特許 6607143 物理量測定装置

(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】6607143

(24)【登録日】2019年11月1日

(45)【発行日】2019年11月20日

(54)【発明の名称】物理量測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 19/00 20060101AFI20191111BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20191111BHJP

   H01M 8/10 20160101ALI20191111BHJP

   G01R 31/389 20190101ALI20191111BHJP

   G01R 31/382 20190101ALI20191111BHJP

【ＦＩ】

   G01R19/00 B

   H01M8/04 Z

   H01M8/10

   G01R31/389

   G01R31/382

【請求項の数】7

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-103353(P2016-103353)

(22)【出願日】2016年5月24日

(65)【公開番号】特開2017-211231(P2017-211231A)

(43)【公開日】2017年11月30日

【審査請求日】2018年7月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】特許業務法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 武志

(72)【発明者】

【氏名】坂口 信也

(72)【発明者】

【氏名】村田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】鳥居 達也

【審査官】 田口 孝明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０９１９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０３４７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００６１６０２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００８７７２５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２８０６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１１９８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７１３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８０１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３３２４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

ＩＰＣ Ｇ０１Ｒ １９／００−１９／３２、

３１／３６−３１／３９６、

Ｈ０１Ｍ ８／００−８／０２９７、

８／０８−８／２４９５、

８／０４−８／０６６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

起電力を発生する複数のセル（１０ａ）を積層配置して構成された電池に適用されて、前記セルを流れる電流と相関する物理量を測定する物理量測定装置であって、
前記セルに隣接して配置された板状を成す板状部材（１００ａ）と、
前記板状部材の面内の複数の局所部位（Ｌ０１〜Ｌ１２）に分散して配置され、前記複数の局所部位に流れる各電流と相関する物理量を測定する物理量測定部（１１０）と、
前記物理量測定部により測定された前記複数の局所部位毎の前記物理量の分布を所定周期毎に更新する分布更新部（Ｓ２００、Ｓ３００）と、
前記物理量測定部により測定された前記物理量に基づいて前記複数の局所部位毎の前記物理量の変化量を特定し、該変化量が所定値よりも大きい前記局所部位があるか否かを判定する変化量判定部（Ｓ４００）と、を備え、
前記分布更新部は、前記変化量判定部により前記変化量が所定値よりも大きい前記局所部位があると判定された場合、前記変化量が所定値よりも大きい前記局所部位の物理量測定の更新頻度を、前記変化量が所定値以下の前記局所部位の物理量測定の更新頻度よりも増加させ、前記変化量が所定値以下の前記局所部位を含む一部の前記局所部位の前記物理量をサンプリングし、サンプリングした前記一部の前記局所部位の前記物理量の分布を更新し、前記変化量判定部により前記変化量が所定値よりも大きい前記局所部位がないと判定された場合、前記物理量測定部により測定された全ての前記局所部位の前記物理量を同時サンプリングし、該同時サンプリングした前記物理量の分布を更新する物理量測定装置。

【請求項2】

前記分布更新部は、前記変化量判定部により前記変化量が所定値よりも大きい前記局所部位があると判定された場合、前記変化量が所定値以下の前記局所部位の物理量測定の更新頻度を低下させる請求項１に記載の物理量測定装置。

【請求項3】

前記複数の局所部位に流れる各電流と相関する物理量は、前記複数の局所部位に流れる電流である請求項１または２に記載の物理量測定装置。

【請求項4】

前記複数の局所部位に流れる各電流と相関する物理量は、前記複数の局所部位のインピーダンスである請求項１または２に記載の物理量測定装置。

【請求項5】

前記板状部材は、前記セルを挟むように前記セルの両側に配置され、
前記物理量測定部は、前記板状部材の面内の複数の局所部位（Ｌ０１〜Ｌ１２）に分散して配置され、前記セルの一面と接触する前記複数の局所部位の電位と前記セルの他面と接触する前記複数の局所部位の電位の電位差を前記複数の局所部位に流れる各電流と相関する物理量として測定する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の物理量測定装置。

【請求項6】

電流測定部の温度を測定する温度測定部（１６０）を備え、
前記分布更新部は、前記温度測定部により測定された前記電流測定部の温度に基づいて前記局所部位毎の前記物理量の分布を補正する請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電流測定装置。

【請求項7】

起電力を発生する複数のセルを積層配置して構成された電池に適用されて、前記セルを流れる電流と相関する物理量を測定する物理量測定方法であって、
前記セルに隣接して配置された板状を成す板状部材（１００ａ）の面内の複数の局所部位（Ｌ０１〜Ｌ１２）に流れる各電流と相関する物理量を測定することと、
測定された前記複数の局所部位毎の前記物理量の分布を所定周期毎に更新することと、
測定された前記物理量に基づいて前記複数の局所部位毎の前記物理量の変化量を特定し、該変化量が所定値よりも大きい前記局所部位があるか否かを判定することと、を含み、
前記物理量の分布を所定周期毎に更新することにおいては、前記変化量が所定値よりも大きい前記局所部位があると判定された場合、前記変化量が所定値よりも大きい前記局所部位の物理量測定の更新頻度を、前記変化量が所定値以下の前記局所部位の物理量測定の更新頻度よりも増加させ、前記変化量が所定値以下の前記局所部位を含む一部の前記局所部位の前記物理量をサンプリングし、サンプリングした前記一部の前記局所部位の前記物理量の分布を更新し、変化量判定部により前記変化量が所定値よりも大きい前記局所部位がないと判定された場合、測定された全ての前記局所部位の前記物理量を同時サンプリングし、該同時サンプリングした前記物理量の分布を更新する物理量測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セルを流れる電流と相関する物理量を測定する物理量測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、燃料電池のセルの局所毎に、セルの局所部位を流れる電流を検出する電流センサを設け、各電流センサによりセルの局所毎の電流分布および交流インピーダンスを測定するようにしたインピーダンス測定装置がある（例えば、特許文献１参照）。この装置は、制御部が、電流センサからの検出信号およびセルの出力電圧を検出する電圧センサからの検出信号を用いてセルの局所毎の電流分布および交流インピーダンス分布を特定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−２４８３０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載された装置を、例えば、燃料電池車両の主電池等、車両用の主機電池に適用することが考えられる。このような車両用の主機電池は電力変化が大きいため、セルの局所毎の電流分布や交流インピーダンスを高い応答性で特定する必要がある。

【0005】

しかしながら、上記特許文献１に記載された装置は、セルの局所毎の電流および交流インピーダンスの測定の応答性が十分でないため、電力変化の大きい車両用の主機電池に適用するのは困難であった。

【0006】

セルの局所毎の電流および交流インピーダンスの測定の応答性を向上するため、セルの面内の測定箇所を減らすことも考えられるが、セルの面内の測定箇所を減らすと、電流分布および交流インピーダンス分布等の測定精度が低下してしまうといった問題が生じる。

