(57)【要約】【課題】  本発明は、燃料電池システムにおいてコンプレッサの吐出ガスの温度を監視することができる構成を低コストで実現することを目的とする。【解決手段】  酸化剤ガス供給用コンプレッサを有する燃料電池システムにおいて、酸化剤ガスの体積流量を算出する体積流量算出手段（４１）と、酸化剤ガスのコンプレッサ吐出圧を算出する吐出圧算出手段（４１）と、酸化剤ガスのコンプレッサ吸気温度を測定する吸気温度測定手段（７０）と、酸化剤ガスのコンプレッサ吸気圧を測定する吸気圧測定手段（７２）とを有し、体積流量、吐出圧、吸気温度及び吸気圧より酸化剤ガスのコンプレッサ吐出温度を算出する燃料電池システム。【選択図】  図１
2006196192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤ガス供給用コンプレッサを有する燃料電池システムにおいて、
酸化剤ガスの体積流量を算出する体積流量算出手段と、
酸化剤ガスのコンプレッサ吐出圧を算出する吐出圧算出手段と、
酸化剤ガスのコンプレッサ吸気温度を測定する吸気温度測定手段と、
酸化剤ガスのコンプレッサ吸気圧を測定する吸気圧測定手段とを有し、
体積流量、吐出圧、吸気温度及び吸気圧より酸化剤ガスのコンプレッサ吐出温度を算出することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
酸化剤ガス供給用のコンプレッサを有する燃料電池システムにおいて、
コンプレッサに供給される酸化剤ガスの体積流量Fairを求め、コンプレッサの吐出側の酸化剤ガスの圧力Poutと、コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの圧力Pinの測定値との比であるコンプレッサの圧縮比γを求め、これら求めた体積流量Fair及び圧縮比γと、コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの温度Tinの測定値とを用いてコンプレッサ効率ηを求め、該求めたコンプレッサ効率ηと前記コンプレッサ吸気側の温度Tinの測定値とに基づいて、コンプレッサ吐出側の酸化剤ガスの温度を推定演算する吐出温度算出手段を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
前記体積流量Fairは、コンプレッサ回転数REVに基づいて測定されるコンプレッサの送気流量を、コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの温度Tinの測定値と、コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの圧力Pinの測定値とを用いて、標準状態に換算することにより求められる請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記コンプレッサの送気流量は、コンプレッサ回転数REVと前記コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの温度Tinの測定値とを変数とした関係式に基づいて求められ、該関係式は、当該燃料電池システムの位置する高度の相違が補償されるように、平地条件と高地条件の違いにより少なくとも２種類用意される請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記コンプレッサの吐出側の酸化剤ガスの圧力Poutは、燃料電池における制御圧の測定値に基づいて求められる請求項２〜４の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
燃料電池にコンプレッサを介して圧縮した酸化剤ガスが供給される燃料電池システムにおいて、
コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの圧力Pinを測定する手段と、
コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの温度Tinを測定する手段と、
燃料電池における制御された圧力を測定する手段と、
コンプレッサ回転数REVを測定する手段と、
前記各手段が測定する各測定値を用いて、コンプレッサ吐出側の酸化剤ガスの温度を推定演算する吐出温度算出手段と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項７】
酸化剤ガス供給用のコンプレッサを有する燃料電池システムにおいて、
コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの圧力Pinの測定値に少なくとも基づいてコンプレッサの圧縮比γを求め、該求めた圧縮比γと、コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの温度Tinの測定値と、酸化剤ガスの既知の比熱比κとを用いて、コンプレッサ吐出側の酸化剤ガスの温度を推定演算する吐出温度算出手段を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項８】
前記吐出温度算出手段は、前記推定演算した吐出温度に、コンプレッサ回転数REVの関数で表される補正係数αを乗じて、前記推定演算した吐出温度の補正を行う請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記圧縮比γは、コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの圧力Pinの測定値と、燃料電池における制御圧の測定値に基づいて求めたコンプレッサの吐出側の酸化剤ガスの圧力Poutとの比として求められる請求項７又は８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記吐出温度算出手段により推定されたコンプレッサ吐出側の酸化剤ガスの温度が所定基準値を上回った場合に、システム異常であると判定する異常判定手段を備える請求項１〜８の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化剤ガス供給用のコンプレッサを有する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料と酸化剤とを供給され発電する燃料電池と、燃料電池に酸化剤としてエアを供給するコンプレッサを有するエア供給システムとを備えた燃料電池装置に適用され、コンプレッサの回転数と指令値との差の絶対値が所定値以上で、所定時間経過した場合には、エア供給システムの故障と判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１７９０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、燃料電池に対する出力要求値が高くなると、コンプレッサの仕事量（効率）が大きくなり、コンプレッサの吐出するガスの温度が上昇する傾向になる。このコンプレッサの吐出ガスの温度が許容限度値を超えると、コンプレッサの下流側、即ち燃料電池（スタック）側にある各部品（例えば、燃料電池自体若しくは加湿モジュール）等にダメージを与えることになる。
【０００４】
そこで、本発明は、酸化剤ガス供給用のコンプレッサを有する燃料電池システムにおいて、コンプレッサの吐出ガスの温度を監視することができる構成を低コストで実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明によれば、酸化剤ガス供給用コンプレッサを有する燃料電池システムにおいて、酸化剤ガスの体積流量を算出する体積流量算出手段と、酸化剤ガスのコンプレッサ吐出圧を算出する吐出圧算出手段と、酸化剤ガスのコンプレッサ吸気温度を測定する吸気温度測定手段と、酸化剤ガスのコンプレッサ吸気圧を測定する吸気圧測定手段とを有し、体積流量、吐出圧、吸気温度及び吸気圧より酸化剤ガスのコンプレッサ吐出温度を算出することを特徴とする燃料電池システムが提供される。
【０００６】
また、本発明によれば、酸化剤ガス供給用のコンプレッサを有する燃料電池システムにおいて、コンプレッサに供給される酸化剤ガスの体積流量Fairを求め、コンプレッサの吐出側の酸化剤ガスの圧力Poutと、コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの圧力Pinの測定値との比であるコンプレッサの圧縮比γを求め、これら求めた体積流量Fair及び圧縮比γと、コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの温度Tinの測定値とを用いてコンプレッサ効率ηを求め、該求めたコンプレッサ効率ηと前記コンプレッサ吸気側の温度Tinの測定値とに基づいて、コンプレッサ吐出側の酸化剤ガスの温度を推定演算する吐出温度算出手段を備えることを特徴とする燃料電池システムが提供される。
【０００７】
本発明において、前記体積流量Fairは、コンプレッサ回転数REVに基づいて測定されるコンプレッサの送気流量を、コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの温度Tinの測定値と、コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの圧力Pinの測定値とを用いて、標準状態に換算することにより求められるものであってよい。
