(57)【要約】【課題】  コンプレッサが実際に吐出する空気の温度が燃料電池の許容温度を超えないように制御し、燃料電池の劣化を防止する。【解決手段】  アフタクーラ７は、コンプレッサ４が圧縮した空気の温度を冷却して燃料電池１へ供給する。水温センサ１４は、アフタクーラ７の冷却水温度を検出する。アクセルセンサ１９は燃料電池に対する要求出力を検出する。コントローラ２０のコンプレッサ回転速度算出手段２１は、アクセルセンサ１９の検出値に応じてコンプレッサ４の回転速度を算出し、このコンプレッサ回転速度に基づいて吐出空気温度推定手段２２は、コンプレッサ４の吐出空気温度を推定する。コンプレッサ回転上昇制限手段２３は、推定された吐出温度と水温センサ１４が検出した冷却水温度とに基づいて、コンプレッサ４の回転上昇を制限する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を圧縮して圧縮空気を生成するコンプレッサと、前記圧縮空気と冷却媒体との熱交換によって冷却した圧縮空気を燃料電池の空気極に供給するアフタクーラとを備え、燃料電池に対する要求出力に応じてコンプレッサの回転速度を変化させて燃料電池への空気供給量の調整を行い、燃料電池の出力の増減を行う燃料電池システムにおいて、
燃料電池に対する要求出力を検出する要求出力検出手段と、
該要求出力検出手段の検出値に応じて前記コンプレッサの回転速度を算出するコンプレッサ回転速度算出手段と、
該コンプレッサ回転速度算出手段が算出した前記コンプレッサ回転速度に基づいて前記コンプレッサの吐出空気温度を推定する吐出空気温度推定手段と、
前記アフタクーラの冷却媒体の温度を検出する冷却媒体温度検出手段と、
前記推定された吐出温度と前記検出された冷却媒体温度とに基づいて、前記コンプレッサの回転上昇を制限するコンプレッサ回転上昇制限手段と、
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記コンプレッサ回転上昇制限手段が前記コンプレッサの回転上昇を制限している間に、前記アフタクーラの冷却媒体温度を低下させることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記コンプレッサの吸気温度を検出する吸気温度検出手段を備え、
前記吐出温度推定手段は、前記吸気温度に基づいて前記吐出空気温度を補正することを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
大気圧力を検出する大気圧検出手段を備え、
前記吐出温度推定手段は、前記大気圧に基づいて前記吐出空気温度を補正することを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記コンプレッサ回転上昇制限手段は、前記吐出空気温度と前記冷却媒体温度とに基づいて前記コンプレッサの回転速度上昇を保留する時間を設定し、この保留時間経過後に、コンプレッサの回転速度を上昇させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記コンプレッサ回転上昇制限手段は、前記吐出空気温度と前記冷却媒体温度とに基づいて前記コンプレッサの回転速度の単位時間当たりの上昇率に上限値を設定し、この上限値を超えないように前記コンプレッサの回転速度を上昇させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記コンプレッサ回転上昇制限手段は、前記コンプレッサの回転上昇制限中に前記冷却媒体温度が所定温度以下に低下した場合、前記回転上昇制限を緩和することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記コンプレッサ回転上昇制限手段は、前記コンプレッサの回転上昇制限中に前記冷却媒体温度が所定温度以下に低下しなかった場合、前記回転上昇制限を継続することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項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係り、特にコンプレッサが吐出する圧縮空気をアフタクーラで冷却して燃料電池に供給する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素ガスなどの燃料ガスと酸素を有する酸化ガスとを電解質を介して電気化学的に反応させ、電解質両面に設けた電極間から電気エネルギを直接取り出すものである。