【0007】

本発明は上記点に鑑みたもので、測定精度を低下させることなく、より高い応答性でセル面における電流と相関する物理量の分布を測定できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、起電力を発生する複数のセルを積層配置して構成された電池に適用されて、セルを流れる電流と相関する物理量を測定する物理量測定装置であって、セルに隣接して配置された板状を成す板状部材（１００ａ）と、板状部材の面内の複数の局所部位（Ｌ０１〜Ｌ１２）に分散して配置され、複数の局所部位に流れる各電流と相関する物理量を測定する物理量測定部（１１０）と、物理量測定部により測定された複数の局所部位毎の物理量の分布を所定周期毎に更新する分布更新部（Ｓ２００、Ｓ３００）と、物理量測定部により測定された物理量に基づいて複数の局所部位毎の物理量の変化量を特定し、該変化量が所定値よりも大きい局所部位があるか否かを判定する変化量判定部（Ｓ４００）と、を備え、分布更新部は、変化量判定部により変化量が所定値よりも大きい局所部位があると判定された場合、変化量が所定値よりも大きい局所部位の物理量測定の更新頻度を、変化量が所定値以下の局所部位の物理量測定の更新頻度よりも増加させ、変化量が所定値以下の局所部位を含む一部の局所部位の物理量をサンプリングし、サンプリングした一部の局所部位の物理量の分布を更新し、変化量判定部により変化量が所定値よりも大きい局所部位がないと判定された場合、物理量測定部により測定された全ての局所部位の物理量を同時サンプリングし、該同時サンプリングした物理量の分布を更新する。

【0009】

このような構成によれば、分布更新部は、変化量判定部により変化量が所定値よりも大きい局所部位があると判定された場合、変化量が所定値よりも大きい局所部位の物理量測定の更新頻度を、変化量が所定値以下の局所部位の物理量測定の更新頻度よりも増加させるので、測定精度を低下させることなく、より高い応答性でセル面における電流と相関する物理量の分布を測定することができる。

【0010】

なお、請求項６に記載の発明のように、上記請求項１に記載の物理量測定装置の発明を、物理量測定方法として捉えることで、上記請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることもできる。

【0011】

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る物理量測定装置を備えた車載燃料電池システムの全体構成図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る物理量測定装置を備えた燃料電池システムの全体構成図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る燃料電池の外観斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る測定部集合板の斜視図である。

【図5】図４中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る燃料電池の信号処理回路のブロック図である。

【図7】信号処理回路のマイコンによる電流分布更新処理のフローチャートである。

【図8】信号処理回路のタイミングチャートである。

【図9】電流分布更新処理のメインルーチンに対してサブルーチンとして実行される電流測定処理のフローチャートである。

【図10】電流分布更新処理のメインルーチンに対してサブルーチンとして実行される次回電流測定箇所セット処理のフローチャートである。

【図11】次回電流測定箇所セット処理に対してサブルーチンとして実行されるスケジュール作成処理のフローチャートである。

【図12】スケジュール作成処理のＳ４０６の処理について説明するための図である。

【図13】スケジュール作成処理のＳ４１２の処理について説明するための図である。

【図14】電流分布が安定しているときの信号処理回路のタイミングチャートである。

【図15】電流分布が局所変化しているときの信号処理回路のタイミングチャートである。

【図16】セルを挟むように２枚の電流測定部材を配置し、セルの一面と接触する電流測定部の電位と、セルの他面と接触する電流測定部の電位の電位差を測定する変形例について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の一実施形態に係る物理量測定装置の構成について図１〜図６を用いて説明する。図１は本実施形態に係る物理量測定装置としての電流測定装置を備えた車載燃料電池システムを示す全体構成図であり、この燃料電池システムは電気自動車の一種である、いわゆる燃料電池車両に搭載されている。

【0014】

本車載燃料電池システムは、燃料電池システム１、電力変換器２、電力変換器３、高電圧バッテリ４、モータジェネレータ５、車両ＥＣＵ６およびセンサＥＣＵ７を有している。車載燃料電池システム１は、水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生させる燃料電池１０（図２参照）を有している。燃料電池１０は、車両ＥＣＵ６からの指令に従い、発電した電力を高圧バッテリ４、電力変換器２等へ出力する。

【0015】

電力変換器２は、燃料電池１０より出力される直流電圧を昇圧し、この昇圧した直流電圧を電力変換器３へ出力する。また、電力変換器２は、燃料電池１０の出力電流に任意の周波数で正弦波を重畳させる機能を有している。これにより燃料電池１０の出力電流に正弦波が重畳される。

【0016】

電力変換器３は、車両ＥＣＵ６からの指令に従い、電力変換器２を介して燃料電池１０から供給される電力と高圧バッテリ４から電力をモータジェネレータ５に出力する機能と、モータジェネレータ５が回収した回生電力を高圧バッテリ４に供給する。

【0017】

高圧バッテリ４は、モータジェネレータ５に電力を供給するとともに、燃料電池１０から出力される余剰の直流電力とモータジェネレータ５が回収した回生電力とを充電することが可能な二次電池である。高圧バッテリ４は、電力変換器３および燃料電池システム１の各種電気部品に電力を供給する。

【0018】

センサ７は、アクセルペダルの踏み込み操作に応じた信号を出力するアクセルセンサ、ブレーキペダルの踏み込み操作に応じた信号を出力するブレーキセンサ、シフトレバーの位置を示す信号を出力するシフト位置センサ等の各種センサを有し、各種センサからの信号を出力する。

【0019】

車両ＥＣＵ６は、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏ等を備えたコンピュータとして構成されており、メモリに記憶されたプログラムに従って各種処理を実施する。車両ＥＣＵ６は、センサ７より入力される信号等に基づいて、車両の車両走行駆動源としての電動モータの出力、燃料電池１０の出力、モータジェネレータ５の出力トルク等の要求出力を算出し、これらの要求出力を満たすよう燃料電池システム１の各部に各種指令を出力する処理を行う。

【0020】

次に、燃料電池システム１の全体構成について説明する。図２は、燃料電池システム１の全体構成図であり、図３は、燃料電池の外観斜視図である。

【0021】

本実施形態では燃料電池１０として固体高分子電解質型燃料電池を用いており、基本単位となる燃料電池セル１０ａ（以下、単にセル１０ａと略称する。）が複数個積層配置され、且つ電気的に直列接続されている。複数のセル１０ａは、起電力を発生する。具体的には、各セル１０ａは、以下に示すように、水素と酸素とを電気化学反応させて、電気エネルギを出力する。

【0022】

（負極側）Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ⁻
（正極側）２Ｈ^＋＋１／２Ｏ_２＋２ｅ⁻→Ｈ_２Ｏ
燃料電池１０から出力される電気エネルギは、燃料電池１０全体として出力される出力電圧を検出する電圧センサ１１、および燃料電池１０全体として出力される出力電流を検出する電流センサ１２によって計測される。これら電圧センサ１１および電流センサ１２の検出信号は、後述する制御部（ＥＣＵ）５０に入力される。なお、制御部（ＥＣＵ）５０と車両ＥＣＵ６は、通信線を介して接続されている。

