(57)【要約】【課題】特定箇所での漏れに限らない異常検知を簡素な構造で実現可能にした燃料電池冷却システムを提供する。【解決手段】燃料電池冷却システムは、ロータリバルブ４３（流量比調節バルブ）と、電池出口温度センサ４６（温度センサ）と、流入温度制御部１７Ｂと、異常判定部１７Ａと、を備える。流入温度制御部１７Ｂは、電池出口温度センサ４６による検出温度を目標温度に近づけるよう、ロータリバルブ４３の作動を制御してＦＣスタック１１（燃料電池）へ流入する冷媒の温度を調節する。そして、バイパス流量をゼロにすることなく放熱流量とバイパス流量との割合が調節されている期間を調節期間とし、異常判定部１７Ａは、調節期間に検出された検出温度に基づき、冷媒の循環流量が所定量より少ない異常状態であるか否かを判定する。【選択図】図１
2018106900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池（１１）および放熱器（４２）に冷媒を循環させることで、前記燃料電池から冷媒に吸熱させた熱を前記放熱器から放熱させて前記燃料電池を冷却する燃料電池冷却システムにおいて、
前記放熱器を流通して前記燃料電池へ流入する冷媒の流量である放熱流量と、前記放熱器をバイパスして前記燃料電池へ流入する冷媒の流量であるバイパス流量との割合を調節する流量比調節バルブ（４３）と、
前記燃料電池から流出する冷媒の温度を検出する温度センサ（４６）と、
前記温度センサによる検出温度を目標温度に近づけるよう、前記流量比調節バルブの作動を制御して前記燃料電池へ流入する冷媒の温度を調節する流入温度制御部（１７Ｂ）と、
前記バイパス流量をゼロにすることなく前記割合が調節されている期間を調節期間とし、前記調節期間に検出された前記検出温度に基づき、冷媒の循環流量が所定量より少ない異常状態であるか否かを判定する異常判定部（１７Ａ）と、
を備える燃料電池冷却システム。
【請求項２】
前記異常判定部は、
前記目標温度に対して前記検出温度が所定値（α１）以上高くなっている状態が、前記調節期間に所定時間（ｔ１）以上継続した場合に、前記異常状態であると判定する判定部（Ｓ１６）を有する請求項１に記載の燃料電池冷却システム。
【請求項３】
前記異常判定部は、
前記目標温度に対して前記検出温度が第１所定値（α１）以上高くなっている状態が、前記調節期間に第１所定時間（ｔ１）以上継続した場合に、前記異常状態であると判定する第１判定部（Ｓ１６）と、
前記目標温度に対して前記検出温度が第２所定値（α２）以上高くなっている状態が、前記調節期間に第２所定時間（ｔ２）以上継続した場合に、前記異常状態であると判定する第２判定部（Ｓ１７）と、
を有し、
前記第２所定値は前記第１所定値よりも小さい値に設定され、かつ、前記第２所定時間は前記第１所定時間よりも長い時間に設定されている請求項１に記載の燃料電池冷却システム。
【請求項４】
前記異常判定部は、
前記目標温度よりも前記検出温度が高くなっている状態が前記調節期間に継続している場合に、前記目標温度に対する前記検出温度の乖離を積算する乖離積算部（Ｓ１７Ａ）と、
前記乖離積算部による積算値が所定の閾値（ＴＨ）以上になった場合に前記異常状態であると判定する積算判定部（Ｓ１７Ｂ）と、
を有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料電池冷却システム。
【請求項５】
前記異常判定部は、
前記燃料電池から流出する冷媒の温度を推定する温度推定部（Ｓ１３Ａ）と、
前記温度推定部による推定温度に対する前記検出温度の乖離の絶対値が所定温度（γ）以上である場合に、前記異常状態であると判定する推定判定部（Ｓ１３Ｂ）と、
を有する請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料電池冷却システム。
【請求項６】
前記異常判定部により前記異常状態であると判定された場合に、冷媒の循環流量を増量させる増量制御部（Ｓ１９）を備える請求項１〜５のいずれか１つに記載の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、燃料電池を冷却する燃料電池冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば水素ガスと空気とを化学反応させて発電を行う燃料電池は、発電に伴い発熱するので、冷却水等の冷媒を燃料電池に循環させることで温度上昇を抑制する冷却システムが必要となる。
【０００３】
この種の冷却システムでは、冷却水の循環経路を構成する配管が損傷する等の原因で、冷却水が循環経路から漏れ出てしまい、燃料電池の温度上昇を十分に抑制できない状態で燃料電池を作動させて劣化を招くことが懸念される。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載された冷却システムでは、燃料電池を収容するケーシングの底面に集水部を設け、集水部に溜まった冷却水の水位を検出することで、冷却水の漏れ異常を検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１６４０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の上記冷却システムでは、水位を検出するセンサや集水部が必要になるため、漏れ異常検知の構造が複雑になる。さらに上記冷却システムでは、ケーシング内で漏れが生じた場合にしか漏れ異常を検知できず、ケーシング外の循環経路で漏れが生じた場合には集水部に冷却水が溜まらないので漏れ異常を検知できない。
【０００７】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、特定箇所での漏れに限らない異常検知を簡素な構造で実現可能にした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】
【０００８】
ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、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って、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００９】
開示される発明は、燃料電池（１１）および放熱器（４２）に冷媒を循環させることで、燃料電池から冷媒に吸熱させた熱を放熱器から放熱させて燃料電池を冷却する燃料電池冷却システムにおいて、
