(57)【要約】【課題】  セルスタックへの空気の供給の最適化を図ることができる、グリルシャッタシステム及び燃料電池車両を提供する。【解決手段】  複数の電池セル８が積層方向Ｄ１に積層されたセルスタック５と、セルスタック５に空気を取り入れるための開口６を開閉可能なグリルシャッタ７と、複数の電池セル８から各々得られる電圧に基づき、セルスタックの積層方向Ｄ１の発電効率Ｅｖの分布を演算する発電効率分布演算部と、発電効率Ｅｖの分布に応じて、グリルシャッタ７の動作を制御するグリルシャッタ動作制御部と、を具備する。【選択図】  図１
2019135132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルが所定の積層方向に積層されたセルスタックと、
前記セルスタックに空気を取り入れるための開口を開閉可能なグリルシャッタと、
前記複数の電池セルから各々得られる電圧に基づき、前記セルスタックの前記積層方向の発電効率の分布を演算する発電効率分布演算部と、
前記発電効率の分布に応じて、前記グリルシャッタの動作を制御するグリルシャッタ動作制御部と、を具備すること
を特徴とするグリルシャッタシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のグリルシャッタシステムであって、
前記グリルシャッタ動作制御部は、
前記セルスタックの前記積層方向の前記発電効率が低い部分に、前記積層方向の前記発電効率が高い部分よりも多くの前記空気が供給されるよう、前記セルスタックへの前記空気の供給を制御すること
を特徴とするグリルシャッタシステム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のグリルシャッタシステムであって、
少なくとも一つの前記電池セルの、セル面内での温度の分布を演算する温度分布演算部を更に具備し、
前記グリルシャッタ動作制御部は、前記発電効率の分布及び前記温度の分布に応じて、前記グリルシャッタの動作を制御すること
を特徴とするグリルシャッタシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のグリルシャッタシステムであって、
前記セルスタックには、前記空気の流路が所定の並設方向に複数並設されており、
前記空気の流路は、大気に開放されており、
前記グリルシャッタ動作制御部は、
前記セルスタックの、前記並設方向の温度が高い部分に、前記並設方向の温度が低い部分よりも多くの前記空気が供給されるよう、前記セルスタックへの前記空気の供給を制御すること
を特徴とするグリルシャッタシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のグリルシャッタシステムであって、
前記グリルシャッタは、
前記並設方向に沿う方向を中心に、回転又は回動する第１ルーバと、
前記積層方向に沿う方向を中心に、回転又は回動する第２ルーバと、を具備し、
前記グリルシャッタ動作制御部は、前記第１ルーバ及び前記第２ルーバの動作を独立して制御すること
を特徴とするグリルシャッタシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のグリルシャッタシステムであって、
前記グリルシャッタ動作制御部は、
前記電圧の分布に応じて前記第１ルーバの動作を制御し、
前記温度の分布に応じて前記第２ルーバの動作を制御すること
を特徴とするグリルシャッタシステム。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載のグリルシャッタシステムであって、
前記第１ルーバ及び前記第２ルーバよりは、同一の前記開口に設けられ、
前記第１ルーバは、前記第２ルーバよりも、前記開口を流れる前記空気の上流に設けられること
を特徴とするグリルシャッタシステム。
【請求項８】
請求項５から請求項７の何れか一項に記載のグリルシャッタシステムであって、
前記第１ルーバは、複数の第１軸と、前記第１軸を中心に、回転又は回動する複数の第１板状部材と、を具備して構成され、
前記第２ルーバは、複数の第２軸と、前記第２軸を中心に、回転又は回動する複数の第２板状部材と、を具備して構成され、
前記グリルシャッタ動作制御部は、前記複数の第１板状部材の各々を独立して制御可能、且つ、前記複数の第２板状部材の各々を独立して制御可能であることを特徴とするグリルシャッタシステム。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載のグリルシャッタシステムであって、
前記セルスタックは、空冷式のセルスタックであること
を特徴とするグリルシャッタシステム。
【請求項１０】
複数の電池セルが所定の積層方向に積層されたセルスタックと、
前記セルスタックに空気を取り入れるための開口を開閉可能なグリルシャッタと、
前記複数の電池セルから各々得られる電圧に基づき、前記セルスタックの前記積層方向の発電効率の分布を演算する発電効率分布演算部と、
前記発電効率の分布に応じて、前記グリルシャッタの動作を制御するグリルシャッタ動作制御部と、を具備すること
