(57)【要約】【課題】  走行中のアクセルオフ時のように、燃料電池からの発熱が急減するような場合に発生する燃料電池の過冷却を防止する。【解決手段】  燃料電池システムは、燃料電池スタック１に対して圧縮空気を供給する空気供給系からの圧縮空気を、冷却水を循環させて燃料電池スタック１を冷却する冷却系に設けられたラジエータ４２に分岐して供給する。これにより、この燃料電池システムにおいては、燃料電池スタック１が過冷却となるような状況では、空気供給系からの圧縮空気をラジエータ４２に供給すると、圧縮空気の熱によってラジエータ４２の冷却性能が抑制される。したがって、この燃料システムにおいては、燃料電池スタック１の過冷却が抑制され、燃料電池スタック１の温度を安定して保つことができる。【選択図】      図１
2005032653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池に圧縮した酸化剤ガスを供給する圧縮酸化剤ガス供給手段と、
前記燃料電池に循環させる冷却媒体を放熱する放熱機構を備え、当該放熱機構により冷却した冷却媒体を前記燃料電池に循環させて前記燃料電池を冷却する冷却手段と、
前記圧縮酸化剤ガス供給手段にて前記圧縮された酸化剤ガスを、前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する経路から分岐させて前記放熱機構に供給する分岐供給手段と
を備えることを特徴とする車両用燃料電池システム。
【請求項２】
車両が走行している時に前記燃料電池の発電量を低下させる操作を検出した場合に、前記圧縮酸化剤ガス供給手段からの前記圧縮した酸化剤ガスを前記放熱機構に供給するように、前記分岐供給手段を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用燃料電池システム。
【請求項３】
前記放熱機構は、
前記冷却媒体を通過させる冷却媒体用流路と、
前記冷却媒体用流路と同形状であって、前記圧縮した酸化剤ガスを通過させる圧縮酸化剤ガス用流路と
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記放熱機構に供給する前記圧縮した酸化剤ガスの温度又は流量を、車両の速度に応じて変化させることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両用燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記放熱機構を通過する前記冷却媒体の流量が所定の流量を下回ったことを検知した場合に、前記放熱機構に対する前記圧縮した酸化剤ガスの供給を停止するように前記分岐供給手段を制御することを特徴とする請求項２〜請求項４の何れかに記載の車両用燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃料電池車両に搭載され、当該燃料電池車両を走行させるための電力を発生する燃料電池を冷却する車両用燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料電池を用いた燃料電池システムを搭載する燃料電池車両においては、燃料電池が内燃機関に比べ排熱温度が低いので、内部の発生熱を排気ガスによって放出することが困難であることが知られている。そのため、この種の燃料電池車両においては、専ら燃料電池内部に冷却水を通過させることによって排熱動作を行っている。
【０００３】
したがって、燃料電池車両においては、内燃機関によって駆動する車両に比べて、大容量のラジエータを用いて排熱を行う必要がある。このような燃料電池車両に搭載されるラジエータを用いた冷却システムを備える技術としては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００４】
この特許文献１には、冷却水の温度に影響を与える外部情報に基づいて冷却水温度の予測値を算出し、この冷却水温度予測値に基づいて冷却水の温度を所定冷却温度に制御する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３４３３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、燃料電池車両においては、上述したように、大容量のラジエータを備える必要があるので、例えば走行中に運転者がアクセルペダルを開放（オフ）した時のように、燃料電池からの発熱量が急減するような場合には、ラジエータによる冷却性能の抑制タイミングが、発熱量の急減タイミングに追従することができない。