特に固体高分子電解質を用いた固体高分子型燃料電池は、動作温度が低く、取り扱いが容易なことから電動車両用の電源として注目されている。すなわち、燃料電池車両は、高圧水素タンク、液体水素タンク、水素吸蔵合金タンクなどの水素貯蔵装置を車両に搭載し、そこから供給される水素と、酸素を含む空気とを燃料電池に送り込んで反応させ、燃料電池から取り出した電気エネルギで駆動輪につながるモータを駆動するものであり、排出物質は水だけであるという究極のクリーン車両である。
【０００３】
燃料電池システムには、圧縮空気を供給するコンプレッサと燃料電池との間にアフタクーラを備えたものがある。アフタクーラは、圧縮によって高温となった空気を冷却媒体で冷却することにより、燃料電池が劣化しない圧縮空気温度に低下させるために設けられる。
【０００４】
このようなアフタクーラを備えた燃料電池システムとしては、燃料電池システムの冷間起動時に、コンプレッサの回転速度をコントロールして、アフタクーラの冷却水温度を上昇させるシステムが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
このシステムでは、空気の圧縮に低圧・高圧２つのコンプレッサを使用し、低圧・高圧２段のコンプレッサを起動する際に、両コンプレッサの回転速度上昇途中に、一定時間回転速度を一定に保持し、両コンプレッサの間に置かれたアフタクーラの冷却水温度を上昇させている。
【０００６】
燃料電池システムの冷間起動時には、冷却水温度が気温と同程度まで低下している場合が多く、低圧コンプレッサにて圧縮され温度の上がった空気がアフタクーラで冷されると、アフタクーラ内で結露を生じ、水滴又はミストが高圧コンプレッサ内に流入して高圧コンプレッサの羽根に衝突し、高速で回転している高圧コンプレッサの羽根の損傷防止を目的としている。
【特許文献１】特開平５−２３４６０９号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、コンプレッサの高回転側においても燃料電池の上限空気温度を超えないように十分な冷却を行うとすれば、アフタクーラのサイズや重量が増大し、車両搭載性が低下したり、車両性能が低下するという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するため、空気を圧縮して圧縮空気を生成するコンプレッサと、前記圧縮空気と冷却媒体との熱交換によって冷却した圧縮空気を燃料電池の空気極に供給するアフタクーラとを備え、燃料電池に対する要求出力に応じてコンプレッサの回転速度を変化させて燃料電池への空気供給量の調整を行い、燃料電池の出力の増減を行う燃料電池システムにおいて、燃料電池に対する要求出力を検出する要求出力検出手段と、該要求出力検出手段の検出値に応じて前記コンプレッサの回転速度を算出するコンプレッサ回転速度算出手段と、該コンプレッサ回転速度算出手段が算出した前記コンプレッサ回転速度に基づいて前記コンプレッサの吐出空気温度を推定する吐出空気温度推定手段と、前記アフタクーラの冷却媒体の温度を検出する冷却媒体温度検出手段と、前記推定された吐出温度と前記検出された冷却媒体温度とに基づいて、前記コンプレッサの回転上昇を制限するコンプレッサ回転上昇制限手段と、を備えたことを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃料電池に対する要求出力に基づいて推定したコンプレッサの吐出空気温度と、アフタクーラの冷却媒体温度とから、コンプレッサの回転上昇を制限するようにしたので、コンプレッサが実際に吐出する空気の温度が燃料電池の許容温度を超えることなく、燃料電池の劣化を防止することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
