(57)【要約】【課題】燃料電池車両に搭載されたモータの冷却不足を抑制する。【解決手段】燃料電池車両は、モータと、モータを冷却するためのオイルが流れるオイル流路と、オイル流路に配置されオイルを冷却するオイルクーラと、燃料電池スタックと、燃料電池スタックから排出されるオフガスを外部へと排出するための第１排気流路と、第２排気流路から分岐してオイルクーラにオフガスを供給する第２排気流路と、第１排気流路に設けられ、第２排気流路へのオフガスの供給流量を調整する分流弁と、モータの温度と相関するモータ相関温度を測定する温度測定部と、温度測定部による測定結果を取得し、モータ相関温度が高い場合には、モータ相関温度が低い場合に比べて、第２排気流路へのオフガスの供給流量が大きくなるように、分流弁の開度を調整する制御部と、を備える。【選択図】図２
2020066296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池車両であって、
モータと、
前記モータを冷却するためのオイルが流れるオイル流路と、
前記オイル流路に配置され、前記オイルを冷却するオイルクーラと、
燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックから排出されるオフガスを外部へと排出するための第１排気流路と、
前記第１排気流路から分岐して前記オイルクーラに前記オフガスを供給する第２排気流路と、
前記第１排気流路に設けられ、前記第２排気流路への前記オフガスの供給流量を調整する分流弁と、
前記モータの温度と相関するモータ相関温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部による測定結果を取得し、前記モータ相関温度が高い場合には、前記モータ相関温度が低い場合に比べて、前記第２排気流路への前記オフガスの供給流量が大きくなるように、前記分流弁の開度を調整する制御部と、
を備える、燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池が搭載された燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
アノード側反応ガスとして水素ガスが用いられる燃料電池スタックからは、各単セルにおける電気化学反応で用いられなかった水素ガスを含むアノードオフガスが排出される。このため、アノードオフガスは、排出の際に拡散されることが好ましい。特許文献１には、アノードオフガスの排出口を、燃料電池の冷却系に用いられているラジエータファンや、カソードオフガスから水分を分離する凝縮器のファンや、車輪の近傍に設け、これらのファンや車輪が生じる空気流によって、アノードオフガスを拡散させることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１７７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池スタックが搭載された燃料電池車両では、トラクションモータが高温になると、燃料電池の出力が制限されてしまう。このため、トラクションモータを冷却用オイルで冷却し、かかるオイルを、ラジエータ等を有するオイルクーラで冷却する構成が用いられる場合がある。しかし、燃料電池車両が低速で上り坂を登っている場合には、走行風が減少するために冷却用オイルの冷却が不足し、燃料電池の出力制限が生じるおそれがある。この点、上記特許文献１の技術では、アノードオフガスの拡散は実現できたとしても、冷却用オイルの冷却不足を解消することはできない。かかる問題は、トラクションモータに限らず、例えば、カソードガスを供給するためのエアコンプレッサ用のモータにおいても共通する。具体的には、エアコンプレッサ用のモータを、冷却用オイルおよびオイルクーラで冷却する構成においても、燃料電池車両が低速登坂を行っている場合には、かかるモータの冷却不足が生じ、この場合、カソードガスの供給が制限されて燃料電池の出力が制限されるおそれがある。このようなことから、燃料電池車両に搭載されたモータの冷却不足を抑制可能な技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
本発明の一形態によれば、燃料電池車両が提供される。この燃料電池車両は、モータと、前記モータを冷却するためのオイルが流れるオイル流路と、前記オイル流路に配置され、前記オイルを冷却するオイルクーラと、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックから排出されるオフガスを外部へと排出するための第１排気流路と、前記第１排気流路から分岐して前記オイルクーラに前記オフガスを供給する第２排気流路と、前記第１排気流路に設けられ、前記第２排気流路への前記オフガスの供給流量を調整する分流弁と、前記モータの温度と相関するモータ相関温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部による測定結果を取得し、前記モータ相関温度が高い場合には、前記モータ相関温度が低い場合に比べて、前記第２排気流路への前記オフガスの供給流量が大きくなるように、前記分流弁の開度を調整する制御部と、を備える。
【０００７】
この形態の燃料電池車両によれば、第１排気流路に設けられ、第２排気流路への前記オフガスの供給流量を調整する分流弁と、モータ相関温度が高い場合には、モータ相関温度が低い場合に比べて、オイルクーラにオフガスを供給する第２排気流路へのオフガスの供給流量が大きくなるように分流弁を調整する制御部を備えるので、モータ相関温度が高い場合により多くのオフガスをオイルクーラに供給してオイルを冷却し、これによりモータを冷却することができる。このため、モータの冷却不足を抑制できる。
【０００８】
本発明は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池車両に搭載されたモータの冷却方法、かかる方法を実現するためのコンピュータプログラム、かかるプログラムを記憶する記憶媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態としての燃料電池車両の概略構成を示す説明図である。
【図２】燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図３】モータ冷却処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】冷却エア流量決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】エア分流弁およびカソード背圧弁開度決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】モータ冷却分流弁開度決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】モータ冷却分流弁開度決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】モータ冷却分流弁開度決定処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
Ａ．実施形態：
Ａ−１．システム構成：
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池車両９００の概略構成を示す説明図である。燃料電池車両９００は、トラクションモータ２０を駆動源とする。トラクションモータ２０は、交流三相モータであり、電動機または発電機として機能し得る。トラクションモータ２０は、電源回路５００を介して燃料電池スタック１００から供給される電力により駆動する。燃料電池車両９００には、燃料電池スタック１００を含む後述の燃料電池システム１０を制御する制御部７００を備える。制御部７００は、各種センサの測定結果を取得し、かかる測定結果に応じて、燃料電池システム１０を制御する。図１には、各種センサの例として、外気温センサ４１、車速センサ４２、加速度センサ４３、重力センサ４４、およびアクセル開度センサ４５が示されている。なお、トラクションモータ２０の近傍には、トラクションモータ２０の回転数を測定する図示しない回転センサが配置されている。