【０００６】
このような場合には、ラジエータの冷却性能が燃料電池の発熱量を上回ることによって、燃料電池が過冷却状態となる事態を招来するおそれがあった。この結果、燃料電池車両においては、燃料電池の発電性能が低下するという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、燃料電池の発熱量が急減するような場合に発生する燃料電池の過冷却を防止することができる車両用燃料電池システム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】
【０００８】
本発明に係る車両用燃料電池システムでは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池を発電させるに際して、圧縮酸化剤ガス供給手段により、前記燃料電池に圧縮した酸化剤ガスを供給する。このとき、車両用燃料電池システムでは、放熱機構によって燃料電池に冷却媒体を循環させことにより放熱させることにより燃料電池を冷却する。このような車両用燃料電池システムでは、上述の課題を解決するために、圧縮酸化剤ガス供給手段にて圧縮された酸化剤ガスを、燃料電池に酸化剤ガスを供給する経路から分岐させて前記放熱機構に供給する分岐供給手段を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る車両用燃料電池システムによれば、圧縮酸化剤ガス供給手段からの圧縮した酸化剤ガスを分岐して放熱機構にも供給することができるので、燃料電池が過冷却となるような状況であっても、圧縮酸化剤ガス供給手段からの圧縮空気を放熱機構に供給することにより、圧縮空気の熱によって放熱機構の冷却能力を抑制させることができる。したがって、本発明に係る車両用燃料システムによれば、燃料電池スタックの過冷却を抑制して、燃料電池スタックの温度を安定して保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
［燃料電池システムの全体構成］
本発明は、例えば図１に示すように構成された燃料電池システムに適用される。
【００１２】
この燃料電池システムは、当該燃料電池システムの主電源であって、発電反応を発生させるための水素を多量に含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスとが供給されることによって発電する燃料電池スタック１を備える。この燃料電池スタック１は、固体高分子電解質膜を挟んで、酸化剤ガスを供給するカソード極と燃料ガスを供給するアノード極とを対設した燃料電池セル構造体をセパレータで挟持し、セル構造体を複数積層することによって構成されている。すなわち、この燃料電池スタック１による発電は、アノード極にて水素が電子を放出してイオン化し、生成された水素イオン（Ｈ＋）が高分子電解質膜を通過してカソード極に到達し、この水素イオンがカソード極にて酸素と結合して水（Ｈ２Ｏ）を生成することによって行われる。
【００１３】
なお、図１においては、燃料ガスとしての水素を燃料電池スタック１に供給する水素供給系、余剰分の水素を循環させる水素循環系、及び燃料ガスや酸化剤ガスを加湿するために純水を循環させる純水系等は示していない。
【００１４】
また、燃料電池システムは、各部の動作を制御して燃料電池スタック１の発電反応を制御する制御手段であるコントロールユニット２を備える。このコントロールユニット２は、例えば図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部に、燃料電池システムを起動して負荷等に対して電力供給を行う一連の処理手順を記述した燃料電池制御プログラムを格納し、各種センサからの信号を読み込み、当該燃料電池制御プログラムを図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）等によって実行して各部へと指令を送ることにより、各部を制御する。