を特徴とする燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリルシャッタシステム及び燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の電池セルが積層されたセルスタックと、セルスタックに水素を供給する水素供給系統と、第１グリルシャッタの動作及び第２フロントシャッタの動作を制御する制御部と、を備え、第１フロントシャッタからの空気をセルスタックに優先的に供給し、第２フロントシャッタからの空気を水素供給系統に優先的に供給する、燃料電池車両が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２０４３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、結露水の発生を抑制するため、セルスタックと水素供給系統との温度差の軽減を試みている。しかし、特許文献１では、結露水の発生を抑制する観点以外も含めて、セルスタックへの空気の供給を制御することは検討されていなかった。すなわち、特許文献１は、セルスタックへの空気の供給の最適化を図る観点で、改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、セルスタックへの空気の供給の最適化を図ることができる、グリルシャッタシステム及び燃料電池車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、複数の電池セルが所定の積層方向に積層されたセルスタックと、前記セルスタックに空気を取り入れるための開口を開閉可能なグリルシャッタと、前記複数の電池セルから各々得られる電圧に基づき、前記セルスタックの前記積層方向の発電効率の分布を演算する発電効率分布演算部と、前記発電効率の分布に応じて、前記グリルシャッタの動作を制御するグリルシャッタ動作制御部と、を具備することを特徴とするグリルシャッタシステムにある。
【０００７】
第１の態様では、セルスタックの発電効率のムラを解消でき、これにより全体として、セルスタックから得られるセル電圧の向上を図ることができる。よって、セルスタックへの空気の供給の最適化を図ることができる。なお、セルスタックの発電効率のムラを解消できることで、セルスタックの部分的な劣化の抑制が期待される。また、セルスタックから得られるセル電圧の向上を図ることができることで、空冷式のセルスタックや小型のセルスタックでも、好適に利用できるようになることも期待される。更に、グリルシャッタは、車両に既に設けられている部材の全部又は一部を用いて構成でき、この場合、新規部材を追加する負担を少なくできる。
【０００８】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のグリルシャッタシステムであって、前記グリルシャッタ動作制御部は、前記セルスタックの前記積層方向の前記発電効率が低い部分に、前記積層方向の前記発電効率が高い部分よりも多くの前記空気が供給されるよう、前記セルスタックへの前記空気の供給を制御することを特徴とするグリルシャッタシステムにある。
【０００９】
第２の態様では、セルスタックの発電効率のムラを解消しやすくなり、これにより全体として、セルスタックから得られるセル電圧の向上を図りやすくなる。よって、セルスタックへの空気の供給の最適化を図りやすくなる。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１の態様又は第２の態様に記載のグリルシャッタシステムであって、少なくとも一つの前記電池セルの、セル面内での温度の分布を演算する温度分布演算部を更に具備し、前記グリルシャッタ動作制御部は、前記発電効率の分布及び前記温度の分布に応じて、前記グリルシャッタの動作を制御することを特徴とするグリルシャッタシステムにある。
【００１１】
第３の態様では、セルスタックの発電効率のムラを解消できる上、セル面内での温度のムラを抑制できる。これにより全体として、セルスタックから得られるセル電圧の向上を図りやすくなる。よって、セルスタックへの空気の供給の最適化を図りやすくなる。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載のグリルシャッタシステムであって、前記セルスタックには、前記空気の流路が所定の並設方向に複数並設されており、前記空気の流路は、大気に開放されており、前記グリルシャッタ動作制御部は、前記セルスタックの、前記並設方向の温度が高い部分に、前記並設方向の温度が低い部分よりも多くの前記空気が供給されるよう、前記セルスタックへの前記空気の供給を制御することを特徴とするグリルシャッタシステムにある。
【００１３】
第４の態様では、セルスタックの発電効率のムラを解消できる上、セル面内での温度のムラを抑制しやすくなる。これにより全体として、セルスタックから得られるセル電圧の向上を図りやすくなる。よって、セルスタックへの空気の供給の最適化を図りやすくなる。
【００１４】