【００１１】
外気温センサ４１は、燃料電池車両９００の外部の温度を測定する。車速センサ４２は、車輪５１の回転速度を燃料電池車両９００の走行速度として測定する。加速度センサ４３は、燃料電池車両９００の進行方向の加速度の大きさと向きとを測定する。重力センサ４４は、重力の向きを測定する。加速度センサ４３および重力センサ４４の測定値は、燃料電池車両９００が走行する道の勾配を求める際に用いられる。アクセル開度センサ４５は、アクセル開度を測定する。
【００１２】
図２は、燃料電池システム１０の構成を示すブロック図である。燃料電池システム１０は、トラクションモータ２０や後述のエアコンプレッサ３２０等の補機に電力を供給すると共に、トラクションモータ２０を冷却する。
【００１３】
燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１００と、アノード側ガス供給排出機構２００と、カソード側ガス供給排出機構３００と、燃料電池循環冷却機構４００と、電源回路５００と、二次電池５５０と、トラクションモータ循環冷却系６００と、制御部７００とを備える。
【００１４】
燃料電池スタック１００は、固体高分子型燃料電池であり、所定方向に沿って積層された複数の単セル１１０から成るセルスタックを有する。各単セル１１０は固体高分子電解質膜を挟んで設けられるアノード側触媒電極層に供給される燃料ガスと、カソード側触媒電極層に供給される酸化剤ガスとを用いた電気化学反応により電力を発生する。本実施形態において、燃料ガスは水素ガスであり、酸化剤ガスは空気である。触媒電極層は、触媒、例えば、白金（Ｐｔ）を担持したカーボン粒子や電解質を含んで構成される。単セル１１０において両電極側の触媒電極層の外側には、多孔質体により形成されたガス拡散層が配置されている。多孔質体としては、例えば、カーボンペーパーおよびカーボンクロス等のカーボン多孔質体や、金属メッシュおよび発泡金属等の金属多孔質体が用いられる。燃料電池スタック１００の内部には、燃料ガス、酸化剤ガス、および冷却媒体を流通させるためのマニホールド（図示省略）が積層方向に沿って形成されている。燃料電池スタック１００は、セルスタックの両端を挟む一対の電極板１１１を供えている。一対の電極板１１１は、燃料電池スタック１００における総合電極として機能する。
【００１５】
アノード側ガス供給排出機構２００は、燃料電池スタック１００への燃料ガスの供給および燃料電池スタック１００からのアノードオフガスの排出を行なう。アノード側ガス供給排出機構２００は、タンク２１０と、遮断弁２２０と、調圧弁２２１と、インジェクタ２２２と、気液分離器２５０と、循環用ポンプ２４０と、パージ弁２６０と、燃料ガス供給流路２３１と、第１アノードオフガス排出流路２３２と、ガス循環路２３３と、第２アノードオフガス排出流路２６２と、圧力センサ２７１とを備える。
【００１６】
タンク２１０は、高圧水素ガスを貯蔵しており、燃料ガス供給流路２３１を介して燃料電池スタック１００に供給する。遮断弁２２０は、タンク２１０における燃料ガスの供給口近傍に配置され、タンク２１０からの水素ガスの供給の実行と停止とを切り替える。調圧弁２２１は、燃料ガス供給流路２３１において遮断弁２２０の下流側且つインジェクタ２２２の上流側に配置されている。調圧弁２２１は、自身の上流側圧力（一次圧）を、予め設定されている自身の下流側圧力（二次圧）に調整する。インジェクタ２２２は、燃料ガス供給流路２３１において調圧弁２２１の下流側に配置され、燃料電池スタック１００に燃料ガスを噴射する。このとき、インジェクタ２２２における燃料ガスの噴射周期および噴射デューティ（噴射周期の一周期あたりに水素ガスを噴射する時間の割合）が調整されることにより、燃料電池スタック１００への燃料ガスの供給量及び圧力が調整される。
【００１７】
気液分離器２５０は、第１アノードオフガス排出流路２３２に配置され、燃料電池スタック１００から排出されたアノードオフガスに含まれる液体を分離して第２アノードオフガス排出流路２６２に排出すると共に、液体が分離された後のアノードオフガスをガス循環路２３３に排出する。また、気液分離器２５０は、アノードオフガスから分離された液体を貯留し、パージ弁２６０が開いた場合には、貯留された液体を第２アノードオフガス排出流路２６２に排出する。アノードオフガスに含まれる液体とは、例えば、各単セル１１０における電気化学反応によりカソード側にて生じた生成水であって電解質膜を介してアノード側に透過した生成水が該当する。液体が分離された後のアノードオフガスには、各単セル１１０における電気化学反応で用いられなかった水素ガス、および、各単セル１１０において固体高分子膜を介してカソード側からアノード側へと透過した窒素ガスが含まれ得る。
【００１８】
循環用ポンプ２４０は、ガス循環路２３３に配置され、気液分離器２５０から排出されたアノードオフガスを燃料ガス供給流路２３１に送出する。パージ弁２６０は、第２アノードオフガス排出流路２６２に配置され、開弁されることにより、気液分離器２５０によって分離された液体を第２アノードオフガス排出流路２６２へと排出する。このとき、一部のアノードオフガスもパージ弁２６０を介して第２アノードオフガス排出流路２６２へと排出される。
【００１９】
燃料ガス供給流路２３１は、燃料電池スタック１００内に設けられた図示しない燃料ガス供給用のマニホールドと連通している。燃料ガス供給流路２３１には、インジェクタ２２２から燃料ガスが供給され、また、循環用ポンプ２４０からアノードオフガスが供給される。循環用ポンプ２４０から供給されるアノードオフガスは主として各単セル１１０で用いられずに排出された水素ガスから成り、かかる水素ガスを燃料ガス供給流路２３１に戻すことにより、燃費の向上が図られる。第１アノードオフガス排出流路２３２は、燃料電池スタック１００内に設けられた図示しないアノードオフガス排出用のマニホールドと連通しており、かかるマニホールドから燃料電池スタック１００の外部へと排出されるアノードオフガスを、気液分離器２５０へと送出する。第２アノードオフガス排出流路２６２の一端は、パージ弁２６０に接続され、他端は、後述の第１カソードオフガス排出流路３３１に接続されている。第２アノードオフガス排出流路２６２は、パージ弁２６０が開いたときに気液分離器２５０から排出される液水およびアノードオフガスを、第１カソードオフガス排出流路３３１に供給する。後述するように、第１カソードオフガス排出流路３３１は、主として空気からなるカソードオフガスを排出するため、第２アノードオフガス排出流路２６２から排出され、水素ガスを含んだアノードオフガスは、カソードオフガスにより希釈されて外部へと排出される。
【００２０】
カソード側ガス供給排出機構３００は、燃料電池スタック１００への酸化剤ガスの供給および燃料電池スタック１００からのカソードオフガスの排出を行なう。カソード側ガス供給排出機構３００は、酸化剤ガス供給部３９１と、カソードオフガス排出部３９２とを備える。
【００２１】
酸化剤ガス供給部３９１は、燃料電池スタック１００に酸化剤ガスとしての空気を供給する。酸化剤ガス供給部３９１は、酸化剤ガス供給流路３３０と、温度センサ３０５と、エアクリーナ３１０と、エアコンプレッサ３２０と、カソードバイパス流路３３３と、エア分流弁３４０とを備える。
【００２２】