【0023】

また、積層されたセル１０ａの間には、燃料電池１０のセル面内の電流分布を測定するための電流測定部材１００が設けられている。電流測定部材１００は板状部材である測定部集合板１００ａを有して構成されている。本実施形態の電流測定部材１００の測定部集合板１００ａは、隣り合うセル１０ａに挟まれて配置されており、隣り合うセル１０ａと電気的に直列接続されている。電流測定部材１００の検出信号は、後述の信号処理回路５１を介して制御部５０に入力される。電流測定部材１００の詳細については後述する。

【0024】

なお、上述したように、電力変換器１は、燃料電池システム１の燃料電池１０の出力電流に任意の周波数で正弦波を重畳させる機能を有している。これにより、電圧センサ１１、電流測定部材１００等の出力信号に正弦波が重畳される。本実施形態の電流測定装置は、起電力を発生する複数のセル１０ａを積層配置して構成された電池に適用されて、セル１０ａを流れる電流を測定する。

【0025】

燃料電池システム１には、燃料電池１０の空気極側（正極側）に酸素を主成分とする酸化剤ガス（空気）を供給するための空気流路２０と、燃料電池１０の水素極側（負極側）に水素を主成分とする燃料ガス（水素）を供給するための水素流路３０が設けられている。ここで、空気流路２０における燃料電池１０より上流側を空気供給流路２０ａといい、下流側を空気排出流路２０ｂという。また、水素流路３０における燃料電池１０より上流側を水素供給流路３０ａといい、下流側を水素排出流路３０ｂという。

【0026】

空気供給流路２０ａの最上流部には、大気中から吸入した空気を燃料電池１０に圧送するための空気ポンプ２１が設けられ、空気供給流路２０ａにおける空気ポンプ２１と燃料電池１０との間には、空気への加湿を行う加湿器２２が設けられている。また、空気排出流路２０ｂには、燃料電池１０内の空気の圧力を調整するための空気調圧弁２３が設けられている。

【0027】

水素供給流路３０ａの最上流部には、水素が充填された高圧水素タンク３１が設けられ、水素供給流路３０ａにおける高圧水素タンク３１と燃料電池１０との間には、燃料電池１０に供給される水素の圧力を調整するための水素調圧弁３２が設けられている。

【0028】

水素排出流路３０ｂには、水素供給流路３０ａにおける水素調圧弁３２の下流側に接続されて閉ループを構成する水素循環流路３０ｃが分岐して設けられており、これにより水素流路３０内で水素を循環させて、未反応の水素を燃料電池１０に再供給するようにしている。そして、水素循環流路３０ｃには、水素流路３０内で水素を循環させるための水素ポンプ３３が設けられている。

【0029】

燃料電池１０は発電効率確保のために運転中一定温度（例えば８０℃程度）に維持する必要がある。このため、燃料電池１０を冷却するための冷却システムが設けられている。冷却システムには、燃料電池１０に冷却水（熱媒体）を循環させる冷却水経路４０、冷却水を循環させるウォータポンプ４１、ファン４２を備えたラジエータ（放熱器）４３が設けられている。

【0030】

冷却水経路４０には、ラジエータ４３を迂回して冷却水を流すためのバイパス経路４４が設けられている。冷却水経路４０とバイパス経路４４との合流点には、バイパス経路４４に流れる冷却水流量を調整するための流路切替弁４５が設けられている。また、冷却水経路４０における燃料電池１０の出口側付近には、燃料電池１０から流出した冷却水の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ４６が設けられている。この温度センサ４６により冷却水温度を検出することで、燃料電池１０の温度を間接的に検出することができる。

【0031】

燃料電池システム１には、各種制御を行う制御部（ＥＣＵ）５０が設けられている。制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路にて構成されている。そして、制御部５０には、電圧センサ１１、電流センサ１２、および温度センサ４６からの検出信号等の他に、後述する信号処理回路５１から出力される検出信号が入力される。

【0032】

本実施形態の制御部５０は、信号処理回路５１からの検出信号（電流値）および電圧センサ１１からの検出信号を用いて、空気ポンプ２１、加湿器２２、空気調圧弁２３、水素調圧弁３２、水素ポンプ３３、ウォータポンプ４１、流路切替弁４５等に制御信号を出力する。

【0033】

次に、本実施形態の電流測定部材１００の詳細について説明する。図４は、電流測定部材１００の正面図であり、図５は、図４中のＩＶ−ＩＶ線の沿った断面図である。図４に示すように、本実施形態の電流測定部材１００は、板状部材で構成された測定部集合板１００ａと、測定部集合板１００ａの面内の複数の局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２に分散して配置された複数の電流測定部１１０と、を有している。なお、電流測定部１１０は物理量測定部に相当する。

【0034】

本実施形態の測定部集合板１００ａの両面には、紙面上下方向に３個、紙面左右方向に４個の合計１２対の局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２に電流測定部１１０が形成されている。測定部集合板１００ａは、配線パターンが印刷された複数のプリント基板を積層した積層基板として構成されている。

【0035】

図５は、図４中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。本実施形態の電流測定部１１０は、図５に示すように、電極膜１２０ａ、１２０ｂ、配線１３０ａ、１３０ｂ、接続部１４０ａ、１４０ｂ、１４１ａ、１４１ｂ、１４２、電気絶縁層１５０およびサーミスタ１６０を備える。

【0036】

電極膜１２０ａ、１２０ｂは、それぞれ、銅等の導電性金属からなる薄膜状に形成されている。電極膜１２０ａ、１２０ｂは、それぞれ、セル１０ａの面方向に平行に形成されている。電極膜１２０ａは、隣り合う２つのセル１０ａのうちプラス電極側セル１０ａ（すなわち、電流流れ方向上流側のセル１０ａ）に接触している。電極膜１２０ｂは、隣り合う２つのセル１０ａのうちマイナス電極側セル１０ａ（すなわち、電流流れ方向下流側のセル１０ａ）に接触している。電極膜１２０ａおよび電極膜１２０ｂは、局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２毎に独立して形成されている。配線１３０ａ、１３０ｂは、それぞれ、所定の抵抗を有する抵抗体１３５を構成している。配線１３０ａ、１３０ｂは、それぞれ、セル１０ａの面方向に平行に形成されている。配線１３０ａは、電極膜１２０ａ側に配置されている。配線１３０ｂは、電極膜１２０ｂ側に配置されている。配線１３０ａは、接続部１４０ａ、１４１ａによって電極膜１２０ａに接続されている。

【0037】

電極膜１２０ａと電極膜１２０ｂからみた配線１３０ａおよび１３０ｂを含む回路の合成抵抗Ｒｓは、予め定められた所定値となるよう設計されている。この合成抵抗Ｒｓは、局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２毎に、後述する信号処理回路５１のマイコン５１７のメモリに記憶されている。

【0038】

サーミスタ１６０は、電流測定部１１０の温度を測定する温度測定部である。サーミスタ１６０は、電流測定部１１０の温度を示す信号を信号処理回路５１のマイコン５１７へ出力する。

