(57)【要約】【課題】  燃料電池の冷却性能を確保しつつ騒音振動を抑制するためのラジエータファンの回転数制限を両立させることができる燃料電池の冷却制御装置を提供する。【解決手段】  目標ラジエータファン回転数演算部１０７は、目標冷却水温度と燃料電池入口冷却水温度センサ１０５の温度に応じて目標ラジエータファン回転数を演算する。ラジエータファン制限回転数演算部１０８は、車速からラジエータファン制限回転数を演算する。制限遅延値演算部１０９は、取出電力に応じてラジエータファン制限回転数に遅延を与えたラジエータファン遅延制限回転数を演算する。ラジエータファン最終制限回転数演算部１１０は、ラジエータファン制限回転数とラジエータファン遅延制限回転数との大きい方をラジエータファン最終制限回転数として出力し、回転数制限部１１１は、目標ラジエータファン回転数をラジエータファン最終制限回転数で制限して出力する。【選択図】    図１
2006228629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜を挟持するアノード及びカソードにおける電極反応によって発電する燃料電池と、該燃料電池とラジエタとの間に冷却液を循環させる冷却システムと、前記ラジエタに送風するファンとを備えた燃料電池システムの冷却制御装置において、
燃料電池またはその使用環境の状況に応じて前記ファン回転数を制限する制限回転数を演算するファン制限回転数演算手段と、
前記制限回転数の時間的な変化に遅れを設定する制限遅延手段と、
前記制限遅延手段で遅延された制限回転数に前記ファンの回転数を制限する回転数制限手段と、
を備えたことを特徴とする燃料電池の冷却制御装置。
【請求項２】
前記制限遅延手段は、
所定の無駄時間、遅れ要素を持つフィルタ、一定の変化率、のうち少なくとも一つに基づいて、前記制限値に遅れを与えることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の冷却制御装置。
【請求項３】
前記ファン制限回転数演算手段が算出する制限回転数が低い値から高い値へ変化する場合、前記制限遅延手段は、制限回転数に遅れを与えないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池の冷却制御装置。
【請求項４】
前記制限遅延手段は、
前記燃料電池からの取り出し電力あるいは取り出し電流が小さいほど大きな遅れを与えることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池の冷却制御装置。
【請求項５】
エアコンの作動状態がオン状態かオフ状態かを検出するエアコンオン／オフ検出手段をさらに備え、
前記制限遅延手段は、
前記エアコンオン／オフ検出手段が検出した状態がオン状態であるときにオフ状態であるときより小さな遅れを与えることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池の冷却制御装置。
【請求項６】
前記燃料電池の加湿状態を推定する加湿状態推定手段をさらに備え、
前記制限遅延手段は、
前記加湿状態推定手段が推定した加湿状態が湿潤であるほど小さな遅れを与え、前記加湿状態が乾燥しているほど大きな遅れを与えることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池の冷却制御装置。
【請求項７】
前記酸化ガスの燃料電池出口温度を検出する燃料電池出口酸化ガス温度検出手段をさらに備え、
該燃料電池出口酸化ガス温度検出手段が検出した温度に基づいて、前記加湿状態推定手段は、加湿状態を推定することを特徴とする請求項６に記載の燃料電池の冷却制御装置。
【請求項８】
前記燃料電池に加湿用の純水を供給する純水供給機構と、
加湿用の純水を蓄える純水タンクと、
純水タンクの水位を検出するタンク水位検出手段とをさらに備え、
前記加湿状態推定手段は、
前記タンク水位検出手段が検出した水位を用いることを特徴とする請求項６に記載の燃料電池の冷却制御装置。
【請求項９】
前記冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段をさらに備え、
前記制限遅延手段は、
