(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学反応により反応させて発電する燃料電池と、前記燃料電池を冷却するための冷媒を前記燃料電池との間で循環させつつ、当該冷媒の温度の制御目標値である目標温度に従って前記冷媒を冷却する冷却系と、外気温を検出する外気温検出手段と、前記燃料電池および前記冷却系を制御する制御手段とを備えた燃料電池システムであって、
前記制御手段は、発電動作中の前記燃料電池の冷却要求に応じて設定され、前記燃料電池の特性を考慮して前記燃料電池が効率的な発電動作を行うことができる温度である基準目標温度に従って前記冷媒の温度制御を実施している際に、前記外気温検出手段によって検出された外気温が低温状態を判定する所定温度よりも小さいときには、当該外気温に基づいて冷媒の目標温度を前記基準目標温度よりも上昇させる昇温制御を実施することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記所定温度と前記検出された外気温との差分に応じて前記冷媒の温度上昇幅を決定し、この温度上昇幅を前記基準目標温度に加算することによって前記冷媒の目標温度を算出することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記燃料電池の発電量に基づいて前記燃料電池の許容限界温度を決定し、前記目標温度が前記許容限界温度以下となるように制限することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記昇温制御を実施するか否かを選択する選択手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記選択手段によって前記昇温制御の実施が選択されているときに前記昇温制御を実施することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記昇温制御を実施するときには、前記燃料電池の出力応答速度を前記昇温制御を実施しない時の前記燃料電池の出力応答速度よりも低下させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料電池で発電された電力を使用する負荷機器と、
電力を蓄える２次電池とをさらに備え、
前記制御手段は、前記昇温制御が実施されているときに前記燃料電池が過渡応答になった場合には、前記燃料電池よりも前記２次電池から所定時間優先して前記負荷機器へ電力を供給することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記所定時間は、予め実験あるいは計算によって求められた過渡応答時間に基づいて設定されていることを特徴とする請求項６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、冷媒を循環させて燃料電池を冷却する燃料電池システムに係り、特に外気温に応じて燃料電池システム停止時の冷媒温度を上昇させる燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境問題、特に自動車の排気ガスによる大気汚染や二酸化炭素による地球温暖化の問題に対して、クリーンな排気及び高いエネルギー効率を可能とする電力源あるいは動力源として、燃料電池技術が注目されている。
【０００３】
燃料電池は、その燃料となる水素あるいは水素濃度の高いガスと、酸化剤となる酸素あるいは酸素を含んだ空気とを、電解質膜と電極触媒の複合体であるスタックに供給し、電気化学反応を起こして化学エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換システムである。
【０００４】
このような燃料電池システムの中でも特に高い出力密度を有する固体高分子電解質型燃料電池は、スタック温度が８５℃以下になるように制御することが一般的であるため、ラジエータ等の熱交換器と水循環ポンプとを含む水循環系と燃料電池とを配管で接続し、冷却水を用いて冷却することが多い。
【０００５】
ところが、このような水循環系を備えた燃料電池システムを寒冷地の屋外等の低温環境下に設置した場合、一定時間以上運転しないと、燃料電池内及び水循環系内の水が凍結して運転不能になったり、水が凍結する際の膨張圧によってシステムが破損する恐れがある。
【０００６】
そこで、従来では外気温が低下すると燃料電池を起動させて熱を発生させ、凍結を防止するような制御が行なわれており、このような燃料電池システムの従来例として、例えば特開平１１−２１４０２５号公報（特許文献１）が開示されている。
【０００７】