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載のグリルシャッタシステムであって、前記グリルシャッタは、前記並設方向に沿う方向を中心に、回転又は回動する第１ルーバと、前記積層方向に沿う方向を中心に、回転又は回動する第２ルーバと、を具備し、前記グリルシャッタ動作制御部は、前記第１ルーバの動作及び前記第２ルーバの動作を独立して制御することを特徴とするグリルシャッタシステムにある。
【００１５】
第５の態様では、セルスタックの発電効率のムラを解消しやすくなる上、セル面内での温度のムラを抑制しやすくなる。これにより全体として、セルスタックから得られるセル電圧の向上を図りやすくなる。よって、セルスタックへの空気の供給の最適化を図りやすくなる。
【００１６】
本発明の第６の態様は、第５の態様に記載のグリルシャッタシステムであって、前記グリルシャッタ動作制御部は、前記電圧の分布に応じて前記第１ルーバの動作を制御し、前記温度の分布に応じて前記第２ルーバの動作を制御することを特徴とするグリルシャッタシステムにある。
【００１７】
第６の態様では、セルスタックの発電効率のムラを解消しやすくなる上、セル面内での温度のムラを抑制しやすくなる。これにより全体として、セルスタックから得られるセル電圧の向上を図りやすくなる。よって、セルスタックへの空気の供給の最適化を図りやすくなる。
【００１８】
本発明の第７の態様は、第５の態様又は第６の態様に記載のグリルシャッタシステムであって、前記第１ルーバ及び前記第２ルーバは、同一の前記開口に設けられ、前記第１ルーバは、前記第２ルーバよりも、前記開口を流れる前記空気の上流に設けられることを特徴とするグリルシャッタシステムにある。
【００１９】
第７の態様では、第１ルーバにより形成される空気の流束が、第２ルーバにより影響を受けにくくなる。従って、セルスタックの発電効率のムラを解消しやすくなり、これにより全体として、セルスタックから得られるセル電圧の向上を図りやすくなる。よって、セルスタックへの空気の供給の最適化を図りやすくなる。
【００２０】
本発明の第８の態様は、第５の態様から第７の態様の何れか一つに記載のグリルシャッタシステムであって、前記第１ルーバは、複数の第１軸と、前記第１軸を中心に、回転又は回動する複数の第１板状部材と、を具備して構成され、前記第２ルーバは、複数の第２軸と、前記第２軸を中心に、回転又は回動する複数の第２板状部材と、を具備して構成され、前記グリルシャッタ動作制御部は、前記複数の第１板状部材の各々を独立して制御可能、且つ、前記複数の第２板状部材の各々を独立して制御可能であることを特徴とするグリルシャッタシステムにある。
【００２１】
第８の態様では、セルスタックの発電効率のムラを解消しやすくなる上、セル面内での温度のムラを抑制しやすくなる。これにより全体として、セルスタックから得られるセル電圧の向上を図りやすくなる。よって、セルスタックへの空気の供給の最適化を図りやすくなる。
【００２２】
本発明の第９の態様は、第１の態様から第８の態様の何れか一つに記載のグリルシャッタシステムであって、前記セルスタックは、空冷式のセルスタックであることを特徴とするグリルシャッタシステムにある。
【００２３】
第９の態様のような空冷式のセルスタックでは、発電のためにセルスタックに供給する空気が、電池セルを冷却するための冷媒を兼ねる。第９の態様では、このような空冷式のセルスタックに対しても、空気の供給の最適化を図ることができる。
【００２４】
上記課題を解決する本発明の他の態様（第１０の態様）は、複数の電池セルが所定の積層方向に積層されたセルスタックと、前記セルスタックに空気を取り入れるための開口を開閉可能なグリルシャッタと、前記複数の電池セルから各々得られる電圧に基づき、前記セルスタックの前記積層方向の発電効率の分布を演算する発電効率分布演算部と、前記発電効率の分布に応じて、前記グリルシャッタの動作を制御するグリルシャッタ動作制御部と、を具備することを特徴とする燃料電池車両にある。
【００２５】
第１０の態様では、セルスタックの発電効率のムラを解消でき、これにより全体として、セルスタックから得られるセル電圧の向上を図ることができる。よって、セルスタックへの空気の供給の最適化を図ることができる。なお、セルスタックの発電効率のムラを解消できることで、セルスタックの部分的な劣化の抑制が期待される。また、セルスタックから得られるセル電圧の向上を図ることができることで、空冷式の燃料電池や小型の燃料電池でも、好適に利用できるようになることも期待される。更に、グリルシャッタは、車両に既に設けられている部材の全部又は一部を用いて構成でき、この場合、新規部材を追加する負担を少なくできる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のグリルシャッタシステム及び燃料電池車両によれば、セルスタックへの空気の供給の最適化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態１に係る燃料電池車両に関する構成例を示す断面図。
【図２】実施形態１に係るグリルシャッタの構成例を示す斜視図。
【図３】実施形態１に係るグリルシャッタの動作例を示す断面図。