前記冷却水温度検出手段が検出した温度が高いほど大きな遅れを与えることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池の冷却制御装置。
【請求項１０】
前記冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、
前記冷却水の温度に応じて燃料電池の出力を制限する出力制限手段とをさらに備え、
前記制限遅延手段は、
前記出力の制限がきつくかかるほど大きな遅れを与えることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池の冷却制御装置。
【請求項１１】
外気温度を検出する外気温度検出手段をさらに備え、
前記制限遅延手段は、
前記外気温度検出手段が検出した外気温度が高いほど大きな遅れを与えることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池の冷却制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の冷却制御装置に係り、特にラジエータに送風するファンの騒音を低減した燃料電池の冷却制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車は、圧縮水素ボンベ、液体水素タンク、水素吸蔵合金など、水素貯蔵装置を車両に搭載、または炭化水素系（メタノールなど）燃料を改質し、そこから供給される水素と酸素を含む大気を燃料電池に送り込んで反応させ、得られた電力を駆動力にする車両であり、電気エネルギへの変換効率の高さとクリーンさにおいて注目されている。
【０００３】
燃料電池車ではガソリン車同様にラジエータとラジエータに取り付けられたラジエータファンを用いて冷却水の放熱を実施している。このラジエータファンが高回転になることでドライバーに対して騒音として不快感を与えるときがあり、車速に応じてラジエータファン回転数の制限を行うなどの対策を行っている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開昭６１−２２９９２１号公報（第１４頁左上欄、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながらラジエータファンの回転数を制限すると、冷却水の温度が上昇して燃料電池の固体高分子電解質膜が乾燥し、発電に悪影響を与えるという問題点があった。このとき冷却水温度の上昇に合わせてラジエータファン回転数の制限を解除した場合、制限によって下げられたラジエータファン回転数が再度上昇して、ドライバーに違和感を与える。また、固体高分子電解質膜が乾燥しないように制限回転数をゆるくした場合、制限をゆるめた分だけラジエータファンが生じる騒音が大きくなってしまうという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題点を解決するために、本発明は、電解質膜を挟持するアノード及びカソードにおける電極反応によって発電する燃料電池と、該燃料電池とラジエタとの間に冷却液を循環させる冷却システムと、前記ラジエタに送風するファンとを備えた燃料電池システムの冷却制御装置において、燃料電池またはその使用環境の状況に応じて前記ファン回転数を制限する制限回転数を演算するファン制限回転数演算手段と、前記制限回転数の時間的な変化に遅れを設定する制限遅延手段と、前記制限遅延手段で遅延された制限回転数に前記ファンの回転数を制限する回転数制限手段と、を備えたことを要旨とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、燃料電池またはその使用環境の状況、例えば騒音振動低減要求によるファンの制限回転数に遅れを設定したので、騒音振動低減要求が強くなる車速低下時等におけるファン制限回転数は所定の遅れを持って低下するので、しばらくラジエータファンが高回転で回ることが可能となる。したがって、燃料電池出力低下時に、一時的にラジエータ通過風量の減少を補うことができ、燃料電池の熱容量などによる冷却水温度上昇を防止することができる。
【０００７】