【0039】

次に、電流測定部材１００による電流測定方法について説明する。

【0040】

まず、燃料電池１０に対する水素および空気の供給が開始されることで、燃料電池１０の複数のセル１０ａで発電が開始される。電流測定部材１００の複数の電流測定部１１０において、電流測定部材１００を挟む２つのセル１０ａのうち電流流れ方向上流側のセル１０ａから電極膜１２０ａに電流が流れる。これに加えて、電力変換器２により、交流電圧が燃料電池１０の複数のセル１０ａに印加される。このため、直流電流に交流電流が畳重した電流が複数のセル１０ａおよび電流測定部材１００に流れる。

【0041】

したがって、複数の電流測定部１１０では、電流が電極膜１２０ａ→接続部１４０ａ、１４１ａ→配線層１３０ａ→接続部１４２→配線層１３０ｂ→接続部１４０ｂ、１４１ｂ→電極膜１２０ｂの順に流れる。そして、この電流が電極膜１２０ｂから電流流れ方向下流側のセル１０ａに電流が流れる。

【0042】

このとき、電極膜１２０ａと電極膜１２０ｂ間の電圧に応じた検知板信号が後述する信号処理回路５１に入力される。信号処理回路５１は、電極膜１２０ａと電極膜１２０ｂ間の電圧をデジタル信号に変換するとともに、この電極膜１２０ａと電極膜１２０ｂ間の電圧と、メモリに記憶された合成抵抗Ｒｓと、に基づいて電流測定部１１０に流れる電流の電流値を算出する。信号処理回路５１は、電流測定部１１０毎に電流測定部１１０に流れる電流を算出する。

【0043】

次に信号処理回路５１の構成について説明する。信号処理回路５１は、サンプルホールド回路５１０、マルチプレクサ５１１、アナログデジタル変換器（以下、ＡＤ変換器と記す）５１２、アイソレータ５１３〜５１６およびマイコン５１７を有している。

【0044】

サンプルホールド回路５１０は、各電流測定部１１０の局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２から入力される検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２をサンプルホールドする。サンプルホールド回路５１０には、各電流測定部１１０から検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２が入力されるとともにマイコン５１７からサンプルホールド信号ＳＨが入力される。サンプルホールド回路５１０は、サンプルホールド信号ＳＨに応じて検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２をサンプルホールドし、出力信号Ｓｏ０１〜Ｓｏ１２を出力する。具体的には、サンプルホールド回路５１０は、サンプルホールド信号ＳＨの立ち上がりでサンプリングした検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２を、次回サンプルホールド信号ＳＨが立ち上がるまで保持し、出力信号Ｓｏ０１〜Ｓｏ１２として出力する。

【0045】

マルチプレクサ５１１には、サンプルホールド回路５１０から出力信号Ｓｏ０１〜Ｓｏ１２が入力されるとともにマイコン５１７から４ビットのマルチプレクサ信号ＭＸが入力される。マルチプレクサ５１１は、出力信号Ｓｏ０１〜Ｓｏ１２の中からマルチプレクサ信号ＭＸにより特定される１つの信号を信号Ｓｉｎとして出力する。

【0046】

ＡＤ変換器５１２には、マルチプレクサ５１１からアナログ信号Ｓｉｎが入力されるとともにマイコン５１７からリクエスト信号ＲＱが入力される。ＡＤ変換器５１２は、リクエスト信号ＲＱの入力に応じてマルチプレクサ５１１より出力されるアナログ信号Ｓｉｎをデジタル信号にアナログデジタル変換し、デジタル信号としてマイコン５１７へ出力する。

【0047】

マイコン５１７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を備えており、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って各種処理を実施する。マイコン５１７は、サンプルホールド回路５１０、マルチプレクサ５１１およびＡＤ変換器５１２を制御して各電流測定部１１０から入力されるアナログの検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２をデジタル信号に変換する処理を実施する。

【0048】

本実施形態では、上記したようにサンプルホールド回路５１０で検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２を同時にサンプルホールドし、サンプルホールド回路５１０でサンプルホールドされた信号をマルチプレクサ５１１から順次切り替えて１つのＡＤ変換器５１２に入力させるようにしている。

【0049】

例えば、検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２を同時にサンプルホールドすることなく、検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２を順次スキャンしながら収集するよう構成することも可能であるが、このような構成では電流分布の同時性を確保することができない。すなわち、同一時刻における検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２を収集することができない。本実施形態では、電流分布の同時性を確保するために、サンプルホールド回路５１０で検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２を同時にサンプルホールドするよう構成されている。

【0050】

また、局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２に対応させて１２個のＡＤ変換器でアナログ信号をデジタル信号に変換するよう構成することも可能であるが、ＡＤ変換器に入力される電圧は、例えば、１０ミリボルト程度と微小であるため、このような構成ではＡＤ変換器の個体差による誤差により電流分布の検出精度が低下してしまう。このため、本実施形態では、１つのＡＤ変換器５１２でアナログ信号をデジタル信号に変換するよう構成して電流分布の検出精度をより向上させている。

【0051】

ところで、水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池システムでは、水分が不足すると電解質膜が乾燥して電池の出力が低下し、一方、水分が過剰になると電極が水に覆われてガスの透過が阻害され、電池の出力が低下する。したがって、電解質膜の保水状態や電極の濡れ状態を的確に診断して、保水状態や濡れ状態を適正に制御する必要がある。また、水素や酸素の供給量が不足した場合も電池の出力が低下するため、水素や酸素の不足を適確に診断して、水素や酸素の供給量を適正に制御する必要がある。

【0052】

また、このような燃料電池システムでは、例えば、セル１０ａ内に異物が混入するなどして燃料電池１０のセル面内の酸素分布、水素分布、湿度分布にばらつきが生じると出力電圧が局所的に低下してしまうことがある。このため、セル面内の酸素分布、水素分布、湿度分布の異常状態を早期に検出し、速やかに酸素量、水素量を増加させたり、セル内の湿度を最適な状態に調整したりする等の制御を行う必要がある。

【0053】

本実施形態では、信号処理回路５１のマイコン５１７は、電流測定部１１０により測定された複数の局所部位毎の各電流の電流分布を所定周期毎に更新する処理を実施する。一方、制御部５０は、この処理によって更新される複数の局所部位毎の各電流の電流分布に基づいて燃料電池１０内の酸素量、水素量、湿度の３つのファクターを良好な状態に制御する。

【0054】

次に信号処理回路５１のマイコン５１７の処理について図７〜図１５を参照して説明する。図７は、マイコン５１７によるセル面内の電流分布更新処理のメインルーチンのフローチャートである。車両から燃料電池１０に作動を開始する信号が入力されると、マイコン５１７は、図７に示す処理を実施する。なお、各図面のフローチャートにおける各制御ステップは、マイコン５１７が有する各種の機能実現部を構成している。

【0055】

まず、マイコン５１７は、サンプルホールド回路５１０にサンプリング要求を出力する（Ｓ１００）。具体的には、図８（ａ）に示すようなパルス状のサンプルホールド信号ＳＨを出力する。サンプルホールド回路５１０は、サンプルホールド信号ＳＨの立が上りでサンプリングした各検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２を、次のサンプルホールド信号ＳＨの立が上りまで保持する。ここでは、全ての局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２から出力される各検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２を同時サンプリングする。