【０００８】
また、前記コンプレッサの送気流量は、コンプレッサ回転数REVと前記コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの温度Tinの測定値とを変数とした関係式に基づいて求められ、該関係式は、当該燃料電池システムの位置する高度の相違が補償されるように、平地条件と高地条件の違いにより少なくとも2種類用意されるものであってよい。
【０００９】
また、前記コンプレッサの吐出側の酸化剤ガスの圧力Poutは、燃料電池における制御圧の測定値に基づいて求められるものであってよい。
【００１０】
更に、本発明によれば、燃料電池にコンプレッサを介して圧縮した酸化剤ガスが供給される燃料電池システムにおいて、コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの圧力Pinを測定する手段と、コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの温度Tinを測定する手段と、燃料電池における制御された圧力を測定する手段と、コンプレッサ回転数REVを測定する手段と、前記各手段が測定する各測定値を用いて、コンプレッサ吐出側の酸化剤ガスの温度を推定演算する吐出温度算出手段とを備えることを特徴とする燃料電池システムが提供される。
【００１１】
更に、本発明によれば、酸化剤ガス供給用のコンプレッサを有する燃料電池システムにおいて、コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの圧力Pinの測定値に少なくとも基づいてコンプレッサの圧縮比γを求め、該求めた圧縮比γと、コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの温度Tinの測定値と、酸化剤ガスの既知の比熱比κとを用いて、コンプレッサ吐出側の酸化剤ガスの温度を推定演算する吐出温度算出手段を備えることを特徴とする燃料電池システムが提供される。
【００１２】
本発明において、前記吐出温度算出手段は、前記推定演算した吐出温度に、コンプレッサ回転数REVの関数で表される補正係数αを乗じて、前記推定演算した吐出温度の補正を行うものであってよい。
【００１３】
また、前記圧縮比γは、コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの圧力Pinの測定値と、燃料電池における制御圧の測定値に基づいて求めたコンプレッサの吐出側の酸化剤ガスの圧力Poutとの比として、求められるものであってよい。
【００１４】
また、上記の本発明による各燃料電池システムにおいて、前記吐出温度算出手段により推定されたコンプレッサ吐出側の酸化剤ガスの温度が、所定基準値を上回った場合に、システム異常であると判定する異常判定手段を備えてよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上の通り本発明によれば、コンプレッサ吐出側に温度を測定する手段を設けることなく吐出温度を算出することができるため、システムを簡素化することができる。また、体積流量、吐出圧、吸気温度及び吸気圧は吐出温度を算出する以外にも燃料電池システムを運転する上で必要な値であり、これらの値を用いて吐出温度を推定することで低コストな吐出温度センサレスシステムを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１７】
図１は、本発明による燃料電池システムの一実施例を示す要部構成図である。燃料電池システムは、燃料電池１０を備える。燃料電池１０は、例えば固体高分子型燃料電池であり、複数の単セル２０を積層したスタック構造を有する。尚、単セル２０は、電解質膜の両側にアノードとカソードとを有し、アノード及びカソードの外側にはセパレータが設けられる。各単セル２０は、一方のアノード側が他方のカソード側と対向するように積層され、各単セル２０同士はセパレータを介して離隔される。以下、本発明に関わるカソード側の構成を主に説明していく。
【００１８】