酸化剤ガス供給流路３３０は、大気から取り込まれる酸化剤ガスとしての空気を燃料電池スタック１００内に設けられた図示しない酸化剤ガス供給マニホールドへと導く。温度センサ３０５は、酸化剤ガス供給部３９１へと取り込まれる空気の温度を測定する、すなわち、外気温を測定する。エアクリーナ３１０は、酸化剤ガス供給流路３３０に配置され、自身の内部に備えるフィルタにより空気中の塵等の異物を除去し、異物除去後の空気をエアコンプレッサ３２０に供給する。エアコンプレッサ３２０は、酸化剤ガス供給流路３３０に配置され、エアクリーナ３１０から供給される空気を圧縮して下流側へと供給する。カソードバイパス流路３３３は、酸化剤ガス供給流路３３０におけるエアコンプレッサ３２０の下流かつ燃料電池スタック１００の上流において、酸化剤ガス供給流路３３０と接続されている。カソードバイパス流路３３３は、エア分流弁３４０の開度に応じてエアコンプレッサ３２０から供給される圧縮空気の少なくとも一部を、後述の第１カソードオフガス排出流路３３１へと導く。エア分流弁３４０は、酸化剤ガス供給流路３３０とカソードバイパス流路３３３との接続箇所に配置されている。エア分流弁３４０は、エアコンプレッサ３２０から供給されるエア流量のうち、燃料電池スタック１００へと供給される流量と、カソードバイパス流路３３３へと供給される流量とを調整する。
【００２３】
カソードオフガス排出部３９２は、第１カソードオフガス排出流路３３１と、第２カソードオフガス排出流路３３２と、カソード背圧弁３５０と、マフラ３６０と、モータ冷却分流弁３７０とを備える。
【００２４】
第１カソードオフガス排出流路３３１は、燃料電池スタック１００内に設けられた図示しないカソードオフガス排出マニホールドと接続され、かかるマニホールドから排出されるカソードオフガスおよび液水を、外部へと導く。また、第１カソードオフガス排出流路３３１は、第２アノードオフガス排出流路２６２と接続され、第２アノードオフガス排出流路２６２から供給されるアノードオフガスおよび液水を外部へと導く。第２カソードオフガス排出流路３３２の一端は、第１カソードオフガス排出流路３３１におけるマフラ３６０の下流側において、モータ冷却分流弁３７０を介して第１カソードオフガス排出流路３３１に接続されている。第２カソードオフガス排出流路３３２の他端は、後述するオイルクーラ６２０に向けて開放されている。したがって、第２カソードオフガス排出流路３３２から排出されるオフガス、すなわち、カソードオフガスおよびアノードオフガスの混合ガス（以下、「混合オフガス」と呼ぶ）は、オイルクーラ６２０に当てられることとなる。カソード背圧弁３５０は、第１カソードオフガス排出流路３３１と上述のカソードバイパス流路３３３との接続箇所に配置されている。カソード背圧弁３５０は、開度を調整することにより、燃料電池スタック１００のカソード側の背圧を調整する。マフラ３６０は、第１カソードオフガス排出流路３３１における第２アノードオフガス排出流路２６２との接続箇所の下流側に配置されている。マフラ３６０は、混合ガスの排出音を低減させる。
【００２５】
モータ冷却分流弁３７０は、第１カソードオフガス排出流路３３１におけるマフラ３６０の下流側に配置されている。モータ冷却分流弁３７０は、マフラ３６０から排出される混合オフガスのうち、第１カソードオフガス排出流路３３１へと供給される流量と、第２カソードオフガス排出流路３３２へと供給される流量とを調整する。第２カソードオフガス排出流路３３２へと供給された混合オフガスは、上述のように、オイルクーラ６２０、より詳細には、図示しない後述のラジエータファンに当てられることとなる。このため、オイルクーラ６２０内を流通するモータ冷却用オイル（以下、単に「オイル」とも呼ぶ）は、混合オフガスの流れによって冷却される。また、混合オフガスには液水が含まれているため、かかる液水がラジエータに付着し、かかる液水が蒸発する際にラジエータから気化熱を奪うことによりオイルは冷却される。モータ冷却分流弁３７０を介して第１カソードオフガス排出流路３３１へと供給された混合オフガス、換言すると、第２カソードオフガス排出流路３３２へと分流しなかった混合オフガスは、大気へと排出される。
【００２６】
燃料電池循環冷却機構４００は、燃料電池スタック１００を介して冷却媒体を循環させることにより燃料電池スタック１００の温度を調整する。本実施例では、冷却媒体として不凍液を用いるものとするが、不凍液に代えて、純水等の任意の媒体を利用することもできる。燃料電池循環冷却機構４００は、ラジエータ４１０と、温度センサ４２０と、冷却媒体排出流路４４２と、冷却媒体供給流路４４１と、冷却媒体バイパス流路４４３と、冷却媒体分流弁４４４と、循環用ポンプ４３０とを備える。
【００２７】
ラジエータ４１０は、冷却媒体排出流路４４２と冷却媒体供給流路４４１とに接続されており、冷却媒体排出流路４４２から流入する冷却媒体を、図示しない電動ファンからの送風等により冷却してから冷却媒体供給流路４４１へと排出する。温度センサ４２０は、冷却媒体排出流路４４２における燃料電池スタック１００との接続箇所の近傍に配置され、冷却媒体排出流路４４２を流れる冷却媒体の温度を測定する。温度センサ４２０により測定された温度は、燃料電池スタック１００の温度として扱われてもよい。冷却媒体排出流路４４２は、燃料電池スタック１００内に設けられた図示しない冷却媒体排出用のマニホールドと接続されている。また、冷却媒体排出流路４４２は、冷却媒体分流弁４４４を介して冷却媒体バイパス流路４４３に接続されている。冷却媒体排出流路４４２は、燃料電池スタック１００から排出された冷却媒体を、ラジエータ４１０または冷却媒体バイパス流路４４３へと導く。冷却媒体供給流路４４１の一端は、ラジエータ４１０に接続されている。冷却媒体供給流路４４１の他端は、燃料電池スタック１００内に設けられた図示しない冷却媒体供給用のマニホールドに接続されている。冷却媒体バイパス流路４４３の一端は、冷却媒体分流弁４４４に接続され、他端は冷却媒体供給流路４４１に接続されている。燃料電池スタック１００から排出された冷却媒体の少なくとも一部は、冷却媒体分流弁４４４の開度に応じて冷却媒体バイパス流路４４３へと導かれる。冷却媒体分流弁４４４は、燃料電池スタック１００から排出された冷却媒体のうち、ラジエータ４１０へと供給される流量と、冷却媒体バイパス流路４４３へと供給される流量とを調整する。循環用ポンプ４３０は、冷却媒体供給流路４４１における冷却媒体分流弁４４４との接続箇所の下流に設置されている。循環用ポンプ４３０は、ラジエータ４１０、冷却媒体供給流路４４１、燃料電池スタック１００内部の冷却媒体流路、および冷却媒体排出流路４４２により形成される冷却媒体循環流路における冷却媒体の流量を調整する。
【００２８】
電源回路５００は、燃料電池スタック１００と二次電池５５０とのうちの少なくとも一方からトラクションモータ２０やエアコンプレッサ３２０等の補機類に電力を供給する。また、電源回路５００は、燃料電池スタック１００の電流（以下、「ＦＣ電流」と呼ぶ）を調整する。また、電源回路５００は、二次電池５５０への充電を制御する。電源回路５００は、燃料電池制御用コンバータ５３０と、インバータ５２０と、二次電池制御用コンバータ５６０と、電流測定部５７０と、セルモニタ５８０とを備える。
【００２９】
燃料電池制御用コンバータ５３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、燃料電池スタック１００の出力電圧を昇圧する。また、燃料電池制御用コンバータ５３０は、内蔵されているスイッチング素子のスイッチング周波数を制御部７００からの指示に従って調整することにより、ＦＣ電流を調整する。二次電池制御用コンバータ５６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、二次電池５５０の出力電圧を昇圧する。また、二次電池制御用コンバータ５６０は、トラクションモータ２０の回生電力と燃料電池スタック１００の出力電力とのうちの少なくとも一方を降圧して二次電池５５０に供給する。インバータ５２０は、燃料電池スタック１００および二次電池５５０にそれぞれ電気的に接続されており、燃料電池スタック１００および二次電池５５０から出力される直流電圧を交流電圧に変換する。変換された交流電圧は、トラクションモータ２０に供給される。また、インバータ５２０は、トラクションモータ２０から出力される回生電力の交流電圧を直流電圧に変換して二次電池制御用コンバータ５６０に出力する。電流測定部５７０は、燃料電池スタック１００の電極板１１１と燃料電池制御用コンバータ５３０とを接続する配線に電気的に接続されており、ＦＣ電流を測定する。セルモニタ５８０は、各単セル１１０の電圧を測定する。