また、冷却性能を確保するためにラジエータファンの制限回転数をゆるめるとラジエータファンが定常的に高回転になってしまうのに比べ、ラジエータファンの制限回転数に遅れを与えた場合は一時的に騒音振動抑制の要求によるラジエータファンの制限回転数よりも大きい回転数になってしまうものの、ゆるやかに制限回転数に違和感なく収束させることが可能で、冷却性能と音振性能の双方の要求を両立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、以下に説明する各実施例は、特に限定されないが燃料電池車両に本発明の燃料電池の冷却制御装置を適用した例である。燃料電池車両の場合、燃料電池またはその使用環境の状況に応じたファンの制限回転数は、車速に応じた制限回転数となる。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明に係る燃料電池の冷却制御装置の実施例１を備えた燃料電池システムの概略構成を説明する構成図である。図１において、燃料電池システムは、空気と水素と冷却水の供給を受けて発電を行う固体高分子型の燃料電池１０１と、燃料電池１０１へ冷却水を供給する冷却水ポンプ１０２と、冷却水の放熱を行うラジエータ１０３と、ラジエータ１０３に送風する回転数可変のラジエータファン１０４と、燃料電池入口の冷却水温度を検出する燃料電池入口冷却水温度センサ１０５と、燃料電池入口冷却水温度センサ１０５の信号を取り込み、内蔵された制御ソフトウエアに基づいて冷却水ポンプ１０２、ラジエータファン１０４を制御する冷却制御であるコントローラ１０６とを備えている。
【００１０】
尚、燃料電池１０１へ燃料ガスである水素を供給する水素供給手段、及び燃料電池１０１へ酸化剤ガスである空気を供給する空気供給手段は、通常の燃料電池における構成と同様であるので、図示を省略してある。
【００１１】
コントローラ１０６は、目標冷却水温度と燃料電池入口冷却水温度センサ１０５が検出した温度に応じて目標ラジエータファン回転数を演算する目標ラジエータファン回転数演算部１０７と、図外の車速センサが検出した車速に応じてラジエータファン制限回転数Rmaxを演算するラジエータファン制限回転数演算部１０８と、燃料電池１０１の取り出し電力に応じてラジエータファン制限回転数に遅延を与えたラジエータファン遅延制限回転数Raを演算する制限遅延値演算部１０９と、ラジエータファン制限回転数Rmaxとラジエータファン遅延制限回転数Raとを比較して値の大きい方をラジエータファン最終制限回転数Rfとして出力するラジエータファン最終制限回転数演算部１１０と、目標ラジエータファン回転数とラジエータファン最終制限回転数Rfとを比較して小さい方をラジエータファン１０４に対する制御値として出力する回転数制限部１１１とを備えている。また、コントローラ１０６は、図示しない目標冷却水ポンプ回転数演算部で目標冷却水ポンプ回転数を演算して冷却水ポンプ１０２へ出力している。
【００１２】
図１において、ラジエータファン制限回転数演算部１０８がファン制限回転数演算手段に対応し、制限遅延値演算部１０９とラジエータファン最終制限回転数演算部１１０とが制限遅延手段に対応し、回転数制限部１１１が回転数制限手段に対応する。
【００１３】
コントローラ１０６は、特に限定されないが本実施例及び以下の各実施例では、ＣＰＵと、制御プログラム及び制御マップを予め記憶したＲＯＭと、作業用ＲＡＭと、入出力インタフェースとを備えたマイクロプロセッサで構成されている。
【００１４】
目標ラジエータファン回転数演算部１０７は、燃料電池入口冷却水温度センサ１０５の出力と、燃料電池１０１を良好な状態で運転するために実験や机上検討で決定した目標冷却水温度を用いて目標ラジエータファン回転数を演算する。
【００１５】
ラジエータファン制限回転数演算部１０８では、ここには図示しない車速検出手段によって得られた車速に応じて、車両の乗員に不快感を与えることがないラジエータファン制限回転数Rmaxを演算する。制限遅延値演算部１０９は、燃料電池１０１の取り出し電力を用いて無駄時間を演算し、この無駄時間だけラジエータファン制限回転数Rmaxに遅延を施したラジエータファン遅延制限回転数Raを演算する。
【００１６】
ラジエータファン最終制限回転数演算部１１０では、ラジエータファン制限回転数Rmaxとラジエータファン遅延制限回転数Raを比較し、値の大きい方をラジエータファン最終制限回転数Rfとして出力する。このラジエータファン最終制限回転数演算部１１０により、定常状態からラジエータファン制限回転数Rmaxが低下するときには、ラジエータファン遅延制限回転数Raが選択して出力され、定常状態からラジエータファン制限回転数Rmaxが上昇するときには、ラジエータファン制限回転数Rmaxが選択して出力されるようになる。