放熱器を流通して燃料電池へ流入する冷媒の流量である放熱流量と、放熱器をバイパスして燃料電池へ流入する冷媒の流量であるバイパス流量との割合を調節する流量比調節バルブ（４３）と、
燃料電池から流出する冷媒の温度を検出する温度センサ（４６）と、
温度センサによる検出温度を目標温度に近づけるよう、流量比調節バルブの作動を制御して燃料電池へ流入する冷媒の温度を調節する流入温度制御部（１７Ｂ）と、
バイパス流量をゼロにすることなく割合が調節されている期間を調節期間とし、調節期間に検出された検出温度に基づき、冷媒の循環流量が所定量より少ない異常状態であるか否かを判定する異常判定部（１７Ａ）と、
を備える燃料電池冷却システムである。
【００１０】
ここで、燃料電池での発熱量に対する放熱器での放熱量が不足している状況であれば、バイパス流量がゼロに制御されて循環流量の全てが放熱器へ流入されることとなり、それでいて、燃料電池から流出する冷媒の温度が目標温度よりも高くなっていく筈である。一方、上記発熱量に対する上記放熱量が十分に足りる状況であれば、循環流量の一部を放熱器からバイパスさせて、燃料電池から流出する冷媒の温度が目標温度に調節される筈である。但し、バイパス流量をゼロにすることなくバイパス流量を調節している調節期間であるにも拘わらず、冷媒の循環流量が異常に少なくなっている場合には、燃料電池から流出する冷媒の温度が目標温度よりも高くなっていく。
【００１１】
この点に着目し、上記発明では、バイパス流量をゼロにすることなく温度調節されている期間（調節期間）に燃料電池から流出する冷媒の温度を検出し、その検出温度に基づき、冷媒の循環流量が所定量より少ない異常状態であるか否かを判定する。そのため、調節期間であるにも拘わらず検出温度が異常に高くなっていくといった状況を検知でき、上記異常状態であると判定できる。よって、特許文献１に記載の冷却システムが必要としていた集水部および水位センサを不要にしつつ、循環流量が少なくなっている異常状態を検知できるようになる。しかも、循環経路のいずれの箇所で漏れが生じた場合であっても異常状態を検知できるので、特定箇所での漏れに限らない異常検知を簡素な構造で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の燃料電池冷却システムを示す図。
【図２】図１に示すＥＣＵが実行する異常判定の処理手順を説明するフローチャート。
【図３】図２に示すバルブ開度算出の一例を説明する機能ブロック図。
【図４】図２の処理により異常判定が為される場合の一態様を示すタイミングチャート。
【図５】第２実施形態に係る異常判定の処理手順を説明するフローチャート。
【図６】図５の処理により異常判定が為される場合の一態様を示すタイミングチャート。
【図７】第３実施形態に係る異常判定の処理手順を説明するフローチャート。
【図８】図７の処理により異常判定が為される場合の一態様を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態を用いて説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図４を用いて説明する。燃料電池システム１０は、たとえば燃料電池ハイブリッド車（ＦＣＨＶ）に搭載されて走行用モータへ電力供給する。
【００１５】
図１に示すように、燃料電池システム１０は、燃料電池（ＦＣスタック１１）、カソードガス供給部１２、カソードガス排出部１３、アノードガス供給部１４、アノードガス排出部１５および燃料電池冷却システムを備える。カソードガス供給部１２は、カソードガスである空気を燃料電池へ供給する。アノードガス供給部１４は、アノードガスである水素を燃料電池へ供給する。燃料電池は、供給された水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する固体高分子形燃料電池である。燃料電池はＦＣスタック１１とも呼ばれており、カソード電極板とアノード電極板の間に電解質膜が配置された構造の複数のセルと、各セル間に配置されたセパレータとを有する。
【００１６】
電解質膜は、乾燥度合いが湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す固体高分子薄膜によって構成される。湿潤状態とは、良好なプロトン伝導性を示し、ＦＣスタック１１の運転として支障がない状態のことである。電極は、カーボンによって構成される。電極と電解質膜との界面には、発電反応を促進させるための白金触媒が担持されている。反応ガスとしての水素は、各セルに設けられたガス流路を介して、各セルの発電領域に供給される。
【００１７】
ＦＣスタック１１には、燃料電池用の電子制御ユニット（ＥＣＵ１７）が内蔵されている。ＥＣＵ１７は、燃料電池システム１０の各部を制御する制御部である。ＥＣＵ１７は、記憶媒体に記憶されているプログラムを実行し、各部を制御する。ＥＣＵ１７は、少なくとも１つの演算処理装置（ＣＰＵ）と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体とを有する。ＥＣＵ１７は、たとえばコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって実現される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムおよびデータを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって実現される。
【００１８】
カソードガス供給部１２は、カソードガス配管２１と、エアコンプレッサ２２と、エアフローメータ２３と、温度計測部２４と、圧力計測部２５と、インタークーラ２６と、三方弁２７とを備える。カソードガス配管２１は、ＦＣスタック１１のカソード側に接続された管路である。エアコンプレッサ２２は、圧縮機であって、カソードガス配管２１を介してＦＣスタック１１と接続されており、外気を取り込んで圧縮した空気をカソードガスとしてＦＣスタック１１に供給する。
【００１９】
エアフローメータ２３は、エアコンプレッサ２２の上流側において、エアコンプレッサ２２が取り込む外気の量を計測し、その計測値をＥＣＵ１７に送信する。ＥＣＵ１７は、この計測値に基づいてエアコンプレッサ２２を駆動することにより、ＦＣスタック１１に対する空気の供給量を制御する。
【００２０】