この従来例では、操作盤からの運転モード切替信号によって凍結防止モードが設定され、この凍結防止モードの設定時には温度センサからの検出信号によって装置外部の気温が所定のしきい値以下であると判断されると、燃料電池の駆動及び停止を制御して燃料電池から外気温に対応する熱量を発生させるように制御していた。そして、燃料電池で発生した熱は、燃料電池とメインタンクとの間を循環する水へ移動し、外気温が０℃以下であっても循環する水を高温に維持して凍結を防止していた。
【特許文献１】特開平１１−２１４０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の燃料電池システムでは、外気温が低下した場合に燃料電池を起動することによって凍結を防止しているので、燃料の消費量が増大してしまうという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学反応により反応させて発電する燃料電池と、前記燃料電池を冷却するための冷媒を前記燃料電池との間で循環させつつ、当該冷媒の温度の制御目標値である目標温度に従って前記冷媒を冷却する冷却系と、外気温を検出する外気温検出手段と、前記燃料電池および前記冷却系を制御する制御手段とを備えた燃料電池システムであって、前記制御手段は、発電動作中の前記燃料電池の冷却要求に応じて設定され、燃料電池の特性を考慮して燃料電池が効率的な発電動作を行うことができる温度である基準目標温度に従って前記冷媒の温度制御を実施している際に、前記外気温検出手段によって検出された外気温が低温状態を判定する所定温度よりも小さいときには、当該外気温に基づいて冷媒の目標温度を前記基準目標温度よりも上昇させる昇温制御を実施することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る燃料電池システムでは、外気温が所定温度以下だったときに外気温に基づいて冷媒の目標温度を、燃料電池の特性を考慮して燃料電池が効率的な発電動作を行うことができる温度である基準目標温度よりも上昇させる昇温制御を実施するようにしたので、低温状態での車両停止時に、冷媒循環系統の温度を高く維持することができ、停止後の保温時間を通常時よりも長く延ばすことができる。これによって、燃料電池の起動及び停止を極力行なうことなく、燃料電池の凍結を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係わる燃料電池システムの実施例を図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。図１は実施例１に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施例の燃料電池システム１は、燃料ガスと酸化剤ガスとが供給されて電気化学反応により発電する燃料電池スタック２と、燃料電池システム１を制御する制御装置３と、燃料電池スタック２を冷却するための冷媒を循環させる冷媒配管４と、冷媒配管４内の冷媒を循環させる冷媒ポンプ５と、冷媒を放熱するラジエータ６と、ラジエータ６に冷却風を送風するラジエータファン７と、循環する冷媒を貯留する冷媒タンク８と、ラジエータ６をバイパスさせるバイパス配管９と、バイパス配管９へ流路を切り替える三方弁１０と、燃料電池スタック２へ流入する冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ１１と、外気温を検出する外気温センサ１２とを備えている。
【００１４】
上述した燃料電池システム１において、燃料電池スタック２ではアノードに燃料ガスである水素ガスが供給され、カソードに酸化剤ガスである空気が供給されて以下に示す電気化学反応によって発電が行われている。
【００１５】
アノード（陽極）：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-                     （１）
カソード（陰極）：２Ｈ+＋２ｅ-＋(1/2)Ｏ2→Ｈ2Ｏ         （２）
そして、燃料電池スタック２に水素を供給する水素供給系では、図示しない水素タンクから減圧弁や水素供給弁などを通じて燃料電池スタック２のアノードに水素ガスが供給されている。
【００１６】
一方、酸化剤ガスである空気を供給する空気供給系では、図示しないコンプレッサによって外部から吸入された空気が加圧され、燃料電池スタック２のカソードに供給されている。
【００１７】
また、燃料電池スタック２を冷却するための冷却系では、燃料電池スタック２の内部冷媒通路、冷媒配管４、ラジエータ６、及び冷媒タンク８の内部に冷媒が充填されている。そして、冷媒ポンプ５によってこれらの間を冷媒が循環して燃料電池スタック２を冷媒により冷却するとともに、冷媒の熱をラジエータ６でラジエータファン７からの冷却風によって外部へ放熱するように構成されている。また、三方弁１０を切り替えることによってバイパス配管９側へ流路を切り替えて冷媒がラジエータ６をバイパスするようにしている。さらに、冷媒タンク８では冷媒を貯留するとともに冷媒の気液分離が行なわれている。