【0056】

次に電流測定処理を実施する（Ｓ２００）。この電流測定処理のフローチャートを図９に示す。この電流測定処理およびＳ３００の次回電流測定箇所セット処理が分布更新部に相当する。

【0057】

この電流測定処理では、まず、測定箇所を読み出す（Ｓ２０２）。ここで、マイコン５１７のメモリには、測定箇所の初期値として１２個の局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２に対応させて測定箇所Ｎ０１〜Ｎ１２が記憶されている。本実施形態では、測定箇所Ｎ０１を特定し、この測定箇所Ｎ０１の電流計測を実施する。そして、この測定箇所Ｎ０１の電流計測が完了すると、測定箇所Ｎ０２を特定し、この測定箇所Ｎ０２の電流計測を実施する。このようにして、順次測定箇所Ｎ１２まで特定する。したがって、ここでは、測定箇所Ｎ０１を特定する。なお、このＳ２０２で読み出される測定箇所は、後述するＳ４０８で更新される。Ｓ４０８で測定箇所が更新された後は、更新された箇所を測定箇所に特定する。

【0058】

次にマルチプレクサ指令を出力する（Ｓ２０４）。具体的には、図８（ｂ）に示すように、Ｓ２０２にて特定したＮ＝０１に対応する局所部位Ｌ０１からの出力信号Ｓｏ０１を出力するよう、マルチプレクサ５１１にマルチプレクサ信号ＭＸを出力する。これにより、マルチプレクサ５１１から局所部位Ｌ０１からの出力信号Ｓｏ０１と同じ信号Ｓｉｎが出力される。

【0059】

次にＡＤ変換指令を出力する（Ｓ２０６）。具体的には、図８（ｃ）に示すように、マルチプレクサ５１１から出力される信号Ｓｉｎをデジタル信号に変換するようＡＤ変換器５１２にリクエスト信号ＲＱを出力する。これにより、ＡＤ変換器５１２から局所部位Ｌ０１の電圧に応じたデジタル信号が出力される。さらに、マイコン５１７は、ＡＤ変換器５１２から出力されるデジタル信号から電圧ＶｓＮを特定する。ここでは、局所部位Ｌ０１の電圧Ｖｓ０１が特定される。

【0060】

次にセンサ抵抗値を読み出す（Ｓ２０８）。具体的には、Ｓ２０２にて特定したＮ＝０１に対応する局所部位Ｌ０１におけるセンサ抵抗値を読み出す。このセンサ抵抗値は、図５に示した電極膜１２０ａと電極膜１２０ｂからみた配線１３０ａおよび１３０ｂを含む回路の合成抵抗Ｒｓである。

【0061】

次に電流値ＣｓＮを算出する（Ｓ２１０）。ここで、局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２における各合成抵抗ＲｓをＲｓ０１〜Ｒｓ１２とすると、電流値ＣｓＮは、ＣｓＮ＝ＶｓＮ／ＲｓＮとして算出することができる。なお、局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２における各合成抵抗Ｒｓは、マイコン５１７のメモリに記憶されている。ここでは、局所部位Ｌ０１の電流値Ｃｓ１を、Ｃｓ０１＝Ｖｓ０１／Ｒｓ０１として算出する。

【0062】

次に電流値ＣｓＮを一時的にマイコン５１７のメモリに格納する（Ｓ２１２）。そして、全ての局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２に対する電流測定が終了したか否かを判定する（Ｓ２１４）。ここでは、全ての局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２に対する電流測定が終了していないので、Ｓ２０２へ戻り、Ｎ＝０２として測定箇所を特定し、この測定箇所の電流計測を実施する。同様の処理をＮ＝１２となるまで繰り返す。これにより、局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２からの各検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２がＡＤ変換され、さらに、図８（ｄ）に示すように、電流値Ｃｓ０１、Ｃｓ０２、…、Ｃｓ１２が算出される。そして、Ｎ＝１２とした電流計測が終了すると、図７に示したメインルーチンへ戻る。

【0063】

図７の説明に戻り、次に、今回の面内電流分布更新周期内でＡＤ変換しない電流値ＣｓＮがある場合、このＡＤ変換しない電流値ＣｓＮをマイコン５１７のメモリから読み出す（Ｓ１０２）。なお、Ｓ２０２にて今回の面内電流分布更新周期内でＡＤ変換しない電流値ＣｓＮが設定されてない場合には、そのままＳ１０４へ進む。ここでは、今回の面内電流分布更新周期内でＡＤ変換しない電流値ＣｓＮが設定されてないので、そのままＳ１０４へ進む。なお、Ｓ２０２にて今回の面内電流分布更新周期内でＡＤ変換しない電流値ＣｓＮが設定されている場合、ここで読み出される電流値ＣｓＮは、前回の面内電流分布更新周期で更新された値となる。

【0064】

次に平均電流値Ｃａｖｅを算出する（Ｓ１０４）。具体的には、局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２からの各検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２に基づいて算出された各電流値ＣｓＮの平均値を算出する。平均電流値Ｃａｖｅは、Ｃａｖｅ＝ΣＣｓＮ／Ｎとして算出することができる。なお、今回の面内電流分布更新周期内でＡＤ変換しない電流値ＣｓＮがある場合には、Ｓ１０２にてマイコン５１７のメモリから読み出された電流値ＣｓＮを用いて平均電流値Ｃａｖｅを算出する。

【0065】

次に局所変化判定を行う（Ｓ１０６）。具体的には、局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２の電流値ＣｓＮが、急変Ｔ、安定Ｓ、通常Ｃの３つの状態のいずれかに該当するかを判定する。なお、急変Ｔは、電流変化が大きな過渡状態であることを意味する。本実施形態では、平均電流値Ｃａｖｅと電流値ＣｓＮとの平均差分ΔＣｓＮを算出し、ΔＣｓＮの大きさと、第１閾値Ｈｔｈ、第２閾値Ｌｔｈとに基づいて各局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２の電流値ＣｓＮの状態を判定し、各局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２の電流値ＣｓＮの状態をマイコン５１７のメモリに記憶させる。なお、第１閾値Ｈｔｈと第２閾値Ｌｔｈは、Ｈｔｈ＜Ｌｔｈとなっている。ここでは、局所変化判定の判定結果をマイコン５１７のメモリに記憶させる。

【0066】

・急変Ｔ：｜ΔＣｓＮ｜＞Ｈｔｈ
・安定Ｓ：｜ΔＣｓＮ｜＜Ｌｔｈ
・通常Ｃ：Ｌｔｈ≦｜ΔＣｓＮ｜≦Ｈｔｈ
次に次回電流測定箇所セット処理を実施する（Ｓ３００）。この次回電流測定箇所セット処理のフローチャートを図１０に示す。

【0067】

この処理では、まず、局所変化を読み込む（Ｓ３０２）。具体的には、マイコン５１７のメモリから各局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２の各電流値ＣｓＮの状態、すなわち、急変Ｔ、安定Ｓ、通常Ｃを読み込む。

