燃料電池の出力特性において、領域Ａよりも電流が比較的大きな領域である領域Ｂでは、初期特性と劣化時特性との差が大きくなるので、より容易に、且つより正確に劣化状態を検出することができる。そして、マストを傾動させるチルト動作やフォークを昇降させるリフト動作で用いる荷役用ポンプは、消費電力が約１ＫＷ前後であり、適量な電力を消費することができるので、非常に好ましい。

【0040】

またステップＳ９０Ａによる表示は、「Ａ％劣化状態」であるという劣化状態の数値の表示に限定されず、指針が移動して初期状態から要交換までに至る現在の状態に相当する位置を指し示すようにしてもよいし、単純に「良好」または「要交換」等を選択的に表示するようにしてもよく、判定結果に関する情報（劣化に関する情報）を表示すれば、どのような表示を用いてもよい。
また本実施の形態にて説明した産業車両では、安全に荷役作業の保証出力が得られる１４％劣化状態で燃料電池の交換を推奨しており、初期状態から数万時間の利用で１４％劣化状態となる。そして求めた燃料電池の劣化状態が１４％以上である場合、例えば電池劣化診断手段から、燃料電池の交換を促すように表示手段から警報表示等を出力するようにしてもよい。

【0041】

以上の説明では、マストのチルト動作を荷役作業手段の例として説明したが、マストのチルト動作とフォークの昇降動作の少なくとも一方を荷役作業手段として劣化診断時に動作させて診断を行ってもよい。
また、もともと産業車両が備えている荷役作業手段を診断用の負荷として利用するので、特別な診断用の負荷（特別な診断装置）を必要とせず、走行も必要ないのでより安全であり、検査用の設備等（擬似走行用の負荷作用ローラ等）も不要である。従って、手間なく容易に、より安全に、より低コストで燃料電池の劣化診断を行うことができる。また荷役作業手段の消費電力は比較的大きいので（例えば１Ｋ［Ｗ］前後）、燃料電池の出力特性の検出に非常に適している。
また一般的な燃料電池は、複数のセルが直列に接続された構成を有しており、各セルの出力電圧の総和が燃料電池の出力電圧となる。そして燃料電池コントローラ１５及び電池劣化診断手段２０は、各セルの出力電圧を検出可能である。この構成を用いて、電池劣化診断手段２０が初期負荷出力特性を記憶する際にセル毎に出力特性（セル毎の出力電圧）を記憶させ、劣化診断時に診断時負荷出力特性を検出する際にセル毎に出力特性（セル毎の出力電圧）を検出し、セル毎に劣化状態を判定するようにしてもよい。
本発明の産業車両１は、燃料電池を搭載した従来の産業車両に対して、劣化診断ボタン２３を追加して（表示手段２４は従来の産業車両も備えている）、燃料電池コントローラ１５または車両コントローラ２５のプログラムを変更して電池劣化診断手段２０の機能を、燃料電池コントローラ１５または車両コントローラ２５の少なくとも一方に追加することで実現できるので、より容易に、より低コストに実現することができる。
また、表示手段２４にタッチ入力が可能な表示装置（タッチパネル等）を用いれば、劣化診断ボタンを省略することができる。

【0042】

また以上の説明では、燃料電池の出力特性である電圧、電流において、電圧のみを用いて劣化状態を判定したが、電流を用いて劣化状態を判定するようにしてもよい。
この場合、電池劣化診断手段は、ステップＳ５５にて、第１出力電流検出手段１２Ａにて検出された出力電流を取り込む（複数回取り込んで平均値を求めてもよい）。
そして電池劣化診断手段は、ステップＳ８０では、初期特性（初期負荷出力特性）として、検出した出力電流を記憶し、ステップＳ７５では、今回測定した出力電流と、初期特性（初期負荷出力特性）として記憶している出力電流と、を比較して、燃料電池の劣化状態（劣化レベル）を判定する。
例えば初期特性の出力電流がＩ０、劣化診断モードで検出した出力電流がＩ１であった場合、電流の増加分であるＩ１／Ｉ０（％）−１００（％）＝Ａ（％）を算出して、Ａ％劣化状態であると算出する。
また、燃料電池の出力特性である電圧、電流において、電圧と電流の双方を用いて劣化状態を判定するようにしてもよい。
また以上の説明では、作業者に荷役作業手段を操作させて電池劣化診断手段にて燃料電池の出力特性を測定したが、燃料電池の劣化診断の実行が指示された場合、電池劣化診断手段にて自動的に荷役作業手段を動作させ、電池劣化診断手段にて燃料電池の出力特性の測定と劣化状態を判定させ、判定した劣化状態を含む判定結果に関する情報を表示させるようにしてもよい。この場合、作業者は劣化診断ボタンを操作するだけでよく、あとは電池劣化診断手段が、荷役作業手段の動作を含む劣化診断を自動的に行ってくれるので、非常に便利である。

【0043】

また、荷役作業手段と、電池劣化検出手段と、記憶手段と、を用い、記憶手段に初期負荷出力特性を記憶させておき、ステップＳ５５の診断時出力特性検出ステップと、ステップＳ７５の判定ステップと、ステップＳ９０Ａの判定結果出力ステップと、を有する、燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法として、本発明を提供することもできる。
この場合も、初期負荷出力特性及び診断時負荷出力特性を求める際に動作させて電力を消費させる所定負荷は、走行手段が停止された走行停止状態の場合に動作された荷役作業手段であり、燃料電池の劣化診断を、手間なく容易に、より安全に、より低コストで行うことができる。

【0044】

本発明の産業車両及び燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法は、本実施の形態で説明した構成、構造、形状、処理等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また本実施の形態の説明では、燃料電池を備えた産業車両の例としてフォークリフトを用いて説明したが、本発明の産業車両及び燃料電池を備えた産業車両における燃料電池の劣化診断方法は、走行停止状態において燃料電池の電力を用いて荷役作業を行う種々の産業車両に適用することが可能である。
また本実施の形態の説明では、電池劣化診断手段の機能を車両コントローラ２５または燃料電池コントローラ１５の少なくとも一方に備える例を説明したが、車両コントローラ２５及び燃料電池コントローラ１５とは別体の電池劣化診断装置として構成してもよい。
また本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0045】

１ 産業車両
１０ 燃料電池スニット
１１ 燃料電池システム
１１Ａ 燃料電池
１３ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１４ キャパシタ
１５ 燃料電池コントローラ
２０ 電池劣化診断手段
２２Ａ 荷役用インバータ
２２Ｂ 走行用インバータ
２３ 劣化診断ボタン
２４ 表示手段
２５ 車両コントローラ
３０Ａ 荷役用ポンプ
３０Ｂ 走行用モータ
４１ リフトレバー
４２ リフトシリンダ
４３ ピストンロッド
４５ マスト
４６ チェーンホイール
４７ チェーン
４８ リフトブラケット
４９ フォーク
５１ チルトレバー
５２ チルトシリンダ
５３ ピストンロッド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】