燃料電池１０の上流側には、空気又は酸化剤を含有するガス（以下、「酸化剤ガス」という）を供給する酸化剤ガス供給システム４０が配置される。酸化剤ガスは、エアクリーナー４４によりガス中の不純物が除去され、エアコンプレッサ４２に供給される。エアコンプレッサ４２の前段には、流量センサ４５が設けられる。エアコンプレッサ４２は、電子制御ユニット４１（以下、コンプレッサＥＣＵ４１）により制御され、モータ４２ａを動力源として、入口側（エアクリーナー４４側）から吸気した酸化剤ガスを圧縮して出口側に吐出する。エアコンプレッサ４２で圧縮・吐出された酸化剤ガスは、インタークーラー４６により冷却され、燃料電池１０に供給される。
【００１９】
尚、エアコンプレッサ４２の動作により発生する熱は、ラジエータ５０を介して外部に放出される。すなわち、ラジエータ５０を含む冷却回路には、モータ５２により駆動されるポンプ５４により、エアコンプレッサ４２やインタークーラー４６における熱交換のための冷却水が循環される。ラジエータ５０は、例えば燃料電池システムが車両に搭載される場合、通常的なラジエータと同様、車両の前部に設けられる。
【００２０】
燃料電池１０の入口側からは、酸化剤ガスは、各単セル２０に分配・供給され、各単セル２０の陽極側で進行する電気化学反応に供される。尚、アノード側では、同様に、燃料ガスが、燃料ガス供給マニホールドを介して各単セル２０の燃料ガス流路に分配・供給され、各単セル２０の陰極側で進行する電気化学反応に供される。このようにして各単セル２０で発生する起電力は、積層体の端部付近に設けられる出力端子（図示せず）を介して取り出される。
【００２１】
燃料電池１０の下流側には、調圧弁６２を介して排気管６０が接続される。調圧弁６２と燃料電池１０との間には、圧力センサ６４が設けられる。調圧弁６２は、適切なコントローラ（ＥＣＵ）により、圧力センサ６４の検出値に基づいて、燃料電池１０（スタック）内を所定の圧力（制御圧）に調整するように開閉制御される。尚、図１に示す例では、排気管６０は、バルブ６６を介してエアコンプレッサ４２の前段に分岐・接続され、燃料電池１０から排出される酸化剤ガスの一部がエアコンプレッサ４２の前段で混入されるカソード循環システムが構成されている。この場合、比較的水分の多い排気ガスにより燃料電池１０に導入される酸化剤ガスに湿気が付与されるので、インタークーラー４６と燃料電池１０との間に加湿モジュールを設ける必要がない。但し、本発明は、インタークーラー４６と燃料電池１０との間に加湿モジュールを設ける構成に対しても適用可能である。
【００２２】
燃料電池システムの動作時、コンプレッサＥＣＵ４１は、例えば燃料電池１０に対する要求出力値（目標発電量）に応じて、エアコンプレッサ４２の仕事量を制御する。エアコンプレッサ４２の仕事量が大きいとき、エアコンプレッサ４２の吐出される酸化剤ガスの温度（以下、「吐出温度Ｔout[K]」という）が上昇する。吐出温度Ｔoutが一定限度以上に上昇すると、インタークーラー４６にて十分に温度低下させることができず、エアコンプレッサ４２の下流側にある各種部品（燃料電池１０や加湿モジュール）がダメージを受ける。かかる吐出温度Ｔoutの過度の上昇は、エアコンプレッサ４２等になんらかの異常が生じた場合にも起こりうる。
【００２３】
以下に説明する各実施例は、かかる課題に新規に着目し、エアコンプレッサ４２の下流側に温度センサを設定することなく、既存のセンサ等による測定値を有効に用いて吐出温度Ｔoutを推定演算することで、低コストで、吐出温度Ｔoutの上昇による燃料電池１０等へのダメージを効果的に防止するものである。
【実施例１】
【００２４】
図２は、実施例１に係るコンプレッサＥＣＵ４１の演算部（ＣＰＵ）で実行されてよい主要処理を示すフローチャートである。
【００２５】
先ず、ステップ１００では、コンプレッサＥＣＵ４１は、エアコンプレッサ４２の回転数REV（以下、「エアコンプレッサ回転数REV」という）と、エアコンプレッサ４２の送気流量V［L/min］）と、エアコンプレッサ４２の吸気側の酸化剤ガスの温度（以下、「吸気温度Tin[K]」という）と、コンプレッサ吸気側の酸化剤ガスの圧力（以下、「吸気圧力Pin」という）とに基づいて、エアコンプレッサ４２に供給される酸化剤ガスの体積流量Fair［NL/min］を求める。
【００２６】
ここで、エアコンプレッサ４２の送気流量Vは、エアコンプレッサ回転数REVとの所定の関係式（典型的な比例式でよい）から求めることができる。エアコンプレッサ回転数REVは、エアコンプレッサ４２に設けられ、エアコンプレッサ４２の回転数を実測する回転計の測定値が用いられてよい。或いは、エアコンプレッサ４２を制御するコンプレッサＥＣＵ４１によるエアコンプレッサ４２のモータ４２ａに対する回転数指示値（目標回転数）に基づく値が用いられてもよい。
【００２７】