［第１実施形態］
図１は、本発明に係る燃料電池システムの第１の実施形態の構成を説明するシステム構成図であり、燃料電池車両に適用した例を示している。
【００１２】
図１において、燃料電池システムは、固体高分子型の燃料電池１と、燃料電池１の発電電力で駆動される走行モータ２と、外気の塵埃を除去するエアクリーナ３と、エアクリーナ３から空気を圧縮するコンプレッサ４と、コンプレッサ４の吸気温度を検出する吸気温センサ５と、大気圧を検出する大気圧センサ６と、コンプレッサ４で圧縮され高温となった空気を冷却して燃料電池の空気極入口へ供給するアフタクーラ７と、空気極出口から排出される排空気の圧力を調整する調圧弁８と、水素を貯蔵する水素貯蔵タンク９と、水素圧力を所定圧に減じる減圧弁１０と、水素圧力を調整して燃料電池の水素極入口へ供給する調圧弁１１と、水素極出口から排出される排水素を水素極入口へ再循環させる循環ポンプ１２と、冷却媒体である冷却水を循環させる冷却水ポンプ１３と、冷却水温度を検出する水温センサ１４と、冷却水の熱を外気へ放熱するラジエタ１５と、ラジエタ１５へ送風する冷却ファン１６と、アフタクーラ７から燃料電池１の空気極入口へ供給される空気の圧力を検出する空気圧力センサ１７と、調圧弁１１及び循環ポンプ１２から燃料電池１の水素極へ供給される水素ガスの圧力を検出する水素圧力センサ１８と、図示しないアクセルペダルの踏込量を検出するアクセルセンサ１９と、燃料電池システム全体を制御するコントローラ２０とを備えている。
【００１３】
水温センサ１４は、アフタクーラ７の冷却媒体の温度を検出する冷却媒体温度検出手段である。アクセルセンサ１９は、燃料電池１に対する要求出力を検出する要求出力検出手段である。
【００１４】
コントローラ２０は、アクセルセンサ１９（要求出力検出手段）の検出値に応じてコンプレッサ４の回転速度を算出するコンプレッサ回転速度算出手段２１と、コンプレッサ回転速度算出手段２１が算出したコンプレッサ回転速度に基づいてコンプレッサ４の吐出空気温度を推定する吐出空気温度推定手段２２と、推定された吐出温度と水温センサ１４が検出した冷却水温度（冷却媒体温度）とに基づいて、コンプレッサ４の回転上昇を制限するコンプレッサ回転上昇制限手段２３と、を備えている。
【００１５】
次に、上記構成による燃料電池システムの動作を説明する。固体高分子型の燃料電池１は、水素極に水素ガスを、空気極に空気をそれぞれ供給され、水素ガスと空気中の酸素との電気化学的な反応により発電を行う。ここでは燃料電池１で発電した電力を走行モータ２に供給して走行を可能にする燃料電池車のシステムを例に説明する。
【００１６】
空気は、エアクリーナ３を通過して粉塵が除去されコンプレッサ４に流入する。コンプレッサ４はコントローラ２０からの回転速度指令によって回転する。コンプレッサ４で圧縮された空気は、運転条件によって最高約２００［℃］にまで達することもある。燃料電池１の許容する空気の温度は約９０［℃］であるので、加圧した空気はアフタクーラ７を通過して温度を低下させ、燃料電池１に供給する。
【００１７】
燃料電池１に供給された空気の余剰分は、圧力調整弁８を通過して大気に排出される。圧力調整弁８は流路面積を可変することによって燃料電池の空気極の圧力を調整している。
【００１８】
一方、水素は水素貯蔵タンク９に圧縮貯蔵されており、減圧弁１０で減圧された後、調圧弁１１で圧力を調整して燃料電池１に供給する。
【００１９】
燃料電池１から排出された余剰分の水素は、循環ポンプ１２で循環して再度燃料電池１に供給される。
【００２０】
アフタクーラ７は水冷式で、冷却媒体である冷却水との熱交換によってコンプレッサで加圧され高温となった空気を冷却する。冷却水は車両前側に配備したラジエタ１５で熱交換され、冷却水は冷却水ポンプ１３で循環し、温度センサ１４で冷却水温度を測定する。ラジエタ１５には冷却ファン１６が設けられ、走行風によるラジエタ冷却効果が不足するとき、またはコントローラ２０が冷却水温度の低下が必要と判断したときに、コントローラ２０からの回転指令により冷却ファン１６を回転させて、冷却水温度を低下させることができるようになっている。