【００３０】
二次電池５５０は、リチウムイオン電池により構成され、燃料電池スタック１００と共に燃料電池システム１０における電力供給源として機能する。なお、リチウムイオン電池に代えて、ニッケル水素電池などの他の任意の種類の電池により構成されてもよい。
【００３１】
トラクションモータ循環冷却系６００は、トラクションモータ２０を冷却する。トラクションモータ循環冷却系６００は、オイル流路６１０と、オイルクーラ６２０と、オイルポンプ６３０と、温度センサ６４０と、温度センサ６５０とを備える。
【００３２】
オイル流路６１０は、トラクションモータ２０とオイルクーラ６２０との間をモータ冷却用オイルが循環するための流路である。なお、オイル流路６１０は、オイルクーラ６２０からトラクションモータ２０までオイルを供給するための管、および、トラクションモータ２０に供給されてトラクションモータ２０と熱交換を行った後のオイルを受けるオイルパンと、かかるオイルパンとオイルクーラ６２０とを連通する管を含む。オイルクーラ６２０は、ラジエータを有し、オイル流路６１０を流れるオイルと外部との熱交換を行う。燃料電池車両９００が走行中は、走行風がオイルクーラ６２０のラジエータに当たることにより、ラジエータにおけるオイルと外気との熱交換が促進される。また、上述のように、第２カソードオフガス排出流路３３２から排出された混合オフガスがラジエータに当てられることにより、ラジエータにおけるオイルと外部との熱交換が促進され、オイルは冷却される。オイルポンプ６３０は、オイル流路６１０に配置され、オイル流路６１０におけるオイルの循環流量が調整される。温度センサ６４０は、オイルクーラ６２０とオイルポンプ６３０との間に配置され、オイルクーラ６２０の出口におけるオイルの温度（以下、「出口温度Ｔ２」と呼ぶ）を測定する。温度センサ６５０は、トラクションモータ２０の近傍に配置され、トラクションモータ２０の温度（以下、「モータ温度Ｔ１」と呼ぶ）を測定する。
【００３３】
制御部７００は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、およびＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）を備えるコンピュータとして構成されている。マイクロプロセッサは、予めＲＯＭに記憶されている制御用プログラムを、ＲＡＭを利用しながら実行することにより、燃料電池スタック１００全体を制御する機能部として機能する。制御部７００は、上述の遮断弁２２０、圧力センサ２７１、循環用ポンプ２４０、パージ弁２６０、エアコンプレッサ３２０、エア分流弁３４０、カソード背圧弁３５０、モータ冷却分流弁３７０、循環用ポンプ４３０、冷却媒体分流弁４４４、インバータ５２０、燃料電池制御用コンバータ５３０、二次電池制御用コンバータ５６０、オイルポンプ６３０にそれぞれ電気的に接続され、これらを制御する。また、制御部７００は、図１および図２に示すセンサ４１〜４４に加えて、上述の圧力センサ２７１、温度センサ３０５、温度センサ４２０、電流測定部５７０、セルモニタ５８０、温度センサ６４０、および温度センサ６５０に電気的に接続され、これらセンサの測定値を取得する。
【００３４】
制御部７００は、後述するモータ冷却処理を実行することにより、混合オフガスをオイルクーラ６２０に当ててトラクションモータ２０の冷却不足を抑制する。また、制御部７００は、モータ冷却処理を実行することにより、混合オフガス供給に伴う補機、たとえば、エアコンプレッサ３２０の駆動に伴う騒音を低減する。
【００３５】
上述の第１カソードオフガス排出流路３３１は、本開示における第１排気流路の下位概念に相当する。また、第２カソードオフガス排出流路３３２は本開示における第２排気流路の下位概念に、温度センサ６５０は本開示における温度測定部の下位概念に、モータ冷却分流弁３７０は本開示における分流弁の下位概念に、モータ温度Ｔ１および出口温度Ｔ２は本開示におけるモータ相関温度の下位概念に、それぞれ相当する。
【００３６】
Ａ−２．モータ冷却処理：
図３は、モータ冷却処理の手順を示すフローチャートである。モータ冷却処理は、トラクションモータ２０を冷却するための処理であり、燃料電池車両９００のスタートボタンが押下されたことを契機として実行される。
【００３７】
制御部７００は、各センサの測定値を読み込む（ステップＳ１０５）。例えば、車速センサ４２が測定した車速の値、アクセル開度センサ４５が測定したアクセル開度、トラクションモータ２０の回転数、各部の温度、圧力センサ２７１により測定された圧力値、電流測定部５７０が測定した電流値、セルモニタ５８０が測定した各単セル１１０の電圧値、加速度センサ４３が測定した加速度、重力センサ４４が測定した重力、およびエアコンプレッサ３２０や循環用ポンプ２４０の作動状態などを示す補機作動情報などが、ステップＳ１０５において読み込まれる。
【００３８】
制御部７００は、ステップＳ１０５において読み込まれた各センサの測定値を利用して、燃料電池システム１０に求められる出力電力、すなわち、必要パワーを算出する（ステップＳ１１０）。制御部７００は、ステップＳ１１０で算出された必要パワーに基づき、燃料電池スタック１００の発電量、および二次電池５５０の充放電量を算出する（ステップＳ１１５）。なお、必要パワーの算出方法と、燃料電池スタック１００の発電量および二次電池５５０の充放電量の算出方法とは、いずれも周知の方法を採用してもよい。
【００３９】
制御部７００は、ステップＳ１１５において算出された燃料電池スタック１００の発電量に基づき、燃料電池スタック１００への供給エア量ＱｆｃＡ、および供給水素ガス量を算出する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０における供給エア量、および供給ガス量の算出方法は、周知の方法を採用してもよい。
【００４０】
制御部７００は、加速度センサ４３により検出された燃料電池車両９００の加速度と、重力センサ４４により測定された重力の方向とを利用して、燃料電池車両９００の現在の走行路の勾配値を算出する（ステップＳ１２５）。かかる勾配値の算出方法は、周知の方法を採用してもよい。
【００４１】
制御部７００は、第２カソードオフガス排出流路３３２からオイルクーラ６２０に向かえって排出される混合オフガスの流量（以下、「冷却エア流量ＱＣ」と呼ぶ）を決定するための処理（以下、「冷却エア流量決定処理」と呼ぶ）を実行する（ステップＳ１３０）。
【００４２】
図４は、冷却エア流量決定処理の手順を示すフローチャートである。制御部７００は、ステップＳ１２５で算出された勾配値と、ステップＳ１０５で特定された車速とに基づき、燃料電池車両９００が低速登坂中であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５における低速とは、例えば、時速１ｋｍ以上時速３０ｋｍ以下の任意の速度を意味してもよい。本実施形態では、低速とは時速２０ｋｍ以下を意味する。
【００４３】