【００１５】
更に、燃料電池システムは、酸化剤ガスとしての空気を燃料電池スタック１に供給する圧縮空気供給手段である空気供給系として、吸気配管２０にダストフィルタ１１、第１消音器１２及び圧縮機１３が設けられると共に、高圧配管２１に圧縮機１３及び電動機１４、第２消音器１５、可変３方弁１６、アフタークーラー１７、マイクロフィルタ１８及び加湿器１９が設けられて構成されている。
【００１６】
ダストフィルタ１１は、吸気配管２０における最も上流に設けられ、当該圧縮機１３が吸い込む空気中の不純物を除去する。このダストフィルタ１１によって不純物が除去された空気は、第１消音器１２へと供給される。
【００１７】
第１消音器１２は、吸気配管２０における圧縮機１３の上流に設けられ、ダストフィルタ１１を通過した空気の流動による騒音を除去する。
【００１８】
圧縮機１３は、電動機１４によって駆動され、吸気配管２０を介して外部から空気を吸い込み、圧縮して高圧配管２１に吐出する。これにより、圧縮機１３は、燃料電池スタック１へと圧縮空気を供給する。この圧縮機１３によって圧縮された空気（以下、圧縮空気と呼ぶ。）は、外気よりも温度が高くされて、第２消音器１５に送られる。
【００１９】
電動機１４は、図示しない電源やインバータ等によって駆動され、圧縮機１３を駆動する。このとき、電動機１４は、コントロールユニット２からの制御信号によって回転数が制御され、圧縮機１３から燃料電池スタック１へと供給する空気の流量が制御される。
【００２０】
第２消音器１５は、高圧配管２１における圧縮機１３の下流に設けられ、圧縮機１３によって圧縮されて高温となった空気の流動による騒音を除去する。
【００２１】
可変３方弁１６は、高圧配管２１における第２消音器１５の下流に設けられる。可変３方弁１６は、コントロールユニット２からの制御信号を図示しないアクチュエータにより入力すると、当該アクチュエータの駆動力によって開閉動作をして、第２消音器１５から供給される空気を２方向へと分岐する。
【００２２】
具体的には、可変３方弁１６は、コントロールユニット２の制御に従って、通常は、アフタークーラー１７に接続される空気出口側のみが開放され、後述する放熱機構であるラジエータ４２に接続される空気出口側が閉塞される。そして、可変３方弁１６は、ラジエータ４２へと圧縮空気を供給する場合には、コントロールユニット２の制御に従って、ラジエータ４２に接続される空気出口側が所定の開度で開放される。
【００２３】
アフタークーラー１７は、高圧配管２１における可変３方弁１６の下流に設けられ、この可変３方弁１６を通過した圧縮空気を冷却して、マイクロフィルタ１８に送る。
【００２４】
マイクロフィルタ１８は、高圧配管２１におけるアフタークーラー１７の下流に設けられ、このアフタークーラー１７を通過した圧縮空気中の不純物を除去する。このマイクロフィルタ１８によって不純物が除去された圧縮空気は、加湿器１９に送られる。
【００２５】
加湿器１９は、高圧配管２１におけるマイクロフィルタ１８の下流に設けられ、このマイクロフィルタ１８を通過した圧縮空気を加湿し、燃料電池スタック１におけるカソード極へと供給する。
【００２６】
更にまた、燃料電池システムは、燃料電池スタック１からの排気ガスを排出する排気系として、圧力制御バルブ３１、燃焼器及び熱交換器３２、第３消音器３３が、排気配管３４に設けられて構成されている。
【００２７】
圧力制御バルブ３１は、燃料電池スタック１のガス排出側に接続された配管に設けられ、コントロールユニット２の制御に従って開閉動作をして、燃料電池スタック１内の圧縮空気圧力及び水素ガス圧力を制御する。
【００２８】
燃焼器及び熱交換器３２は、後述する圧力調整弁４３を介して供給される空気を用いて燃料電池スタック１から排出される排気ガスを燃焼する燃焼器と、この燃焼器による燃焼熱をラジエータ４２に流入する冷却水へと伝達する熱交換器とからなる。この燃焼器及び熱交換器３２は、燃料電池スタック１の起動時に暖機が必要な場合や、燃料電池スタック１内に滞留した凝縮水分やガス中の不純物をパージする場合等に作動し、燃料電池スタック１を冷却する冷却媒体としての冷却水に燃焼熱を与える。この燃焼器及び熱交換器３２を通過した排気ガスは、第３消音器３３へと供給される。
【００２９】