【００２１】
燃料電池の水素極と空気極のそれぞれの入口には空気圧力センサ１７、水素圧力センサ１８が設置されている。
【００２２】
燃料電池１に対する要求出力検出手段として、運転者が操作する図示しないアクセルペダルの踏み込み量をアクセルセンサ１９が検出して、検出値をコントローラ２０へ入力する。
【００２３】
また、コントローラ２０は、吸気温センサ５，大気圧センサ６，水温センサ１４，空気圧力センサ１７及び水素圧力センサ１８の各検出値を入力する一方、コンプレッサ４，調圧弁８，調圧弁１１，循環ポンプ１２，冷却水ポンプ１３，冷却ファン１６及び走行モータ２に対して制御出力する。
【００２４】
図２は、車両加速時のコンプレッサ４の吐出空気温度とアフタクーラ７の冷却能力を模式的に表した図である。  
ここでコンプレッサの回転速度の上昇をｔ０で開始したとする。コンプレッサ吐出空気温度は、コンプレッサの回転速度上昇とほぼ同時に上昇する。ところが、コンプレッサ出口に吐出空気温度を検出する温度センサを配置した場合、温度センサの応答遅れがあるので、温度上昇が検出される時刻は、ｔ１となる。この温度上昇の検出結果に基づいてアフタクーラの冷却能力向上を開始するとすれば、その時刻はｔ２となり、加圧空気を冷却する冷却性能の確保が遅れてしまい、図示するように冷却不足域が生じてしまう。理想的には発生する熱量の増加と同時に冷却性能を確保し、熱収支をバランスさせる必要がある。
【００２５】
このようにコンプレッサが吐出する圧縮空気の温度上昇に対して、アフタクーラが十分な冷却性能を確保できない場合、熱収支が不整合となり、図３に示すように加圧空気温度が上昇し、過渡的に燃料電池が許容する空気温度を超えた高い温度の空気を供給してしまうことになる。
【００２６】
そこで、空気温度の上昇を予知することと、必要となる冷却性能を見積もって空気温度上昇を抑制しながら冷却性能を確保していくことが効率よくシステムを運転するために求められる。
【００２７】
本実施形態において、運転者の燃料電池に対する出力要求はアクセルの踏み込み量であり、アクセルセンサ１９の出力としてコントローラ２０へ入力される。本燃料電池システムは、この出力要求に応じてコンプレッサ４の回転速度を変化させ、かつ空気調圧弁８の開度を調整し、燃料電池１への供給空気圧力を制御するシステムである。
【００２８】
図４は、本実施形態におけるコントローラ２０の制御を説明するフローチャートである。  
まず、ステップＳ１０では、コントローラ２０はアクセルセンサ１９からアクセルの踏み込み量を入力する。
【００２９】
アクセルセンサ１９はアクセルの踏み込み量に応じて電圧を出力する構造になっており、コントローラ２０はその電圧値を入力することによってアクセル操作量を検知する。
【００３０】
ステップＳ２０では、ステップＳ１０で入力したアクセル操作量に基づいて、単位時間あたりのセンサ出力電圧の増加減から加減速を判定する。ここでは１００[mS]間に１[V] 以上アクセルセンサの出力が上昇した場合を加速と判断することにしている。
【００３１】
加速すなわち出力増加と判断した場合は、ステップＳ３０へ進み、減速と判断した場合は本制御をキャンセルする。  
ステップＳ３０では、アクセルセンサ出力電圧の増加分からコンプレッサ４の回転を上昇させる回転速度を求める。アクセル操作量とコンプレッサ回転速度の関係は図５のようになっており、アクセルセンサの出力変化によってコンプレッサの上昇回転速度を求め、現在の回転速度とから要求回転速度を求めることができる。
【００３２】
ステップＳ４０では、コンプレッサ４の吐出空気温度ToをステップＳ３０の要求回転速度から推定する。  
コンプレッサ回転速度とコンプレッサの圧力比（吐出圧力/吸入圧力）及び吐出空気温度の関係は図６のようになっており、図６のような制御マップをコントローラ２０に記憶しておき、これを検索することによりコンプレッサの吐出温度Toを推定する。