【図４】実施形態１に係るグリルシャッタの動作例を示す断面図。
【図５】実施形態１に係る制御装置の構成例を示すブロック図。
【図６】実施形態１に係るグリルシャッタ動作制御部による制御例を示す図。
【図７】実施形態１に係るグリルシャッタ動作制御部による制御例を示す図。
【図８】実施形態２に係るグリルシャッタ動作制御部による制御例を示す図。
【図９】実施形態２に係るグリルシャッタ動作制御部による制御例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に記載する各実施形態は、本発明の一態様であり、本発明の範囲内で任意に変更可能である。各図や説明中、同一の部材については、同じ符号が付され、適宜説明が省略されている。各図における各部の縮尺や形状は、説明の都合上、便宜的に変更されている場合がある。
【００２９】
以下、車両の前後方向を「前後方向」、車両の幅方向を「左右方向」及び重力方向を「上下方向」として説明する。これらの方向は、互いに直交している。各図中、前後方向は矢印Ｘ、左右方向は矢印Ｙ及び上下方向は矢印Ｚで表されている。
【００３０】
（実施形態１）
図１（ａ）〜（ｂ）は、本実施形態に係る燃料電池車両（車両１）に関する構成例を示している。車両１に設けられた水素タンク２は、水素供給ライン３及びポンプ４を介して、セルスタック５に接続されている。ポンプ４の駆動が制御されることで、水素タンク２からセルスタック５への水素の供給が制御される。
【００３１】
車両１のフロントバンパー近傍には、セルスタック５に空気を取り入れるための開口６を開閉可能なグリルシャッタ７が設けられている。グリルシャッタ７は、第１ルーバ７ａと、第２ルーバ７ｂと、を具備して構成されている。グリルシャッタ７の動作が制御されることで、セルスタック５への空気の供給が制御される。
【００３２】
セルスタック５は、複数の電池セル８が、所定の積層方向Ｄ１に積層されて構成されている。また、電池セル８は、セパレータ９、アノード電極１０、電解質層１１、カソード電極１２及びセパレータ１３が、積層方向Ｄ１に積層されて構成されている。アノード電極１０の電解質層１１側の面は、積層方向Ｄ１に凹凸する形状を有しており、該凹凸により、空気の流路（空気流路１０ａ）が構成されている。空気流路１０ａは、所定の並設方向Ｄ２に、複数並設されている。複数の空気流路１０ａは、各々、大気に開放されている（例えば、空気流路１０ａの一端側が、開口６側に開放されている）。なお、セパレータ９のアノード電極１０側の面が、積層方向Ｄ１に凹凸する形状を有していてもよい。この場合、該凹凸により、空気流路が構成される。
【００３３】
また、カソード電極１２の電解質層１１側の面は、積層方向Ｄ１に凹凸する形状を有しており、該凹凸により、水素の流路（水素流路１２ａ）が構成されている。水素流路１２ａは、積層方向Ｄ１及び並設方向Ｄ２に交差（例えば直行）する方向に、複数並設されている。なお、セパレータ１３のカソード電極１２側の面が、積層方向Ｄ１に凹凸する形状を有していてもよい。この場合、該凹凸により、水素流路が構成されてもよい。
【００３４】
電池セル８では、カソード電極１２側で水素の酸化反応が、アノード電極１０側で酸素の還元反応が生じ、これらの化学反応により発電が行われる。セルスタック５で発電された電力は、モータ１４やバッテリ１５に供給される。これらの電力の供給が制御されることで、車両１の走行駆動源となるモータ１４の駆動が制御される。車両１では、基本的にはバッテリ１５からの電力の供給によりモータ１４が駆動され、高トルクが必要な場合やバッテリ１５のＳＯＣが低下した場合等、バッテリ１５の電欠を防止するためにセルスタック５で発電が行われる。
【００３５】
電池セル８は、積層方向Ｄ１に沿って見たとき、空気流路１０ａの並設方向Ｄ２の辺が長辺とされた、略長方形状に構成されている。言い換えれば、電池セル８は、空気流路１０ａの長さ（空気流路長Ｌ１）が、水素流路１２ａの長さ（水素流路長Ｌ２）よりも短くなるように構成されている。空気流路長Ｌ１が短くされる分、空気流路１０ａに空気が取り込まれる際の該空気の圧力損失が小さくされる。
【００３６】
電池セル８は、上記化学反応に伴い発熱する場合がある。一方、セルスタック５は、空冷式のセルスタック５として構成されている。空冷式のセルスタック５では、発電のためにセルスタック５に供給する空気が、電池セル８を冷却するための冷媒を兼ねる。
【００３７】
空気の熱伝導率は、水の熱伝導率よりも低いため、車両（四輪）では一般に、水冷式のセルスタックが採用されることが多い。これに対して、車両１では、セルスタック５に対しても、空気の供給の最適化を図ることができるため、空冷式のセルスタック５を好適に採用することができる。空冷式のセルスタック５は、水冷式のセルスタックに比べ、水冷系統を省略することができる分、小型化を図りやすい。
【００３８】