第３消音器３３は、排気配管３４における最も下流に設けられ、燃焼器及び熱交換器３２によって温度が下降された排気ガスの流動による騒音を除去する。
【００３０】
また、燃料電池システムは、所定の冷却媒体としての冷却水を循環させて燃料電池スタック１を冷却する冷却手段である冷却系を備える。この冷却系は、ポンプ４１、ラジエータ４２及び圧力調整弁４３が、冷却水配管４４に設けられて構成されている。
【００３１】
ポンプ４１は、図示しないポンプモータによって駆動され、冷却水配管４４を流れる冷却水を燃料電池スタック１に循環させる。すなわち、ポンプ４１は、燃料電池スタック１の冷却によって温度が上昇した冷却水を吸い込み、ラジエータ４２へと供給する。
【００３２】
ラジエータ４２は、内部を通過する外気によって冷却水配管４４を流れる冷却水を冷却する。このラジエータ４２によって冷却された冷却水は、再度燃料電池スタック１へと供給される。
【００３３】
また、ラジエータ４２は、可変３方弁１６の圧縮空気出口と燃焼器及び熱交換器３２とを接続する分岐配管４５に接続され、可変３方弁１６から圧縮空気が送られる。ラジエータ４２は、具体例については後述するが、可変３方弁１６からの圧縮空気を分岐配管４５を介して内部に導入するように構成されている。そして、ラジエータ４２を通過した圧縮空気は、圧力調整弁４３を介して、燃焼器及び熱交換器３２に送られる。
【００３４】
圧力調整弁４３は、コントロールユニット２の制御に従って開閉動作し、ラジエータ４２内での圧縮空気圧力を調整する。具体的には、圧力調整弁４３は、コントロールユニット２の制御に従って、通常は閉塞される一方で、ラジエータ４２へと圧縮空気が供給される場合には、所定の開度で開放される。この圧力調整弁４３によって圧力調整された圧縮空気は、燃焼器及び熱交換器３２に供給され、燃料電池スタック１からの排気ガスの燃焼に用いられる。
【００３５】
また、燃料電池システムにおいて、可変３方弁１６及び分岐配管４５は、圧縮機１３を含む空気供給系からの圧縮空気をラジエータ４２に分岐して供給する分岐供給手段を構成する。そして、ラジエータ４２へと圧縮空気を供給する場合には、コントロールユニット２の制御に従って、可変３方弁１６におけるラジエータ４２に接続される圧縮空気出口が所定の開度で開放されると共に、圧力調整弁４３が開放される。
【００３６】
このような燃料電池スタック１、コントロールユニット２、空気供給系、排気系、及び冷却系を備える燃料電池システムにおいて、酸化剤ガスとしての空気は、上述した圧縮機１３を含む空気供給系から圧送されることで、燃料電池スタック１に供給される。このとき、コントロールユニット２は、例えば燃料電池車両の運転者のアクセルペダルやブレーキペダルの操作に従った外部からの燃料電池スタック１の発電要求信号を入力する。
【００３７】
そして、コントロールユニット２は、入力した発電要求信号に応じて、圧縮機１３の駆動量を制御して空気流量及び空気圧力を制御すると共に、水素ガス流量及び水素ガス圧力を制御する。
【００３８】
このとき、コントロールユニット２は、燃料電池スタック１におけるカソード極の入り口付近に設けられた図示しない圧力センサからのセンサ信号を読み込み、この値に応じて、カソード極における空気圧力を負荷に応じた圧力とするように、空気流量及び空気圧力を制御する。そして、空気は、燃料電池スタック１の発電反応に使用され、余剰分が燃料電池スタック１から排出される。
【００３９】
また、コントロールユニット２は、燃料電池スタック１におけるアノード極の入り口付近に設けられた図示しない圧力センサからのセンサ信号を読み込み、この値に応じて、アノード極における水素圧力を負荷に応じた圧力とするように、水素流量及び水素圧力を制御する。そして、水素は、圧縮空気とともに燃料電池スタック１の発電反応に使用され、余剰分が燃料電池スタック１から排出され、図示しない水素循環系を介して、再度図示しない水素供給系に戻される。
【００４０】
更に、コントロールユニット２は、燃料電池スタック１に要求される発電量が高い場合には、燃料電池スタック１の発熱量が高くなるのでポンプ４１の回転数を高くして燃料電池スタック１に冷却水を循環させ、燃料電池スタック１に要求される発電量が低い場合には、燃料電池スタック１の発熱量が少なくなるのでポンプ４１の回転数を低くして燃料電池スタック１に冷却水を循環させる。
