(57)【要約】【課題】燃料電池セルの発電効率を高く維持しつつ、冷却ポンプを駆動するのに必要なエネルギ量を低減する。【解決手段】燃料電池システムＡの冷却ポンプ３２は、カソードオフガス通路２４内に配置されたタービン３２ｔと冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍの一方又は両方により駆動される。燃料電池システムＡは、燃料電池セル１を迂回する燃料電池バイパス通路２７と、燃料電池バイパス通路内を流れる酸化剤ガスの量を制御する燃料電池バイパス制御弁２８と、を更に備える。燃料電池セルで発電すべきときには、コンプレッサ２３からの酸化剤ガスの全量が燃料電池セルに送られるように燃料電池バイパス制御弁が制御され、電気モータによる冷却水量の目標値が、目標冷却水量からタービンによる冷却水量を差し引いた残りに設定される。【選択図】図１
2015170447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池セルと、燃料電池セル内に形成された酸化剤ガス通路の入口に連結された酸化剤ガス供給路と、酸化剤ガス供給路内に配置されて酸化剤ガスを圧送するコンプレッサと、酸化剤ガス通路の出口に連結されたカソードオフガス通路と、燃料電池セル内に形成された冷却水通路の入口に連結された冷却水供給路と、冷却水供給路内に配置されて冷却水を圧送する冷却水ポンプと、カソードオフガス通路内に配置されてカソードオフガス通路内を流れるカソードオフガスにより駆動されるタービンと、を備え、冷却水ポンプは冷却水ポンプ駆動用電気モータ及びタービンの一方又は両方により駆動される、燃料電池システムであって、
燃料電池セルを迂回して酸化剤ガス供給路とカソードオフガス通路とを互いに連結する燃料電池バイパス通路と、燃料電池バイパス通路内を流れる酸化剤ガスの量を制御する燃料電池バイパス制御弁と、を更に備え、酸化剤ガス供給路内を流れる酸化剤ガスの少なくとも一部が燃料電池バイパス通路を介し燃料電池セルを迂回できるようにし、
燃料電池セルで発電すべきときには、コンプレッサが駆動されると共に、コンプレッサからの酸化剤ガスの全量が燃料電池セルに送られるように燃料電池バイパス制御弁が制御され、更に、タービンにより冷却水ポンプが駆動されると共に、冷却水ポンプ駆動用電気モータによる冷却水量の目標値が目標冷却水量からタービンによる冷却水量を差し引いた残りに設定され、冷却水ポンプ駆動用電気モータによる冷却水量がその目標量となるように冷却水ポンプ駆動用電気モータが制御され、
燃料電池セルで発電すべきでないときに冷却水ポンプを駆動するときには、コンプレッサからの酸化剤ガスの全量が燃料電池バイパス通路に送られるように燃料電池バイパス制御弁が制御され、更に、冷却水温を目標温度範囲内に維持しながら、冷却水ポンプ駆動用電気モータの消費電力量とコンプレッサの消費電力量との合計が最適値になるように、コンプレッサ及び冷却水ポンプ駆動用電気モータが制御される、
燃料電池システム。
【請求項２】
タービンを迂回してタービン上流のカソードオフガス通路とタービン下流のカソードオフガス通路とを互いに連結するタービンバイパス通路と、タービンバイパス通路内を流れるカソードオフガスの量を制御するタービンバイパス制御弁と、を更に備え、カソードオフガス通路内を流れるガスの少なくとも一部がタービンバイパス通路を介しタービンを迂回できるようにし、
燃料電池セルで発電すべきときには、コンプレッサが駆動されると共に、コンプレッサからの酸化剤ガスの全量が燃料電池セルに送られるように燃料電池バイパス制御弁が制御され、更に、タービンのみで目標冷却水量を賄うことができるときにはタービンによる冷却水量が目標冷却水量となるようにタービンに送られるカソードオフガス量を制御すべくタービンバイパス制御弁が制御されると共に、冷却水ポンプ駆動用電気モータが停止され、タービンのみで目標冷却水量を賄うことができないときには、カソードオフガスの全量がタービンに送られるようにタービンバイパス制御弁が制御されると共に、冷却水ポンプ駆動用電気モータによる冷却水量の目標値が目標冷却水量からタービンによる冷却水量を差し引いた残りに設定され、冷却水ポンプ駆動用電気モータによる冷却水量がその目標量となるように冷却水ポンプ駆動用電気モータが制御され、
燃料電池セルで発電すべきでないときに冷却水ポンプを駆動するときには、コンプレッサからの酸化剤ガスの全量が燃料電池バイパス通路に送られるように燃料電池バイパス制御弁が制御されると共にカソードオフガスの全量がタービンに送られるようにタービンバイパス制御弁が制御され、更に、冷却水温を目標温度範囲内に維持しながら、冷却水ポンプ駆動用電気モータの消費電力量とコンプレッサの消費電力量との合計が最適値になるように、コンプレッサ及び冷却水ポンプ駆動用電気モータが制御される、
請求項１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】
本発明は燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池セルと、燃料電池セル内に形成された酸化剤ガス通路の入口に連結された酸化剤ガス供給路と、酸化剤ガス供給路内に配置されて酸化剤ガスを圧送するコンプレッサと、酸化剤ガス通路の出口に連結されたカソードオフガス通路と、燃料電池セル内に形成された冷却水通路の入口に連結された冷却水供給路と、冷却水供給路内に配置されて冷却水を圧送する冷却水ポンプと、カソードオフガス通路内に配置されてカソードオフガス通路内を流れるカソードオフガスにより駆動されるタービンと、を備え、冷却水ポンプはタービンのみ又は冷却水ポンプ駆動用電気モータ及びタービン両方により駆動される、燃料電池システムが公知である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０８０２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の燃料電池システムでは、コンプレッサからの酸化剤ガスの全量が常時燃料電池セルに流入する。このため、燃料電池セルで発電する必要がないときにコンプレッサが駆動されると、燃料電池セルに酸化剤ガスが送られることになる。その結果、燃料電池セル、特に燃料電池セル内に設けられた膜電極接合体が乾燥するおそれがある。