【００１７】
回転数制限部１１１では、ラジエータファン最終制限回転数Rfと目標ラジエータファン回転数とを比較し、値の小さい方をラジエータファン１０４の回転数指令値Rtとして出力する。
【００１８】
図２は、コントローラ１０６によるラジエータファン１０４の回転数制御の詳細を説明する制御フローチャートであり、例えば、１０[msec]毎に実行されるものとする。
【００１９】
図２において、まずステップ（以下、ステップをＳと略す）２０１で燃料電池入口冷却水温度センサ１０５から燃料電池入口冷却水温度Tin を、車速検出手段から車速Ｖを読み込む。
【００２０】
次いで、Ｓ２０２で目標冷却水温度と燃料電池入口冷却水温度Tin との偏差からPI制御演算を用いて目標ラジエータファン回転数を演算する。
【００２１】
Ｓ２０３では、図３に示すような予めコントローラ１０６のＲＯＭに記憶させた車速とラジエータファン制限回転数との関係を示す特性から車速Ｖを用いてラジエータファン制限回転数Rmaxを演算する。図３の特性は、車速が低くなってくるとラジエータファンの騒音が聞こえやすくなるため、車速が低いほどラジエータファン上限回転数を低くするように実験や机上検討から設定する。
【００２２】
Ｓ２０４では、図４に示すような予めコントローラ１０６のＲＯＭに記憶させた取り出し電力と無駄時間との関係を示す特性から取り出し電力を用いて、無駄時間Tlを演算する。図４に示す特性は実験や机上検討で決定するが、取り出し電力が低いほど無駄時間を多く与えるようにする。これは、燃料電池からの取り出し電力が少なくなるほど単位時間当たりの生成される水の量が少なくなり、電解質膜が乾きやすくなるためである。
【００２３】
Ｓ２０５でラジエータファン制限回転数Rmaxに無駄時間Tlを施したラジエータファン遅延制限回転数Raを演算する。
【００２４】
Ｓ２０６でラジエータファン制限回転数Rmaxとラジエータファン遅延制限回転数Raを比較し、値の大きい方をラジエータファン最終制限回転数Rfへ代入する。
【００２５】
Ｓ２０７で目標ラジエータファン回転数とラジエータファン最終制限回転数Rfを比較し、値の小さい方をラジエータファン１０４へ指令するラジエータファン回転数指令値Rtへ代入する。
【００２６】
図５に冷却水温度とラジエータファン回転数の動きを表すタイムチャートを示す。図５（ａ）取り出し電力及び車速、（ｂ）ラジエータファン回転数、（ｃ）燃料電池入口冷却水温度は、目標ラジエータファン回転数へ車速による制限を加えただけの従来例である。図５（ａ）に破線で示す車速が高い状態から急に車両を減速したときに、図５（ｂ）に示すように車速に応じたラジエータファン回転数制限を行うと、燃料電池の熱容量及び燃料電池の発熱領域から冷却水路までの熱抵抗、車速の減速による走行風の減少によって、冷却液の温度が上昇していることが分かる。
【００２７】
次に、図５（ｄ）〜（ｆ）は、車速によるラジエータファン回転数制限に遅れを設定した場合の本実施例である。ラジエータファン回転数の制限が無駄時間Tlの後に効きだしていることが分かる。この無駄時間Tlの間、ラジエータファン１０４は高回転を維持し、ラジエータ通過風量の減少を緩和しつつ、十分な燃料電池の冷却を実施することができる。
【００２８】
本実施例ではラジエータファン制限回転数に遅れとして単純な無駄時間を与える例を示したが、ラジエータファン制限回転数の遅れには、所定の変化率制限を与える方法や、ｎ次のフィルタ（ｎ次遅れ要素）、あるいはそれらの組み合わせによって与えることも有効である。燃料電池車両の音響振動特性からの要求によって、机上検討や実験などにより最も有益な遅れ特性を選ぶことができる。これは以下の各実施例においても同様である。
【００２９】
本実施例では無駄時間Tlを求めるために、燃料電池の取り出し電力を使用したが、これに代えて燃料電池の取り出し電流を用いても良い。また、無駄時間Tlを求めるために何らかの入力を与えず、簡易的に固定値を与えるようにしても良い。
【００３０】