燃料電池車両９００が低速登坂中であると判定された場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、制御部７００は、温度センサ６５０により測定されたモータ温度Ｔ１が閾値温度Ｔｔｈ１０よりも高い、または、出口温度Ｔ２が閾値温度Ｔｔｈ２０よりも高いとの条件とのうちの、少なくとも一方の条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ２１０）。閾値温度Ｔｔｈ１０は、低速登坂中のモータ温度Ｔ１として想定されている温度範囲において比較的高い温度であり、例えば、１１０℃以上１３０℃以下の任意の値としてもよい。本実施形態では、閾値温度Ｔｔｈ１０は、１２０℃に設定されている。閾値温度Ｔｔｈ２０は、低速登坂中の出口温度Ｔ２として想定されている温度範囲において比較的高い温度であり、例えば、６０℃以上８０℃以下の任意の値としてもよい。本実施形態では、閾値温度Ｔｔｈ２０は、７０℃に設定されている。上記２つの条件のうちの少なくとも一方の条件が満たされたと判定された場合（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、制御部７００は、冷却エア流量ＱＣを、最大流量Ｑ１に設定する（ステップＳ２１５）。最大流量Ｑ１とは、エアコンプレッサ３２０が供給可能な最大流量のエアを供給した場合に第２カソードオフガス排出流路３３２からオイルクーラ６２０に供給可能な最大のエア流量を意味する。最大流量Ｑ１としては、例えば、４０００ＮＬ／ｍｉｎ以上６０００ＮＬ／ｍｉｎの任の値としてもよい。本実施形態では、最大流量Ｑ１は５０００ＮＬ／ｍｉｎに設定されている。
【００４４】
上述のステップＳ２１０において、上記２つの条件のうちのいずれの条件も満たされていないと判定された場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）、制御部７００は、温度センサ６５０により測定されたモータ温度Ｔ１が閾値温度Ｔｔｈ１１よりも高い、または、出口温度Ｔ２が閾値温度Ｔｔｈ２１よりも高いとの条件とのうちの、少なくとも一方の条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ２２０）。閾値温度Ｔｔｈ１１は、閾値温度Ｔｔｈ１０よりも低い温度であり、例えば、９０℃以上１１０℃以下の任意の値としてもよい。本実施形態では、閾値温度Ｔｔｈ１１は、１００℃に設定されている。閾値温度Ｔｔｈ２１は、閾値温度Ｔｔｈ２０よりも低い温度であり、例えば、５０℃以上７０℃以下の任意の値としてもよい。本実施形態では、閾値温度Ｔｔｈ２１は、６０℃に設定されている。上記２つの条件のうちの少なくとも一方の条件が満たされたと判定された場合（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、制御部７００は、冷却エア流量ＱＣを、中程度流量Ｑ２に設定する（ステップＳ２２５）。中程度流量Ｑ２は、最大流量Ｑ１よりも低い任意の流量としてもよい。例えば、中程度流量Ｑ２は、２０００ＮＬ／ｍｉｎ以上４０００ＮＬ／ｍｉｎの任の値としてもよい。本実施形態では、中程度流量Ｑ２は３５００ＮＬ／ｍｉｎに設定されている。
【００４５】
上述のステップＳ２０５において、低速登坂中でないと判定された場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、制御部７００は、温度センサ６５０により測定されたモータ温度Ｔ１が閾値温度Ｔｔｈ１３よりも高い、または、出口温度Ｔ２が閾値温度Ｔｔｈ２３よりも高いとの条件とのうちの、少なくとも一方の条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ２３０）。閾値温度Ｔｔｈ１３は、低速登坂中ではない状況におけるモータ温度Ｔ１として想定されている温度範囲において比較的高い温度であり、例えば、１３０℃以上１５０℃以下の任意の値としてもよい。本実施形態では、閾値温度Ｔｔｈ１３は、１４０℃に設定されている。閾値温度Ｔｔｈ２３は、低速登坂中ではない状況における出口温度Ｔ２として想定されている温度範囲において比較的高い温度であり、例えば、７０℃以上９０℃以下の任意の値としてもよい。本実施形態では、閾値温度Ｔｔｈ２３は、８０℃に設定されている。上記２つの条件のうちの少なくとも一方の条件が満たされたと判定された場合（ステップＳ２３０：ＹＥＳ）、制御部７００は、冷却エア流量ＱＣを、最大流量Ｑ１に設定する（ステップＳ２３５）。このステップＳ２３５は、上述のステップＳ２１５と同じである。
【００４６】
上述のステップＳ２３０において、上記２つの条件のうちのいずれの条件も満たされていないと判定された場合（ステップＳ２３０：ＮＯ）、制御部７００は、温度センサ６５０により測定されたモータ温度Ｔ１が閾値温度Ｔｔｈ１４よりも高い、または、出口温度Ｔ２が閾値温度Ｔｔｈ２４よりも高いとの条件とのうちの、少なくとも一方の条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ２４０）。閾値温度Ｔｔｈ１４は、閾値温度Ｔｔｈ１３よりも低い温度であり、例えば、１１０℃以上１３０℃以下の任意の値としてもよい。本実施形態では、閾値温度Ｔｔｈ１４は、１２０℃に設定されている。閾値温度Ｔｔｈ２４は、閾値温度Ｔｔｈ２３よりも低い温度であり、例えば、６０℃以上８０℃以下の任意の値としてもよい。本実施形態では、閾値温度Ｔｔｈ２４は、７０℃に設定されている。上記２つの条件のうちの少なくとも一方の条件が満たされたと判定された場合（ステップＳ２４０：ＹＥＳ）、制御部７００は、冷却エア流量ＱＣを、中程度流量Ｑ２に設定する（ステップＳ２４５）。このステップＳ２４５は、上述のステップＳ２２５と同じである。
【００４７】
上述のステップＳ２４０において、上記２つの条件のうちのいずれの条件も満たされていないと判定された場合（ステップＳ２４０：ＮＯ）、または、上述のステップＳ２１５、Ｓ２２５、Ｓ２３５およびＳ２４５が完了した後、モータ冷却流量決定処理は終了する。一般に、低速登坂中は、走行風が少なくオイルクーラ６２０が冷却され難い状況である。しかし、上述のモータ冷却流量決定処理（ステップＳ１３０）によれば、低速登坂中には、低速登坂中ではない場合に比べて、モータ温度がより低い状況からオイルクーラ６２０に対してより多くの混合オフガスを供給できる。このため、低速登坂中のために、走行風が減少した状況であっても、トラクションモータ２０の冷却不足を抑制できる。また、モータ温度および出口温度に応じて冷却エア流量を制御するので、モータ温度および出口温度に関わらずに常に最大流量の混合オフガスをオイルクーラ６２０に供給する構成に比べて、エアコンプレッサ３２０等の補機の作動音、すなわち騒音を低減できる。
【００４８】
モータ冷却流量決定処理の完了後、図３に示すように、ステップＳ１３５が実行される。ステップＳ１３５において、制御部７００は、エア分流弁およびカソード背圧弁開度決定処理を実行する。エア分流弁およびカソード背圧弁開度決定処理とは、エア分流弁３４０の開度（以下、「開度ＧＰ１」とも呼ぶ）と、カソード背圧弁３５０の開度とを決定するための処理である。
【００４９】
図５は、エア分流弁およびカソード背圧弁開度決定処理の手順を示すフローチャートである。制御部７００は、冷却エア流量決定処理（ステップＳ１３０）により決定された冷却エア流量ＱＣが、ステップＳ１２０において算出された供給エア量ＱｆｃＡ以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０５）。冷却エア流量ＱＣが供給エア量ＱｆｃＡ以下であると判定された場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、制御部７００は、エア分流弁３４０の開度ＧＰ１を０％に設定する（ステップＳ３１０）。この場合、エアコンプレッサ３２０から供給されるエアは、カソードバイパス流路３３３には導入されない。これに対して、冷却エア流量ＱＣが供給エア量ＱｆｃＡ以下でない、すなわち、冷却エア流量ＱＣが供給エア量ＱｆｃＡよりも大きいと判定された場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）、制御部７００は、エア分流弁３４０の開度ＧＰ１を、燃料電池スタック１００に対して供給エア量ＱｆｃＡを供給可能な開度（以下、「開度ＧＰ１ｆｃＡ」とも呼ぶ）に設定する（ステップＳ３１５）。