燃料電池セルが乾燥すると、次いで燃料電池セルで発電すべきときに発電効率が低くなるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、燃料電池セルと、燃料電池セル内に形成された酸化剤ガス通路の入口に連結された酸化剤ガス供給路と、酸化剤ガス供給路内に配置されて酸化剤ガスを圧送するコンプレッサと、酸化剤ガス通路の出口に連結されたカソードオフガス通路と、燃料電池セル内に形成された冷却水通路の入口に連結された冷却水供給路と、冷却水供給路内に配置されて冷却水を圧送する冷却水ポンプと、カソードオフガス通路内に配置されてカソードオフガス通路内を流れるカソードオフガスにより駆動されるタービンと、を備え、冷却水ポンプは冷却水ポンプ駆動用電気モータ及びタービンの一方又は両方により駆動される、燃料電池システムであって、燃料電池セルを迂回して酸化剤ガス供給路とカソードオフガス通路とを互いに連結する燃料電池バイパス通路と、燃料電池バイパス通路内を流れる酸化剤ガスの量を制御する燃料電池バイパス制御弁と、を更に備え、酸化剤ガス供給路内を流れる酸化剤ガスの少なくとも一部が燃料電池バイパス通路を介し燃料電池セルを迂回できるようにし、燃料電池セルで発電すべきときには、コンプレッサが駆動されると共に、コンプレッサからの酸化剤ガスの全量が燃料電池セルに送られるように燃料電池バイパス制御弁が制御され、更に、タービンにより冷却水ポンプが駆動されると共に、冷却水ポンプ駆動用電気モータによる冷却水量の目標値が目標冷却水量からタービンによる冷却水量を差し引いた残りに設定され、冷却水ポンプ駆動用電気モータによる冷却水量がその目標量となるように冷却水ポンプ駆動用電気モータが制御され、燃料電池セルで発電すべきでないときに冷却水ポンプを駆動するときには、コンプレッサからの酸化剤ガスの全量が燃料電池バイパス通路に送られるように燃料電池バイパス制御弁が制御され、更に、冷却水温を目標温度範囲内に維持しながら、冷却水ポンプ駆動用電気モータの消費電力量とコンプレッサの消費電力量との合計が最適値になるように、コンプレッサ及び冷却水ポンプ駆動用電気モータが制御される、燃料電池システムが提供される。
【発明の効果】
【０００６】
燃料電池セルの発電効率を高く維持しつつ、冷却ポンプを駆動するのに必要なエネルギ量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】燃料電池システムの全体図である。
【図２】燃料電池バイパス制御弁の制御例を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図３】コンプレッサの消費電力を示す図である。
【図４】モータ冷却水量割合ｒＱＷＭのマップを示す図である。
【図５】図１に示される燃料電池システムの冷却制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図６】本発明による別の実施例の燃料電池システムの全体図である。
【図７】タービンバイパス制御弁及び燃料電池バイパス制御弁の制御例を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図８】コンプレッサの消費電力を示す図である。
【図９】図６に示される燃料電池システムの冷却制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】図６に示される燃料電池システムの冷却制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１を参照すると、燃料電池システムＡは燃料電池セル１を備える。燃料電池セル１は膜電極接合体（図示しない）を有する。膜電極接合体は膜状の電解質と、電解質の一側に形成されたアノード極と、電解質の他側に形成されたカソード極とを備える。これらアノード極及びカソード極は一方ではＤＣ／ＤＣコンバータ及びインバータ２を介して例えば車両駆動用の電気モータ３に電気的に接続され、他方ではＤＣ／ＤＣコンバータ４を介して蓄電器５に電気的に接続される。図１に示される燃料電池システムＡでは蓄電器５はバッテリから構成される。また、燃料電池セル１内には、アノード極に燃料ガスを供給するための燃料ガス通路１０と、カソード極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス通路２０とが形成される。燃料電池セル１内には更に、燃料電池セル１に冷却水を供給するための冷却水通路３０が形成される。
【０００９】
なお、図１に示される燃料電池システムＡでは、複数の燃料電池セル１が設けられ、これら燃料電池セル１が互いに直列的に積層されることにより燃料電池スタックが形成されている。この場合、上述の燃料ガス通路１０、酸化剤ガス通路２０、冷却水通路３０、アノード極及びカソード極はそれぞれ互いに連結される。
【００１０】
燃料ガス通路１０の入口には燃料ガス供給路１１が連結され、燃料ガス供給路１１は燃料ガス源１２に連結される。本発明による実施例では燃料ガスは水素から形成され、燃料ガス源１２は水素タンクから形成される。燃料ガス供給路１１内には燃料ガス供給路１１内を流れる燃料ガスの量を制御する燃料ガス制御弁１３が配置される。一方、燃料ガス通路１０の出口にはアノードオフガス通路１４が連結され、アノードオフガス通路１４内にはアノードオフガス通路１４内を流れるアノードオフガスの量を制御するアノードオフガス制御弁１５が配置される。燃料ガス制御弁１３が開弁されると、燃料ガス源１２内の燃料ガスが燃料ガス供給路１１を介して燃料電池セル１内の燃料ガス通路１０内に供給される。このとき燃料ガス通路１０から流出するガス、すなわちアノードオフガスはアノードオフガス通路１４内に流入する。
【００１１】
また、酸化剤ガス通路２０の入口には酸化剤ガス供給路２１が連結され、酸化剤ガス供給路２１は酸化剤ガス源２２に連結される。本発明による実施例では酸化剤ガスは空気から形成され、酸化剤ガス源２２は大気から形成される。酸化剤ガス供給路２１内には酸化剤ガスを圧送するコンプレッサ２３が配置される。一方、酸化剤ガス通路２０の出口にはカソードオフガス通路２４が連結される。コンプレッサ２３が駆動されると、酸化剤ガス源２２内の酸化剤ガスが酸化剤ガス供給路２１を介して燃料電池セル１内の酸化剤ガス通路２０内に供給される。このとき酸化剤ガス通路２０から流出するガス、すなわちカソードオフガスはカソードオフガス通路２４内に流入する。
【００１２】
