(57)【要約】【課題】燃料電池に冷却水を迅速に供給する。【解決手段】コントローラ１３が、温度センサ１２によって燃料電池１から排出される冷却水の温度を検出することにより燃料電池１の運転温度を推定し、燃料電池１の運転温度が所定値以上であると推定された場合、調節弁６を開くことにより冷却水流路２内の冷却水の一部を温調冷却水タンク５に分流させる。そして、コントローラ１３は、温調冷却水タンク５内部で冷却された冷却水を冷却水流路２内の冷却水に混入させることにより燃料電池１の運転温度を所定温度範囲内に保持する。【選択図】図１
2006147285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水を供給することにより燃料電池を冷却する冷却水流路と、
燃料電池上流側の冷却水流路に対し並列に配設され、内部に導入された冷却水を冷却する温調冷却水タンクと、
前記冷却水タンクの入口側に設けられた調節弁と、
前記燃料電池が所定温度以上であるか否かを判別し、燃料電池が所定温度以上である場合、前記調節弁を開くことによって温調冷却水タンク内の冷却水を前記冷却水経路を流れる冷却水に混入又は代替することにより、燃料電池が所定温度以下になるように制御する制御部と
を備えることを特徴とする燃料電池冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池冷却システムであって、
前記燃料電池の下流側における冷却水の温度を検出する第１検出部を備え、
前記制御部は、燃料電池に対する要求電力から燃料電池の発熱量を推定し、前記第１検出部により検出された冷却水の温度と推定された発熱量とに従って燃料電池が所定温度以上になるか否かを予測し、燃料電池が所定温度以上になることが予測された場合、燃料電池が所定温度以下になるように制御することを特徴とする燃料電池冷却システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池冷却システムであって、
前記温調冷却水タンク内部の冷却水の温度を検出する第２検出部を備え、
前記制御部は、燃料電池に対する要求電力から燃料電池の発熱量を推定し、前記第１及び第２検出部により検出された冷却水の温度と推定された発熱量とに従って、温調冷却水タンクから燃料電池に供給する冷却水量を決定することを特徴とする燃料電池冷却システム。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の燃料電池冷却システムであって、
前記制御部は、燃料電池が所定温度以上にならないと予測された場合、前記調節弁を閉状態に制御することを特徴とする燃料電池冷却システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の燃料電池冷却システムであって、
前記温調冷却水タンクは、車両の強電系を冷却するための冷却水との間で熱交換を行わせることにより、内部に導入された冷却水を冷却することを特徴とする燃料電池冷却システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の燃料電池冷却システムであって、
前記温調冷却水タンク内は、温調冷却水タンクに冷却風を供給する冷却ファンにより内部に導入された冷却水を冷却することを特徴とする燃料電池冷却システム。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のうち、いずれか１項に記載の燃料電池冷却システムであって、
前記温調冷却水タンク内部の冷却水を昇温する昇温部を備え、前記制御部は、燃料電池が低温から起動される際、前記昇温部により昇温された冷却水を燃料電池に供給することを特徴とする燃料電池冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の運転温度を所定温度に制御するための燃料電池冷却システムに関し、より詳しくは、燃料電池に冷却水を迅速に供給するための技術に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料電池から排出される冷却水の温度を検出することにより燃料電池の出力増加に伴う発熱量増加を検出し、燃料電池の発熱量増加に応じてラジエータに冷却風を供給するラジエータファンの風量を増大させることにより、燃料電池の運転温度を所定温度に制御する燃料電池冷却システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）
【特許文献１】特開２００４−１７９１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来までの燃料電池冷却システムは、ラジエータに冷却水を通過させることによって低温の冷却水を生成する構成となっているために、吸熱量が大きい低温の冷却水を燃料電池に迅速に供給することができず、燃料電池が過渡的に高温状態で運転することによって燃料電池に負荷が掛かることがある。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料電池に冷却水を迅速に供給することが可能な燃料電池冷却システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するために、本発明に係る燃料電池冷却システムは、冷却水を供給することにより燃料電池を冷却する冷却水流路と、燃料電池上流側の冷却水流路に対し並列に配設され、内部に導入された冷却水を冷却する温調冷却水タンクと、冷却水タンクの入口側に設けられた調節弁と、燃料電池が所定温度以上であるか否かを判別し、燃料電池が所定温度以上である場合、調節弁を開くことによって温調冷却水タンク内の冷却水を冷却水経路を流れる冷却水に混入又は代替することにより、燃料電池が所定温度以下になるように制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る燃料電池冷却システムによれば、燃料電池が所定温度以上である場合、燃料電池上流側に設けられた温調冷却水タンク内の冷却水をラジエータを介することなく燃料電池に供給するので、燃料電池に冷却水を迅速に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態となる燃料電池冷却システムの構成と動作について説明する。