【0068】

次にスケジュール作成処理を実施する（Ｓ４００）。このスケジュール作成処理のフローチャートを図１２に示す。このスケジュール作成処理は、電流測定部１１０により測定された電流に基づいて複数の局所部位毎の電流変化を特定し、電流変化が所定値よりも大きい局所部位があるか否かを判定する変化量判定部に相当する。この処理では、まず、安定Ｓの状態の局所部位が所定数以下であるか否かを判定する（Ｓ４０２）。

【0069】

ここで、安定Ｓの状態の局所部位が所定数以下となっている場合、次に次回スケジュールがないか否かを判定する（Ｓ４０４）。ここで、マイコン５１７のメモリには、後述するスケジュールが記憶されるようになっている。ここでは、マイコン５１７のメモリにスケジュールが記憶されていないので、Ｓ４０６へ進む。

【0070】

Ｓ４０６では、スケジュールの新規作成を行う。ここで、図１２（ａ）に示すように、局所部位Ｌ０１の電流値Ｃｓ０１が急変Ｔの状態となっており、図１２（ｂ）に示すように、局所部位Ｌ０４の電流値Ｃｓ０４と局所部位Ｌ０８の電流値Ｃｓ０８が安定Ｓの状態となっているものとする。なお、他の局所部位の電流値ＣｓＮは通常Ｃとなっているものとする。

【0071】

このような場合、図１２（ｃ）に示すように、次の周期では、局所部位Ｌ０１〜局所部位Ｌ０３、局所部位Ｌ０５〜局所部位Ｌ０７、局所部位Ｌ０９〜局所部位Ｌ１２を次回電流検知箇所に指定するとともに、図１２（ｄ）に示すように、局所部位Ｌ０１と局所部位Ｌ０４を次回電流検知箇所に指定する。

【0072】

すなわち、次の周期では、安定Ｓの状態の局所部位Ｌ０４と局所部位Ｌ０８を間引き、この代わりに局所部位Ｌ０１と局所部位Ｌ０４を次回電流検知箇所とするようスケジュールを作成する。

【0073】

さらに、その次の周期では、図１２（ｅ）に示すように、局所部位Ｌ０１〜局所部位Ｌ０３、局所部位Ｌ０５〜局所部位Ｌ０７、局所部位Ｌ０９〜局所部位Ｌ１２を次回電流検知箇所に指定するとともに、図１２（ｆ）に示すように、局所部位Ｌ０１と局所部位Ｌ０８を次回電流検知箇所に指定する。

【0074】

すなわち、この周期では、安定Ｓの状態の局所部位Ｌ０４と局所部位Ｌ０８を間引き、この代わりに局所部位Ｌ０１と局所部位Ｌ０８を次回電流検知箇所とするようスケジュールを作成する。そして、図１２（ｃ）〜（ｆ）に示した次回電流検知箇所をマイコン５１７のメモリに記憶させる。

【0075】

このように、面内電流分布更新周期内で、電流変化の大きな局所部位の収集回数を増やし、電流変化の小さな局所部位を間引いて電流変化の小さな局所部位の収集回数を減らすようにスケジュールを作成する。

【0076】

次に、次回測定箇所を設定する（Ｓ４０８）。具体的には、Ｓ４０６にて特定した次回電流検知箇所、すなわち、図１２（ｃ）に示したように局所部位Ｌ０４および局所部位Ｌ０８を間引いた次回電流検知箇所をマイコン５１７のメモリに記憶させ、図１０のフローに戻る。

【0077】

図１０のフローでは、今回周期の測定数をカウントする（Ｓ３０４）。具体的には、今回の面内電流分布更新周期における電流値ＣｓＮの測定数を計数する。

【0078】

次に、電流値ＣｓＮの計測数が局所部位数である１２に到達しているか否かに基づいて測定が終了したか否かを判定する（Ｓ３０６）。ここで、局所部位Ｌ０１〜局所部位Ｌ１２に対する電流値ＣｓＮの計測が完了しており、電流値ＣｓＮの計測数が局所部位数である１２に到達している場合、図７のＳ１０８へ進み、今回電流値Ｃｓ０１〜Ｃｓ１２のメモリ書き込みを行う。具体的には、Ｓ２００にて算出した今回電流値Ｃｓ０１〜Ｃｓ１２をメモリに上書きして今回電流値ＣｓＮを更新する。さらに、平均電流値Ｃａｖｅのメモリ書き込みを行う。具体的には、Ｓ１０４にて算出した平均電流値Ｃａｖｅをマイコン５１７をメモリに上書きし、Ｓ１００へ戻る。

【0079】

上記した処理により、図１４に示すように、局所部位Ｌ０１〜局所部位Ｌ１２の電流値Ｃｓ０１〜Ｃｓ１２が更新される。なお、制御部５０は、マイコン５１７のメモリに書き込まれた今回電流値Ｃｓ０１〜Ｃｓ１２を読み出してシステム全体の制御を行う。

【0080】

次に、Ｓ１００にてサンプルホールド回路５１０にサンプリング要求を出力した後、Ｓ２００の電流測定処理におけるＳ２０２で、測定箇所読み出しを実施する。ここで、先のＳ４０８でマイコン５１７のメモリに、局所部位Ｌ０４および局所部位Ｌ０８を間引いた次回電流検知箇所が記憶されているので、局所部位Ｌ０１〜局所部位Ｌ０３、局所部位Ｌ０５〜局所部位Ｌ０７、局所部位Ｌ０９〜局所部位Ｌ１２を測定箇所として特定する。そして、Ｓ２００の電流測定処理では、Ｓ２０２で特定した測定箇所に対して電流測定を実施する。なお、局所部位Ｌ０１および局所部位Ｌ０８の電流測定は実施されない。

【0081】

Ｓ２００の電流測定処理が完了すると、図７のフローチャートに戻り、今回の面内電流分布更新周期内でＡＤ変換しない電流値ＣｓＮをマイコン５１７のメモリから読み出す（Ｓ１０２）。ここでは、局所部位Ｌ０４および局所部位Ｌ０８の電流値ＣｓＮをマイコン５１７のメモリから読み出す。

【0082】

次に、平均電流値Ｃａｖｅを算出する（Ｓ１０４）。具体的には、Ｓ２００の電流測定処理で特定された局所部位Ｌ０１〜局所部位Ｌ０３、局所部位Ｌ０５〜局所部位Ｌ０７、局所部位Ｌ０９〜局所部位Ｌ１２からの各検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２に基づいて算出された各電流値ＣｓＮとＳ１０２にて特定された局所部位Ｌ０４および局所部位Ｌ０８の電流値ＣｓＮの平均値を算出する。

【0083】

次に、局所変化判定を行い（Ｓ１０６）、Ｓ３００の次回電流測定箇所セット処理を実施する。この次回電流測定箇所セット処理では、Ｓ３０２にて局所変化の読み込みを実施した後、Ｓ４００のスケジュール作成処理を実施する。

【0084】

ここで、安定Ｓの状態の局所部位が所定数以下となっている場合、Ｓ４０２の判定はＹＥＳとなり、次に、次に次回スケジュールがないか否かを判定する（Ｓ４０４）。ここで、次回スケジュールが作成されているので、Ｓ４０４の判定はＮＯとなり、次に、安定Ｓの状態が前回と同じか否かを判定する（Ｓ４１０）。