更に、冷却水通路３０の入口には冷却水供給路３１の一端が連結され、冷却水供給路３１の出口には冷却水供給路３１の他端が連結される。冷却水供給路３１内には冷却水を圧送する冷却水ポンプ３２と、ラジエータ３３とが配置される。ラジエータ３３上流の冷却水供給路３１と、ラジエータ３３と冷却水ポンプ３２間の冷却水供給路３１とはラジエータバイパス通路３４により互いに連結される。また、ラジエータバイパス通路３４内を流れる冷却水量をそれぞれ制御するラジエータバイパス制御弁３５が設けられる。図１に示される燃料電池システムＡではラジエータバイパス制御弁３５は三方弁から形成され、ラジエータバイパス通路３４の入口に配置される。冷却水ポンプ３２が駆動されると、冷却水ポンプ３２から吐出された冷却水は冷却水供給路３１を介して燃料電池セル１内の冷却水通路３０内に流入し、次いで冷却水通路３０を通って冷却水供給路３１内に流入し、ラジエータ３３又はラジエータバイパス通路３４を介して冷却水ポンプ３２に戻る。なお、通常は、冷却水がラジエータバイパス通路３４に送られるようにラジエータバイパス制御弁３５が制御される。冷却水温をラジエータ３３により低下させる必要があるときには冷却水の一部又は全部がラジエータ３３に送られるようにラジエータバイパス制御弁３５が制御される。
【００１３】
また、カソードオフガス通路２４内にはタービン３２ｔが配置される。このタービン３２ｔはタービン３２ｔに送られたカソードオフガスによって駆動される。
【００１４】
上述した冷却水ポンプ３２は冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍ及びタービン３２ｔの一方又は両方により駆動される。
【００１５】
図１に示される燃料電池システムＡには更に、燃料電池セル１を迂回して酸化剤ガス供給路２１とカソードオフガス通路２４とを互いに連結する燃料電池バイパス通路２７と、燃料電池バイパス通路２７内を流れる酸化剤ガスの量を制御する燃料電池バイパス制御弁２８とが設けられる。図１に示される燃料電池システムＡでは燃料電池バイパス制御弁２８は三方弁から形成され、燃料電池バイパス通路２７の入口に配置される。その結果、酸化剤ガス供給路２１内を流れる酸化剤ガスの少なくとも一部が燃料電池バイパス通路２７を介して燃料電池セル１を迂回することができる。なお、図１に示される燃料電池システムＡでは、燃料電池セル１からカソードオフガス通路２４内に流入したカソードオフガスと、燃料電池バイパス通路２７からカソードオフガス通路２４内に流入した未使用の酸化剤ガスとをまとめてカソードオフガスと称している。
【００１６】
電子制御ユニット５０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス５１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）５２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）５３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）５４、入力ポート５５及び出力ポート５６を具備する。燃料電池セル１内の冷却水通路３０に隣接する冷却水供給路３１には冷却水の温度を検出する温度センサ４０が取り付けられる。温度センサ４０により検出される冷却水温は燃料電池セル１の温度を表している。温度センサ４０の出力信号は対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力される。一方、出力ポート５６は対応する駆動回路５８を介して燃料ガス制御弁１３、アノードオフガス制御弁１５、コンプレッサ２３、燃料電池バイパス制御弁２８、冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍ、及びラジエータバイパス制御弁３５に接続される。
【００１７】
燃料電池セル１で発電すべきときには、燃料ガス制御弁１３が開弁されて燃料ガスが燃料電池セル１に供給されると共に、コンプレッサ２３が駆動されて酸化剤ガスが燃料電池セル１に供給される。その結果、燃料電池セル１において燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学反応（Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ）が生じ、それにより電気エネルギが発生される。この発生された電気エネルギは車両駆動用電気モータ３に送られ、それによりモータ３が駆動される。あるいは、発生された電気エネルギは蓄電器５に送られ、蓄えられる。
【００１８】
この場合、図１に示される燃料電池システムＡでは、発電すべきときには、例えばアクセルペダルの踏み込み量により表される車両駆動用電気モータ３の負荷及び蓄電器５の蓄電量に応じて燃料電池セル１の目標電流値が求められる。次いで、燃料電池セル１の出力電流値を目標電流値にするのに必要な燃料ガス量及び酸化剤ガス量、すなわち目標燃料ガス量及び目標酸化剤ガス量が求められる。次いで、燃料電池セル１に送られる燃料ガス量及び酸化剤ガス量がそれぞれ目標燃料ガス量及び目標酸化剤ガス量になるように燃料ガス制御弁１３及びコンプレッサ２３がそれぞれ制御される。言い換えると、コンプレッサ２３からの酸化剤ガス量が目標酸化剤ガス量に維持されるようにコンプレッサ２３が駆動される。
【００１９】
一方、上述したように、冷却水ポンプ３２は冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍ及びタービン３２ｔの一方又は両方により駆動される。電気モータ３２ｍにより冷却水ポンプ３２を駆動すべきときには電気モータ３２ｍに電力が供給される。タービン３２ｔにより冷却水ポンプ３２を駆動すべきときには、カソードオフガスがタービン３２ｔに送られる。ここで、タービン３２ｔに送られるカソードオフガス量が多くなるにつれてタービン３２ｔによる冷却水量が多くなる。なお、冷却水ポンプ３２からの冷却水量は電気モータ３２ｍによる冷却水量とタービン３２ｔによる冷却水量との合計と考えることができる。
【００２０】
次に、燃料電池バイパス制御弁２８の制御の基本的な考え方について説明する。
【００２１】
図１に示される燃料電池システムＡでは、上述したように、コンプレッサ２３からの酸化剤ガス量が目標電流値に応じて求められる。したがって、燃料電池セル１で発電すべきでないときには、基本的には、コンプレッサ２３が駆動されない。