以上説明した本実施例によれば、音振要求によるファンの制限回転数に遅れを設定したので、車速を落とした際の制限回転数は所定の遅れを持ってから発生するため、しばらくファンが高回転で回ることが可能となり、ラジエータ通過風量の減少を補うことができ、燃料電池の熱容量などによる冷却水温度上昇を防止することができる。
【００３１】
また、冷却性能を確保するためにファンの制限回転数をゆるめるとファンが定常的に高回転になってしまうのに比べ、ファンの制限回転数に遅れを与えた場合は一時的に音振要求によるファンの制限回転数よりも大きい回転数になってしまうものの、ゆるやかに制限値に違和感なく収束させることが可能で、冷却性能と音振性能との双方の要求を両立することができる。
【実施例２】
【００３２】
図６は、本発明に係る燃料電池の冷却制御装置の実施例２を備えた燃料電池システムの概略構成を説明する構成図である。
【００３３】
図６の本実施例の構成と図１の実施例１の構成との相違は、エアコンのオン／オフ状態を検出するエアコンON/OFF検出部６０１が追加になり、制限遅延値演算部１０９の演算は燃料電池取り出し電力ではなく、エアコンON/OFF検出部６０１の出力を用いるようになった点である。その他の構成は、図１と同様であるので同じ構成要素には同じ符号を付与して重複する説明を省略する。
【００３４】
図７にコントローラ１０６内部で行われるラジエータファン制御のフローチャートを示す。この処理は１０[msec]に一度演算される。実施例１の図２と比べると、Ｓ２０１とＳ２０４がそれぞれＳ７０１とＳ７０４に置き換わっただけであり、その他のステップは、図２と同様である。
【００３５】
Ｓ７０１で燃料電池入口冷却水温度センサ１０５から燃料電池入口冷却水温度Tin を、車速検出手段から車速Ｖを、エアコンON/OFF検出部６０１からエアコンON/OFF状態を読み込む。
【００３６】
Ｓ７０４でエアコンがONであれば無駄時間TlにT1を、OFFであればT2を採用する。T1とT2は実験や机上検討で決定するが、エアコンがOFFよりもONの時に無駄時間が短くなるようにする。これはエアコンがONになると、燃料電池からの取り出し電力がエアコン消費電力分だけ増量され、単位時間当たりに生成される水の量が多くなるためである。
【００３７】
以上説明した本実施例によれば、エアコンがオンの時、ファンの制限回転数に小さな遅れを与えるようにした。エアコンがオンの状態ではエアコン消費電力分だけ燃料電池出力が増えて、単位時間当たりの生成水量が多くなるので、許容できる冷却水温度が高くなり、ラジエータファンの制限回転数の遅延を小さくして騒音を低減することができる。
【実施例３】
【００３８】
図８は、本発明に係る燃料電池の冷却制御装置の実施例３を備えた燃料電池システムの概略構成を説明する構成図である。
【００３９】
図８の本実施例の構成と図１の実施例１の構成との相違は、燃料電池１０１の加湿状態を推定するために燃料電池出口の空気温度を検出する燃料電池出口空気温度センサ８０１が追加になり、制限遅延値演算部１０９の演算は取り出し電力ではなく、燃料電池出口空気温度センサ８０１の出力を用いるようになった点である。その他の構成は、図１と同様であるので同じ構成要素には同じ符号を付与して重複する説明を省略する。
【００４０】
図９にコントローラ１０６内部で行われるラジエータファン制御のフローチャートを示す。この処理は１０[msec]に一度演算される。実施例１の図２と比べると、Ｓ２０１とＳ２０４がそれぞれＳ９０１とＳ９０４に置き換わっただけであり、その他のステップは、図２と同様である。
【００４１】
Ｓ９０１で燃料電池入口冷却水温度センサ１０５から燃料電池入口冷却水温度Tin を、車速検出手段から車速Ｖを、燃料電池出口空気温度センサ８０１から燃料電池出口空気温度Tao をそれぞれ読み込む。
【００４２】
Ｓ９０４では、図１０に示すような予めコントローラ１０６のＲＯＭに記憶させた燃料電池出口空気温度と無駄時間との関係を示す特性から燃料電池出口空気温度Tao を用いて、無駄時間Tlを演算する。図１０に示す特性は実験や机上検討で決定するが、燃料電池出口空気温度が高いほど無駄時間を多く与えるようにする。これは、燃料電池出口空気温度が高くなるほど燃料電池１０１の電解質膜が乾きやすくなり、湿潤状態が湿潤から乾燥状態へシフトするためである。
【００４３】
以上説明した本実施例によれば、燃料電池の加湿状態に応じてファン制限回転数の遅れの大きさを変えるようにしたので、電解質膜が乾燥気味のときには冷却を十分に行い、湿潤状態の時には騒音振動の低減を優先させることができる。