インタークーラ２６は、熱交換部であって、エアコンプレッサ２２の下流側にて、冷却回路１６を流れる冷媒とカソードガス配管２１内を流れる空気とを熱交換して、ＦＣスタック１１に供給される空気を冷却する。圧力計測部２５および温度計測部２４は、インタークーラ２６の下流側に設けられている。圧力計測部２５は、カソードガスの圧力を計測し、その計測値をＥＣＵ１７に送信する。温度計測部２４は、カソードガスの温度を計測し、その計測値をＥＣＵ１７に送信する。
【００２１】
三方弁２７は、圧力計測部２５および温度計測部２４の下流側に設けられている。また三方弁２７は、連通配管２８によって、カソードガス排出部１３のカソード排ガス配管２９に接続される。三方弁２７は、通常はカソードガス配管２１の上流側と下流側とを連通して、空気をＦＣスタック１１に供給する。三方弁２７は、燃料電池システム１０に異常がある場合には、ＦＣスタック１１に空気を供給せずに、連通配管２８によってＦＣスタック１１を迂回してカソード排ガス配管２９に空気を排出する。
【００２２】
カソードガス排出部１３は、カソード排ガス配管２９および調圧弁３０を備える。カソード排ガス配管２９は、ＦＣスタック１１のカソード側に接続された配管であり、ＦＣスタック１１を通過したカソード排ガスを燃料電池システム１０の外部へと排出する。調圧弁３０は、カソード排ガス配管２９におけるカソード排ガスの圧力を調整する。ＥＣＵ１７は、圧力計測部２５の計測値に基づいて調圧弁３０の開度を調整する。また前述のように連通配管２８は、カソード排ガス配管２９の調圧弁３０の下流側に接続されている。
【００２３】
アノードガス供給部１４は、アノードガス配管３１と、図示しない水素タンクとを備える。水素タンクは、アノードガス配管３１を介してＦＣスタック１１に接続されており、水素タンク内に充填された水素をＦＣスタック１１に供給する。
【００２４】
アノードガス排出部１５は、アノード排ガス配管３２と、図示しない気液分離部とを備える。アノード排ガス配管３２は、ＦＣスタック１１のアノード側の出口と気液分離部とを接続する配管であり、発電反応に用いられることのなかった水素および窒素などの未反応ガスを含むアノード排ガスを気液分離部へと誘導する。気液分離部は、アノード排ガスに含まれる気体成分と水分とを分離し、気体成分については、アノードガス供給部１４へと誘導し、水分については外部へと排出する。
【００２５】
次に、冷却回路１６に関して説明する。燃料電池ハイブリッド車は、図１に示すように、ＦＣスタック１１を冷却する冷却部として機能する冷却回路１６を有する。冷却回路１６は、冷媒である冷却水がＦＣスタック１１から流出してＦＣスタック１１へ戻るように、冷却水をＦＣスタック１１の外部にて循環させる冷媒回路である。冷却回路１６は、ＦＣスタック１１の冷却水流出口１１ａと冷却水流入口１１ｂとを繋いでいる。また冷却回路１６は、ＦＣスタック１１に供給される空気が通過する管路に設けられるインタークーラ２６と接続する接続通路４１を有し、供給空気を冷却する冷却部としても機能する。
【００２６】
冷却回路１６には、インタークーラ２６に加えて、ラジエータ４２、ロータリバルブ４３および循環ポンプ４４が設けられる。さらに冷却回路１６には、第１温度センサとしてのラジエータ出口温度センサ４５、および第２温度センサとしての電池出口温度センサ４６が設けられている。ラジエータ出口温度センサ４５および電池出口温度センサ４６は、検出した温度情報をＥＣＵ１７に送信する。燃料電池冷却システムは、ロータリバルブ４３、電池出口温度センサ４６およびＥＣＵ１７を少なくとも備える。
【００２７】
ラジエータ出口温度センサ４５は、冷却回路１６のうちラジエータ４２の下流側部分であって、循環ポンプ４４や後述するバイパス通路４８の上流側部分に設けられる。これにより、ラジエータ出口温度センサ４５は、ラジエータ４２により冷却された直後の冷却水温度をラジエータ出口温度ＴｏｕｔＲとして検出する。
【００２８】
電池出口温度センサ４６は、冷却回路１６のうちＦＣスタック１１の下流側部分であって、ロータリバルブ４３やインタークーラ２６の上流側部分に設けられる。これにより、電池出口温度センサ４６は、ＦＣスタック１１により加熱された直後の冷却水温度を電池出口温度Ｔｏｕｔとして検出する。
【００２９】
ＦＣスタック１１は、走行に必要な電力をまかなうものであり、発電時に発生する熱量は、内燃機関並みである。したがってＦＣスタック１１を冷却するためラジエータ４２を搭載している。ラジエータ４２は、冷却回路１６に設けられ、冷却水の熱を外気との熱交換により外部へ放出する放熱器として機能する。したがってラジエータ４２は、ＦＣスタック１１によって温度上昇した冷却水を冷却する放熱用熱交換器である。ラジエータ４２は、たとえばエンジンルーム内の前方に配設されている。ラジエータ４２には、図示しない送風ファンが設けられている。ラジエータ４２は、この送風ファンによって供給される冷却用空気によって、冷却水を冷却するようになっている。
【００３０】
冷却回路１６は、ラジエータ４２に冷却水を流通させる放熱通路４７と、ラジエータ４２をバイパスして冷却水を流通させるバイパス通路４８とを有する。バイパス通路４８は、ラジエータ４２よりも冷却水流れ上流側の分岐点４３ａで冷却回路１６から分岐するとともにラジエータ４２よりも冷却水流れ下流側の合流点４９で冷却回路１６に合流するように設けられている。
【００３１】
ロータリバルブ４３は、冷却回路１６のうち放熱通路４７とバイパス通路４８とが分岐する分岐点４３ａに設けられ、循環ポンプ４４により循環する冷却水を、放熱通路４７およびバイパス通路４８に分流する割合を調節する。放熱通路４７に設けられた放熱通路４７を流通する冷却水の流量を放熱流量と呼び、バイパス通路４８を流通する冷却水の流量をバイパス流量と呼ぶ。つまり、放熱流量およびバイパス流量の総量が、循環ポンプ４４による循環流量であり、ＦＣスタック１１へ流入する流入量である。そしてロータリバルブ４３は、放熱流量とバイパス流量との流量比率を調節する流量比調節バルブを提供する。
【００３２】
ロータリバルブ４３は、回動可能な状態でバルブをケーシング内に収容した構造である。ケーシングには、電池出口温度センサ４６を通過した冷却水が流入する流入口４３１と、放熱通路４７へ冷却水を流出する放熱側流出口４３２と、バイパス通路４８へ冷却水を流出するバイパス側流出口４３３とが形成されている。
【００３３】
バルブは、ケーシング内を回動することで、流入口４３１と放熱側流出口４３２との連通開度である放熱側開度と、流入口４３１とバイパス側流出口４３３との連通開度であるバイパス側開度とを調節する。ロータリバルブ４３は、放熱側開度とバイパス側開度とが連動して変化するように構成された三方弁であり、ＥＣＵ１７がバルブの回動位置を制御することで、放熱流量とバイパス流量との流量比率が調節される。