【００４１】
更にまた、このコントロールユニット２は、冷却水の循環量を調整すると共に、圧縮機１３からの圧縮空気を可変３方弁１６を介してラジエータ４２に供給して、ラジエータ４２の冷却能力を調整する冷却能力調整処理をする。なお、この冷却能力調整処理の詳細な内容については後述する。
【００４２】
［ラジエータの構成］
つぎに、ラジエータ４２の詳細な構造について説明する。
【００４３】
ラジエータ４２は、コア部の構造が図２に示すようになっている。なお、図２においては、説明の簡便化を図るため、冷却水、圧縮空気、及び外気を通過させるコアエレメントの一部のみを示している。すなわち、ラジエータ４２の実際のコア構造は、図２のコアエレメントが積層された構造となっている。
【００４４】
具体的には、ラジエータ４２のコアエレメントは、圧縮空気を通過させる圧縮空気用流路５１と、冷却水を通過させる冷却媒体用流路である冷却水用流路５２と、外気を通過させる外気用流路５３とを有する。
【００４５】
圧縮空気用流路５１と冷却水用流路５２とは、同形状となっている。すなわち、圧縮空気用流路５１は、例えば扁平なチューブからなり、冷却水用流路５２と平行に配設される。冷却水用流路５２は、例えば扁平なチューブからなり、ポンプ４１を介して供給される冷却水を通過させる。
【００４６】
外気用流路５３は、例えば波板状構造からなり、圧縮空気用流路５１及び冷却水用流路５２と直交するように配設される。外気用流路５３は、冷却水の冷却に用いる外気を通過させる。
【００４７】
このようなラジエータ４２のコアエレメントは、外気用流路５３を介して導入される車両外からの外気により、燃料電池スタック１の冷却によって温度が上昇した冷却水用流路５２を流れる冷却水を冷却する。ここで、ラジエータ４２のコアエレメントは、外気用流路５３の外気入口側に圧縮空気用流路５１を設け、当該圧縮空気用流路５１に対する外気の下流側に冷却水用流路５２を設けている。したがって、ラジエータ４２のコアエレメントは、圧縮機１３にて圧縮されることにより高温となった圧縮空気と外気とを熱交換させて、当該外気を外気用流路５３の外気出口側に導く。これによって、ラジエータ４２のコアエレメントは、圧縮空気の熱により外気温度を高くして、外気と冷却水との間で熱交換をさせて、冷却水が冷却されることを抑制する。
【００４８】
［燃料電池システムの冷却能力調整処理］
つぎに、上述したように構成された燃料電池システムの冷却能力調整処理について図３のフローチャートを参照して説明する。
【００４９】
この冷却能力調整処理は、車両が走行しているときにコントロールユニット２の制御したがって以下に説明する動作を実行することにより、高圧配管２１から可変３方弁１６及び分岐配管４５を介してラジエータ４２に圧縮空気を供給する。
【００５０】
なお、この冷却能力調整処理における燃料電池システムの初期状態は、可変３方弁１６におけるラジエータ４２側の圧縮空気出口が閉塞され、圧力調整弁４３も閉塞されている状態であり、燃料電池スタック１に要求される発電量に応じた回転数で圧縮機１３及びポンプ４１を動作させており、燃料電池スタック１により発電した電力を駆動モータに供給して車両走行トルクを発生させているものとする。
【００５１】
まず、コントロールユニット２は、ステップＳ１において、運転者によるアクセル操作量を検知する図示しないアクセルセンサからのセンサ信号に基づいて、運転者がアクセルペダルを解放したことを示す走行中のアクセルオフを検知する。ここで、コントロールユニット２では、アクセルオフを検知したことに応じて燃料電池スタック１の発電要求量が低下され、燃料電池スタック１への水素ガス供給量を低下させると共に、圧縮機１３の回転数を以下に説明する処理に応じて制御して燃料電池スタック１への空気供給量を制御する。また、ステップＳ１の時点においてポンプ４１の回転数を低下させても、冷却水の循環量は、徐々に低下することになる。
【００５２】
続いて、コントロールユニット２は、走行中のアクセルオフを検知すると、ステップＳ２において、車速を検知する図示しない車速センサ、外気用流路５３を通過する外気温度を検知する図示しない外気温度センサ、及び冷却水用流路５２を通過する冷却水の温度を検知する図示しない冷却水温度センサのそれぞれからのセンサ信号を入力することにより、車速データ、外気温度データ、冷却水温度データを取り込む。
