【手続補正書】
【提出日】平成15年12月24日(2003.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と酸化剤とを供給されて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池から排出される燃料を再び燃料電池に供給するための燃料循環路と、前記燃料循環路中に配置された燃料ポンプを備え、前記燃料循環路に新たな燃料を供給するとともに、前記燃料循環路中の燃料を所定の循環量で循環させるための燃料送出手段と、前記燃料電池に対する出力指令値に応じて前記燃料ポンプを制御することにより、前記燃料循環路中の燃料の循環量を調整する燃料電池制御装置と、を備えた燃料循環式燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池制御装置が前記燃料電池の状態量を監視する機能を備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃料循環式燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池制御装置が、燃料電池に対する出力指令値に基づき前記燃料ポンプの目標回転速度を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料循環式燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池制御装置が、前記出力指令値に基づき前記燃料ポンプの目標回転速度を決定するとともに、前記状態量と前記出力指令値又は前記状態量に基づき回転補正係数を算出し、前記目標回転速度を前記回転補正係数で補正して前記燃料ポンプを制御することを特徴とする請求項２に記載の燃料循環式燃料電池システム。
【請求項５】
前記状態量が燃料電池のセル電圧又は燃料電池入口における燃料の露点であることを特徴とする請求項４に記載の燃料循環式燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料電池制御装置は、前記出力指令値に基づき前記燃料ポンプの目標回転速度を決定するとともに、前記出力指令値の時間変化率である出力増減率を求め、この出力増減率と前記出力指令値又は前記出力増減率に基づき回転補正係数を算出し、前記目標回転速度を前記回転補正係数で補正して前記燃料ポンプを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料循環式燃料電池システム。
【請求項７】
前記燃料電池制御装置は、前記出力指令値及び出力増減率に基づき前記燃料ポンプの実行時間を算出し、前記燃料ポンプを制御することを特徴とする請求項６に記載の燃料循環式燃料電池システム。
【請求項８】
前記燃料循環路は、前記燃料ポンプをバイパスするバイパス路と、このバイパス路上に配置され、前記状態量に基づき前記燃料電池制御装置によりその開閉が制御されるバイパス弁を備え、前記状態量が規定範囲内の場合には前記バイパス弁を開弁し、前記状態量が規定範囲外の場合には前記バイパス弁を閉弁し前記状態量の値に応じた回転速度で前記燃料ポンプを回転させることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の燃料循環式燃料電池システム。
【請求項９】
前記燃料電池制御装置は、前記状態量が規定範囲内の場合には、前記燃料ポンプを停止又はアイドル状態とすることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の燃料循環式燃料電池システム。
【請求項１０】
前記循環路にさらにエゼクタを備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料循環式燃料電池システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した課題を解決するために次のように構成した。請求項１に記載の発明は、燃料と酸化剤とを供給されて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池から排出される燃料を再び燃料電池に供給するための燃料循環路と、前記燃料循環路中に配置された燃料ポンプを備え、前記燃料循環路に新たな燃料を供給するとともに、前記燃料循環路中の燃料を所定の循環量で循環させるための燃料送出手段と、前記燃料電池に対する出力指令値に応じて前記燃料ポンプを制御することにより、前記燃料循環路中の燃料の循環量を調整する燃料電池制御装置と、を備えた燃料循環式燃料電池システムである。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
従来のエゼクタのみを用いた燃料循環系を有する燃料電池システムにおいては燃料電池に対して急加減速指令がなされた場合に、燃料の循環量が燃料電池の要求する水準よりも小さくなってしまうという問題点があった。しかし、請求項１に記載の発明によれば、燃料電池に対して急加減速指令がなされた場合であっても、燃料電池制御装置が、出力指令値を用いて、燃料電池が必要とする燃料の循環量を評価して、燃料の循環量を増量する制御を行うために、燃料循環路に燃料電池が要求するだけの燃料を循環させることが可能となる。なお、本願の［発明が解決しようとする課題］の欄で燃料ポンプ方式を説明したが、本願は、「（燃料電池の）出力指令値に応じて燃料ポンプを制御する」という点において、従来の燃料ポンプ方式とは異なるものである。この点は、後記する［発明の実施の形態］において、第１実施形態として示す。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
なお、本発明での燃料送出手段としては、燃料循環路中に設けられ、電力を供給することにより燃料の循環力を生み出す燃料ポンプを単独で用いるか（請求項１、後記する第１実施形態）、又は、高圧燃料タンク等に貯蔵されている燃料を新たに燃料循環路に供給するとともに、高圧燃料タンクの高圧を利用して燃料の循環力を生み出すエゼクタと組み合わせて用いることとした（請求項１０、後記する第２実施形態等）。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この構成により、燃料電池制御装置が、燃料電池の急加減速時であっても、燃料電池に対しての出力指令値に応じて、燃料ポンプの回転速度を増加するように制御することで、燃料循環路に燃料電池が要求するだけの燃料を循環させることが可能となる。また、請求項１０のように、燃料送出手段として燃料ポンプとエゼクタとを組み合わせて用いた場合、燃料電池の急減速時に見られるように、エゼクタが燃料噴射を行わず、従って、エゼクタによる燃料の循環が行われない状況であっても、燃料電池制御装置が、燃料ポンプの回転速度を上げることで、燃料循環路に燃料電池が要求するだけの燃料を循環させることが可能となる。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
今、この燃料循環式燃料電池システムにおいて、例えば、燃料電池車両の場合では、アクセルペダルの踏み込み量に相当する加減速値に応じた燃料電池１に対する出力指令値が発せられる。ＥＣＵ４は、予め内部に記憶された出力指令値と目標回転速度（燃料循環量）との関係を示す制御ＭＡＰ（図２（ｂ））（以下、「出力−回転速度ＭＡＰ」と称する）を参照し、出力指令値に対応する燃料ポンプ３の目標回転速度を求め、燃料ポンプ３の回転速度を目標回転速度に制御し、燃料循環式燃料電池システムが必要とする燃料の循環量を確保する。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
〔第２実施形態〕
図３は本発明の第２実施形態の燃料循環式燃料電池システムの装置構成を示したものである。この実施の形態においては燃料ポンプとエゼクタを併用した循環システムを採用しており、これも、請求項１及び３、かつ請求項１０に記載された発明に対応するものである。また、この実施形態は、燃料送出手段として、燃料循環路内に燃料ポンプとエゼクタとを併用したハイブリッドシステムの最も基本的な実施形態である。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
〔第３実施形態〕
図５は本発明の第３実施形態の燃料循環式燃料電池システムを示したものである。この実施の形態においては燃料送出手段として燃料ポンプ３とエゼクタ５を併用した循環システムを採用しており、請求項２〜５、かつ請求項１０に記載された発明に対応するものである。