【００３４】
具体的には、放熱側開度が１００％となる位置にバルブを回動させると、バイパス側開度が０％となり、放熱側が全開かつバイパス側が全閉の状態になる。放熱側開度が０％となる位置にバルブを回動させると、バイパス側開度が１００％となり、放熱側が全閉かつバイパス側が全開の状態になる。放熱側開度が５０％となる位置にバルブを回動させると、バイパス側開度が５０％となり、放熱側が半開かつバイパス側が半開の状態になる。以下の説明では、放熱側開度のことを単にバルブ開度と呼ぶ場合がある。
【００３５】
循環ポンプ４４は、冷却回路１６のうち合流点４９よりも冷却水流れ下流側、かつ、ＦＣスタック１１よりも上流側に配設されており、冷却水を圧送して冷却回路１６に循環させるためのポンプである。循環ポンプ４４は、例えば、ポンプハウジング内でインペラを回転させて冷却水を圧送する回転式である。
【００３６】
ＥＣＵ１７は、ＦＣスタック１１へ供給される水素および空気の供給量を制御することで、ＦＣスタック１１による発電量を制御する。また、ＦＣスタック１１の発電効率向上や劣化抑制を考慮して、ＦＣスタック１１が有するセルの温度を所定の最適範囲に制御することが要求されている。そこでＥＣＵ１７は、ロータリバルブ４３および循環ポンプ４４の作動を制御することで、ＦＣスタック１１から冷却水への放熱量を制御して、ＦＣスタック１１のセル温度を所定の最適範囲に制御する。
【００３７】
より詳細に説明すると、ＥＣＵ１７は、ロータリバルブ４３の作動を制御することで、放熱流量とバイパス流量との流量比率を調節して、ＦＣスタック１１へ流入する冷却水の温度である電池入口温度Ｔｉｎを調節する。この温度調節により、電池出口温度Ｔｏｕｔは目標温度Ｔｔｒｇに近づくように制御される。冷却水の電池出口温度ＴｏｕｔはＦＣスタック１１のセル温度と相関が高いので、その相関に基づき、電池出口温度Ｔｏｕｔの目標温度Ｔｔｒｇはセル温度が最適範囲となるように設定される。
【００３８】
さらにＥＣＵ１７は、循環ポンプ４４の作動を制御することで、ＦＣスタック１１へ流入する冷却水の流量（つまり循環流量）を調節する。この流量調節により、先述した電解質膜の乾燥度合いが最適範囲となるように制御される。このようにして調節された循環流量に応じて、上記温度調節では電池入口温度Ｔｉｎを調節する。このように、ＥＣＵ１７が有する演算処理装置は、ロータリバルブ４３を制御して電池入口温度Ｔｉｎを調節し、その調節をしている時の演算処理装置は流入温度制御部１７Ｂ（図１参照）に相当する。
【００３９】
さて、冷却回路１６を構成する配管が損傷する等の原因で冷却水が冷却回路１６から漏れ出ている場合や、車両の製造工程や整備工程で冷却水を冷却回路１６へ供給し忘れた場合には、ＦＣスタック１１を十分に冷却できなくなる。そこで、ＥＣＵ１７が有する演算処理装置は、冷却水の循環流量が所定量より少ない異常状態であるか否かを判定する。その判定をしている時の演算処理装置は異常判定部１７Ａ（図１参照）に相当する。
【００４０】
そして、異常判定部１７Ａにより異常状態が検知された場合には、ＦＣスタック１１での発電量や走行用モータへの電力供給量を制限したりして、セル温度の上昇を抑制させつつ車両を走行させるフェールセーフモードでＦＣスタック１１を制御する。異常状態が検知されない場合には、ＦＣスタック１１での発電量を所望の値にさせつつ車両を走行させる通常走行モードでＦＣスタック１１を制御する。
【００４１】
次に、流入温度制御部１７Ｂおよび異常判定部１７Ａの処理手順について、図２および図３を用いて説明する。図２に示す制御は、ＦＣスタック１１の発電が要求されている期間にＥＣＵ１７の演算処理装置が実行する。
【００４２】
先ず、図２のステップＳ１１では、各センサから情報を取得し、ステップＳ１２に移る。入力される情報の具体例として、電池出口温度センサ４６により検出された電池出口温度Ｔｏｕｔ、およびラジエータ出口温度センサ４５により検出されたラジエータ出口温度ＴｏｕｔＲが挙げられる。さらに、図示しない外気温度センサにより検出された外気温度、図示しない電流検出回路により検出されたＦＣスタック１１の電流値、および図示しない電圧検出回路により検出されたＦＣスタック１１の電圧値が、上記具体例として挙げられる。
【００４３】
ステップＳ１２では、ＦＣスタック１１が発電時に発生する熱量を算出する。具体的には、ＦＣスタック１１で発電された電力の電流値および電圧値を検出し、それらの検出値に基づき発熱量を算出する。ステップＳ１３では、ステップＳ１１で取得した検出値およびステップＳ１２で算出した発熱量に基づき、ロータリバルブ４３のバルブ開度を算出する。先述した流入温度制御部１７Ｂはバルブ開度を算出して開度指令信号を出力し、その開度指令にしたがってロータリバルブ４３は作動し、このロータリバルブ４３の作動により電池入口温度Ｔｉｎは調節される。要するに、ステップＳ１２、Ｓ１３によるバルブ開度の算出処理は流入温度制御部１７Ｂにより実行される処理である。
【００４４】
図３は、流入温度制御部１７Ｂによるバルブ開度算出の手順を、算出の機能毎に説明する機能ブロック図であり、以下、流入温度制御部１７Ｂが有する各機能ブロックについて説明する。機能ブロックＢ１は、ステップＳ１２で説明した通り、電流値および電圧値に基づきＦＣスタック１１の発熱量Ｑを算出する。具体的には、電流値が大きいほど、また電圧値が小さいほど発熱量Ｑは大きい値に算出される。
【００４５】
機能ブロックＢ２は、算出された発熱量Ｑ、および循環ポンプ４４による循環流量に基づき、ＦＣスタック１１での温度上昇量ΔＴを算出する。具体的には、発熱量Ｑが大きいほど温度上昇量ΔＴは大きい値に算出され、循環流量が多いほど温度上昇量ΔＴは小さい値に算出される。なお、循環流量は、循環ポンプ４４へ供給している電力量に基づき算出すればよい。
【００４６】
機能ブロックＢ３は、目標セル温度および外気温度に基づき、冷却水の電池出口温度Ｔｏｕｔに対する目標温度Ｔｔｒｇを算出する。目標セル温度は、セル温度が先述した最適範囲となるように設定される。外気温度は、外気温度センサにより検出された値であり、複数のセルを収容する筐体の外部の雰囲気温度である。先述した通り電池出口温度Ｔｏｕｔはセル温度と相関が高い。また、その相関は外気温度によっても異なってくる。そこで機能ブロックＢ３は、上記相関に基づき、目標セル温度および外気温度に応じて目標温度Ｔｔｒｇを算出する。また、ＦＣスタック１１での電流値、セル温度の履歴、乾き状態および車速等に応じて、目標温度Ｔｔｒｇは補正される。
【００４７】