セルスタック５は、電池セル８の積層方向Ｄ１が、上下方向（矢印Ｚ方向）に沿い、空気流路１０ａの並設方向Ｄ２が、左右方向（矢印Ｙ方向）に沿うような配置で、車両１に搭載されている。セルスタック５には、複数の電池セル８から各々得られる電圧を検出するための電圧センサ１６（図５参照）や、少なくとも一つの電池セル８の、セル面内での温度を検出するための温度センサ１７（図５参照）が設けられている。また、車両１には、車両１の速度を検出するための車速センサや、バッテリ１５のＳＯＣを検出するためのＳＯＣセンサ等、各種のセンサが設けられている。
【００３９】
なお、開口６には、ファン１８が設けられている。ファン１８が駆動されることで、開口６から十分な走行風を取り入れにくい状況（例えば、車両１の停止時、走行開始直後、低速運転時等）でも、セルスタック５に空気が供給される。上記の通り、電池セル８の空気流路長Ｌ１が短くされ、空気流路１０ａに空気が取り込まれる際の該空気の圧力損失が小さくされているので、このようなファン１８による空気の供給であっても、空気流路１０ａに好適に空気が取り入れられる。
【００４０】
ファン１８は、グリルシャッタ７よりも、開口６を流れる空気の上流に設けられている。これによれば、グリルシャッタ７により形成される空気の流束が、ファン１８により乱されることがなくなる。ただし、ファン１８は、グリルシャッタ７よりも、開口６を流れる空気の下流に設けられてもよい。勿論、ファン１８は省略されてもよい。
【００４１】
また、グリルシャッタ７よりも、開口６を流れる空気の下流において、開口６の縁部６ａとセルスタック５とがダクト１９で連通されている。これによれば、開口６から取り入れた空気が、セルスタック５に効率よく供給されるようになる。ただし、ダクト１９は省略されてもよい。
【００４２】
図２は、グリルシャッタ７の構成例を示している。グリルシャッタ７は、所定方向に延在する軸２０と、軸２０を中心に、回転又は回動する板状部材２１と、を具備して構成されている。例えば、グリルシャッタ７を構成する第１ルーバ７ａは、左右方向（矢印Ｙ方向）に延在する第１軸２０ａと、第１軸２０ａに設けられた第１板状部材２１ａと、を具備して構成されている。第１軸２０ａは、上下方向（矢印Ｚ方向）に複数並設されており、各第１軸２０ａに各々、第１板状部材２１ａが設けられている。第１軸２０ａの端部は、軸受部（図示せず）に枢支されるとともに、第１アクチュエータ２２ａ（図５参照）に接続されている。第１アクチュエータ２２ａの駆動が制御されることで、第１板状部材２１ａの動作（回転角度）が制御される。
【００４３】
各第１板状部材２１ａは、リンク部（図示せず）により互いに接続されている。従って、第１アクチュエータ２２ａを駆動させることで、各第１板状部材２１ａを連動して回転させることができる。ただ、各第１軸２０ａを各々アクチュエータに接続し、各第１板状部材２１ａの回転角度を、各々独立して制御可能に構成されてもよい。第１板状部材２１ａを連動して回転可能な群を、２以上有するように構成されてもよい。
【００４４】
また、グリルシャッタ７を構成する第２ルーバ７ｂは、上下方向（矢印Ｚ方向）に延在する第２軸２０ｂと、第２軸２０ｂに設けられた第２板状部材２１ｂと、を具備して構成されている。第２軸２０ｂは、左右方向（矢印Ｙ方向）に複数並設されており、各第２軸２０ｂに各々、第２板状部材２１ｂが設けられている。第２軸２０ｂの端部は、軸受部（図示せず）に枢支されるとともに、第２アクチュエータ２２ｂ（図５参照）に接続されている。第２アクチュエータ２２ｂの駆動が制御されることで、第２板状部材２１ｂの動作（回転角度）が制御される。
【００４５】
各第２板状部材２１ｂは、リンク部（図示せず）により互いに接続されている。従って、第２アクチュエータ２２ｂを駆動させることで、各第２板状部材２１ｂを連動して回転させることができる。ただ、各第１軸２０ａを各々アクチュエータに接続し、各第１板状部材２１ａの回転角度を、各々独立して制御可能に構成されてもよい。第１板状部材２１ａを連動して回転可能な群を、２以上有するように構成されてもよい。
【００４６】
第１ルーバ７ａ及び第２ルーバ７ｂは、同一の開口６に設けられ、第１ルーバ７ａは、第２ルーバ７ｂよりも、開口６を流れる空気の上流に設けられる。これによれば、第１ルーバ７ａにより形成される空気の流束が、第２ルーバ７ｂにより影響を受けにくくなる。ただし、第１ルーバ７ａ及び第２ルーバ７ｂの位置関係は逆でもよい。第１ルーバ７ａが複数設けられてもよいし、第２ルーバ７ｂが複数設けられてもよい。第１ルーバ７ａ及び第２ルーバ７ｂは、互いに異なる開口６に設けられてもよい。第２ルーバ７ｂは省略されてもよい。
【００４７】
図３（ａ）〜（ｄ）及び図４（ａ）〜（ｄ）は、グリルシャッタ７の動作例を示しており、特に、第１ルーバ７ａの動作例を示している。第１ルーバ７ａは、各第１板状部材２１ａの間に隙間が生じる回転角度のとき、開状態になる。開状態では、第１板状部材２１ａの回転角度に応じて、空気の流速が上下方向に変化させられる。例えば、第１板状部材２１ａが所定方向Ｐ１に回転されると、空気の流速が上方向に変化させられる（図３（ｂ）〜（ｃ）参照）。逆に、第１板状部材２１ａが所定方向Ｐ２（所定方向Ｐ１とは反対周り方向）に回転されると、空気の流速が下方向に変化させられる（図４（ｂ）〜（ｃ）参照）。
【００４８】