ところが、例えば発電作用の停止直後に燃料電池セル１の温度が過度に高いときもあり、このとき燃料電池セル１を冷却する必要がある。
そこで図１に示される燃料電池システムＡでは、燃料電池セル１を冷却すべきときには、燃料電池セル１で発電すべきでなくても、冷却水ポンプ３２が駆動される。この場合、タービン３２ｔにより冷却水ポンプ３２を駆動すべきときには、コンプレッサ２３が駆動され、このとき生ずるカソードオフガスがタービン３２ｔに送られる。
【００２２】
ところが、燃料電池セル１で発電すべきでないときには燃料電池セル１に燃料ガスが供給されない。このため、発電すべきでないときに酸化剤ガスが燃料電池セル１に送られると、燃料電池セル１で上述の電気化学反応が生じず、燃料電池セル１、特に膜電極接合体が乾燥するおそれがある。燃料電池セル１が乾燥すると、次いで燃料電池セル１で発電すべきときに発電効率が低くなるおそれがある。
【００２３】
そこで図１に示される燃料電池システムＡでは、燃料電池セル１で発電すべきでないときにコンプレッサ２３が駆動されているときには、コンプレッサ２３からの酸化剤ガス量の全部が燃料電池バイパス通路２７に送られるように燃料電池バイパス制御弁２８の弁位置ないし開度が制御される。すなわち、コンプレッサ２３からの酸化剤ガスが燃料電池バイパス通路２７を介し燃料電池セル１を迂回される。その結果、タービン３２ｔを駆動しつつ燃料電池セル１が乾燥するのが抑制され、燃料電池セル１の発電効率が高く維持される。
【００２４】
また、燃料電池バイパス通路２７の流路抵抗は燃料電池セル１内の酸化剤ガス通路２０の流路抵抗よりも小さい。したがって、コンプレッサ２３からの酸化剤ガスが燃料電池バイパス通路２７を介し燃料電池セル１を迂回されるようにすることにより、コンプレッサ２３からの酸化剤ガス量を必要量に維持するためのコンプレッサ２３の消費電力量が少なく維持される。
【００２５】
これに対し、燃料電池セル１で発電すべきときには、コンプレッサ２３が駆動されると共に、コンプレッサ２３からの酸化剤ガス量の全部が燃料電池セル１に送られるように燃料電池バイパス制御弁２８が制御される。この場合、コンプレッサ２３から送られる酸化剤ガス量が目標酸化剤ガス量となるようにコンプレッサ２３が制御される。
【００２６】
図２は燃料電池バイパス制御弁２８の制御例を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間ごとの割り込みによって実行される。
【００２７】
図２を参照すると、ステップ２００では燃料電池セル１で発電すべきか否かが判別される。燃料電池セル１で発電すべきときには次いでステップ２０１に進み、コンプレッサ２３からの酸化剤ガス量の全部が燃料電池セル１に送られるように燃料電池バイパス制御弁２８が制御される。これに対し、燃料電池セル１で発電すべきでないときにはステップ２００からステップ２０２に進み、コンプレッサ２３が駆動されているか否かが判別される。コンプレッサ２３が駆動されていないときには処理サイクルを終了する。コンプレッサ２３が駆動されているときにはステップ２０３に進み、コンプレッサ２３からの酸化剤ガスの全部が燃料電池バイパス通路２７に送られるように燃料電池バイパス制御弁２８が制御される。
【００２８】
なお、何らかの理由でコンプレッサ２３からの酸化剤ガス量が目標電流値に応じて定まる目標酸化剤ガス量よりも多くされた場合には、酸化剤ガスが目標酸化剤ガス量だけ燃料電池セル１に送られかつ残りの酸化剤ガスが燃料電池バイパス通路２７内に送られるように、燃料電池バイパス制御弁２８が制御される。
【００２９】
したがって、概念的に表現すると、酸化剤ガス供給路２１内を流れる酸化剤ガスの少なくとも一部が燃料電池バイパス通路２７を介し燃料電池セル１を迂回されるということになる。
【００３０】
ところで、コンプレッサ２３からの酸化剤ガス量に対する燃料電池バイパス通路２７に送られる酸化剤ガス量の割合を燃料電池バイパス割合ｒＦＣＢと称すると、図３は、種々の燃料電池バイパス割合ｒＦＣＢのもとでコンプレッサ２３からの酸化剤ガス量を一定量に維持するのに必要なコンプレッサ２３の消費電力量ＱＥＣを示している。燃料電池バイパス割合ｒＦＣＢが小さくなるにつれて燃料電池セル１に送られる酸化剤ガス量が多くなり、燃料電池セル１の流路抵抗は燃料電池バイパス通路２７の流路抵抗よりも大きい。したがって、図３からわかるように、燃料電池バイパス割合ｒＦＣＢが小さくなるにつれて消費電力量ＱＥＣが大きくなる。
【００３１】
次に、図１に示される燃料電池システムＡにおける冷却制御について説明する。
【００３２】
図１に示される燃料電池システムＡでは、燃料電池セル１の温度を表す冷却水温があらかじめ定められた目標温度範囲内に維持されるように冷却水ポンプ３２からの冷却水量が制御される。すなわち、図１に示される燃料電池システムＡでは、まず、冷却水温をあらかじめ定められた目標温度範囲内に維持するのに必要な冷却水量、すなわち目標冷却水量ＱＷＸが冷却水温の目標値と、燃料電池セル１から流出する冷却水と燃料電池セル１に流入する冷却水の温度差の目標値とから求められる。ここで、燃料電池セル１で発電すべきときにはコンプレッサ２３が駆動されており、このときコンプレッサ２３からの酸化剤ガス量、すなわちカソードオフガス通路２４内に流入するカソードオフガス量は目標電流値に応じてあらかじめ決まっている。また、図１に示される燃料電池システムＡでは、カソードオフガス通路２４内に流入したカソードオフガスの全量がタービン３２ｔに送られる。したがって、発電すべきときにはタービン３２ｔが駆動され、タービン３２ｔによる冷却水量ＱＷＴは目標電流値に応じてあらかじめ決まっている。そこで図１に示される燃料電池システムＡでは、電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標値ＱＷＭＸが目標冷却水量ＱＷＸからタービン３２ｔによる冷却水量ＱＷＴを差し引いた残り（ＱＷＸ−ＱＷＴ）に設定される。次いで、電気モータ３２ｍによる冷却水量がその目標量ＱＷＭＸとなるように電気モータ３２ｍが制御される。なお、この場合、コンプレッサ２３からの酸化剤ガスの全量が燃料電池セル１に送られるように燃料電池バイパス制御弁２８が制御される。
【００３３】