機能ブロックＢ４は、機能ブロックＢ２で算出された温度上昇量ΔＴおよび機能ブロックＢ３で算出された目標温度Ｔｔｒｇに基づき、冷却水の電池入口温度Ｔｉｎに対する目標温度Ｔｔｒｇｉｎを算出する。具体的には、出口側の目標温度Ｔｔｒが低いほど入口側の目標温度Ｔｔｒｇｉｎは低い値に算出され、温度上昇量ΔＴが大きいほど入口側の目標温度Ｔｔｒｇｉｎは低い値に算出される。
【００４８】
機能ブロックＢ５は、機能ブロックＢ４で算出された入口側の目標温度Ｔｔｒｇｉｎ、電池出口温度Ｔｏｕｔおよびラジエータ出口温度ＴｏｕｔＲに基づき、バルブ開度の指令値を算出する。電池出口温度Ｔｏｕｔは電池出口温度センサ４６により検出された値であり、ラジエータ出口温度ＴｏｕｔＲはラジエータ出口温度センサ４５で検出された値である。また、車載電気機器の電力消費量、複数セルの温度ばらつき度合および車速等に応じて、バルブ開度の指令値は補正される。流入温度制御部１７Ｂは、機能ブロックＢ５で算出されたバルブ開度にロータリバルブ４３を作動させるように指令する開度指令信号を出力する。
【００４９】
要するに流入温度制御部１７Ｂは、図３に示す各々の入力値に基づきバルブ開度の指令値を算出する。上記入力値は、ＦＣスタック１１の電流値、電圧値、冷却水の循環流量、目標セル温度、外気温度、電池出口温度Ｔｏｕｔおよびラジエータ出口温度ＴｏｕｔＲである。
【００５０】
図３の如くバルブ開度の指令値が算出された後、図２のステップＳ１４において、ステップＳ１３で算出されたバルブ開度が全開、つまり放熱側開度が１００％であるか否かを判定する。
【００５１】
ここで、ＦＣスタック１１での発熱量がラジエータ４２による放熱量よりも小さい場合には、バルブ開度を全開にするとセル温度が目標温度よりも低くなる。そのため、全開時に比べて電池入口温度Ｔｉｎが高くなるように、バルブ開度が全開未満の開度領域で調節される筈である。一方、ＦＣスタック１１での発熱量がラジエータ４２による放熱量よりも大きい場合には、バルブ開度を全開にしてもセル温度が目標温度よりも高くなるので、バルブ開度が全開に維持される筈である。したがって、全開か否かを判定するステップＳ１４は、発熱量が放熱量よりも小さく、電池入口温度Ｔｉｎを適温に調節可能な状態であるか否かを判定することと同義である。以下の説明では、適温調節できる全開でない状態となっている期間を調節期間と呼ぶ。
【００５２】
ステップＳ１４にて全開であると判定された場合には、電池入口温度Ｔｉｎを適温調節できない状態とみなしてステップＳ１５の処理に進み、電池出口温度Ｔｏｕｔが想定の範囲を超えて高くなっているか否かを判定する。具体的には、電池出口温度センサ４６により検出された電池出口温度Ｔｏｕｔから、ラジエータ出口温度センサ４５により検出されたラジエータ出口温度ＴｏｕｔＲを減算し、その減算値が所定値β以上であるか否かを判定する。上記減算値が所定値β以上と判定された場合には、電池出口温度Ｔｏｕｔが想定の範囲を超えて高くなっているとみなして、続くステップＳ１８において異常判定フラグをオンに設定する。
【００５３】
ステップＳ１４にて全開でないと判定された場合には、電池入口温度Ｔｉｎを適温調節できる状態（つまり調節期間）とみなしてステップＳ１６の処理に進み、電池出口温度Ｔｏｕｔが想定の範囲を超えて短期間で高くなっているか否かを判定する。具体的には、電池出口温度センサ４６により検出された電池出口温度Ｔｏｕｔから、機能ブロックＢ３で算出された目標温度Ｔｔｒｇを減算する。そして、その減算値が第１所定値α１以上である状態が第１所定時間ｔ１以上継続したか否かを判定する。換言すると、目標温度Ｔｔｒｇに対する電池出口温度Ｔｏｕｔの乖離が第１所定値α１以上である状態が、調節期間に第１所定時間ｔ１以上継続したか否かを判定する。
【００５４】
ステップＳ１６にて肯定判定された場合には、冷媒の循環流量が所定量より少ない異常状態であるとみなして、ステップＳ１８にて異常判定フラグをオンに設定する。ステップＳ１６にて否定判定された場合には、続くステップＳ１７において、電池出口温度Ｔｏｕｔが想定の範囲を超えて長期間で高くなっているか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１６と同様にして電池出口温度Ｔｏｕｔから目標温度Ｔｔｒｇを減算し、その減算値が第２所定値α２以上である状態が第２所定時間ｔ２以上継続したか否かを判定する。換言すると、目標温度Ｔｔｒｇに対する電池出口温度Ｔｏｕｔの乖離が第２所定値α２以上である状態が、調節期間に第２所定時間ｔ２以上継続したか否かを判定する。
【００５５】
第２所定値α２は第１所定値α１よりも小さい値に設定され、かつ、第２所定時間ｔ２は第１所定時間ｔ１よりも長い時間に設定されている。そして、ステップＳ１７にて肯定判定された場合には、冷媒の循環流量が所定量より少ない異常状態であるとみなして、ステップＳ１８にて異常判定フラグをオンに設定し、続くステップＳ１９にてフェールセーフモードに設定する。なお、ステップＳ１６、Ｓ１７の判定で用いられる第１所定値α１および第２所定値α２は、ステップＳ１５の判定で用いられる所定値βに比べて小さい値に設定されている。
【００５６】
ステップＳ１６の判定をしている時の演算処理装置は、特許請求の範囲に記載の判定部または第１判定部に相当し、ステップＳ１７の判定をしている時の演算処理装置は第２判定部に相当する。ステップＳ１６による第１判定では、第１所定時間ｔ１といった短期間で乖離が第１所定値α１以上になった場合に、循環経路から冷却水が漏れ出ている蓋然性が高いとみなして異常判定する。但し、例えば循環経路の損傷が軽度であり、冷却水の漏出速度が遅い場合には、短期間で大きく乖離することにはならず、長期間で僅かに乖離することになる。そこで、ステップＳ１７による第２判定では、第２所定値α２といった少しの乖離が生じた場合であっても、その乖離が第２所定時間ｔ２といった長期間継続した場合に、循環経路の損傷が軽度であるものの冷却水漏れの蓋然性が高いとみなして異常判定する。
【００５７】
ステップＳ１６、Ｓ１７のいずれにおいても否定判定された場合には、冷却水漏れが生じていない正常状態であるとみなし、異常判定フラグをオンにすることなくステップＳ２０にて通常走行モードに設定する。ステップＳ１９にてフェールセーフモードに設定されている場合には、ＥＣＵ１７が燃料電池システム１０の作動を制御するにあたり、発電量を制限しつつ制御する。一方、ステップＳ２０にて通常走行モードに設定されている場合には、上記制限を解除してＥＣＵ１７は燃料電池システム１０の作動を制御する。
【００５８】