【００５３】
そして、コントロールユニット２は、ステップＳ３において、ラジエータ４２に供給すべき圧縮空気の温度を決定する。このとき、コントロールユニット２は、ステップＳ２にて入力した車速データの値を２乗することにより外気用流路５３を通過する外気流量を演算すると共に、ステップＳ２にて入力した外気温度データの値と冷却水温度データの値との差を演算する。
【００５４】
そして、コントロールユニット２は、外気用流路５３を通過する外気流量、及び、外気温度と冷却水温度との温度差に基づいて、ラジエータ４２に供給すべき圧縮空気の温度を決定する。より具体的には、コントロールユニット２は、外気流量、又は、外気温度と冷却水温度との温度差が大きい場合には、ラジエータ４２の冷却水に対する冷却能力が高いために圧縮空気の温度を高く設定し、外気流量、及び、外気温度と冷却水温度との温度差が小さい場合には、ラジエータ４２の冷却水に対する冷却能力が低いために圧縮空気の温度を低く設定する。
【００５５】
すなわち、コントロールユニット２は、高速走行時には、温度の高い高圧縮比の圧縮空気をラジエータ４２に供給する一方で、低速走行時には、比較的温度の低い低圧縮比の圧縮空気をラジエータ４２に供給するように、圧縮空気の温度を決定する。
【００５６】
なお、ステップＳ３においては、外気流量及び外気温度と冷却水温度との温度差に基づいて圧縮空気の温度を演算する演算式を予め図示しないコントロールユニット２内のメモリに記憶させておいて当該演算式を使用しても良く、外気流量の変化や外気温度と冷却水温度との温度差の変化に対する、圧縮空気の温度値の関係を記述したマップデータを予め記憶しておいて参照しても良い。
【００５７】
続いて、コントロールユニット２は、ステップＳ４において、ステップＳ３にて決定した圧縮空気の温度とするための圧縮空気の圧縮比を算出する。
【００５８】
そして、コントロールユニット２は、ステップＳ５において、ステップＳ４にて算出した圧縮比とするように、圧力調整弁４３の開度を制御するアクチュエータに開度制御信号を出力して開放させ、更に、ステップＳ６において、可変３方弁１６の開度を制御するアクチュエータに開度制御信号を出力して開放させる。これにより、コントロールユニット２は、高圧配管２１、可変３方弁１６及び分岐配管４５を介して、圧縮空気を分岐させてラジエータ４２に供給する動作を開始させる。
【００５９】
これにより、ラジエータ４２では、圧縮空気用流路５１を通過する圧縮空気と、外気用流路５３を通過する外気との間で熱交換をさせることにより、冷却水用流路５２を通過する冷却水と熱交換をする外気の温度を上昇させる。このような動作により、ラジエータ４２は冷却能力が低下し、冷却水は、外気と熱交換をすることにより温度が上昇される。
【００６０】
続いて、コントロールユニット２は、ステップＳ７において、ラジエータ４２を通過する冷却水流量Ｑを図示しない冷却水流路センサからのセンサ信号により検出し、検出した冷却水流量Ｑの低下具合をモニタリングする。そして、コントロールユニット２は、冷却水流量Ｑが、所定の流量、具体的には、燃料電池スタック１が過冷却を起こさない流量Ｑｃｒを下回るまで、圧縮空気を分岐させてラジエータ４２に供給する動作を継続させる。
【００６１】
そして、コントロールユニット２は、ステップＳ８において、冷却水流量Ｑのモニタリングの結果、冷却水流量Ｑが流量Ｑｃｒを下回ったか否かを判定する。
【００６２】
ここで、コントロールユニット２は、冷却水流量Ｑが流量Ｑｃｒを下回っていないと判定した場合には、ステップＳ７での動作を継続させ、ラジエータ４２への圧縮空気の供給を継続させる。
【００６３】
一方、コントロールユニット２は、冷却水流量Ｑが流量Ｑｃｒを下回ったと判定した場合には、ステップＳ９へと処理を移行し、可変３方弁１６及び圧力調整弁４３を閉塞するように、当該可変３方弁１６のアクチュエータ及び圧力調整弁４３のアクチュエータに制御信号を出力し、圧縮空気を分岐させてラジエータ４２に供給する動作を終了する。
【００６４】
なお、燃料電池システムにおいては、ステップＳ３において、ラジエータ４２に供給すべき圧縮空気の温度を決定する処理に代えて、供給すべき圧縮空気の流量を決定し、可変３方弁１６の開度を調整してもよい。具体的には、燃料電池システムにおいては、高速走行時には、より多い流量の圧縮空気をラジエータ４２に供給する一方で、低速走行時には、少ない流量の圧縮空気をラジエータ４２に供給するようにしてもよい。