【００４４】
また、本実施例によれば、燃料電池出口空気温度で燃料電池の加湿状態を推定できるようにしたので、燃料電池出口空気温度が高く、飽和水蒸気圧の高い空気が燃料電池から排出される場合には、燃料電池の加湿状態が乾燥気味になることを考慮したラジエータファン制御を行うことができる。
【実施例４】
【００４５】
図１１は、本発明に係る燃料電池の冷却制御装置の実施例４を備えた燃料電池システムの概略構成を説明する構成図である。
【００４６】
図１１の本実施例の構成と図１の実施例１の構成との相違は、燃料電池１０１へ加湿を行うための純水流路と、純水を供給されるための純水ポンプ１１０１、純水を貯蔵するための純水タンク１１０２、純水タンク１１０２の水位を検出するための水位センサ１１０３が追加になっており、制限遅延値演算部１０９の演算は取り出し電力ではなく、水位センサ１１０３の出力を用いるようになった点である。また、ここには図示しない目標純水ポンプ回転数演算部で目標純水ポンプ回転数を演算し純水ポンプ１１０１へ純水ポンプ回転数指令値として出力するようになっている。その他の構成は、図１と同様であるので同じ構成要素には同じ符号を付与して重複する説明を省略する。
【００４７】
図１２にコントローラ１０６内部で行われるラジエータファン制御のフローチャートを示す。この処理は１０[msec]に一度演算される。実施例１の図２と比べると、Ｓ２０１とＳ２０４がそれぞれＳ１２０１とＳ１２０４に置き換わっただけであり、その他のステップは、図２と同様である。
【００４８】
Ｓ１２０１では、燃料電池入口冷却水温度センサ１０５から燃料電池入口冷却水温度Tin を、車速検出手段から車速Ｖを、水位センサ１１０３からタンク水位Lmを読み込む。
【００４９】
Ｓ１２０４では、図１３に示すような予めコントローラ１０６のＲＯＭに記憶させたタンク水位と無駄時間との関係を示す特性からタンク水位Lmを用いて、無駄時間Tlを演算する。図１３に示す特性は実験や机上検討で決定するが、タンク水位Lmが低いほど無駄時間を多く与えるようにする。これは、タンク水位が低いほど加湿のための純水が欠乏しているためである。
【００５０】
以上説明した本実施例によれば、水位センサにより燃料電池へ供給する加湿用純水が不足することを検知することができるため、水位が低下した場合にはラジエータファンの制限回転数の遅延を大きくして燃料電池温度を下げることにより確実に電解質膜の乾燥を防ぐことができる。
【実施例５】
【００５１】
図１４は、本発明に係る燃料電池の冷却制御装置の実施例５を備えた燃料電池システムの概略構成を説明する構成図である。
【００５２】
図１４の本実施例の構成と図１の実施例１の構成との相違は、制限遅延値演算部１０９の演算は取り出し電力ではなく、燃料電池入口冷却水温度センサ１０５の出力を用いるようになった点である。その他の構成は、図１と同様であるので同じ構成要素には同じ符号を付与して重複する説明を省略する。
【００５３】
図１５にコントローラ１０６内部で行われるラジエータファン制御のフローチャートを示す。この処理は１０[msec]に一度演算される。実施例１の図２と比べると、Ｓ２０４がＳ１５０４に置き換わっただけである。
【００５４】
Ｓ１５０４では、図１６に示すような予めコントローラ１０６のＲＯＭに記憶させた燃料電池入口冷却水温度と無駄時間との関係を示す特性から燃料電池入口冷却水温度Tin を用いて、無駄時間Tlを演算する。図１６に示す特性は実験や机上検討で決定するが、燃料電池入口冷却水温度が高いほど無駄時間を多く与えるようにする。これは、燃料電池入口冷却水温度が高くなるほど、燃料電池内部で水分が蒸発し易くなるので電解質膜が乾きやすくなるためである。
【００５５】
本実施例では燃料電池入口冷却水温度Tin を用いて無駄時間Tlを演算したが、燃料電池入口冷却水温度を用いて燃料電池の出力を制限する構成を持つシステムにおいて、出力制限の値に応じて無駄時間Tlを演算しても良い。
【００５６】
以上説明した本実施例によれば、冷却水温度が高いほどファンの制限回転数に大きな遅れを与えることができるので、冷却水温度が高いほど冷却を優先し、燃料電池の冷却能力不足などを防ぐことができる。
【００５７】