セルスタック５は、複数の電池セル８の積層方向Ｄ１が、上下方向（矢印Ｚ方向）に沿うように車両１に配されているため、第１板状部材２１ａの回転角度が制御されることで、セルスタック５への、積層方向Ｄ１の空気の供給が制御される。第１ルーバ７ａは、各第１板状部材２１ａの間に隙間が生じない回転角度のとき、閉状態になる（図３（ｄ）及び図４（ｄ）参照）。
【００４９】
第２ルーバ７ｂの動作例は、基本的には、第１ルーバ７ａの上記動作例と同様である。開状態では、第２板状部材２１ｂの回転角度に応じて、空気の流速が左右方向に変化させられる。例えば、第２板状部材２１ｂが所定方向に回転されると、空気の流速が左方向に変化させられる。逆に、第２板状部材２１ｂが反対方向に回転されると、空気の流速が右方向に変化させられる。
【００５０】
セルスタック５は、空気流路１０ａの並設方向Ｄ２が、左右方向（矢印Ｙ方向）に沿うように車両１に配されているため、第２板状部材２１ｂの回転角度が制御されることで、セルスタック５への、並設方向Ｄ２の空気の供給が制御される。第２ルーバ７ｂは、各第２板状部材２１ｂの間に隙間が生じない回転角度のとき、閉状態になる。
【００５１】
第１ルーバ７ａの動作と、第２ルーバ７ｂの動作とは、独立して制御可能である。従って、車両１では、セルスタック５への、積層方向Ｄ１の空気の供給と、並設方向Ｄ２の空気の供給と、が互いに独立して制御される。
【００５２】
図５は、車両１に設けられるＥＣＵ２３（制御装置）の構成例を、ブロックを用いて示している。ＥＣＵ２３は、マイクロコンピュータを中心に構成されており、マイクロコンピュータによるプログラムの実行によって各部が実現されている。ＥＣＵ２３には、種々の制御プログラムが予め記憶されたＲＯＭや、タイマカウンタ等が設けられている。また、ＥＣＵ２３は、車両１に設けられた、各種のセンサ（電圧センサ１６、温度センサ１７、車速センサ、ＳＯＣセンサ等）から得られる情報を読み込み可能に構成されている。
【００５３】
ＥＣＵ２３は、車両１の基本的な制御を行う。例えば、各種のセンサから得られる情報に基づき、ポンプ４の駆動を制御し、セルスタック５への水素の供給を制御する。また、ＥＣＵ２３は、各種のセンサから得られる情報に基づき、モータ１４の駆動を制御する。更に、ＥＣＵ２３は、各種のセンサから得られる情報に基づき、セルスタック５での発電量を制御する。
【００５４】
ＥＣＵ２３は、発電効率分布演算部２４と、温度分布演算部２５と、グリルシャッタ動作制御部２６と、を具備して構成されている。このうち、グリルシャッタ動作制御部２６は、第１ルーバ動作制御部２６ａと、第２ルーバ動作制御部２６ｂと、を具備して構成されている。
【００５５】
発電効率分布演算部２４は、電圧センサ１６等から得られる情報に基づき、複数の電池セル８から各々得られる電圧を検出する。更に、発電効率分布演算部２４は、検出した電圧に基づき、セルスタック５の、積層方向Ｄ１の発電効率Ｅｖの分布を演算する。そして、発電効率分布演算部２４は、演算した発電効率Ｅｖの分布に基づき、セルスタック５の、発電効率Ｅｖが高い部分と、発電効率Ｅｖが低い部分と、を求める。
【００５６】
温度分布演算部２５は、温度センサ１７等から得られる情報に基づき、電池セル８のセル面内での、並設方向Ｄ２の温度Ｔｃの分布を演算する。そして、温度分布演算部２５は、演算した温度Ｔｃの分布に基づき、セルスタック５の、温度Ｔｃが高い部分と、温度Ｔｃが低い部分と、を求める。
【００５７】
第１ルーバ動作制御部２６ａは、発電効率Ｅｖの分布に応じて、第１アクチュエータ２２ａに信号を出力し、第１ルーバ７ａの動作を制御する。第２ルーバ動作制御部２６ｂは、温度Ｔｃの分布に応じて、第２アクチュエータ２２ｂに信号を出力し、第２ルーバ７ｂの動作を制御する。
【００５８】
図６（ａ）〜（ｃ）は、グリルシャッタ動作制御部２６による、第１の制御例を示している。複数の電池セル８の発電状況が積層方向Ｄ１で異なる場合等、電池セル８から得られる電圧に差が生じ、その結果、セルスタック５の発電効率Ｅｖにムラが生じる場合がある。図６（ａ）では、セルスタック５の、積層方向Ｄ１の中央部Ｄ１_Ｃでは発電効率Ｅｖが高いものの、中央部Ｄ１_Ｃから積層方向Ｄ１に離れた、上部Ｄ１_Ｕや下部Ｄ１_Ｄでは、中央部Ｄ１_Ｃに比べて発電効率Ｅｖが低くなっている。
【００５９】
発電効率Ｅｖが低い部分は、発電に必要な空気が足りていない状況であると考えられる。そこで、グリルシャッタ動作制御部２６の第１ルーバ動作制御部２６ａは、セルスタック５の、発電効率Ｅｖが低い部分に、発電効率Ｅｖが高い部分よりも多くの空気が供給されるよう、セルスタック５への空気の供給を制御する。図６（ｂ）では、セルスタック５の、積層方向Ｄ１の中央部Ｄ１_Ｃよりも、積層方向Ｄ１の上部Ｄ１_Ｕに多くの空気が供給されるよう、第１ルーバ７ａの動作を制御している。
【００６０】
その結果、セルスタック５の、積層方向Ｄ１の上部Ｄ１_Ｕから得られる電圧を増加させることができ、上部Ｄ１_Ｕでの発電効率Ｅｖを高めることができる。これにより全体として、図６（ａ）の場合と比べ、セルスタック５から得られるセル電圧ＶＣの向上を図ることができる（図６（ｂ）の場合のセル電圧ＶＣ_ｂ＞図６（ａ）の場合のセル電圧ＶＣ_ａ）。