【００３３】
ステップＳ５０では、アフタクーラ７の冷却性能を向上させるため、冷却ファン１６の作動を行う。  
ステップＳ６０では、コンプレッサ４の回転速度上昇に制限をかけ、ステップＳ７０で、コンプレッサ４の回転速度上昇を実行する。
【００３４】
以上のように制御すれば、コンプレッサ４の吐出空気の温度上昇を抑制しつつアフタクーラ７の冷却性能を確保することができるので、アフタクーラの熱収支のバランスがとれ、燃料電池１に供給する空気の温度が燃料電池の許容温度を超えることがなくなる。
【００３５】
本実施形態によれば、燃料電池に対する要求出力に応じてコンプレッサの回転速度を算出し、算出した回転速度に基づいてコンプレッサの吐出空気温度を推定し、推定した吐出空気温度とアフタクーラの冷媒温度とに基づいてコンプレッサの回転上昇に制限をかけ、かつ燃料電池の出力増加要求を検知して即アフタクーラの冷媒温度を低下させる制御を開始することができるので、コンパクトなアフタクーラで必要十分な冷却性能を確保でき、燃料電池に供給する空気の温度が許容温度を超えることが無くなり、燃料電池の劣化を防止することができるという効果がある。
【００３６】
［第２実施形態］
次に、本発明に係る燃料電池システムの第２実施形態を説明する。第２実施形態の構成は、図１に示した第１実施形態と同様である。  
第２実施形態の特徴は、コンプレッサ４の吐出空気温度の推定において、コンプレッサ４の吸気温度を吸気温センサ５で測定し、測定した吸気温度に基づいて吐出空気温度の推定値を補正することにある。
【００３７】
図７は、第２実施形態におけるコントローラ２０の制御動作を説明するフローチャートである。図７において、図４の第１実施形態のフローチャートに対して、ステップＳ４１と、ステップＳ４２とが追加されている。その他のステップの処理は第１実施形態と同様である。
【００３８】
図７のステップＳ４０において、コンプレッサの吐出温度To［℃］を推定した後、ステップＳ４１にて、コンプレッサが吸入する空気の温度を測定する吸気温センサの検出値Tatm［℃］を読み込む。次いで、ステップＳ４２にて、ステップＳ４０で推定したコンプレッサの吐出空気温度To［℃］を補正する。ステップＳ４０では吸気温を２５［℃］とした吐出温度の推定なので、例えば、２５［℃］に対する吸気温度の温度差（Tatm−２５）［℃］を推定吐出空気温度To［℃］に加算して補正し、以降の制御に用いる。
【００３９】
本実施形態によれば、吸気温度が基準値（２５［℃］）から大きく上下してもコンプレッサ吐出空気温度を正確に推定することができ、燃料電池への供給空気温度をより正確に制限することができるという効果がある。
【００４０】
［第３実施形態］
次に、本発明に係る燃料電池システムの第３実施形態を説明する。第３実施形態の構成は、図１に示した第１実施形態と同様である。  
第３実施形態の特徴は、コンプレッサ４の吐出空気温度の推定において、大気圧を大気圧センサ６で測定し、測定した大気圧に基づいて吐出空気温度の推定値を補正することにある。
【００４１】
図８は、第３実施形態におけるコントローラ２０の制御動作を説明するフローチャートである。図８において、図４の第１実施形態のフローチャートに対して、ステップＳ４３と、ステップＳ４４とが追加されている。その他のステップの処理は第１実施形態と同様である。
【００４２】
図８のステップＳ４０において、コンプレッサの吐出温度To［℃］を推定した後、ステップＳ４３にて、大気の圧力を測定する大気圧センサ６の検出値Patm[kPa] を読み込み、図６の圧力比を補正する。ステップＳ４０では大気圧を 101.3[kPa] とした吐出温度の推定なので、101.3[kPa]と大気圧との圧力比（ 101.3／Patm）だけ図６のコンプレッサ圧力比に乗じて、吐出温度を求め以降の制御に用いる。
【００４３】