【００１８】
制御装置３は、図示しない各種センサで検出された測定値や冷媒温度センサ１１、外気温センサ１２で検出された各温度に基づいて、冷媒ポンプ５の回転数や燃料電池スタック２の発電量、ラジエータファン７の回転数、三方弁１０の切り替えをそれぞれ制御している。この制御装置３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えたマイクロコンピュータにより構成されている。
【００１９】
次に、本実施例の燃料電池システム１による冷媒の温度制御処理を図２のフローチャートに基づいて説明する。ここで、図２のフローチャートに示す温度制御処理は、制御装置３により実行される主制御処理から一定時間（例えば、０．０５ｓｅｃ）毎に呼び出されるサブルーチンとして構成されている。
【００２０】
実施例１に係わる冷媒の温度制御処理がスタートすると、制御装置３は外気温センサ１２で外気温Ｔ１を検出し（Ｓ２０１）、検出した外気温Ｔ１を内部のメモリに一時的に保存する。そして、外気温Ｔ１が予め設定された目標温度変更開始温度Ｔｌｏｗよりも低いか否かを判定する（Ｓ２０２）。この目標温度変更開始温度Ｔｌｏｗは、燃料電池スタック２が凍結する可能性のある低温状態を判定するための値である。
【００２１】
そして、外気温Ｔ１が目標温度変更開始温度Ｔｌｏｗ以上であった場合には、冷媒の目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを通常時における冷媒の目標温度、すなわち、発電動作中の燃料電池スタック２の冷却要求に応じて設定されている基準目標温度Ｔｎｏｒｍａｌに設定し（Ｓ２０３）リターンへ進んで、本実施例の燃料電池システム１による冷媒の温度制御処理を終了する。基準目標温度Ｔｎｏｒｍａｌは、燃料電池スタック２の特性を考慮して、燃料電池スタック２が効率的な発電動作を行うことができる温度状態に設定されており、例えば、実験やシミュレーションを通じて予め取得された固定値を用いることができる。
【００２２】
一方、ステップＳ２０２において外気温Ｔ１が目標温度変更開始温度Ｔｌｏｗよりも低かった場合、制御装置３は内部のメモリに記憶しているテーブルを参照して外気温Ｔ１から冷媒の温度上昇幅ΔＴを算出する（Ｓ２０４）。
【００２３】
ここで、冷媒の温度上昇幅ΔＴの算出方法について説明する。制御装置３のメモリには、図３に示すように外気温Ｔ１から温度上昇幅ΔＴを算出するためのテーブルが予めデータとして記憶されており、このテーブルに基づいて外気温Ｔ１から温度上昇幅ΔＴを算出する。同図に示す例では、温度上昇幅ΔＴと外気温Ｔ１とは、外気温Ｔ１が低下する程、温度上昇幅ΔＴが増加するような線形関係となっている。このテーブルにより、温度上昇幅ΔＴは、目標温度変更開始温度Ｔｌｏｗと外気温Ｔ１との差分（Ｔｌｏｗ−Ｔ１）に応じた値として算出され、この算出された値が温度上昇幅ΔＴの暫定的な値として決定される。
【００２４】
また、このとき図４に示すテーブルを参照して燃料電池スタック２の発電量から燃料電池スタック２の許容限界温度を求めるとともに、暫定的に決定されている温度上昇幅ΔＴを通常時における冷媒の目標温度（基準目標温度）Ｔｎｏｒｍａｌに加算することによって冷媒の目標温度（暫定値）が算出される。そして、この目標温度の暫定値が許容限界温度以下となるように温度上昇幅ΔＴが制限され、これにより、温度上昇幅ΔＴの値が最終的に決定される。この図４に示すテーブルは、搭載している燃料電池スタック２の発電量と許容限界温度との関係を示すテーブルであり、予めデータとして記憶されている。
【００２５】
こうしてステップＳ２０４において温度上昇幅ΔＴが算出されると、次に冷媒の目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを基準目標温度Ｔｔａｒｇｅｔと温度上昇幅ΔＴとの加算値（Ｔｔａｒｇｅｔ＋ΔＴ）に変更し（Ｓ２０５）、冷媒の目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを基準目標温度Ｔｎｏｒｍａｌよりも上昇させる昇温制御を実施する（Ｓ２０６）。これにより、変更された目標温度Ｔｔａｒｇｅｔへと冷媒の温度が変更させられる。ここでは、ラジエータファン７や冷媒ポンプ５の回転数を低下させたり、三方弁１０をバイパス配管９側に切り替えたりする制御が実施される。
【００２６】
こうして昇温制御が実施されたら、リターンへ進んで本実施例の燃料電池システム１による冷媒の温度制御処理を終了する。