【００６５】
［実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明を適用した燃料電池システムによれば、圧縮機１３により生成した圧縮空気を高圧配管２１から分岐してラジエータ４２にも供給することができるので、燃料電池スタック１の発電量が急減して燃料電池スタック１が過冷却となるような状況では、圧縮空気の熱によってラジエータ４２の冷却能力を抑制させる。したがって、この燃料電池システムにおいては、燃料電池スタック１の過冷却を抑制して、燃料電池スタック１の温度を安定して保つことができ、燃料電池スタック１の発電性能を低下させることを抑制することができる。
【００６６】
特に、この燃料電池システムによれば、走行中のアクセルオフ時に、圧縮空気をラジエータ４２に供給するので、簡易な検知構成であっても、走行条件にかかわらず、燃料電池スタック１の温度を安定して保つことができる。
【００６７】
また、この燃料電池システムによれば、アクセルオフ時には、燃料電池スタック１に供給する空気流量が少なくて済むので、ラジエータ４２に圧縮空気を供給するために、圧縮機１３を大型化する必要もない。
【００６８】
更に、この燃料電池システムによれば、燃料電池スタック１に要求される発電量が低いために燃料電池スタック１に供給する圧縮空気の流量が低い場合には、圧縮機１３の効率が低下するが、ラジエータ４２に圧縮空気を供給するために圧縮機１３を高回転で駆動することができるので、圧縮機１３の効率を向上させることができる。
【００６９】
更にまた、この燃料電池システムによれば、ラジエータ４２における冷却水用流路５２と同形状の流路を、圧縮空気用流路５１として用いることにより、従来のラジエータにおける冷却水用流路の一部を、圧縮空気用流路として用いることが可能となる。したがって、この燃料電池システムによれば、ラジエータ４２が、従来のラジエータの構造を大きく変更することない簡易な構造なものとした場合であっても、高温の圧縮空気をラジエータ４２に供給することを実現することができる。
【００７０】
更にまた、この燃料電池システムによれば、ラジエータ４２に供給する圧縮空気の温度又は流量のうち少なくとも一方を、車両速度に応じて変化させてラジエータ４２に供給するので、車両速度によらずラジエータ４２の冷却能力の抑制を同程度に保つことができ、燃料電池スタック１の温度をより安定に保つことができる。
【００７１】
また、この燃料電池システムによれば、ラジエータ４２を通過する冷却水流量が所定の流量を下回ったことを検知した場合には、ラジエータ４２に対する圧縮空気の供給を停止するので、圧縮機１３の作動時間を最小限に抑えることができ、ラジエータ４２に圧縮空気を供給するために使用する電力量を抑制することができる。
【００７２】
なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明を適用した燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用した燃料電池システムが備えるラジエータのコア部の構造例を示す図である。
【図３】本発明を適用した燃料電池システムにおいて、ラジエータに対して圧縮空気の分岐を行う際の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１  燃料電池スタック
２  コントロールユニット
１１  ダストフィルタ
１２  第１消音器
１３  圧縮機
１４  電動機
１５  第２消音器
１６  可変３方弁
１７  アフタークーラー
１８  マイクロフィルタ
１９  加湿器
２０  吸気配管
２１  高圧配管
３１  圧力制御バルブ
３２  燃焼器及び熱交換器
３３  第３消音器
３４  排気配管
４１  ポンプ
４２  ラジエータ
４３  圧力調整弁
４４  冷却水配管
４５  分岐配管
５１  圧縮空気用流路
５２  冷却水用流路
５３  外気用流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005032653.tif 000005