【００６１】
その後、グリルシャッタ動作制御部２６の第１ルーバ動作制御部２６ａは、セルスタック５の、積層方向Ｄ１の下部Ｄ１_Ｄの発電効率Ｅｖが低いことを捉えて、同種の制御を行う。図６（ｃ）では、セルスタック５の、積層方向Ｄ１の上部Ｄ１_Ｕよりも、積層方向Ｄ１の下部Ｄ１_Ｄに多くの空気が供給されるよう、第１ルーバ７ａの動作を制御している。
【００６２】
その結果、セルスタック５の、積層方向Ｄ１の下部Ｄ１_Ｄから得られる電圧を増加させることができ、下部Ｄ１_Ｄでの発電効率Ｅｖを高めることができる。これにより全体として、図６（ｂ）の場合と比べ、セルスタック５から得られるセル電圧ＶＣの向上を図ることができる（図６（ｃ）の場合のセル電圧ＶＣ_ｃ＞図６（ｂ）の場合のセル電圧ＶＣ_ｂ）。
【００６３】
図７（ａ）〜（ｃ）は、グリルシャッタ動作制御部２６による、第２の制御例を示している。第２の制御例は、上記第１の制御とともに行われる。電池セル８において、発熱量や放熱量が並設方向Ｄ２で異なる場合等、セル面内での温度Ｔｃにムラが生じる場合がある。図７（ａ）では、空気の流れに沿って見たとき、セルスタック５の、並設方向Ｄ２の右部Ｄ２_Ｒの温度Ｔｃ、左部Ｄ２_Ｌの温度Ｔｃ、中央部Ｄ２_Ｃの温度Ｔｃの順に高くなっている（右部Ｄ２_Ｒの温度＜左部Ｄ２_Ｌの温度＜中央部Ｄ２_Ｃの温度）。
【００６４】
セル面内での温度が過度に高まると、発電効率の観点で不利になりやすい。そこで、グリルシャッタ動作制御部２６の第２ルーバ動作制御部２６ｂは、セルスタック５の、温度Ｔｃが高い部分に、温度Ｔｃが低い部分よりも多くの空気が供給されるよう、セルスタック５への空気の供給を制御する。図７（ｂ）では、セルスタック５の、並設方向Ｄ２の右部Ｄ２_Ｒよりも、並設方向Ｄ２の左部Ｄ２_Ｌに多くの空気が供給されるよう、第２ルーバ７ｂの動作を制御している。
【００６５】
その結果、セルスタック５の、並設方向Ｄ２の左部Ｄ２_Ｌを、空気により、積極的に冷却させることができる。これにより全体として、図７（ａ）の場合と比べ、セルスタック５から得られるセル電圧の向上が期待される。
【００６６】
その後、グリルシャッタ動作制御部２６の第２ルーバ動作制御部２６ｂは、セルスタック５の、並設方向Ｄ２の右部Ｄ２_Ｒの温度Ｔｃが高いことを捉えて、同種の制御を行う。図７（ｃ）では、セルスタック５の、並設方向Ｄ２の左部Ｄ２_Ｌよりも、並設方向Ｄ２の右部Ｄ２_Ｒに多くの空気が供給されるよう、第２ルーバ７ｂの動作を制御している。
【００６７】
その結果、セルスタック５の、並設方向Ｄ２の右部Ｄ２_Ｒを、積極的に冷却させることができる。これにより全体として、図７（ｂ）の場合と比べ、セルスタック５から得られるセル電圧の向上が期待される。
【００６８】
以上説明したグリルシャッタシステム及び車両１では、セルスタック５の発電効率Ｅｖのムラを解消できる上、セル面内での温度Ｔｃ度のムラを抑制できる。これにより全体として、セルスタック５から得られるセル電圧ＶＣの向上を図りやすくなる。よって、セルスタック５への空気の供給の最適化を図りやすくなる。なお、セルスタック５の発電効率Ｅｖのムラを解消できることで、また、セル面内での温度Ｔｃ度のムラを抑制できることで、セルスタック５の部分的な劣化の抑制が期待される。
【００６９】
また、セルスタック５から得られるセル電圧ＶＣの向上を図ることができることで、空冷式のセルスタックや小型のセルスタックでも、好適に利用できるようになることも期待される。更に、グリルシャッタ７は、車両１に既に設けられている部材の全部又は一部を用いて構成でき、この場合、新規部材を追加する負担を少なくできる。
【００７０】
また、上記実施形態では、グリルシャッタ７が、並設方向Ｄ２に沿う方向を中心に、回転又は回動する第１ルーバ７ａと、積層方向Ｄ１に沿う方向を中心に、回転又は回動する第２ルーバ７ｂと、を具備し、グリルシャッタ動作制御部２６が、第１ルーバ７ａの動作及び第２ルーバ７ｂの動作を独立して制御する例を説明した。これによれば、セルスタック５の発電効率Ｅｖのムラを解消しやすくなる上、セル面内での温度Ｔｃのムラを抑制しやすくなる。
【００７１】
（実施形態２）
本実施形態に係るグリルシャッタシステム及び燃料電池車両では、グリルシャッタ７Ａの各板状部材２１の動作が、独立して制御可能である。
【００７２】
グリルシャッタ７Ａの第１ルーバ７ａでは、複数の第１軸２０ａが、各々、複数の第１アクチュエータ２２ａに独立して接続されている。また、グリルシャッタ７の第２ルーバ７ｂでは、複数の第２軸２０ｂが、各々、複数の第２アクチュエータ２２ｂに独立して接続されている。グリルシャッタ動作制御部は、第１ルーバ７ａの各第１板状部材２１ａの回転角度を独立して制御し、また、第２ルーバ７ｂの各第２板状部材２１ｂの回転角度を独立して制御する。
【００７３】
図８（ａ）〜（ｃ）は、グリルシャッタ動作制御部２６による、第１の制御例を示している。開状態において、第１ルーバ７ａの、各々の第１板状部材２１ａの回転角度を制御できることで、例えば、積層方向Ｄ１の上部Ｄ１_Ｕ（図８（ａ）参照）、下部Ｄ１_Ｄ、中央部Ｄ１_Ｃ（図８（ｂ）参照）、更には、中央部Ｄ１_Ｃを除いた上部Ｄ１_Ｕ及び下部Ｄ１_Ｄの両方（図８（ｃ）参照）等、積層方向Ｄ１の所定部分を狙って、空気を供給しやすくなる。