【００２７】
このように、本実施例の燃料電池システム１では、車両運転中に外気温Ｔ１が目標温度変更開始温度Ｔｌｏｗよりも小さいときには外気温Ｔ１に基づいて冷媒の目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを基準目標温度Ｔｎｏｒｍａｌよりも上昇させる昇温制御を実施し、冷媒の温度が上昇するようにした。そのため、車両停止時の冷媒循環系統の温度を通常の停止時のそれよりも高く維持することができ、停止後の保温時間を通常時よりも長く延ばすことができる。これによって、燃料電池スタック２の起動及び停止を極力行なうことなく、燃料電池スタック２の凍結を防止することができる。
【００２８】
ちなみに、定置用の燃料電池では監視に用いるセンサ類の電力を外部電源から容易に得ることができるが、車両等の移動体に設置された燃料電池では２次電池に蓄えられる電力は限られているため、監視のために必要な電力を充電するために燃料電池を起動しなければならない場合もある。このため、従来の燃料電池システムでは、無意味に燃料電池の起動及び停止を繰り返して燃料電池を劣化させてしまうという問題点があった。しかしながら、本実施例の燃料電池システム１では、燃料電池スタック２の起動及び停止を極力少なくすることができるので、燃料電池の劣化を抑えることができる。
【００２９】
また、本実施例の燃料電池システム１では、目標温度変更開始温度Ｔｌｏｗと外気温Ｔ１との差分に応じて冷媒の温度上昇幅ΔＴを決定し、この温度上昇幅ΔＴを通常時の目標温度（基準目標温度）Ｔｎｏｒｍａｌに加算することによって冷媒の目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを算出するようにしたので、外気温に応じて正確に冷媒の目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを算出することができる。
【００３０】
さらに、本実施例の燃料電池システム１では、燃料電池スタック２の発電量に基づいて燃料電池スタック２の許容限界温度を決定し、目標温度Ｔｔａｒｇｅｔがこの許容限界温度以下となるように制限するようにしたので、燃料電池スタック２の温度が許容限界温度を超えることによって燃料電池スタック２が劣化することを防止できる。
【実施例２】
【００３１】
次に、本発明の実施例２を図５に基づいて説明する。図５は、実施例２の燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図５に示すように、本実施例の燃料電池システム５１は、昇温制御を実施するか否かを選択する保温スイッチ（選択手段）５２をさらに備えたことが実施例１と異なっており、その他の構成は実施例１と同一なので、詳しい説明は省略する。
【００３２】
続いて、本実施例の燃料電池システム５１による冷媒の温度制御処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。ここで、図６のフローチャートに示す温度制御処理は、制御装置３により実行される主制御処理から一定時間（例えば、０．０５ｓｅｃ）毎に呼び出されるサブルーチンとして構成されている。
【００３３】
実施例２に係わる冷媒の温度制御処理がスタートすると、制御装置３は外気温センサ１２で外気温Ｔ１を検出し（Ｓ３０１）、検出した外気温Ｔ１を内部のメモリに一時的に保存する。そして、外気温Ｔ１が予め設定された目標温度変更開始温度Ｔｌｏｗよりも低く、尚且つ保温スイッチ５２がＯＮになっているか否かを判定する（Ｓ３０２）。ここで、目標温度変更開始温度Ｔｌｏｗは、燃料電池スタック２が凍結する可能性のある低温状態を判定するための値である。
【００３４】
そして、保温スイッチ５２がＯＮ、ＯＦＦにかかわらず外気温Ｔ１が目標温度変更開始温度Ｔｌｏｗ以上であった場合、或いは、外気温Ｔ１が目標温度変更開始温度Ｔｌｏｗよりも小さい状態でも保温スイッチ５２がＯＦＦであった場合には、冷媒の目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを通常時における冷媒の目標温度（基準目標温度）Ｔｎｏｒｍａｌに設定し、さらに燃料電池スタック２の出力変更時の応答速度（出力／時間）である出力応答速度Ｖａｃｃを通常制御時の出力応答速度Ｖｎｏｒｍａｌに設定し（Ｓ３０３）、リターンへ進んで本実施例の燃料電池システム５１による冷媒の温度制御処理を終了する。
【００３５】