【０００８】
〔燃料電池冷却システムの構成〕
本発明の一実施形態となる燃料電池冷却システムは、車両に搭載され、図１に示すように、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池１に冷却水を供給する冷却水流路２と、冷却水を燃料電池１に圧送する冷却水ポンプ３と、冷却水流路２内の冷却水を冷却するラジエータ４と、燃料電池１の上流側の冷却水流路２に対し並列に配設された温調冷却水タンク５と、温調冷却水タンク５の入口側に設けられた調節弁６とを主な構成要素として備える。また、温調冷却水タンク５内部には、ラジエータ４によって冷却された冷却水を車両の強電系７に供給する強電系冷却水流路８から分流されたバイパス流路９が導通されており、バイパス流路９の入口側に設けられた調節弁１０の開度を調整して強電系冷却水流路８内の冷却水をバイパス流路９に分流させることにより、温調冷却水タンク５内の冷却水を冷却可能なように構成されている。また、この燃料電池冷却システムは、温調冷却水タンク５内部の冷却水の温度を検出する温度センサ１１と、燃料電池１から排出された冷却水の温度を検出する温度センサ１２と、燃料電池冷却システム全体の動作を制御するコントローラ１３を備える。
【０００９】
〔燃料電池冷却システムの動作〕
一般に、図２，図３に示すように、ラジエータと冷却水ポンプの制御により吸熱量が大きい低温の冷却水が燃料電池に到達することによって、燃料電池の出口側の冷却水温度が安定するまでにはおよそ５０［sec］程の時間を要する。このため、車速が増加する等の原因によって燃料電池の出力量が増加し、燃料電池の運転温度が急激に増加した場合には、燃料電池は過渡的に高温状態になり、この高温状態は燃料電池を劣化させる原因となる。そこで、本発明の一実施形態となる燃料電池冷却システムでは、コントローラ１３が、温度センサ１２によって燃料電池１から排出される冷却水の温度を検出することにより燃料電池１の運転温度を推定し、燃料電池１の運転温度が所定値以上であると推定された場合、調節弁６を開くことにより冷却水流路２内の冷却水の一部を温調冷却水タンク５に分流させる。そして、コントローラ１３は、温調冷却水タンク５内部で冷却された冷却水を冷却水流路２内の冷却水に混入させることにより燃料電池１の運転温度を所定温度範囲内に保持する。なお、この時、コントローラ１３は、冷却水流路２内の冷却水を全て温調冷却水タンク５に導入し、燃料電池１に供給する冷却水を全て温調冷却水タンク５からの冷却水に代替してもよい。そして、このような処理によれば、図４に示すように、吸熱量が大きい低温の冷却水を迅速に燃料電池１に供給することができるので、燃料電池１が過渡的に高温状態になり、燃料電池が劣化することを抑制できる。
【００１０】
なお、コントローラ１３は、要求出力から燃料電池１の発熱量を予測し、予測された発熱量と温度センサ１２によって検出された冷却水の温度から燃料電池１内部の温度が所定値以上になると予測される場合において、上記制御を行うとよい。このような処理によれば、過渡的、且つ、迅速に冷却水の吸熱量を増加させ、冷却水の温度を所定値以上にする余分発熱量を吸収することができる。
【００１１】
また、コントローラ１３は、要求出力から燃料電池１の発熱量を予測し、予測された発熱量と、温度センサ１１によって検出される温調冷却水タンク５内部の冷却水温度と、温度センサ１２により検出される燃料電池１出口側の冷却水温度から、温調冷却水タンク５を経由させる冷却水の流量を決定するとよい。このような処理によれば、タイムラグを発生させることなく低温冷却水の必要流量を算出することができる。
【００１２】
また、コントローラ１３は、要求出力から燃料電池１の発熱量を予測し、予測された発熱量と温度センサ１２によって検出された冷却水の温度から燃料電池１内部の温度が所定値以上にならないと予測される場合には、上記制御は行わないことが望ましい。このような処理によれば、冷却水温度が低い際に燃料電池１の出力が増加した時に、燃料電池１が過冷却されることを防止できる。
【００１３】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、上記実施形態では、強電系冷却水流路８を流れる冷却水との熱交換によって温調冷却水タンク５内の冷却水を低温に保持したが、図５に示すように、コントローラ１３が、温調冷却水タンク５の前方に設けられた冷却ファン２１を動作させ、温調冷却水タンク２１から放熱させることにより、温調冷却水タンク５内の冷却水を低温に保持してもよい。また、低温からの起動時、図５に示すヒータ２２によって温調冷却水タンク５内部の冷却水を昇温し、昇温された冷却水を燃料電池１に供給することにより燃料電池１内部の温度を上昇させてもよい。これにより、燃料電池は最適な運転温度で発電を開始することができる。このように、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態となる燃料電池冷却システムの構成を示す模式図である。
【図２】従来までの燃料電池冷却システムにおける車速変化に伴う冷却水温度の変化を示す図である。
【図３】従来までの燃料電池冷却システムにおける燃料電池放熱量の変化に伴う冷却水温度及びその吸熱量の変化を示す図である。
【図４】図１に示す燃料電池冷却システムにおける燃料電池放熱量の変化に伴う冷却水温度及びその吸熱量の変化を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態となる燃料電池冷却システムの応用例の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１５】
１：燃料電池
２：冷却水流路
３：冷却水ポンプ
４：ラジエータ
５：温調冷却水タンク
６，１０：調節弁
７：強電系
８：強電系冷却水流路
９：バイパス流路
１１，１２：温度センサ
１３：コントローラ
２１：冷却ファン
２２：ヒータ
【図１】
2006147285.tif 000003
【図２】
2006147285.tif 000004
【図３】
2006147285.tif 000005
【図４】
2006147285.tif 000006
【図５】
2006147285.tif 000007