すなわち、目標冷却水量ＱＷＸがタービン３２ｔによる冷却水量ＱＷＴ以下のとき、すなわちタービン３２ｔのみで目標冷却水量ＱＷＸを賄うことができるときには、タービン３２ｔのみが駆動され、冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍは停止される。一方、目標冷却水量ＱＷＸがタービン３２ｔによる冷却水量ＱＷＴよりも多いとき、すなわちタービン３２ｔのみで目標冷却水量ＱＷＸを賄うことができないときには、タービン３２ｔに加えて冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍが駆動され、冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸが目標冷却水量ＱＷＸに対するタービン３２ｔによる冷却水量ＱＷＴの不足分（ＱＷＸ−ＱＷＴ）に設定される。その結果、カソードオフガスを冷却水ポンプ３２の駆動のために有効利用することができ、冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍの駆動を最小限に抑えることができる。したがって、冷却ポンプ３２を駆動するのに必要なエネルギを抑制することができる。
【００３４】
したがって、概念的に表現すると、燃料電池セル１で発電すべきときには、コンプレッサ２３が駆動されると共に、コンプレッサ２３からの酸化剤ガスの全量が燃料電池セル１に送られるように燃料電池バイパス制御弁２８が制御され、更に、タービン３２ｔにより冷却水ポンプ３２が駆動されると共に、冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標値ＱＷＭＸが目標冷却水量ＱＷＸからタービン３２ｔによる冷却水量ＱＷＴを差し引いた残り（ＱＷＸ−ＱＷＴ）に設定され、冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍによる冷却水量がその目標量ＱＷＭＸとなるように冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍが制御されるということになる。
【００３５】
一方、燃料電池セル１で発電すべきでないときに冷却水ポンプ３２を駆動するときには、燃料電池バイパス割合ｒＦＣＢは１に設定され、すなわちコンプレッサ２３からの酸化剤ガスの全量が燃料電池バイパス通路２７に送られるように燃料電池バイパス制御弁２８が制御される。その上で、目標冷却水量ＱＷＸが求められ、次いで冷却水ポンプ３２からの冷却水量を目標冷却水量ＱＷＸにするのに必要な電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸとタービン３２ｔによる冷却水量の目標量ＱＷＴＸとの組み合わせが求められる。次いで、電気モータ３２ｍによる冷却水量がその目標量ＱＷＭＸとなるように電気モータ３２ｍが制御される。また、タービン３２ｔによる冷却水量をその目標量ＱＷＴＸにするのに必要な、タービン３２ｔに送られるカソードオフガス量の目標量ＱＣＧＴＸが求められ、タービン３２ｔに送られるカソードオフガス量がその目標量ＱＣＧＴＸとなるようにコンプレッサ２３からの酸化剤ガス量が制御される。このように、図１に示される燃料電池システムＡでは、発電すべきでなくても必要に応じてコンプレッサ２３が駆動される。
【００３６】
図１に示される燃料電池システムＡにおいて、燃料電池セル１で発電すべきでないときに冷却水ポンプ３２を駆動するときの、電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸとタービン３２ｔによる冷却水量の目標量ＱＷＴＸとの組み合わせは例えば次のようにして求められる。目標冷却水量ＱＷＸに対する電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸの割合をモータ冷却水量割合ｒＱＷＭと称すると、電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸはＱＷＸ・ｒＱＷＭで表され、タービン３２ｔによる冷却水量の目標値ＱＷＴＸはＱＷＸ・（１−ｒＱＷＭ）で表される。図１に示される燃料電池システムＡでは、電気モータ３２の消費電力量とコンプレッサ２３の消費電力量の合計を最適値、例えば最小値にするモータ冷却水量割合ｒＱＷＭが目標冷却水量ＱＷＸの関数としてあらかじめ求められており、図４に示されるマップの形であらかじめＲＯＭ５２内に記憶されている。
【００３７】
すなわち、目標冷却水量ＱＷＸが求められると、図４に示されるマップからモータ冷却水量割合ｒＱＷＭが求められ、次いでモータ冷却水量割合ｒＱＷＭを用いて、電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸ（＝ＱＷＸ・ｒＱＷＭ）及びタービン３２ｔによる冷却水量の目標値ＱＷＴＸ（＝ＱＷＸ・（１−ｒＱＷＭ））がそれぞれ求められる。
【００３８】
なお、求められたモータ冷却水量割合ｒＱＷＭが１のときには電気モータ３２のみが駆動されることになり、求められたモータ冷却水量割合ｒＱＷＭがゼロのときにはコンプレッサ２３のみが駆動されることになる。また、求められたモータ冷却水量割合ｒＱＷＭが０から１のときには電気モータ３２及びコンプレッサ２３の両方が駆動される。
【００３９】
したがって、概念的に表現すると、燃料電池セル１で発電すべきでないときに冷却水ポンプ３２を駆動するときには、コンプレッサ２３からの酸化剤ガスの全量が燃料電池バイパス通路２７に送られるように燃料電池バイパス制御弁２８が制御され、更に、冷却水温を目標温度範囲内に維持しながら、冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍの消費電力量とコンプレッサ２３の消費電力量との合計が最適値になるように、コンプレッサ２３及び冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍが制御されるということになる。
【００４０】
図５は図１に示される燃料電池システムＡの冷却制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間ごとの割り込みによって実行される。
【００４１】