【００５０】
ステップＳ３１０またはＳ３１５の実行後、制御部７００は、燃料電池スタック１００のインピーダンスが所定の閾値Ｒ１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３２０）。燃料電池スタック１００のインピーダンスは、電流測定部５７０により測定された電流値と、セルモニタ５８０により測定される各単セル１１０の電圧値とを利用して周知の方法により求められる。所定の閾値Ｒ１は、ドライアップおよびフラッディングが生じていない正常状態におけるインピーダンス値の最大値として予め設定されている。
【００５１】
燃料電池スタック１００のインピーダンスが所定の閾値Ｒ１よりも大きいと判定された場合（ステップＳ３２０：ＹＥＳ）、制御部７００は、カソード背圧弁３５０の開度ＧＰ２を所定の開度ΔＧＰ２だけ閉弁させる（ステップＳ３２５）。燃料電池スタック１００のインピーダンスが所定の閾値Ｒ１よりも大きいと判定された場合、一般には、少なくとも一部の単セル１１０においてドライアップが生じている。ここで、ステップＳ３２５が実行されてカソード背圧弁３５０の開度が閉弁側に制御されることにより、燃料電池スタック１００におけるカソード側の背圧は増加する。これにより、燃料電池スタック１００を介して第１カソードオフガス排出流路３３１に流れるエア流量が低減して、かかるエアにより各単セル１１０から持ち去られる水分量を低減できる。このため、各単セル１１０の乾きが抑制されてドライアップが解消され得る。なお、後述するように、モータ冷却処理は繰り返し実行されるため、ステップＳ３２０において燃料電池スタック１００のインピーダンスが所定の閾値Ｒ１よりも大きいと判定されるたびに、カソード背圧弁３５０の開度は、開度ΔＧＰ２だけ減少することとなる。
【００５２】
上述のステップＳ３２０において、燃料電池スタック１００のインピーダンスが所定の閾値Ｒ１よりも大きくないと判定された場合（ステップＳ３２０：ＮＯ）、制御部７００は、燃料電池スタック１００のインピーダンスが所定の閾値Ｒ２よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３３０）。所定の閾値Ｒ２は、ドライアップおよびフラッディングが生じていない正常状態におけるインピーダンス値の最小値として予め設定されている。カソード側の背圧が非常に高くなると、各単セル１１０から持ち去られる水分量が非常に低くなり、インピーダンス値が低下する一方、フラッディングが生じ得る。そこで、燃料電池スタック１００のインピーダンスが所定の閾値Ｒ２よりも小さいと判定された場合（ステップＳ３３０：ＹＥＳ）、制御部７００は、カソード背圧弁３５０の開度ＧＰ２を所定の開度ΔＧＰ２だけ開弁させる（ステップＳ３２５）。
【００５３】
上述のステップＳ３３０において、燃料電池スタック１００のインピーダンスが所定の閾値Ｒ２よりも小さくないと判定された場合（ステップＳ３３０：ＮＯ）、または、上述のステップＳ３２５およびＳ３３５が完了した後、エア分流弁およびカソード背圧弁開度決定処理は終了する。上述のエア分流弁およびカソード背圧弁開度決定処理によれば、燃料電池スタック１００に求められる出力電力を得るために必要なエア流量、すなわち、供給エア量ＱｆｃＡを確保し、また、燃料電池スタック１００のドライアップやフラッディングの発生を抑制しつつ、冷却エア流量ＱＣを確保するようにエア分流弁３４０およびカソード背圧弁３５０の開度を設定することができる。
【００５４】
エア分流弁およびカソード背圧弁開度決定処理の完了後、図３に示すように、ステップＳ１４０が実行される。ステップＳ１４０において、制御部７００は、モータ冷却分流弁開度決定処理を実行する。モータ冷却分流弁開度決定処理は、モータ冷却分流弁３７０の開度（以下、「開度ＧＰ３」とも呼ぶ）を決定するための処理である。
【００５５】
図６ないし図８は、モータ冷却分流弁開度決定処理の手順を示すフローチャートである。制御部７００は、燃料電池車両９００の車速（以下、「車速ＳＰＤ」とも呼ぶ）が、閾値速度ＳＰＤ１よりも低いか否かを判定する（ステップＳ４０５）。閾値速度ＳＰＤ１は、ステップＳ２０５の低速の判断の際の閾値速度と同じであり、本実施形態では、時速２０ｋｍである。車速ＳＰＤが閾値速度ＳＰＤ１よりも低いと判定された場合（ステップＳ４０５：ＹＥＳ）、制御部７００は、燃料電池車両９００が低速登坂中であるか否かを判定する（ステップＳ４１０）。このステップＳ４１０は、上述のステップＳ２０５と同じである。燃料電池車両９００が低速登坂中であると判定された場合（ステップＳ４１０：ＹＥＳ）、制御部７００は、外気温センサ４１により測定された外気温（以下、「外気温Ｔｏ」とも呼ぶ）が閾値温度Ｔ４よりも高いか否かを判定する（ステップＳ４１５）。外気温Ｔｏが閾値温度Ｔ４よりも高いと判定された場合（ステップＳ４１５：ＹＥＳ）、制御部７００は、モータ冷却分流弁３７０の開度ＧＰ２を１００％に設定する（ステップＳ４２０）。この場合、マフラ３６０から排出される混合オフガスはすべて第２カソードオフガス排出流路３３２からオイルクーラ６２０に向けて排出されることとなる。外気温Ｔｏが高い場合には、モータ温度も高くなり易い。そこで、外気温Ｔｏが閾値温度Ｔ４よりも高い場合には、多くの混合オフガスをオイルクーラ６２０に当ててトラクションモータ２０を冷却するようにしている。
【００５６】
上述のステップＳ４１５において、外気温Ｔｏが閾値温度Ｔ４よりも高くないと判定された場合（ステップＳ４１５：ＮＯ）、制御部７００は、温度センサ６５０により測定されたモータ温度Ｔ１が閾値温度Ｔｔｈ１１よりも高い、または、出口温度Ｔ２が閾値温度Ｔｔｈ２１よりも高いとの条件とのうちの、少なくとも一方の条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ４２５）。このステップＳ４２５は、上述のステップＳ２１０と同じである。上記２つの条件のうちの少なくとも一方の条件が満たされたと判定された場合（ステップＳ４２５：ＹＥＳ）、制御部７００は、上述のステップＳ４２０を実行する。したがって、この場合、モータ冷却分流弁３７０の開度ＧＰ３は１００％に設定される。これに対して、上述のステップＳ４２５において、上記２つの条件のうちのいずれの条件も満たされていないと判定された場合（ステップＳ４２５：ＮＯ）、制御部７００は、モータ冷却分流弁３７０の開度ＧＰ３を０％に設定する（ステップＳ４３０）。この場合、マフラ３６０から排出される混合オフガスはすべて第１カソードオフガス排出流路３３１から外部に向けて排出されることとなる。モータ温度または出口温度が閾値温度よりも高くない状況では、混合オフガスをオイルクーラ６２０に当てなくてもトラクションモータ２０が高温となることを抑制できる。
【００５７】
上述のステップＳ４０５において、車速ＳＰＤが閾値速度ＳＰＤ１よりも低くないと判定された場合（ステップＳ４０５：ＮＯ）、制御部７００は、車速ＳＰＤが閾値速度ＳＰＤ２よりも低いか否かを判定する（ステップＳ４３５）。閾値速度ＳＰＤ２は、閾値速度ＳＰＤ１よりも高い速度であり、例えば、時速６０ｋｍ以上時速１００ｋｍ以下の任意の値に設定してもよい。本実施形態では、閾値速度ＳＰＤ２は、時速８０ｋｍに設定されている。
【００５８】
車速ＳＰＤが閾値速度ＳＰＤ２よりも低いと判定された場合（ステップＳ４３５：ＹＥＳ）、制御部７００は、ステップＳ１２５で算出された勾配値と、ステップＳ１０５で特定された車速とに基づき、車速が中程度の速度（以下、「中速」と呼ぶ）で登坂中であるか否かを判定する（ステップＳ４４０）。中速とは、閾値速度ＳＰＤ１以上かつ閾値速度ＳＰＤ２よりも低い速度を意味する。
【００５９】