【００７４】
従って、例えば、ＥＣＵ２３は、セルスタック５の、発電効率Ｅｖが最も低い部分を特定し、その発電効率Ｅｖが最も低い部分を狙って、空気を供給することができる。これにより全体として、セルスタック５から得られるセル電圧の向上を図りやすくなる。
【００７５】
また、図９（ａ）〜（ｃ）は、グリルシャッタ動作制御部２６による、第２の制御例を示している。開状態において、第２ルーバ７ｂの、各々の第２板状部材２１ｂの回転角度を制御できることで、例えば、並設方向Ｄ２の左部Ｄ２_Ｌ（図９（ａ）参照）や右部Ｄ２_Ｒ、中央部Ｄ２_Ｃ（図９（ｂ）参照）、更には、中央部Ｄ２_Ｃを除いた左部Ｄ２_Ｌ及び右部Ｄ２_Ｒの両方（図９（ｃ）参照）等、並設方向Ｄ２の所定部分を狙って、空気を供給しやすくなる。
【００７６】
従って、例えば、ＥＣＵ２３は、セルスタック５の、温度Ｔｃが最も高い部分を特定し、その温度Ｔｃが最も高い部分を狙って、空気を供給することができる。これにより全体として、セルスタック５から得られるセル電圧の向上を図りやすくなる。
【００７７】
以上説明したグリルシャッタシステム及び車両では、実施形態１よりも、セルスタック５から得られるセル電圧の向上を図りやすくなる。よって、実施形態１よりも、セルスタック５への空気の供給の最適化を図りやすくなる。
【００７８】
（他の実施形態）
以上、本発明のグリルシャッタシステム及び燃料電池車両（車両１）の一態様について説明したが、本発明は上記実施形態１〜２に限定されない。上記実施形態１〜２は、本発明の範囲内で、一部又は全部を互いに組み合わせることができる。
【００７９】
セルスタック５の構成は、上記実施形態のものに限定されない。例えば、電池セル８の積層数は、セルスタック５の仕様等に応じて変更可能である。また、空気流路長Ｌ１と水素流路長Ｌ２とが同一とされてもよいし、水素流路長Ｌ２の方が長くされてもよい。セルスタック５として、水冷式のセルスタック５が採用されてもよい。
【００８０】
上記実施形態では、積層方向Ｄ１が上下方向（矢印Ｚ方向）に沿うようにセルスタック５が配置された例を説明したが、積層方向Ｄ１が他の方向に沿うようにセルスタック５が配置されてもよい。同様に、上記実施形態では、並設方向Ｄ２が左右方向（矢印Ｙ方向）に沿うようにセルスタック５が配置された例を説明したが、並設方向Ｄ２が他の方向に沿うようにセルスタック５が配置されてもよい。セルスタック５が車両１にどのように配置されても、セルスタック５の積層方向Ｄ１や並設方向Ｄ２に対応するように、第１ルーバ７ａや第２ルーバ７ｂを配置することができる。
【００８１】
また、第１ルーバ７ａや第２ルーバ７ｂとして、軸２０が、板状部材２１の回転中心になる構成例を挙げたが、第１ルーバ７ａや第２ルーバ７ｂの構成は、かかる構成に限定されない。軸２０が、板状部材２１の回動中心になる構成であってもよい。
【００８２】
セルスタック５に空気を取り入れるための開口６が複数形成された車両に対しても、本発明を適用することができる。例えば、アッパーグリルと、ロアグリルと、の各々に対応する、互いに異なる開口６が、上下方向に並設された車両がある。このような車両に対しても、アッパーグリルに対応する開口及びアッパーグリルに対応する開口の何れか一方、又は両方に、グリルシャッタ７を設けることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、グリルシャッタシステム及び燃料電池車両に関する産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１    車両
２    水素タンク
３    水素供給ライン
４    ポンプ
５    セルスタック
６    開口
６ａ  縁部
７，７Ａ    グリルシャッタ
７ａ  第１ルーバ
７ｂ  第２ルーバ
８    電池セル
９    セパレータ
１０  アノード電極
１０ａ  空気流路
１１  電解質層
１２  カソード電極
１２ａ  水素流路
１３  セパレータ
１４  モータ
１５  バッテリ
１６  電圧センサ
１７  温度センサ
１８  ファン
１９  ダクト
２０    軸
２０ａ  第１軸
２０ｂ  第２軸
２１    板状部材
２１ａ  第１板状部材
２１ｂ  第２板状部材
２２ａ  第１アクチュエータ
２２ｂ  第２アクチュエータ
２３    ＥＣＵ
２４  発電効率分布演算部
２５  温度分布演算部
２６  グリルシャッタ動作制御部
２６ａ  第１ルーバ動作制御部
２６ｂ  第２ルーバ動作制御部
【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】
2019135132.tif 000008
【図７】
2019135132.tif 000009
【図８】
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【図９】
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