図５を参照すると、ステップ２５０では目標冷却水量ＱＷＸが算出される。続くステップ２５１では燃料電池セル１で発電すべきか否かが判別される。燃料電池セル１で発電すべきときには次いでステップ２５２に進み、電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸが算出される（ＱＷＭＸ＝ＱＷＸ−ＱＷＴ）。続くステップ２５３では燃料電池バイパス割合ｒＦＣＢがゼロになるように、すなわちコンプレッサ２３からの酸化剤ガスの全量が燃料電池セル１に送られるように、燃料電池バイパス制御弁２８が制御される。続くステップ２５４では電気モータ３２ｍによる冷却水量がその目標量ＱＷＭＸとなるように電気モータ３２ｍが制御される。
【００４２】
これに対し、燃料電池セル１で発電すべきでないときにはステップ２５１からステップ２５５に進み、図４のマップからモータ冷却水量割合ｒＱＷＭが算出される。続くステップ２５６では電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸとタービン３２ｔによる冷却水量の目標量ＱＷＴＸとの組み合わせが算出される。続くステップ２５７では、タービン３２ｔに送られるカソードオフガス量の目標量ＱＣＧＴＸが算出される。続くステップ２５８では、燃料電池バイパス割合ｒＦＣＢが１になるように、すなわちコンプレッサ２３からの酸化剤ガスの全量が燃料電池バイパス通路２７に送られるように、燃料電池バイパス制御弁２８が制御される。続くステップ２５９では、電気モータ３２ｍによる冷却水量がその目標量ＱＷＭＸとなるように電気モータ３２ｍが制御されると共に、タービン３２ｔに送られるカソードオフガス量がその目標量ＱＣＧＴＸとなるようにコンプレッサ２３が制御される。
【００４３】
次に、図６を参照して燃料電池システムＡの別の実施例を説明する。
【００４４】
図６に示される燃料電池システムＡは、タービン３２ｔを迂回してタービン３２ｔ上流のカソードオフガス通路２４とタービン３２ｔ下流のカソードオフガス通路２４とを互いに連結するタービンバイパス通路２５と、タービンバイパス通路２５内を流れるカソードオフガスの量を制御するタービンバイパス制御弁２６とが更に設けられる点で図１に示される燃料電池システムＡと構成を異にしている。図６に示される燃料電池システムＡではタービンバイパス制御弁２６は三方弁から形成され、タービンバイパス通路２５の入口に配置される。その結果、カソードオフガス通路２４内を流れるカソードオフガスの少なくとも一部がタービンバイパス通路２５を介してタービン３２ｔを迂回することができる。
【００４５】
次に、タービンバイパス制御弁２６の制御の基本的な考え方について説明する。
【００４６】
燃料電池セル１で発電作用が行われると上述の電気化学反応により水分が発生する。このため、発電作用が停止されたとき、すなわち燃料電池システムＡが停止されたときに燃料電池セル１内に水分が残存し、この残存水分が凍結するおそれがある。
【００４７】
そこで図６に示される燃料電池システムＡでは、燃料電池システムＡの停止処理時に一定時間だけコンプレッサ２３が駆動され、燃料電池セル１に送られる酸化剤ガスにより燃料電池セル１が掃気される。その結果、燃料電池セル１内に残存する水分が低減され、残存水分が燃料電池セル１内で凍結するのが抑制される。
【００４８】
このようにコンプレッサ２３が駆動されると、カソードオフガスがカソードオフガス通路２４内に流入する。ここで、タービン３２ｔの流路抵抗ないし圧力損失はタービンバイパス通路２５の流路抵抗ないし圧力損失よりも大きい。したがって、カソードオフガス通路２４内のカソードオフガスがタービン３２ｔに送られると、コンプレッサ２３からの酸化剤ガス量を一定量に維持するために必要なコンプレッサ２３の負荷すなわち消費電力量が増大してしまう。
【００４９】
そこで、図６に示される燃料電池システムＡでは、コンプレッサ２３が駆動されているときにタービン３２ｔを駆動すべきでないときには、カソードオフガスの全量がタービンバイパス通路２５に送られるようにタービンバイパス制御弁２６が制御される。その結果、コンプレッサ２３の消費電力量が少なく維持される。したがって、燃料電池システムＡ１が効率的に作動される。
【００５０】
これに対し、コンプレッサ２３が駆動されているときにタービン３２ｔを駆動すべきときには、カソードオフガスの一部又は全部がタービンバイパス通路２５に送られるようにタービンバイパス制御弁２６が制御される。その結果、タービン３２ｔが駆動され、それにより冷却水ポンプ３２が駆動される。
【００５１】
一方、燃料電池バイパス制御弁２８は図１に示される燃料電池システムＡと同様に制御される。
【００５２】
図７はタービンバイパス制御弁２６及び燃料電池バイパス制御弁２８の制御例を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間ごとの割り込みによって実行される。
【００５３】
図７を参照すると、ステップ３００では燃料電池セル１で発電すべきか否かが判別される。燃料電池セル１で発電すべきときには次いでステップ３０１に進み、コンプレッサ２３からの酸化剤ガス量の全部が燃料電池セル１に送られるように燃料電池バイパス制御弁２８が制御される。次いでステップ３０４に進む。これに対し、燃料電池セル１で発電すべきでないときにはステップ３００からステップ３０２に進み、コンプレッサ２３が駆動されているか否かが判別される。コンプレッサ２３が駆動されていないときにはステップ３０４に進む。コンプレッサ２３が駆動されているときにはステップ３０２からステップ３０３に進み、コンプレッサ２３からの酸化剤ガスの全部が燃料電池バイパス通路２７に送られるように燃料電池バイパス制御弁２８が制御される。次いでステップ３０４に進む。
【００５４】
ステップ３０４ではタービン３２ｔを駆動すべきか否かが判別される。タービン３２ｔを駆動すべきときにはステップ３０５に進み、カソードオフガス通路２４内を流れるカソードオフガスの一部又は全部がタービン３２ｔに送られ、残りがタービンバイパス通路２５に送られるようにタービンバイパス制御弁２６が制御される。これに対し、タービン３２ｔを駆動すべきでないときにはステップ３０４からステップ３０６に進み、カソードオフガス通路２４内を流れるカソードオフガスの全部がタービンバイパス通路２５に送られるようにタービンバイパス制御弁２６が制御される。
【００５５】