燃料電池車両９００が中速登坂中であると判定された場合（ステップＳ４４０：ＹＥＳ）、制御部７００は、温度センサ６５０により測定されたモータ温度Ｔ１が閾値温度Ｔｔｈ１１よりも高い、または、出口温度Ｔ２が閾値温度Ｔｔｈ２１よりも高いとの条件とのうちの、少なくとも一方の条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ４４５）。このステップＳ４４５は、上述のステップＳ２１０と同じである。上記２つの条件のうちの少なくとも一方の条件が満たされたと判定された場合（ステップＳ４４５：ＹＥＳ）、制御部７００は、モータ冷却分流弁３７０の開度ＧＰ３を１００％に設定する（ステップＳ４５０）。この場合、マフラ３６０から排出される混合オフガスはすべて第２カソードオフガス排出流路３３２からオイルクーラ６２０に向けて排出されることとなる。車速が中速の場合、ある程度は走行風がオイルクーラ６２０に当たってオイルを冷却することができる。しかし、モータ温度または出口温度が閾値温度よりも高い状況では、走行風は十分とはいえず、この場合には、より多くの混合オフガスをオイルクーラ６２０に向けて供給するために、モータ冷却分流弁３７０の開度を１００％に設定するようにしている。
【００６０】
上述のステップＳ４４５において、上記２つの条件のうちのいずれの条件も満たされていないと判定された場合（ステップＳ４４５：ＮＯ）、制御部７００は、モータ冷却分流弁３７０の開度ＧＰ３を０％に設定する（ステップＳ４５５）。この場合、マフラ３６０から排出される混合オフガスはすべて第１カソードオフガス排出流路３３１から外部に向けて排出されることとなる。このステップＳ４５５は、上述のステップＳ４３０と同じである。
【００６１】
上述のステップＳ４３５において、車速ＳＰＤが閾値速度ＳＰＤ２よりも低くないと判定された場合（ステップＳ４３５：ＮＯ）、図８に示すように、制御部７００は、ステップＳ１２５で算出された勾配値と、ステップＳ１０５で特定された車速とに基づき、車速が高速かつ登坂中であるか否かを判定する（ステップＳ４６０）。高速とは、閾値速度ＳＰＤ２以上の速度を意味する。したがって、本実施形態では、高速とは時速８０ｋｍ以上であることを意味する。
【００６２】
高速登坂中であると判定された場合（ステップＳ４６０：ＹＥＳ）、制御部７００は、モータ冷却分流弁３７０の開度ＧＰ３を、モータ冷却流量Ｑ４を供給可能な開度（以下、「開度ＧＰ３ａ４」と呼ぶ）に設定する（ステップＳ４６５）。モータ冷却流量Ｑ４は、予め定められた流量であり、例えば、２０００ＮＬ／ｍｉｎ以上４０００ＮＬ／ｍｉｎ以下の任意の値に設定してもよい。本実施形態では、モータ冷却流量Ｑ４は、３０００ＮＬ／ｍｉｎに設定されている。
【００６３】
高速登坂中ではないと判定された場合（ステップＳ４６０：ＮＯ）、制御部７００は、モータ冷却分流弁３７０の開度ＧＰ３を、モータ冷却流量を供給可能な開度（以下、「開度ＧＰ３ａ３」と呼ぶ）に設定する（ステップＳ４７０）。モータ冷却流量Ｑ３は、上述のモータ冷却流量Ｑ４よりも少ない流量であり、例えば、１０００ＮＬ／ｍｉｎ以上３０００ＮＬ／ｍｉｎ以下の任意の値に設定してもよい。本実施形態では、モータ冷却流量Ｑ４は、２０００ＮＬ／ｍｉｎに設定されている。ステップＳ４６０において高速登坂中ではないと判定される場合とは、高速で平坦路または下り坂を走行中である場合であり、この場合、走行風は多い。このため、高速登坂中である場合に比べて、オイルクーラ６２０に向けて排出する混合オフガスの流量は少なくてもトラクションモータ２０を十分に冷却できる。
【００６４】
上述のステップＳ４２０、Ｓ４３０、Ｓ４５０、Ｓ４５５、Ｓ４６５およびＳ４７０の完了後、図７に示すように、制御部７００は、冷却エア流量がモータ冷却流量Ｑ４よりも多い、または、冷却エア流量がモータ冷却流量Ｑ３よりも多いとの条件のうち、少なくとも一方の条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ４８０）。上記２つの条件のうちの少なくとも一方の条件が満たされたと判定された場合（ステップＳ４８５：ＹＥＳ）、制御部７００は、モータ冷却分流弁３７０の開度ＧＰ３を１００％に設定する（ステップＳ４８５）。上記２つの条件のうちのいずれの条件も満たされていないと判定された場合（ステップＳ４８０：ＮＯ）、または、上述のステップＳ４８５の完了後、図３に示すステップＳ１４５が実行される。上述のモータ冷却分流弁開度決定処理によれば、外気温Ｔｏが高くモータ温度が高くなり易い状況では、モータ冷却分流弁３７０の開度を１００％としてより多くの混合オフガスをオイルクーラ６２０に当てるので、モータ温度が非常に高温となることを抑制できる。また、外気温Ｔｏが低くモータ温度が高くなり難い状況では、モータ冷却分流弁３７０の開度を０％とするので、オイルクーラ６２０に混合オフガスを当てることに伴う騒音を抑制できる。
【００６５】
ステップＳ１４５では、制御部７００は、ステップＳ１３０において決定された冷却エア流量、ステップＳ１３５で決定されたエア分流弁３４０およびカソード背圧弁３５０の開度、ステップＳ１４０で決定されたモータ冷却分流弁３７０の開度となるように、エアコンプレッサ３２０、エア分流弁３４０、カソード背圧弁３５０、およびモータ冷却分流弁３７０の各補機類に対して制御指令を送信する。したがって、登坂中において、車速ＳＰＤおよび外気温Ｔｏに応じた流量の混合オフガスがオイルクーラ６２０に当てられることとなる。このため、オイルクーラ６２０を介してオイルを冷却し、また、かかる冷却されたオイルによりトラクションモータ２０を冷却できる。混合オフガスには、燃料電池スタック１００から排出された液水も含まれているため、混合オフガスの風量に加えて、かかる液水の蒸発熱によりオイルクーラ６２０を冷却することができる。また、混合オフガスをオイルクーラ６２０に当てることにより、混合オフガスに含まれる液水の水滴の大きさを小さくできる。このため、オイルクーラ６２０に当てた後の混合オフガスを外部に排出した際に、燃料電池車両９００の後続車両に大きな水滴がぶつかることを抑制できる。したがって、後続車両の走行を妨げることを抑制できる。
【００６６】
以上説明した第１実施形態の燃料電池車両９００によれば、第１カソードオフガス排出流路３３１に設けられ、第２カソードオフガス排出流路３３２への混合オフガスの供給流量を調整するモータ冷却分流弁３７０を備え、また、モータ温度または出口温度が高い場合には、これらの温度が低い場合に比べて、オイルクーラ６２０に混合オフガスを供給する第２カソードオフガス排出流路３３２への混合オフガスの供給流量（冷却エア流量ＱＣ）が大きくなるようにモータ冷却分流弁３７０の開度を調整する制御部７００を備えるので、モータ温度または出口温度が高い場合により多くの混合オフガスをオイルクーラ６２０に供給してオイルを冷却し、これによりトラクションモータ２０を冷却することができる。このため、トラクションモータ２０の冷却不足を抑制できる。
【００６７】
また、一般に、低速登坂中は、走行風が少なくオイルクーラ６２０が冷却され難い状況である。しかし、冷却エア流量決定処理によって決定された冷却エア流量ＱＣがオイルクーラ６２０に供給されるので、低速登坂中には、低速登坂中ではない場合に比べて、モータ温度がより低い状況からオイルクーラ６２０に対してより多くの混合オフガスを供給できる。このため、低速登坂中のために走行風が減少した状況であっても、トラクションモータ２０の冷却不足を抑制できる。また、モータ温度および出口温度に応じて冷却エア流量を制御するので、モータ温度および出口温度に関わらずに常に最大流量の混合オフガスをオイルクーラ６２０に供給する構成に比べて、エアコンプレッサ３２０等の補機の作動音、すなわち騒音を低減できる。
【００６８】
また、エア分流弁３４０の開度およびカソード背圧弁３５０の開度が、エア分流弁およびカソード背圧弁開度決定処理によって決定された開度となるように制御されるので、燃料電池スタック１００に求められる出力電力を得るために必要なエア流量、すなわち、供給エア量ＱｆｃＡを確保し、また、燃料電池スタック１００のドライアップやフラッディングの発生を抑制しつつ、冷却エア流量ＱＣを確保するようにエア分流弁３４０およびカソード背圧弁３５０の開度を設定することができる。