【0085】

ここで、安定Ｓの状態が前回と同じになっている場合、Ｓ４１０の判定はＹＥＳとなり、次に、スケジュールの読み込みを行う（Ｓ４１２）。なお、マイコン５１７のメモリには、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すような、測定箇所のスケジュールが記憶されている。ここでは、図１３（ａ）に示されている局所部位Ｌ０１および局所部位Ｌ０４を測定箇所として指定するとともに、図１３（ａ）〜（ｃ）に示された測定箇所のスケジュールから図１３（ａ）に示された測定箇所のスケジュールを削除する。

【0086】

次に、Ｓ４０８にて指定した局所部位Ｌ０１および局所部位Ｌ０４を測定箇所としてマイコン５１７のメモリに記憶させ、図１０のフローに戻る。

【0087】

図１０の説明に戻り、Ｓ３０４にて今回周期の測定数をカウントする。ここでは、電流値ＣｓＮの計測数が局所部位数である１２に到達していないため、Ｓ３０４の判定はＮＯとなり、次に、サンプルホールド回路５１０に中間サンプリング要求を出力する（Ｓ３０８）。この中間サンプリング要求は、面内電流分布の更新周期毎に実施される通常のサンプリング要求の間で実施される。

【0088】

この中間サンプリング要求により、面内電流分布の更新周期の途中でサンプルホールド回路５１０により局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２から入力される検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２がサンプルホールドされる。

【0089】

そして、図７のＳ１０８へ進み、メモリ書き込みを行う。具体的には、Ｓ４０８にて指定した局所部位Ｌ０１および局所部位Ｌ０４に対して、Ｓ２０４〜Ｓ２１４と同様の処理を実施して局所部位Ｌ０１および局所部位Ｌ０４の電流値Ｃｓ０１、Ｃｓ０４の測定を実施し、局所部位Ｌ０１および局所部位Ｌ０４の電流値Ｃｓ０１、Ｃｓ０４の電流値Ｃｓ０１、Ｃｓ０４をマイコン５１７のメモリに上書きし、Ｓ１００へ戻る。

【0090】

上記した処理により、図１５に示すように、局所部位Ｌ０１〜局所部位Ｌ０３、局所部位Ｌ０５〜局所部位Ｌ０７、局所部位Ｌ０９〜局所部位Ｌ１２の電流値Ｃｓ０１〜Ｃｓ０３、電流値Ｃｓ０５〜Ｃｓ０７、電流値Ｃｓ０９〜Ｃｓ１２が測定された後、サンプルホールド回路５１０に中間サンプリング要求が出力された後、電流値Ｃｓ０１およびＣｓ０４が更新される。

【0091】

次に、Ｓ１００にてサンプルホールド回路５１０にサンプリング要求を出力した後、Ｓ２００の電流測定処理におけるＳ２０２で、測定箇所読み出しを実施する。ここで、先のＳ４０８でマイコン５１７のメモリに、図１３（ｂ）に示すように、局所部位Ｌ０４および局所部位Ｌ０８を間引いた次回電流検知箇所が記憶されているので、局所部位Ｌ０１〜局所部位Ｌ０３、局所部位Ｌ０５〜局所部位Ｌ０７、局所部位Ｌ０９〜局所部位Ｌ１２を測定箇所として特定する。そして、Ｓ２００の電流測定処理では、Ｓ２０２で特定した測定箇所に対して電流測定を実施する。なお、局所部位Ｌ０１および局所部位Ｌ０８の電流測定は実施されない。

【0092】

Ｓ２００の電流測定処理が完了すると、図７のフローチャートに戻り、今回の面内電流分布更新周期内でＡＤ変換しない電流値ＣｓＮをマイコン５１７のメモリから読み出す（Ｓ１０２）。ここでは、局所部位Ｌ０４および局所部位Ｌ０８の電流値ＣｓＮをマイコン５１７のメモリから読み出す。

【0093】

次に、平均電流値Ｃａｖｅを算出する（Ｓ１０４）。具体的には、Ｓ２００の電流測定処理で特定された局所部位Ｌ０１〜局所部位Ｌ０３、局所部位Ｌ０５〜局所部位Ｌ０７、局所部位Ｌ０９〜局所部位Ｌ１２からの各検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２に基づいて算出された各電流値ＣｓＮとＳ１０２にて特定された局所部位Ｌ０４および局所部位Ｌ０８の電流値ＣｓＮの平均値を算出する。

【0094】

次に、局所変化判定を行い（Ｓ１０６）、Ｓ３００の次回電流測定箇所セット処理を実施する。この次回電流測定箇所セット処理では、Ｓ３０２にて局所変化の読み込みを実施した後、Ｓ４００のスケジュール作成処理を実施する。

【0095】

ここで、安定Ｓの状態の局所部位が所定数以下となっている場合、Ｓ４０２の判定はＹＥＳとなり、次に、次に次回スケジュールがないか否かを判定する（Ｓ４０４）。ここで、次回スケジュールが作成されているので、Ｓ４０４の判定はＮＯとなり、次に、安定Ｓの状態が前回と同じか否かを判定する（Ｓ４１０）。

【0096】

ここで、安定Ｓの状態が前回と同じになっている場合、Ｓ４１０の判定はＹＥＳとなり、次に、スケジュールの読み込みを行う（Ｓ４１２）。なお、マイコン５１７のメモリには、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すような、測定箇所のスケジュールが記憶されている。ここでは、図１３（ａ）に示されている局所部位Ｌ０１および局所部位Ｌ０８を測定箇所として指定するとともに、図１３（ａ）〜（ｃ）に示された測定箇所のスケジュールから図１３（ａ）に示された測定箇所のスケジュールを削除する。

【0097】

次に、Ｓ４０８にて指定した局所部位Ｌ０１および局所部位Ｌ０８を測定箇所としてマイコン５１７のメモリに記憶させ、図１０のフローに戻る。

【0098】

図１０の説明に戻り、Ｓ３０４にて今回周期の測定数をカウントする。ここでは、電流値ＣｓＮの計測数が局所部位数である１２に到達していないため、Ｓ３０４の判定はＮＯとなり、次に、サンプルホールド回路５１０に中間サンプリング要求を出力する（Ｓ３０８）。この中間サンプリング要求は、面内電流分布の更新周期毎に実施される通常のサンプリング要求の間で実施される。

【0099】

この中間サンプリング要求により、面内電流分布の更新周期の途中でサンプルホールド回路５１０により局所部位Ｌ０１〜Ｌ１２から入力される検知板信号Ｖｓ０１〜Ｖｓ１２がサンプルホールドされる。

【0100】

そして、図７のＳ１０８へ進み、メモリ書き込みを行う。具体的には、Ｓ４０８にて指定した局所部位Ｌ０１および局所部位Ｌ０８に対して、Ｓ２０４〜Ｓ２１４と同様の処理を実施して局所部位Ｌ０１および局所部位Ｌ０８の電流値Ｃｓ０１、Ｃｓ０８の測定を実施し、局所部位Ｌ０１および局所部位Ｌ０８の電流値Ｃｓ０１、Ｃｓ０８の電流値Ｃｓ０１、Ｃｓ０８をマイコン５１７のメモリに書き込み、Ｓ１００へ戻る。