ところで、カソードオフガス通路２４を流れるカソードオフガス量に対するタービンバイパス通路２５に送られるカソードオフガス量の割合をタービンバイパス割合と称すると、図８は、種々のタービンバイパス割合ｒＴＢ及び燃料電池バイパス割合ｒＦＣＢのもとでコンプレッサ２３からの酸化剤ガス量を一定量に維持するのに必要なコンプレッサ２３の消費電力量ＱＥＣを示している。燃料電池バイパス割合ｒＦＣＢが小さくなるにつれて燃料電池セル１に送られる酸化剤ガス量が多くなり、燃料電池セル１の流路抵抗は燃料電池バイパス通路２７の流路抵抗よりも大きい。また、タービンバイパス割合ｒＴＢが小さくなるにつれてタービン３２ｔに送られるカソードオフガス量が多くなり、タービン３２ｔの流路抵抗はタービンバイパス通路２５の流路抵抗よりも大きい。したがって、図８からわかるように、燃料電池バイパス割合ｒＦＣＢが小さくなるにつれて消費電力量ＱＥＣが多くなり、タービンバイパス割合ｒＴＢが小さくなるにつれて消費電力量ＱＥＣが多くなる。
【００５６】
次に、図６に示される燃料電池システムＡにおける燃料電池セル１の冷却制御について説明する。
【００５７】
図６に示される燃料電池システムＡでも、燃料電池セル１の温度を表す冷却水温があらかじめ定められた目標温度範囲内に維持されるように冷却水ポンプ３２からの冷却水量が制御される。すなわち、図６に示される燃料電池システムＡでは、まず目標冷却水量ＱＷＸが求められる。燃料電池セル１で発電すべきときにはコンプレッサ２３が駆動されており、このときコンプレッサ２３からの酸化剤ガス量、すなわちカソードオフガス通路２４内に流入するカソードオフガス量は目標電流値に応じてあらかじめ決まっている。
【００５８】
ここで、カソードオフガス量の全部がタービン３２ｔに送られるようにタービンバイパス制御弁２６を制御したと仮定したときのタービン３２ｔによる冷却水量を仮定タービン冷却水量ＱＷＴＡと称すると、目標冷却水量ＱＷＸが仮定タービン冷却水量ＱＷＴＡ以下のときには、タービン３２ｔによる冷却水量ＱＷＴを目標冷却水量ＱＷＸにするのに必要なタービンバイパス割合ｒＴＢが算出される。次いで、実際のタービンバイパス割合が算出されたタービンバイパス割合ｒＴＢになるようにタービンバイパス制御弁２６が制御される。この場合、冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸはゼロに設定され、したがって冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍは停止される。
【００５９】
これに対し、目標冷却水量ＱＷＸが仮定タービン冷却水量ＱＷＴＡよりも多いときには、カソードオフガスの全部がタービン３２ｔに送られるように、すなわちタービンバイパス割合ｒＴＢがゼロになるように、タービンバイパス制御弁２６が制御される。また、電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標値ＱＷＭＸが、目標冷却水量ＱＷＸからタービン３２ｔによる冷却水量ＱＷＴを差し引いた残り（ＱＷＸ−ＱＷＴ）に設定される。なお、この場合のタービン３２ｔによる冷却水量ＱＷＴは仮定タービン冷却水量ＱＷＴＡに等しい。次いで、電気モータ３２ｍによる冷却水量がその目標量ＱＷＭＸとなるように電気モータ３２ｍが制御される。
【００６０】
すなわち、タービン３２ｔのみで目標冷却水量ＱＷＸを賄うことができるときには、タービン３２ｔのみが駆動され、冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍは停止される。この場合、タービン３２ｔによる冷却水量ＱＷＴが目標冷却水量ＱＷＸになるようにタービン３２ｔに送られるカソードオフガス量が制御される。一方、タービン３２ｔのみで目標冷却水量ＱＷＸを賄うことができないときには、タービン３２ｔに加えて冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍが駆動され、冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸが目標冷却水量ＱＷＸに対するタービン３２ｔによる冷却水量ＱＷＴの不足分（ＱＷＸ−ＱＷＴ）に設定される。
【００６１】
したがって、概念的に表現すると、燃料電池セル１で発電すべきときには、コンプレッサ２３が駆動されると共に、コンプレッサ２３からの酸化剤ガスの全量が燃料電池セル１に送られるように燃料電池バイパス制御弁２８が制御され、更に、タービン３２ｔのみで目標冷却水量を賄うことができるときにはタービン３２ｔによる冷却水量ＱＷＴが目標冷却水量ＱＷＸとなるようにタービン３２ｔに送られるカソードオフガス量を制御すべくタービンバイパス制御弁２６が制御されると共に、冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍが停止され、タービン３２ｔのみで目標冷却水量ＱＷＸを賄うことができないときには、カソードオフガスの全量がタービン３２ｔに送られるようにタービンバイパス制御弁２６が制御されると共に、冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標値ＱＷＭＸが目標冷却水量ＱＷＸからタービン３２ｔによる冷却水量ＱＷＴを差し引いた残り（ＱＷＸ−ＱＷＴ）に設定され、冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍによる冷却水量がその目標量ＱＷＭＸとなるように冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍが制御されるということになる。
【００６２】
これに対し、燃料電池セル１で発電すべきでないときに冷却水ポンプ３２を駆動するときには、燃料電池バイパス割合ｒＦＣＢは１に設定され、すなわちコンプレッサ２３からの酸化剤ガスの全量が燃料電池バイパス通路２７に送られるように燃料電池バイパス制御弁２８が制御される。また、タービンバイパス割合ｒＴＢはゼロに設定され、すなわちカソードオフガスの全量がタービン３２ｔに送られるようにタービンバイパス制御弁２６が制御される。その上で、目標冷却水量ＱＷＸが求められ、次いで冷却水ポンプ３２からの冷却水量を目標冷却水量ＱＷＸにするのに必要な電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸとタービン３２ｔによる冷却水量の目標量ＱＷＴＸとの組み合わせが求められる。次いで、電気モータ３２ｍによる冷却水量がその目標量ＱＷＭＸとなるように電気モータ３２ｍが制御される。また、タービン３２ｔによる冷却水量をその目標量ＱＷＴＸにするのに必要な、タービン３２ｔに送られるカソードオフガス量の目標量ＱＣＧＴＸが求められ、タービン３２ｔに送られるカソードオフガス量がその目標量ＱＣＧＴＸとなるようにコンプレッサ２３からの酸化剤ガス量が制御される。