さらにステップＳ１９では、循環ポンプ４４への供給電力を増大させて、循環流量を増量させる。循環流量は、ＦＣスタック１１の乾燥度合いが最適範囲となるように制御されることは先述した通りであるが、乾燥度合から算出される循環流量の目標値に相当する電力量よりも、循環ポンプ４４への供給電力量は増大される。このように循環流量を増量させるようにステップＳ１９の処理を実行している時の演算処理装置は、特許請求の範囲に記載の増量制御部に相当する。
【００５９】
ステップＳ１９、Ｓ２０にてモード設定された後、続くステップＳ２１では車両が走行を終了したか否かを判定する。走行中であると判定されれば処理はステップＳ１１に戻り、走行終了と判定されれば図２の処理を終了する。換言すれば、ステップＳ１１〜ステップＳ２０の処理は、車両走行中に繰り返し実行される。なお、車速がゼロであっても、車両に運転者が乗車していれば、ＦＣスタック１１による発電が要求され得るので、ステップＳ１１〜ステップＳ２０の処理を実行してもよい。
【００６０】
次に、ステップＳ１７で肯定判定されることにより異常判定フラグがオンに設定される場合の一態様について、図４を用いて説明する。
【００６１】
図４の横軸は経過時間を示し、図４の縦軸は、上段から順に、冷却水温度、ＦＣスタック１１での発熱量、バルブ開度、異常判定フラグの状態を示す。最上段の欄には、冷却水温度として、電池出口温度Ｔｏｕｔおよびラジエータ出口温度ＴｏｕｔＲが示されている。図４の例では、冷却水の漏出が生じており循環流量が所定量未満になっている状況であり、かつ、適温調節が可能な調節期間であると判定されてバルブ開度が全開にならない状況である。
【００６２】
そして、図中のＤ１時点で、循環ポンプ４４を起動させるとともにバルブ開度の制御を開始しているものの、循環流量不足が原因で電池出口温度Ｔｏｕｔが上昇し、その後のＤ２時点で電池出口温度Ｔｏｕｔが目標温度Ｔｔｒｇよりも高くなっている。その後、発熱量の変動に応じてバルブ開度が制御されるものの、冷却水の漏出が原因でＦＣスタック１１が十分に冷却されず、電池出口温度Ｔｏｕｔが目標温度Ｔｔｒｇよりも高くなっている状態が継続している。そして、その後のＤ３時点で電池出口温度Ｔｏｕｔが第２所定値α２にまで上昇し、その後のＤ４時点で、電池出口温度Ｔｏｕｔが第２所定値α２以上の状態が第２所定時間ｔ２継続してステップＳ１７にて肯定判定され、異常判定フラグがオンに設定されている。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態の燃料電池冷却システムは、ロータリバルブ４３（流量比調節バルブ）と、電池出口温度センサ４６（温度センサ）と、流入温度制御部１７Ｂと、異常判定部１７Ａと、を備える。流入温度制御部１７Ｂは、電池出口温度センサ４６により検出される電池出口温度Ｔｏｕｔを目標温度Ｔｔｒｇに近づけるようロータリバルブ４３の作動を制御して、電池入口温度Ｔｉｎを調節する。異常判定部１７Ａは、調節期間に検出された電池出口温度Ｔｏｕｔに基づき、冷媒の循環流量が所定量より少ない異常状態であるか否かを判定する。調節期間とは、バイパス流量をゼロにすることなく放熱流量とバイパス流量との割合が調節されている期間のことであり、換言すれば、バルブ開度が全開になっていない期間のことである。
【００６４】
ここで、ＦＣスタック１１での発熱量に対するラジエータ４２での放熱量が十分に足りる状況であれば、バイパス流量をゼロにすることなく流量調節して電池出口温度Ｔｏｕｔが目標温度Ｔｔｒｇに調節される筈である。但し、上述の如く流量調節している調節期間であっても、冷媒の循環流量が異常に少なくなっている場合には、電池出口温度Ｔｏｕｔが目標温度Ｔｔｒｇよりも高くなっていく。
【００６５】
この点に着目し、本実施形態では、バイパス流量をゼロにすることなく温度調節されている期間（調節期間）に検出された電池出口温度Ｔｏｕｔに基づき、冷媒の循環流量が所定量より少ない異常状態であるか否かを判定する。そのため、調節期間であるにも拘らず電池出口温度Ｔｏｕｔが異常に高くなっていくといった状況を検知でき、上記異常状態であると判定できる。よって、特許文献１に記載の冷却システムが必要としていた集水部および水位センサを不要にしつつ、冷却水漏れ等が原因で循環流量が少なくなっている異常状態を検知できるようになる。しかも、循環経路のいずれの箇所で漏れが生じた場合であっても異常状態を検知できるので、特定箇所での漏れに限らない異常検知を簡素な構造で実現できる。さらに、循環経路への冷媒充填作業での充填量不足が原因で、漏れは生じていないものの循環流量が少なくなっている場合であっても、本実施形態によればその異常状態を検知できる。
【００６６】
さらに本実施形態では、ステップＳ１６による判定部を異常判定部１７Ａは有する。その判定部は、目標温度Ｔｔｒｇに対して検出温度が第１所定値α１以上高くなっている状態が、調節期間に第１所定時間ｔ１以上継続した場合に、異常状態であると判定する。
【００６７】
ここで、循環流量がゼロに近い状況では、電池出口温度センサ４６は実質的に外気温度を検出している。そのため、外気温度がある程度低ければ、異常状態時に検出される電池出口温度Ｔｏｕｔはある程度低くなる。その結果、実際のセル温度が最適範囲を超えて高温になっているにも拘らず、バルブ開度を全開にさせずにバイパス流量を調節して電池入口温度Ｔｉｎを調節する制御が実行されることになる。この点を鑑み、本実施形態では、このように外気温度が低い場合であっても、目標温度Ｔｔｒｇに対して検出温度が第１所定値α１以上高くなっている状態が、調節期間に第１所定時間ｔ１以上継続した場合に異常状態であると判定する。そのため、外気温度が低い場合であっても異常状態を見逃すこと無く検知する確実性を向上できる。
【００６８】
さらに本実施形態では、異常判定部１７Ａは、ステップＳ１６による第１判定部およびステップＳ１７による第２判定部を有する。そして、第１判定部は、目標温度Ｔｔｒｇに対して検出温度が第１所定値α１以上高くなっている状態が、調節期間に第１所定時間ｔ１以上継続した場合に、異常状態であると判定する。第２判定部は、目標温度Ｔｔｒｇに対して検出温度が第２所定値α２以上高くなっている状態が、調節期間に第２所定時間ｔ２以上継続した場合に、異常状態であると判定する。そして、第２所定値α２は第１所定値α１よりも小さい値に設定され、かつ、第２所定時間ｔ２は第１所定時間ｔ１よりも長い時間に設定されている。
【００６９】