【0101】

上記した処理により、図１５に示すように、局所部位Ｌ０１〜局所部位Ｌ０３、局所部位Ｌ０５〜局所部位Ｌ０７、局所部位Ｌ０９〜局所部位Ｌ１２の電流値Ｃｓ０１〜Ｃｓ０３、電流値Ｃｓ０５〜Ｃｓ０７、電流値Ｃｓ０９〜Ｃｓ１２が測定された後、サンプルホールド回路５１０に中間サンプリング要求が出力される。その後、電流値Ｃｓ０１およびＣｓ０８が更新される。

【0102】

ところで、図１１のスケジュール作成処理において、安定Ｓの状態の局所部位が所定数よりも多い場合には、Ｓ４０２の判定はＮＯとなり、局所変化判定の判定結果をクリアする（Ｓ４１４）。具体的には、Ｓ１０６にてメモリに記憶させた局所変化判定の判定結果を初期値に戻し、図１０のフローに戻る。これにより、特定の局所部位の電流値ＣｓＮの計測の間引きは禁止される。

【0103】

また、安定Ｓの状態の局所部位が所定数以下となっているものの、マイコン５１７のメモリにスケジュールが記憶されていない場合、Ｓ４０４の判定はＮＯとなり、次に安定Ｓの状態の局所部位の数が前回と同じであるか否かを判定する（Ｓ４１０）。ここで、安定Ｓの状態の局所部位の数が前回と異なっている場合には、Ｓ４０６へ進み、スケジュールの新規作成を実施する。

【0104】

上記した構成によれば、本物理量測定装置は、セルに隣接して配置された板状を成す板状部材（１００ａ）と、板状部材の面内の複数の局所部位（Ｌ０１〜Ｌ１２）に分散して配置され、複数の局所部位に流れる各電流と相関する物理量を測定する物理量測定部（１１０）と、物理量測定部により測定された複数の局所部位毎の物理量の分布を所定周期毎に更新する分布更新部と、物理量測定部により測定された物理量に基づいて複数の局所部位毎の物理量の変化量を特定し、該変化量が所定値よりも大きい局所部位があるか否かを判定する変化量判定部と、を備え、分布更新部は、変化量判定部により変化量が所定値よりも大きい局所部位があると判定された場合、変化量が所定値よりも大きい局所部位の物理量測定の更新頻度を、変化量が所定値以下の局所部位の物理量測定の更新頻度よりも増加させる（Ｓ３００）。

【0105】

このような構成によれば、分布更新部は、変化量判定部により変化量が所定値よりも大きい局所部位があると判定された場合、変化量が所定値よりも大きい局所部位の電流測定の更新頻度を、変化量が所定値以下の局所部位の電流測定の更新頻度よりも増加させるので、測定精度を低下させることなく、より高い応答性でセル面における電流の分布を測定することができる。

【0106】

また、上記したように分布更新部は、変化量判定部により変化量が所定値よりも大きい局所部位があると判定された場合、変化量が所定値以下の局所部位の電流測定の更新頻度を低下させる。このため、複数の局所部位毎の電流の分布の更新周期を短くする必要がなく、高速で動作する高性能の演算回路を用いなくても、測定精度を低下させることなく、より高い応答性でセル面における電流の分布を測定することができる。

【0107】

また、上記したように分布更新部は、電流測定部により変化量が所定値よりも大きい局所部位がないと判定された場合、電流測定部により測定された全ての局所部位の電流量を同時サンプリングし、該同時サンプリングした電流量の分布を更新する。さらに、変化量判定部により変化量が所定値よりも大きい局所部位があると判定された場合、変化量が所定値以下の局所部位を含む一部の局所部位の電流量をサンプリングし、サンプリングした一部の局所部位の電流の分布を更新する。

【0108】

このように、変化量が所定値よりも大きい局所部位がないと判定された場合、局所部位の電流量を同時サンプリングし、変化量が所定値よりも大きい局所部位があると判定された場合、変化量が所定値以下の局所部位を含む一部の局所部位の電流量をサンプリングするので、電流量の分布の同時性の確保と、電流量の分布の検出精度の維持の両立を図ることができる。

【0109】

また、上記した電流測定装置（物理量測定装置）の発明を、電流測定方法（物理量測定方法）として捉えることもできる。

【0110】

（他の実施形態）
（１）上記実施形態では、セルの局所部位の電流と相関する物理量としてセルの局所部位の電圧を検出し、この電圧を局所部位におけるセンサ抵抗値で除算してセルの局所部位の電流を検出した。

【0111】

これに対し、サーミスタ１６０により測定された電流測定部材１１０の温度が高いほど局所部位におけるセンサ抵抗値が大きくなるようにして、サーミスタ１６０により測定された電流測定部材１１０の温度で局所部位毎の電流の電流分布を補正してもよい。

【0112】

（２）複数の局所部位に流れる各電流の電流分布を更新する電流測定装置として構成したが、複数の局所部位に流れる各電流の電流分布から複数の局所部位の交流インピーダンスを算出するよう構成してインピーダンス測定装置として構成することもできる。

【0113】

この場合、制御部５０は、信号処理回路５１にて測定された各電流値、および電圧センサ１１の検出信号を用いて、周知の交流インピーダンス法によりセル１０ａの局所インピーダンスを測定することができる。

【0114】

具体的には、信号処理回路５１にて測定された各電流値、および電圧センサ１１の検出信号から高速フーリエ変換処理等の周波数解析処理によって、電力変換器２により重畳した正弦波の交流成分（電流成分および電圧成分）を抽出して、抽出した交流成分を用いてセル１０ａの局所インピーダンスを算出することができる。

【0115】

（３）上記実施形態では、セル１０ａに隣接して配置された測定部集合板１００ａを用いてセル面内の電流分布を更新するようにしたが、例えば、図１６に示すように、複数の電流測定部１１０が形成された２枚の電流測定部材１００を、１または複数のセル１０ａを挟むようにセル１０ａの両側に配置し、挟んだセル１０ａの一面と接触する電流測定部１１０の電位と、挟んだセル１０ａの他面と接触する電流測定部１１０の電位の電位差を複数の局所部位に流れる各電流と相関する物理量として測定することもできる。

【0116】

（４）上記実施形態では、燃料電池のセル面内の電流分布を更新する例を示したが、燃料電池に限定されるものではなく、例えば、ラミネート型の二次電池等の電流分布を更新することもできる。

【0117】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0118】

１０ 燃料電池
１０ａ セル
１１ 電圧センサ
１２ 電流センサ
５０ 制御部
５１ 信号処理回路
１００ 電流測定部材
１１０ 電流測定部
１００ａ 測定部集合板
１６０ サーミスタ
５１０ サンプルホールド回路
５１１ マルチプレクサ
５１２ ＡＤ変換器
５１７ マイコン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】