一方、ステップＳ３０２において外気温Ｔ１が目標温度変更開始温度Ｔｌｏｗよりも低く、尚且つ保温スイッチ５２がＯＮになっている場合、制御装置３は内部のメモリに記憶しているテーブルを参照して外気温Ｔ１から冷媒の温度上昇幅ΔＴを算出する。ここで、冷媒の温度上昇幅ΔＴの算出方法は実施例１と同じであり、図３に示すテーブルに基づいて外気温Ｔ１から温度上昇幅ΔＴを算出する。また実施例１と同様に、このときに図４に示すテーブルに基づいて燃料電池スタック２の発電量から燃料電池スタック２の許容限界温度を求め、冷媒の目標温度が許容限界温度以下となるように温度上昇幅ΔＴを制限する。
【００３６】
こうしてステップＳ３０４において温度上昇幅ΔＴが算出されると、次に冷媒の目標温度ＴｔａｒｇｅｔをＴｎｏｒｍａｌ＋ΔＴに変更し（Ｓ３０５）、続いて燃料電池スタック２の出力応答速度Ｖａｃｃを、通常制御時の出力応答速度Ｖｎｏｒｍａｌよりも小さい値Ｖｌｏｗに設定する（Ｓ３０６）。ここで、燃料電池スタック２の出力応答速度の変化を図７に基づいて説明する。図７に示すように、出力応答速度Ｖａｃｃを通常制御時のＶｎｏｒｍａｌからＶｌｏｗまで低下させることによって、燃料電池スタック２の出力が急激に上昇することを抑えている。ただし、出力応答速度Ｖａｃｃの低下幅は、通常制御時の出力応答速度Ｖｎｏｒｍａｌによる燃料電池スタック２の温度上昇に伴う冷媒の温度が、実験あるいは計算によって予め求められている燃料電池スタック２の許容限界温度を超えないように設定する。
【００３７】
そして、冷媒の目標温度Ｔｔａｒｇｅｔを基準目標温度Ｔｎｏｒｍａｌよりも上昇させる昇温制御を実施する（Ｓ３０７）。これにより、変更された目標温度Ｔｔａｒｇｅｔへと冷媒の温度が変更させられる。この昇温制御としては、ラジエータファン７や冷媒ポンプ５の回転数を低下させたり、三方弁１０をバイパス配管９側に切り替えたりする制御が実施される。
【００３８】
この昇温制御が実施されたら、リターンへ進んで本実施例の燃料電池システム５１による冷媒の温度制御処理を終了する。
【００３９】
このように、本実施例の燃料電池システム５１では、昇温制御を実施するか否かを選択する保温スイッチ５２を備え、この保温スイッチ５２によって昇温制御の実施が選択されているときにのみ昇温制御を実施するようにしたので、燃料電池システム５１の状況に応じて昇温制御を実施するか否かを選択することができ、昇温制御が必要ない場合に無駄な電力を消費することを防止できる。また、燃料電池スタック２の出力応答速度を低下させたくない場合には、保温スイッチ５２をＯＦＦしておくことにより出力応答速度を低下させることなく運転することができる。さらに、燃料電池システム５１を停止させる直前などの昇温制御が必要なときにのみ保温スイッチ５２をＯＮすることにより、必要なときにのみ昇温制御を実施することができる。
【００４０】
また、本実施例の燃料電池システム５１では、昇温制御を実施するときには燃料電池スタック２の出力応答速度Ｖａｃｃを通常制御時の出力応答速度Ｖｎｏｒｍａｌ、すなわち、昇温制御を実施しない時の燃料電池の出力応答速度よりも低下させるようにしたので、過渡応答時に燃料電池スタック２の発熱によってスタック温度（冷媒温度）がオーバーシュートして許容限界温度を超えてしまうことを防止できる。また、過渡応答時のオーバーシュートを考慮して温度上昇幅ΔＴを決めるためのテーブルを別に作る必要がなく、より高い温度まで冷媒の目標温度を上昇させることができる。
【実施例３】
【００４１】
次に、本発明の実施例３を図８に基づいて説明する。図８は、実施例３の燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図８に示すように、本実施例の燃料電池システム８１は、燃料電池スタック２で発電された電力を使用する負荷機器８２と、電力を蓄える２次電池８３とをさらに備えたことが実施例１と異なっており、その他の構成は実施例１と同一なので、詳しい説明は省略する。
【００４２】
図８に示す２次電池８３は、燃料電池スタック２で発電された余剰電力を充電し、燃料電池スタック２の過渡応答時の応答遅れを補完している。また、燃料電池スタック２の起動及び停止時における電力供給にも使用されている。
【００４３】
次に、本実施例の燃料電池システム８１による冷媒の温度制御処理を図９のフローチャートに基づいて説明する。ここで、図９のフローチャートに示す温度制御処理は、制御装置３により実行される主制御処理から一定時間（例えば、０．０５ｓｅｃ）毎に呼び出されるサブルーチンとして構成されている。
【００４４】
実施例３に係わる冷媒の温度制御処理がスタートすると、制御装置３は上述した実施例１で説明した冷媒の目標温度を変更する制御を実施しているか否かを判定し（Ｓ４０１）、実施している場合には次に燃料電池スタック２が過渡応答中であるか否か判定する（Ｓ４０２）。
【００４５】