吸気温度Tinは、エアコンプレッサ４２の上流側に設けられる温度センサ７０による測定値が用いられる。尚、図１に示す温度センサ７０は、酸化剤ガス用の供給管の入口（大気側）付近に設けられているが、エアコンプレッサ４２より上流側であればいかなる適切な場所に設定されてもよく、例えば、エアコンプレッサ４２の直前に設けられてもよい。吸気圧力Pinは、同様に、エアコンプレッサ４２の上流側に設けられる圧力センサ７２による測定値が用いられる。尚、図１に示す圧力センサ７２は、酸化剤ガスの供給管の入口（大気側）付近に設けられているが、エアコンプレッサ４２より上流側であればいかなる適切な場所に設定されてもよく、例えば、エアコンプレッサ４２の直前に設けられてもよい。体積流量Fairは、エアコンプレッサ４２の送気流量Vを、吸気温度Tinと吸気圧力Pinとを用いて気体の状態方程式により標準状態に換算することにより求められる。
【００２８】
次にステップ１１０では、コンプレッサＥＣＵ４１は、酸化剤ガスの制御圧からエアコンプレッサ４２の吐出側の酸化剤ガスの圧力（以下、「吐出圧力Pout」という）を求める。吐出圧力Poutは、上述の調圧弁６２と燃料電池１０の間に設けられた圧力センサ６４による測定値との所定の関係式から求めることができる。この関係式は、システム特有のものでありえ、マップ形式として予め用意されてよく、コンプレッサＥＣＵ４１のメモリに記憶される。
【００２９】
続くステップ１２０では、コンプレッサＥＣＵ４１は、上記各ステップ１００と１１０で計測若しくは算出した各値、すなわち体積流量Fair、吐出圧力Pout、吸気圧力Pin、吸気温度Tin、コンプレッサ効率ηのマップ値から吐出温度Ｔoutを算出する。
【００３０】
ここで、吐出圧力Poutは、吸気温度Tin及びコンプレッサ効率ηを用いて次式により求められる。
Ｔout＝Tin／η
但し、η＝Wad／W0
ここで、W0［kW］は全断熱圧縮仕事であり、Wadは、理論断熱圧縮仕事である。
理論断熱圧縮仕事Wadは、次式で表される。
Wad＝Gc＊hc／1000
＝Fair＊ρair＊Cp＊ΔTc／60／1000／1000
＝Fair＊ρair＊Cp＊Tin＊{γ＾（κ−１／κ）−１}／60／1000／1000  
但し、
Gｃ［kg/sec］：質量流量
hc[J/kg]：断熱ヘッド
ρair[kg/m3]：酸化剤ガスの密度
Cp[J/kg・K]：酸化剤ガスの比熱
ΔTc[K]：理論温度上昇
κ：酸化剤ガスの比熱比
であり、以上は既知の値である。尚、酸化剤ガスの物性値ρair、κ等は、酸化剤のキャリアガス（空気又は水蒸気）の同物性値を用いて計算されたものが用いられてよく、簡易的に、例えばκは空気の比熱比約1.4が用いられてよい。
【００３１】
また、γは、エアコンプレッサ４２の圧縮比（圧縮率＝吐出圧力Pout／吸気圧力Pin）であり、吐出圧力Pout及び吸気圧力Pinの各測定値を用いて求められる。
【００３２】
続くステップ１３０では、コンプレッサＥＣＵ４１は、上記ステップ１２０で求めた吐出温度Ｔoutが所定の基準値（上限許容値）を上回ったか否かを判定し、否定判定の場合、システムが正常に作動しているとして今回のルーチンが終了される。一方、肯定判定の場合、すなわち吐出温度Ｔoutが所定の基準値を上回った場合、システムに異常が発生したと判断され、吐出温度異常処理ルーチンに移る（ステップ１４０）。このステップ１４０では、コンプレッサＥＣＵ４１は、例えばエアコンプレッサ４２の出力制限（燃料電池１０の出力制限）や作動停止を実現してよい。
【００３３】
以上のように本実施例によれば、エアコンプレッサ４２の下流側（エアコンプレッサ４２の出口側とインタークーラー４６との間）に温度センサを設けて、直接的に吐出圧力Poutを測定するのではなく、燃料電池システムの制御に必要な各種測定値又は算出値を有効利用して、吐出圧力Poutを高精度に推定することができるので、低コストで優れたフェールセーフ機能を実現することができる。
【００３４】
尚、本実施例において、エアコンプレッサ４２の送気流量Vは、高度の相違（それに伴う外気圧の相違）が補償されるように、コンプレッサ回転数REVと吸気温度Tinの測定値とを変数として、以下のような近似式により線形近似して求めてもよい。
V＝ａ＊REV＋ｂ
ここで、ａ，ｂは、図3に示すように、高度の異なる地点で測定された実験値に適合するように線形近似することで決定される。図３には、平地条件（101.3kPa−abs）における実験値と、高地条件（70kPa−abs）がプロットされている。このように、送気流量Vを求めるための関係式は、平地条件と高地条件の違いにより少なくとも2種類用意されてよい。この場合、例えば燃料電池１０が車両のような移動性の高い移動体に搭載される場合であっても、高度の相違が補償されるので、吐出温度Ｔoutの高い精度を維持することができる。