【００６３】
図６に示される燃料電池システムＡにおいて燃料電池セル１で発電すべきでないときに冷却水ポンプ３２を駆動するときの、電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸとタービン３２ｔによる冷却水量の目標量ＱＷＴＸとの組み合わせは、図１に示される燃料電池システムＡにおいて燃料電池セル１で発電すべきでないときに冷却水ポンプ３２を駆動するときの、電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸとタービン３２ｔによる冷却水量の目標量ＱＷＴＸとの組み合わせと同様に求められる。すなわち、まず目標冷却水量ＱＷＸからモータ冷却水量割合ｒＱＷＭが求められる。次いで、電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸ（＝ＱＷＸ・ｒＱＷＭ）及びタービン３２ｔによる冷却水量の目標値ＱＷＴＸ（＝ＱＷＸ・（１−ｒＱＷＭ））がそれぞれ算出される。
【００６４】
したがって、概念的に表現すると、燃料電池セル１で発電すべきでないときに冷却水ポンプ３２を駆動するときには、コンプレッサ２３からの酸化剤ガスの全量が燃料電池バイパス通路２７に送られるように燃料電池バイパス制御弁２８が制御されると共にカソードオフガスの全量がタービン３２ｔに送られるようにタービンバイパス制御弁２６が制御され、更に、冷却水温を目標温度範囲内に維持しながら、冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍの消費電力量とコンプレッサ２３の消費電力量との合計が最適値になるように、コンプレッサ２３及び冷却水ポンプ駆動用電気モータ３２ｍが制御されるということになる。
【００６５】
図９及び図１０は図６に示される燃料電池システムＡの冷却制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間ごとの割り込みによって実行される。
【００６６】
図９及び図１０を参照すると、ステップ３５０では目標冷却水量ＱＷＸが算出される。続くステップ３５１では燃料電池セル１で発電すべきか否かが判別される。燃料電池セル１で発電すべきときには次いでステップ３５２に進み、燃料電池バイパス割合ｒＦＣＢがゼロになるように、すなわちコンプレッサ２３からの酸化剤ガスの全量が燃料電池セル１に送られるように、燃料電池バイパス制御弁２８が制御される。続くステップ３５３では仮想タービン冷却水量ＱＷＴＡが算出される。続くステップ３５４では目標冷却水量ＱＷＸが仮想タービン冷却水量ＱＷＴＡ以下であるか否かが判別される。ＱＷＸ≦ＱＷＴＡのとき、すなわちタービン３２ｔのみで目標冷却水量ＱＷＸを賄うことができるときには次いでステップ３５５に進み、タービン３２ｔによる冷却水量ＱＷＴを目標冷却水量ＱＷＸにするのに必要なタービンバイパス割合ｒＴＢが算出され、実際のタービンバイパス割合が算出されたタービンバイパス割合ｒＴＢになるようにタービンバイパス制御弁２６が制御される。続くステップ３５６では電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸがゼロに設定される。一方、ＱＷＸ＞ＱＷＴＡのとき、すなわちタービン３２ｔのみで目標冷却水量ＱＷＸを賄うことができないときにはステップ３５４からステップ３５７に進み、タービンバイパス割合ｒＴＢがゼロになるように、すなわちカソードオフガスの全量がタービン３２ｔに送られるように、タービンバイパス制御弁２６が制御される。続くステップ３５８では、電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸが算出される（ＱＷＭＸ＝ＱＷＸ−ＱＷＴ）。続くステップ３５９では電気モータ３２ｍによる冷却水量がその目標量ＱＷＭＸとなるように電気モータ３２ｍが制御される。
【００６７】
これに対し、燃料電池セル１で発電すべきでないときにはステップ３５１からステップ３６０に進み、図４のマップからモータ冷却水量割合ｒＱＷＭが算出される。続くステップ３６１では電気モータ３２ｍによる冷却水量の目標量ＱＷＭＸとタービン３２ｔによる冷却水量の目標量ＱＷＴＸとの組み合わせが算出される。続くステップ３６２では、タービン３２ｔに送られるカソードオフガス量の目標量ＱＣＧＴＸが算出される。続くステップ３６３では、燃料電池バイパス割合ｒＦＣＢが１になるように、すなわちコンプレッサ２３からの酸化剤ガスの全量が燃料電池バイパス通路２７に送られるように、燃料電池バイパス制御弁２８が制御される。続くステップ３６４では、タービンバイパス割合ｒＴＢがゼロになるように、すなわちカソードオフガスの全量がタービン３２ｔに送られるように、タービンバイパス制御弁２６が制御される。続くステップ３６５では、電気モータ３２ｍによる冷却水量がその目標量ＱＷＭＸとなるように電気モータ３２ｍが制御されると共に、タービン３２ｔに送られるカソードオフガス量がその目標量ＱＣＧＴＸとなるようにコンプレッサ２３が制御される。
【符号の説明】
【００６８】
Ａ    燃料電池システム
１    燃料電池セル
２０    酸化剤ガス通路
２１    酸化剤ガス供給路
２３    コンプレッサ
２４    カソードオフガス通路
２５    タービンバイパス通路
２６    タービンバイパス制御弁
２７    燃料電池バイパス通路
２８    燃料電池バイパス制御弁
３０    冷却水通路
３１    冷却水供給路
３２    冷却水ポンプ
３２ｍ    冷却水ポンプ駆動用電気モータ
３２ｔ    タービン
【図１】
2015170447.tif 000003
【図２】
2015170447.tif 000004
【図３】
2015170447.tif 000005
【図４】
2015170447.tif 000006
【図５】
2015170447.tif 000007
【図６】
2015170447.tif 000008
【図７】
2015170447.tif 000009
【図８】
2015170447.tif 000010
【図９】
2015170447.tif 000011
【図１０】
2015170447.tif 000012