本実施形態によれば、高地における大気圧低下時にはコンプレッサが同等の性能を確保するには仕事量を増やす必要があり、吐出空気温度に影響を与えるので、大気圧を測定して補正することによって、正確に吐出温度の推定が可能となる。
【００４４】
［第４実施形態］
次に、本発明に係る燃料電池システムの第４実施形態を説明する。第４実施形態の構成は、図１に示した第１実施形態と同様である。  
第４実施形態の特徴は、コンプレッサ回転上昇制御手段による回転上昇制御として、コンプレッサ回転速度上昇を保留する時間を設定することにある。
【００４５】
図１０は、第４実施形態におけるコントローラ２０の制御動作を説明するフローチャートである。図１０において、図４の第１実施形態のフローチャートに対して、ステップＳ６０の内容が異なる。その他のステップの処理は第１実施形態と同様である。
【００４６】
図１０のステップＳ６０において、コンプレッサの回転上昇にディレイを付加して、回転上昇開始を遅延させることにより、コンプレッサの回転上昇を制限している。
【００４７】
そのディレイ（遅延）時間は、ステップＳ４０で推定した吐出空気温度と冷却水の温度とから、コントローラ２０に予め記憶した図９のマップより決定する。決定したディレイ時間（ステップＳ６１）経過後に、ステップＳ７０にてコンプレッサの回転速度を上昇させる。
【００４８】
本実施形態によれば、コンプレッサ回転上昇制限の手段として、回転速度上昇を保留する時間の設定を行うので、吐出空気温度が上昇する前にアフタクーラの冷却性能を確保しておくことができる。
【００４９】
［第５実施形態］
次に、本発明に係る燃料電池システムの第５実施形態を説明する。第５実施形態の構成は、図１に示した第１実施形態と同様である。  
第５実施形態の特徴は、コンプレッサ回転上昇制御手段による回転上昇制御として、コンプレッサの回転上昇の変化にリミッタを付加して、単位時間当たりの回転速度上昇を制限することである。
【００５０】
図１２は、第５実施形態におけるコントローラ２０の制御動作を説明するフローチャートである。図１２において、図４の第１実施形態のフローチャートに対して、ステップＳ６０の内容が異なり、ステップＳ６２が追加されている。その他のステップの処理は第１実施形態と同様である。
【００５１】
図１２のステップＳ６０において、コンプレッサの回転上昇の変化にリミッタを付加して、単位時間当たりの回転速度上昇を制限することであり、その回転速度上昇リミッタはステップＳ４０で推定した吐出空気温度と冷却水の温度とからコントローラ２０に予め記憶した図１１のマップより決定する。ステップＳ６２でリミッタに従ってコンプレッサの目標回転速度を算出し、ステップＳ７０にてコンプレッサの回転速度を上昇させる。
【００５２】
本実施形態によれば、コンプレッサ回転上昇制限の手段として、単位時間あたりの回転速度上昇変化の上限値を決定するので、急激な吐出空気温度の上昇がなく、必要十分な冷却性能を確保できる。
【００５３】
［第６実施形態］
次に、本発明に係る燃料電池システムの第６実施形態を説明する。第６実施形態の構成は、図１に示した第１実施形態と同様である。  
第６実施形態の特徴は、コンプレッサの回転上昇制限中にアフタクーラの冷却水温の低下代が所定値以上になった場合、コンプレッサの回転上昇制限を緩和することにある。
【００５４】
図１３は、第６実施形態におけるコントローラ２０の制御動作を説明するフローチャートである。図１３において、図４の第１実施形態のフローチャートに対して、ステップＳ６０の後に、ステップＳ６２〜ステップＳ６５が追加されている。その他のステップの処理は第１実施形態と同様である。
【００５５】
図１３のフローチャートのステップＳ６０において、コンプレッサの回転速度上昇制限を行った後、ステップＳ６３でアフタクーラの冷却水温を水温センサ１４から読み込む。ステップＳ６４で冷却水温度の低下代と所定値#wtemp1 とを比較し、走行風の影響等で冷却水の温度が#wtemp1 以上低下した場合は、ステップＳ６５へ進み、ディレイ時間のキャンセル、回転速度上昇リミッタのキャンセル等を行ってコンプレッサ回転上昇制限を緩和して、ステップＳ７０へ進み、コンプレッサの回転速度を上昇させる。ステップＳ６４の判定で、冷却水温度の低下代が#wtemp1 未満の場合には、コンプレッサ回転上昇制限のまま、ステップＳ７０へ進む。