【００３５】
以上説明したように、実施例１は酸化剤ガス供給用コンプレッサを有する燃料電池システムであって、酸化剤ガスの体積流量を算出する体積流量算出手段（コンプレッサＥＣＵ４１）と、酸化剤ガスのコンプレッサ吐出圧を算出する吐出圧算出手段（コンプレッサＥＣＵ４１）と、酸化剤ガスのコンプレッサ吸気温度を測定する吸気温度測定手段（７０）と、酸化剤ガスのコンプレッサ吸気圧を測定する吸気圧測定手段（７２）とを有し、体積流量、吐出圧、吸気温度及び吸気圧より酸化剤ガスのコンプレッサ吐出温度を算出する燃料電池システムである。
【実施例２】
【００３６】
図４は、実施例２に係るコンプレッサＥＣＵ４１の演算部（ＣＰＵ）で実行されてよい主要処理を示すフローチャートである。
【００３７】
先ず、ステップ２００では、コンプレッサＥＣＵ４１は、エアコンプレッサ４２の吸気温度Tin、及び、エアコンプレッサ４２の吸気圧力Pinの各測定値を取得する。
【００３８】
吸気温度Tinは、エアコンプレッサ４２の上流側に設けられる温度センサ７０による測定値が用いられる。吸気圧力Pinは、同様に、エアコンプレッサ４２の上流側に設けられる圧力センサ７２による測定値が用いられる。
【００３９】
次のステップ２１０では、コンプレッサＥＣＵ４１は、酸化剤ガスの制御圧からエアコンプレッサ４２の吐出圧力Poutを求める。吐出圧力Poutは、上述の調圧弁６２と燃料電池１０の間に設けられた圧力センサ６４による測定値との所定の関係式から求めることができる。この関係式は、システム特有のものでありえ、マップ形式として予め用意されてよく、コンプレッサＥＣＵ４１のアクセス可能なメモリに記憶される。
【００４０】
続くステップ２２０では、コンプレッサＥＣＵ４１は、上記ステップ２００，２１０で取得したエアコンプレッサ４２の吸気温度Tin、及び、エアコンプレッサ４２の吸気圧力Pinの各測定値から、エアコンプレッサ４２の圧縮比γ（＝吐出圧力Pout／吸気圧力Pin）を求める。
【００４１】
続くステップ２３０では、コンプレッサＥＣＵ４１は、上記ステップ２００で取得した吸気温度Tin、及び、上記ステップ２２０で求めたエアコンプレッサ４２の圧縮比γを用いて、次の関係式からエアコンプレッサ４２の吐出温度Ｔoutを求める。
Ｔout＝Tin＊γ＾（κ−１／κ）
続くステップ２４０では、コンプレッサＥＣＵ４１は、上記ステップ２３０で求めた吐出温度Ｔoutが所定の基準値を上回ったか否かを判定し、否定判定の場合、システムが正常に作動しているとして今回のルーチンが終了される。一方、肯定判定の場合、すなわち吐出温度Ｔoutが所定の基準値を上回った場合、システムに異常が発生したと判断され、吐出温度異常処理ルーチンに移る（ステップ２５０）。このステップ２５０では、コンプレッサＥＣＵ４１は、例えばエアコンプレッサ４２の出力制限（燃料電池１０の出力制限）や作動停止を実現してよい。
【００４２】
以上のように本実施例によれば、上記の実施例１と同様、エアコンプレッサ４２の下流側に温度センサを設けて、直接的に吐出圧力Poutを測定するのではなく、燃料電池システムの制御に必要な各種測定値又は算出値を有効利用して、吐出圧力Poutを高精度に推定することができるので、低コストで優れたフェールセーフ機能を実現することができる。 
【実施例３】
【００４３】
図５は、実施例３に係るコンプレッサＥＣＵ４１の演算部（ＣＰＵ）で実行されてよい主要処理を示すフローチャートである。
【００４４】
先ず、ステップ３００では、コンプレッサＥＣＵ４１は、エアコンプレッサ回転数REV、エアコンプレッサ４２の吸気温度Tin、及び、エアコンプレッサ４２の吸気圧力Pinの各測定値を取得する。
【００４５】
エアコンプレッサ回転数REVは、エアコンプレッサ４２の回転数を実測する回転計の測定値が用いられてよい。或いは、エアコンプレッサ４２を制御するコンプレッサＥＣＵ４１によるエアコンプレッサ４２のモータ４２ａに対する回転数指示値（目標回転数）に基づく値が用いられてもよい。上記各実施例と同様、吸気温度Tinは、エアコンプレッサ４２の上流側に設けられる温度センサ７０による測定値が用いられる。吸気圧力Pinは、同様に、エアコンプレッサ４２の上流側に設けられる圧力センサ７２による測定値が用いられる。
【００４６】
次のステップ３１０では、コンプレッサＥＣＵ４１は、酸化剤ガスの制御圧からエアコンプレッサ４２の吐出圧力Poutを求める。吐出圧力Poutは、上述の調圧弁６２と燃料電池１０の間に設けられた圧力センサ６４による測定値との所定の関係式から求めることができる。この関係式は、システム特有のものでありえ、マップ形式として予め用意されてよく、コンプレッサＥＣＵ４１のアクセス可能なメモリに記憶される。次のステップ３２０では、コンプレッサＥＣＵ４１は、上記ステップ３００，３１０で取得したエアコンプレッサ４２の吸気温度Tin、及び、エアコンプレッサ４２の吸気圧力Pinの各測定値から、エアコンプレッサ４２の圧縮比γを求める。