【００６９】
また、登坂中において、車速ＳＰＤおよび外気温Ｔｏに応じた流量の混合オフガスを、オイルクーラ６２０に当てられることができるので、オイルクーラ６２０を介してオイルを冷却し、また、かかる冷却されたオイルによりトラクションモータ２０を冷却できる。混合オフガスには、燃料電池スタック１００から排出された液水も含まれているため、混合オフガスの風量に加えて、かかる液水の蒸発熱によりオイルクーラ６２０を冷却することができる。また、混合オフガスをオイルクーラ６２０に当てることにより、混合オフガスに含まれる液水の水滴の大きさを小さくできる。このため、オイルクーラ６２０に当てた後の混合オフガスを外部に排出した際に、燃料電池車両９００の後続車両に大きな水滴がぶつかることを抑制できる。したがって、後続車両の走行を妨げることを抑制できる。
【００７０】
Ｂ．他の実施形態：
（Ｂ−１）上記実施形態のモータ冷却処理は、トラクションモータ２０を対象として実行されていたが、トラクションモータ２０に代えて、エアコンプレッサ３２０が有するモータや、循環用ポンプ２４０が有するモータなど、燃料電池車両９００が備える任意のモータを対象として実行されてもよい。エアコンプレッサ３２０が有するモータが冷却不足となった場合、燃料電池スタック１００への供給エア流量が制限されるために、燃料電池スタック１００の出力が制限されることとなる。そこで、エアコンプレッサ３２０が有するモータを冷却するためのモータ循環冷却系を備える構成においては、上述のモータ冷却処理を適用することにより、モータの冷却不足を抑制できる。
【００７１】
（Ｂ−２）上記実施形態の冷却エア流量決定処理において、モータ温度に関する条件と、出口温度に関する条件との２つの条件のうちの少なくとも一方が満たされているか否かに応じて冷却エア流量が決定されていたが、本開示はこれに限定されない。モータ温度に関する条件のみが満たされているか否かに応じて冷却エア流量が決定されてもよい。また、出口温度に関する条件のみが満たされているか否かに応じて冷却エア流量が決定されてもよい。さらに、出口温度に代えて、オイル流路６１０における任意の位置の温度に関する条件が満たされているか否か（さらに、モータ温度に関する条件が満たされているか否かの条件と併せて又は選択的に）に応じて冷却エア流量が決定されてもよい。すなわち一般には、トラクションモータ２０の温度と相関する任意のモータ相関温度に応じて冷却エア流量が決定されてもよい。同様に、モータ冷却分流弁開度決定処理においても同様に、モータ相関温度に応じてモータ冷却分流弁３７０の開度が決定されてもよい。
【００７２】
（Ｂ−３）上記実施形態のモータ冷却分流弁開度決定処理のステップＳ４３０およびＳ４５５において、モータ冷却分流弁３７０の開度ＧＰ３を、０％に代えて、ステップＳ４２０およびＳ４５０で決定される開度よりも小さな任意の値に設定してもよい。同様に、モータ冷却分流弁開度決定処理のステップＳ４２０およびＳ４５０において、モータ冷却分流弁３７０の開度ＧＰ３を、１００％に代えて、ステップＳ４３０およびＳ４５５で決定される開度よりも大きな任意の値に設定してもよい。
【００７３】
（Ｂ−４）各実施形態における燃料電池システム１０の構成は、あくまでも一例であり、種々変更可能である。例えば、エアコンプレッサ３２０が出力制限を受けた場合には、決定された冷却エア流量に関わらず、エアコンプレッサ３２０は、かかる制限下における最大流量でエアを供給するようにしてもよい。かかる構成においては、エア分流弁３４０の開度を０％として、エアコンプレッサ３２０から供給されるエアを、すべて燃料電池スタック１００を介して第２カソードオフガス排出流路３３２に供給するようにしてもよい。かかる構成によれば、燃料電池スタック１００を通って液水を含んだ混合オフガスをオイルクーラ６２０に供給できるので、混合オフガスの供給量が少なくてもオイルクーラ６２０を効率的に冷却できる。また、例えば、エア分流弁およびカソード背圧弁開度決定処理におけるステップＳ３２０〜Ｓ３３５を省略してもよい。また、例えば、単セル１１０は、固体高分子形燃料電池であったが、溶融炭酸塩形燃料電池、または、固体酸化物形燃料電池、または、リン酸形燃料電池であってもよい。また、オイルクーラ６２０を冷却するために供給するガスは、混合オフガスであったが、アノードオフガスおよびカソードオフガスのうちのいずれか一方であってもよい。
【００７４】
（Ｂ−５）上記実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、制御部７００の少なくとも一部の機能を、集積回路、ディスクリート回路、またはそれらの回路を組み合わせたモジュールにより実現してもよい。また、本開示の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。すなわち、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、データパケットを一時的ではなく固定可能な任意の記録媒体を含む広い意味を有している。
【００７５】
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…燃料電池システム、２０…トラクションモータ、４１…外気温センサ、４２…車速センサ、４３…加速度センサ、４４…重力センサ、４５…アクセル開度センサ、５１…車輪、１００…燃料電池スタック、１１０…単セル、１１１…電極板、２００…アノード側ガス供給排出機構、２１０…タンク、２２０…遮断弁、２２１…調圧弁、２２２…インジェクタ、２３１…燃料ガス供給流路、２３２…第１アノードオフガス排出流路、２３３…ガス循環路、２４０…循環用ポンプ、２５０…気液分離器、２６０…パージ弁、２６２…第２アノードオフガス排出流路、２７１…圧力センサ、３００…カソード側ガス供給排出機構、３０５…温度センサ、３１０…エアクリーナ、３２０…エアコンプレッサ、３３０…酸化剤ガス供給流路、３３１…第１カソードオフガス排出流路、３３２…第２カソードオフガス排出流路、３３３…カソードバイパス流路、３４０…エア分流弁、３５０…カソード背圧弁、３６０…マフラ、３７０…モータ冷却分流弁、３９１…酸化剤ガス供給部、３９２…カソードオフガス排出部、４００…燃料電池循環冷却機構、４１０…ラジエータ、４２０…温度センサ、４３０…循環用ポンプ、４４１…冷却媒体供給流路、４４２…冷却媒体排出流路、４４３…冷却媒体バイパス流路、４４４…冷却媒体分流弁、５００…電源回路、５２０…インバータ、５３０…燃料電池制御用コンバータ、５５０…二次電池、５６０…二次電池制御用コンバータ、５７０…電流測定部、５８０…セルモニタ、６００…トラクションモータ循環冷却系、６１０…オイル流路、６２０…オイルクーラ、６３０…オイルポンプ、６４０…温度センサ、６５０…温度センサ、７００…制御部、９００…燃料電池車両、ＧＰ１…開度、ＧＰ１ｆｃ…開度、ＧＰ２…開度、ΔＧＰ２…開度、ＧＰ３…開度、ＧＰ３ａ３…開度、ＧＰ３ａ４…開度、Ｑ１…最大流量、Ｑ２…中程度流量、Ｑ３…モータ冷却流量、Ｑ４…モータ冷却流量、ＱＣ…冷却エア流量、ＱｆｃＡ…供給エア量、Ｒ１…閾値、Ｒ２…閾値、ＳＰＤ…車速、ＳＰＤ１…閾値速度、ＳＰＤ２…閾値速度、Ｔ１…モータ温度、Ｔ２…出口温度、Ｔ４…閾値温度、Ｔｏ…外気温、Ｔｔｈ１０…閾値温度、Ｔｔｈ１１…閾値温度、Ｔｔｈ１３…閾値温度、Ｔｔｈ１４…閾値温度、Ｔｔｈ２０…閾値温度、Ｔｔｈ２１…閾値温度、Ｔｔｈ２３…閾値温度、Ｔｔｈ２４…閾値温度
【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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