ここで、漏れ異常に係る冷媒の漏出速度が速い場合には、目標温度Ｔｔｒｇに対する検出温度の乖離が短時間で大きく生じる。一方、漏れ異常に係る冷媒の漏出速度が遅い場合には、上記乖離は僅かでもその状態が長時間継続することになる。この点を鑑み、本実施形態では、第１判定部では第１所定時間ｔ１を短くかつ第１所定値α１を大きく設定しているので、漏出速度が速い場合には、その異常状態を第１判定部で迅速に検知できる。一方、第２判定部では第２所定時間ｔ２を長くかつ第２所定値α２を小さく設定しているので、漏出速度が遅い場合には、第１判定部では検知できないものの、その異常状態を第２判定部で検知できる。
【００７０】
さらに本実施形態では、異常判定部１７Ａにより異常状態であると判定された場合に、循環経路を通じてＦＣスタック１１へ流出入する冷媒の循環流量を増量させる、ステップＳ１９による増量制御部を備える。これによれば、循環流量が増量されるので、異常状態であれば電池出口温度Ｔｏｕｔと目標温度Ｔｔｒｇとの乖離が顕著に現れる。よって、異常状態であることを、検知精度を高めた上で再確認できる。また、循環流量が増量されるので、冷媒漏れ等により循環流量不足に陥っていることが原因でセル温度が上昇していくことを抑制できる。
【００７１】
（第２実施形態）
図５に示す本実施形態では、図２に示すステップＳ１７の処理（第２判定部）を、図５のステップＳ１７Ａ、Ｓ１７Ｂに置き換えている。ステップＳ１７Ａは、ステップＳ１４、Ｓ１６にて否定判定された場合に実行され、ステップＳ１７ＢはステップＳ１７Ａの後に実行される。
【００７２】
ステップＳ１７Ａでは、電池出口温度Ｔｏｕｔから目標温度Ｔｔｒｇを減算した値を前回値に加算して積算していく。ステップＳ１４、Ｓ１６のいずれかで肯定判定されると、ステップＳ１７Ａで算出された積算値はリセットされる。換言すれば、ステップＳ１７Ａでは、電池出口温度Ｔｏｕｔの検出温度が目標温度Ｔｔｒｇよりも高くなっている状態が調節期間に継続している場合に、目標温度Ｔｔｒｇに対する検出温度の乖離を積算していく。
【００７３】
続くステップＳ１７Ｂでは、ステップＳ１７Ａで算出した積算値が所定の閾値ＴＨ以上であるか否かを判定する。閾値ＴＨ以上であると肯定判定された場合には、ステップＳ１８にて異常判定フラグをオンに設定し、ステップＳ１９にてフェールセーフモードに設定する。閾値ＴＨ以上でないと否定判定された場合には、ステップＳ２０にて通常走行モードに設定する。
【００７４】
なお、ステップＳ１７Ａの処理を実行している時の演算処理装置は、特許請求の範囲に記載の乖離積算部に相当し、ステップＳ１７Ｂの処理を実行している時の演算処理装置は、特許請求の範囲に記載の積算判定部に相当する。
【００７５】
次に、ステップＳ１７Ｂで肯定判定されることにより異常判定フラグがオンに設定される場合の一態様について、図６を用いて説明する。
【００７６】
図６の横軸は経過時間を示し、図６の縦軸は、上段から順に、冷却水温度、乖離積算値、発熱量、バルブ開度、異常判定フラグの状態を示す。要するに図６は、乖離積算値を図４に追加した図であり、乖離積算値は、ステップＳ１７Ａで算出される積算値のことである。図６の例では、図４と同様にして冷却水の漏出があり、かつ、バルブ開度が全開にならない状況である。
【００７７】
そして、Ｄ１時点でバルブ開度の制御を開始しているものの、循環流量不足が原因で電池出口温度Ｔｏｕｔが上昇し、その後のＤ２時点で電池出口温度Ｔｏｕｔが目標温度Ｔｔｒｇよりも高くなっている。その後、冷却水の漏出が原因でＦＣスタック１１が十分に冷却されず、電池出口温度Ｔｏｕｔが目標温度Ｔｔｒｇよりも高くなっている状態が継続している。その結果、乖離積算値は上昇してＤ５時点で閾値ＴＨに達し、ステップＳ１７Ｂにて肯定判定されて、異常判定フラグがオンに設定されている。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態の燃料電池冷却システムでは、異常判定部１７Ａは、ステップＳ１７Ａによる乖離積算部およびステップＳ１７Ｂによる積算判定部を有する。そして、乖離積算部は、電池出口温度Ｔｏｕｔの検出温度が目標温度Ｔｔｒｇよりも高くなっている状態が調節期間に継続している場合に、目標温度Ｔｔｒｇに対する検出温度の乖離を積算する。積算判定部は、乖離積算部により積算された値である乖離積算値が所定の閾値ＴＨ以上になった場合に、異常状態であると判定する。これによれば、冷却水の漏出速度が速い場合には、その異常状態をステップＳ１６による第１判定部で迅速に検知できる。一方、漏出速度が遅い場合には、第１判定部では検知できないものの、その異常状態を積算判定部で検知できる。
【００７９】
（第３実施形態）
図７に示す本実施形態では、図２に示す一連の処理に、ステップＳ１３Ａ、Ｓ１３Ｂを追加している。また、図７の例では、図２のステップＳ１７に示す第２判定部を廃止している。ステップＳ１３の処理の後、ステップＳ１３Ａにて冷却水の電池出口温度Ｔｏｕｔを推定する。例えば、図３の機能ブロックＢ１で算出されるＦＣスタック１１での発熱量と、電池出口温度Ｔｏｕｔの検出値、バルブ開度および循環流量から算出される冷却量とに基づき、電池出口温度Ｔｏｕｔを推定する。
【００８０】
その後、ステップＳ１３Ｂにおいて、電池出口温度センサ４６により検出された電池出口温度Ｔｏｕｔの検出値から、ステップＳ１３Ａで算出した推定値を減算して、検出値に対する推定値の乖離を算出する。さらにステップＳ１３Ｂでは、算出された乖離の温度の絶対値が所定温度γ以上であるか否かを判定する。
【００８１】
所定温度γ以上であると判定された場合には、ステップＳ１８にて異常判定フラグをオンに設定し、ステップＳ１９にてフェールセーフモードに設定する。所定温度γ以上でないと否定判定された場合には、ステップＳ１４へと処理を進める。
【００８２】
なお、ステップＳ１３Ａの処理を実行している時の演算処理装置は、特許請求の範囲に記載の温度推定部に相当し、ステップＳ１３Ｂの処理を実行している時の演算処理装置は、特許請求の範囲に記載の推定判定部に相当する。
【００８３】
次に、ステップＳ１３Ｂで肯定判定されることにより異常判定フラグがオンに設定される場合の一態様について、図８を用いて説明する。
【００８４】
図８の横軸は経過時間を示し、図８の縦軸は、上段から順に、冷却水温度、発熱量、異常判定フラグの状態を示す。最上段の欄には、冷却水温度として、電池出口温度センサ４６により検出される電池出口温度Ｔｏｕｔの検出値と、ステップＳ１３Ａで推定される電池出口温度Ｔｏｕｔの推定値と、ラジエータ出口温度ＴｏｕｔＲの検出値とが示されている。図８の例では、図４と同様にして冷却水の漏出がある状況である。また、バルブ開度が全閉（つまり放熱流量ゼロ）になっており、電池出口温度Ｔｏｕｔの検出値が目標温度Ｔｔｒｇよりも低い状況である。