【００４７】
続くステップ３３０では、コンプレッサＥＣＵ４１は、上記ステップ３００で取得したエアコンプレッサ回転数REV、吸気温度Tin、及び、上記ステップ３２０で求めたエアコンプレッサ４２の圧縮比γを用いて、次の関係式からエアコンプレッサ４２の吐出温度Ｔoutを求める。
Ｔout＝Tin＊γ＾（κ−１／κ）＊α
ここで、αは、エアコンプレッサ４２から発生する熱（エアコンプレッサ４２の効率により変化）に起因した吐出温度Ｔoutの温度上昇を考慮するために導入された補正係数であり、次のように表される。
α＝Ａ＊REV＋B
A,Bは、図６に示すように、実験により得られるエアコンプレッサ回転数REVと、吐出温度Ｔoutの理論値に対する実測値の比との関係に適合するように線形近似することで決定される。
【００４８】
続くステップ３４０では、コンプレッサＥＣＵ４１は、上記ステップ３３０で求めた吐出温度Ｔoutが所定の基準値を上回ったか否かを判定し、否定判定の場合、システムが正常に作動しているとして今回のルーチンが終了される。一方、肯定判定の場合、すなわち吐出温度Ｔoutが所定の基準値を上回った場合、システムに異常が発生したと判断され、吐出温度異常処理ルーチンに移る（ステップ３５０）。このステップ３５０では、コンプレッサＥＣＵ４１は、例えばエアコンプレッサ４２の出力制限（燃料電池１０の出力制限）や作動停止を実現してよい。
【００４９】
以上のように本実施例によれば、上記の各実施例と同様、エアコンプレッサ４２の下流側に温度センサを設けて、直接的に吐出圧力Poutを測定するのではなく、燃料電池システムの制御に必要な各種測定値又は算出値を有効利用して、吐出圧力Poutを高精度に推定することができるので、低コストで優れたフェールセーフ機能を実現することができる。また、実験により適合された補正係数αにより実際の吐出温度Ｔoutに及ぼすエアコンプレッサ４２自身の発生する熱の影響が加味されるので、吐出温度Ｔoutの推定精度が向上する。
【００５０】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５１】
例えば、上述の実施例では、エアコンプレッサ４２の吐出圧力Poutは、酸化剤ガスの制御圧（圧力センサ６４による測定値）から求められているが、制御圧を所定の一定値に保つ燃料電池システムにおいては、エアコンプレッサ４２の吐出圧力Poutは、当該一定値の制御圧から予め定まる固定値であってもよい。この場合は、圧力センサ６４の測定値を用いる必要がなくなる。また、吐出圧力Poutは、例えばエアコンプレッサ４２の出口側（エアコンプレッサ４２の出口側とインタークーラー４６との間）に圧力センサを設定して測定値として取得してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による燃料電池システムの一実施例を示す要部構成図である。
【図２】実施例１に係るコンプレッサＥＣＵ４１の演算部（ＣＰＵ）で実行されてよい主要処理を示すフローチャートである。
【図３】高度の相違を補償する近似の説明図である。
【図４】実施例２に係るコンプレッサＥＣＵ４１の演算部（ＣＰＵ）で実行されてよい主要処理を示すフローチャートである。
【図５】実施例３に係るコンプレッサＥＣＵ４１の演算部（ＣＰＵ）で実行されてよい主要処理を示すフローチャートである。
【図６】エアコンプレッサ４２の発熱による吐出温度Ｔoutの温度上昇を補償する近似の説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    燃料電池
２０    単セル
４０    酸化剤ガス供給システム
４１    コンプレッサＥＣＵ
４２    エアコンプレッサ
４２ａ    モータ
４４    エアクリーナー
４５    流量センサ
４６    インタークーラー
５０    ラジエータ
５２    モータ
５４    ポンプ
６０    排気管
６２    調圧弁
６４    圧力センサ
６６    バルブ
７０    温度センサ
７２    圧力センサ
【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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