また、本実施例によれば、冷却水温度による出力制限が高いほどファンの制限回転数に大きな遅れを与えることができるので冷却を優先して出力制限を緩和し、動力性能を向上することができる。
【実施例６】
【００５８】
図１７は、本発明に係る燃料電池の冷却制御装置の実施例６を備えた燃料電池システムの概略構成を説明する構成図である。
【００５９】
図１７の本実施例の構成と図１の実施例１の構成との相違は、ラジエータ１０３を通過する気体の温度である外気温度を検出する外気温度センサ１７０１が追加になり、制限遅延値演算部１０９の演算は取り出し電力ではなく、外気温度センサ１７０１の出力を用いるようになった点である。その他の構成は、図１と同様であるので同じ構成要素には同じ符号を付与して重複する説明を省略する。
【００６０】
図１８にコントローラ１０６内部で行われるラジエータファン制御のフローチャートを示す。この処理は１０[msec]に一度演算される。実施例１の図２と比べると、Ｓ２０１とＳ２０４がそれぞれＳ１８０１とＳ１８０４に置き換わっただけである。
【００６１】
Ｓ１８０１で燃料電池入口冷却水温度センサ１０５から燃料電池入口冷却水温度Tin を、車速検出手段から車速Ｖを、外気温度センサ１７０１から外気温度Toを読み込む。
【００６２】
Ｓ１８０４では、図１９に示すような予めコントローラ１０６のＲＯＭに記憶させた外気温度と無駄時間との関係を示す特性から外気温度Toを用いて、無駄時間Tlを演算する。
【００６３】
図１９に示す特性は実験や机上検討で決定するが、外気温度が高いほど無駄時間を多く与えるようにする。これは、外気温度が高いことでラジエータの放熱能力が低下し冷却水温度が高くなりやすいためである。
【００６４】
以上説明した本実施例によれば、外気温度が高いほどファンの制限回転数に大きな遅れを与えることができるので、ラジエータを通過する風の温度が高いことによってラジエータ冷却能力が下がることを補うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る燃料電池の冷却制御装置の実施例１の構成を説明するシステム構成図である。
【図２】実施例１におけるラジエータファン回転数制御のフローチャートである。
【図３】車速−ラジエータファン上限回転数特性の例を示す図である。
【図４】取り出し電力−無駄時間特性の例を示す図である
【図５】実施例１のタイムチャートである。
【図６】本発明に係る燃料電池の冷却制御装置の実施例２の構成を説明するシステム構成図である。
【図７】実施例２におけるラジエータファン回転数制御のフローチャートである。
【図８】本発明に係る燃料電池の冷却制御装置の実施例３の構成を説明するシステム構成図である。
【図９】実施例３におけるラジエータファン回転数制御のフローチャートである。
【図１０】燃料電池出口空気温度−無駄時間特性の例を示す図である。
【図１１】本発明に係る燃料電池の冷却制御装置の実施例４の構成を説明するシステム構成図である。
【図１２】実施例４におけるラジエータファン回転数制御のフローチャートである。
【図１３】タンク水位−無駄時間特性の例を示す図である。
【図１４】本発明に係る燃料電池の冷却制御装置の実施例５の構成を説明するシステム構成図である。
【図１５】実施例５におけるラジエータファン回転数制御のフローチャートである。
【図１６】燃料電池入口冷却水温度−無駄時間特性の例を示す図である。
【図１７】本発明に係る燃料電池の冷却制御装置の実施例６の構成を説明するシステム構成図である。
【図１８】実施例６におけるラジエータファン回転数制御のフローチャートである。
【図１９】外気温度−無駄時間特性の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０１：燃料電池
１０２：冷却水ポンプ
１０３：ラジエータ
１０４：ラジエータファン
１０５：燃料電池入口温度センサ
１０６：コントローラ
１０７：目標ラジエータファン回転数演算部
１０８：ラジエータファン制限回転数演算部
１０９：制限遅延値演算部
１１０：ラジエータファン最終制限回転数演算部
１１１：回転数制限部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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