【００８５】
そして、時間経過につれ、電池出口温度Ｔｏｕｔの検出値および推定値がともに上昇していくが、漏出が原因で推定値よりも実際の検出値の方が速く上昇している。したがって、推定値に対する検出値の乖離が時間経過とともに増大していき、Ｄ６時点で乖離温度が所定温度γに達し、ステップＳ１３Ｂにて肯定判定されて、異常判定フラグがオンに設定されている。
【００８６】
さて、図８を用いて上述した例では、漏出が原因で循環流量が少なくなっているものの、冷却水が完全に無くなっている訳ではないので、電池出口温度センサ４６は冷却水の温度を検出している。これに対し、以下に例示するように冷却水が完全に無くなって循環流量がゼロになっている場合がある。例えば、冷却水の漏出が長時間継続した場合、配管の損傷が大きく漏出速度が速い場合、漏出は生じていないが作業員が冷却水を充填し忘れた場合等が具体例として挙げられる。
【００８７】
この場合には、電池出口温度センサ４６は配管内部の空気の温度を検出することになるので、電池出口温度Ｔｏｕｔの検出値は、電池出口温度センサ４６の雰囲気温度に依存する。したがって、図８に示すように推定値が徐々に上昇しているにも拘らず、検出値が推定値よりも小さいままになる場合がある。この場合、図７のステップＳ１３Ｂにおいて、検出値に対する推定値の乖離の絶対値が所定温度γ以上となり、ステップＳ１８にて異常判定フラグがオンに設定される。
【００８８】
以上説明したように、本実施形態の燃料電池冷却システムでは、異常判定部１７Ａは、ステップＳ１３Ａによる温度推定部およびステップＳ１３Ｂによる推定判定部を有する。温度推定部は、ＦＣスタック１１から流出する冷媒の温度を推定する。推定判定部は、温度推定部による推定温度に対する検出温度の乖離が所定温度γ以上である場合に、異常状態であると判定する。
【００８９】
ここで、例えば冷却システムの起動時等、セル温度が最適範囲よりも低くなっており、図８に例示するように電池出口温度Ｔｏｕｔの検出値が目標温度Ｔｔｒｇに対して低くなっている場合を想定する。この想定の場合には、電池出口温度Ｔｏｕｔは第１所定値α１や第２所定値α２よりも低いので、図２のステップＳ１６、Ｓ１７では異常状態を検知できない。この点を鑑み、本実施形態では、電池出口温度Ｔｏｕｔを推定し、その推定温度と検出温度との乖離が所定温度γ以上である場合に異常状態であると判定するので、上記想定の場合であっても異常状態を検知できる。よって、電池出口温度Ｔｏｕｔが第１所定値α１および第２所定値α２にまで上昇することを待たずして、異常状態を迅速に検知できる。
【００９０】
さらに本実施形態では、推定値が徐々に上昇しているにも拘らず、冷却水が完全に無くなっていることに起因して検出値が推定値よりも小さいままになる場合には、ステップＳ１３Ｂの判定により異常状態であることを検知できる。
【００９１】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。そして、前述の実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００９２】
前述の第１実施形態では、図３に示すように、冷媒の電池出口温度Ｔｏｕｔの検出値が目標温度となるようにバルブ開度を制御している。これに対し、冷媒の電池入口温度Ｔｉｎを検出する入口温度センサを設け、電池入口温度Ｔｉｎの検出値が目標温度となるようにバルブ開度を制御することで、電池出口温度Ｔｏｕｔを所望の温度に制御してもよい。
【００９３】
前述の各実施形態において、ステップＳ１６、Ｓ１７での肯定判定により異常判定した場合と、ステップＳ１５、Ｓ１３Ｂでの肯定判定により異常判定した場合とで、識別して異常判定フラグをメモリに記憶させておくことが望ましい。
【００９４】
前述の各実施形態では、バイパス流量をゼロにすることなく流量割合が調節されている期間を調節期間としているが、バイパス流量および放熱流量のいずれについてもゼロにすることなく流量割合が調節されている期間を調節期間としてもよい。
【００９５】
図１に示すラジエータ出口温度センサ４５を廃止して、ラジエータ出口温度ＴｏｕｔＲを外気温度から推定してもよい。図１に示す実施形態では流量比調節バルブにロータリバルブ４３を採用しているが、ロータリ式以外のバルブであってもよい。また、流量比調節バルブは図１に示す３方弁に限らず、２方弁を２つ組み合わせて流量比調節バルブを提供してもよい。
【００９６】
前述の第１実施形態では、循環経路において、インタークーラ２６がＦＣスタック１１に対して並列に接続されている。これに対し、インタークーラ２６がＦＣスタック１１に対して直列に接続されていてもよい。また、図１に示す接続通路４１およびインタークーラ２６を廃止してもよい。
【００９７】
前述の第１実施形態では、ＦＣスタック１１は、固体高分子形燃料電池であったが、ＦＣスタック１１の種類はこれに限定されるものではなく、リン酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池等であってもかまわない。前述の第１実施形態では、冷却部は冷却回路１６によって実現されているが、冷却回路１６に限るものではなく、他の冷却装置によって実現してもよい。
【００９８】
前述の第１実施形態において、ＥＣＵ１７によって実現されていた機能は、前述のものとは異なるハードウェアおよびソフトウェア、またはこれらの組み合わせによって実現してもよい。ＥＣＵ１７は、たとえば他の制御装置と通信し、他の制御装置が処理の一部または全部を実行してもよい。ＥＣＵ１７が電子回路によって実現される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって実現することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１１…ＦＣスタック（燃料電池）、１７Ａ…異常判定部、１７Ｂ…流入温度制御部、４２…ラジエータ（放熱器）、４３…ロータリバルブ（流量比調節バルブ）、４６…電池出口温度センサ。
【図１】
2018106900.tif 000003
【図２】
2018106900.tif 000004
【図３】
2018106900.tif 000005
【図４】
2018106900.tif 000006
【図５】
2018106900.tif 000007
【図６】
2018106900.tif 000008
【図７】
2018106900.tif 000009
【図８】
2018106900.tif 000010