【００５６】
本実施形態によれば、コンプレッサの回転上昇の制限中に冷却水の温度を低下させる制御を行い、冷却水温度の低下が著しい場合、回転上昇制限を緩和することによって、要求する出力に対する燃料電池出力の応答性を向上させることができる。
【００５７】
［第７実施形態］
次に、本発明に係る燃料電池システムの第７実施形態を説明する。第７実施形態の構成は、図１に示した第１実施形態と同様である。  
第７実施形態の特徴は、コンプレッサの回転上昇制限中にアフタクーラの冷却水温の低下代が所定値未満の場合、コンプレッサの回転上昇制限を継続することにある。
【００５８】
図１４は、第７実施形態におけるコントローラ２０の制御動作を説明するフローチャートである。図１４において、図４の第１実施形態のフローチャートに対して、ステップＳ６０の後に、ステップＳ６３〜ステップＳ６６が追加されている。その他のステップの処理は第１実施形態と同様である。
【００５９】
図１４のフローチャートのステップＳ６０において、コンプレッサの回転速度上昇制限を行った後、ステップＳ６３でアフタクーラの冷却水温を水温センサ１４から読み込む。ステップＳ６４で冷却水温度の低下代と所定値#wtemp2 とを比較し、冷却水の温度低下が#wtemp2 未満の場合は、ステップＳ６５へ進み、ディレイ時間、回転速度上昇リミッタ等の継続を行ってコンプレッサ回転上昇制限を継続して、ステップＳ７０へ進み、コンプレッサの回転速度を上昇させる。ステップＳ６４の判定で、冷却水温度の低下代が#wtemp2 以上の場合には、ステップＳ７０へ進む。
【００６０】
本実施形態によれば、コンプレッサの回転上昇制限中に、冷却水温度の低下が思わしくなかった場合、回転上昇制限を継続することによって、燃料電池に供給する空気の温度を確実に許容温度以下に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る燃料電池システムの第１実施形態の構成を説明するシステム構成図である。
【図２】加速時のコンプレッサ吐出空気温度とアフタクーラ冷却能力の模式図である。
【図３】コンプレッサ吐出空気温度の実温度上昇図である。
【図４】第１実施形態における制御フローチャートである。
【図５】アクセル踏み込み量とコンプレッサ回転速度の関係図である。
【図６】コンプレッサ回転速度に対する吐出空気温度の推定図である。
【図７】第２実施形態における制御フローチャートである。
【図８】第３実施形態における制御フローチャートである。
【図９】コンプレッサの回転上昇制限におけるコンプレッサ回転上昇ディレイ（遅延）時間マップである。
【図１０】第４実施形態における制御フローチャートである。
【図１１】コンプレッサの回転上昇制限におけるコンプレッサ回転上昇速度上限値マップである。
【図１２】第５実施形態における制御フローチャートである。
【図１３】第６実施形態における制御フローチャートである。
【図１４】第７実施形態における制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１…燃料電池、２…走行モータ、３…エアクリーナ、４…コンプレッサ、５…吸気温センサ、６…大気圧センサ、７…アフタクーラ、８…調圧弁、９…水素貯蔵タンク、１０…減圧弁、１１…調圧弁、１２…循環ポンプ、１３…冷却水ポンプ、１４…水温センサ、１５…ラジエタ、１６…冷却ファン、１７…空気圧力センサ、１８…水素圧力センサ、１９…アクセルセンサ、２０…コントローラ、コンプレッサ回転速度算出手段、２２…吐出空気温度推定手段、２３…コンプレッサ回転上昇制限手段。
【図１】
2005038712.tif 000003
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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