ここで、過渡応答であるか否かの判定方法としては一般的な方法を用いることができる。例えば、前回の制御装置３への要求電力を制御装置３に予め記憶させておき、前回の要求電力に対して今回の要求電力が増加した場合に過渡応答であると判定するようにする。
【００４６】
そして、ステップＳ４０１において冷媒の目標温度を変更する制御を実施していないと判定された場合と、ステップＳ４０２において燃料電池スタック２が過渡応答中ではないと判定された場合には、２次電池８３から負荷機器８２に補充的に供給される過渡応答時の電力量Ｐａｃｃを通常時の電力量Ｐｎｏｒｍａｌに設定して（Ｓ４３０）リターンへ進み、本実施例の燃料電池システム８１による冷媒の温度制御処理を終了する。
【００４７】
一方、ステップＳ４０２において燃料電池スタック２が過渡応答中であると判定された場合には、２次電池８３から負荷機器８２に供給される過渡応答時の電力量を、通常時の電力量Ｐｎｏｒｍａｌよりも大きな電力量Ｐｌｏｗに設定する（Ｓ４０４）。
【００４８】
ここで、過渡応答時における燃料電池スタック２の出力変化と２次電池８３の出力変化を図１０に基づいて説明する。図１０に示すように、過渡応答時には、２次電池８３からは通常時よりも多くの電力が出力されて負荷機器８２へ供給され、これにより、燃料電池スタック２からは通常時よりも少ない電力が出力されて、負荷機器８２へ供給されている。したがって、燃料電池スタック２の過渡応答時には、燃料電池スタック２よりも２次電池８３から所定時間優先して負荷機器８２へ電力が供給されることになる。
【００４９】
そして、この電力供給時間を決めるタイマーｔの値をｔ＋１に設定し（Ｓ４０５）、このタイマーｔの値が電力供給時間ｔ１以下であるか否かを判定する（Ｓ４０６）。ここで、この電力供給時間ｔ１は、予め実験あるいは計算によって求められた過渡応答時間に基づいて設定しておくようにする。
【００５０】
そして、タイマーｔの値が電力供給時間ｔ１より小さいときにはリターンへ進んで本実施例の燃料電池システム８１による冷媒の温度制御処理を終了し、タイマーｔの値が電力供給時間ｔ１以上のときには２次電池８３から負荷機器８２へ供給される過渡応答時の電力量Ｐａｃｃを通常時の電力量Ｐｎｏｒｍａｌに設定してから（Ｓ４０３）リターンへ進み、本実施例の燃料電池システム８１による冷媒の温度制御処理を終了する。
【００５１】
このように、本実施例の燃料電池システム８１では、電力を蓄える２次電池８３を備え、昇温制御が実施されているときに燃料電池スタック２が過渡応答になった場合には所定時間優先して２次電池８３から負荷機器８２へ電力を供給するようにしたので、過渡応答時に燃料電池スタック２の出力を減らすことができ、これによって燃料電池スタック２の発熱によりスタック温度（冷媒温度）がオーバーシュートして、許容限界温度を超えてしまうことを防止できる。また、燃料電池スタック２の発熱量を抑えることができるので、過渡応答時のオーバーシュートを考慮したテーブルを作る必要がなくなり、より高い温度まで冷媒の目標温度を上昇させることができる。
【００５２】
また、本実施例の燃料電池システム８１では、電力供給時間を予め実験あるいは計算によって求められた過渡応答時間に基づいて設定するようにしたので、過渡応答時に必要となる時間だけ２次電池８３から負荷機器８２へ電力を供給することができる。
【００５３】
以上、本発明の燃料電池システムについて、図示した実施例に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施例１に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る燃料電池システムによる冷媒の温度制御処理を示すフローチャートである。
【図３】外気温と冷媒の温度上昇幅との関係を示す図である。
【図４】燃料電池スタックの発電量と燃料電池スタックの許容限界温度との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例２に係る燃料電池システムによる冷媒の温度制御処理を示すフローチャートである。
【図７】燃料電池スタックの出力応答時間の変化を説明するための図である。
【図８】本発明の実施例３に係る燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例３に係る燃料電池システムによる冷媒の温度制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】過渡応答時における燃料電池スタックと２次電池の出力変化を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５５】
１、５１、８１  燃料電池システム
２  燃料電池スタック
３  制御装置
４  冷媒配管
５  冷媒ポンプ
６  ラジエータ
７  ラジエータファン
８  冷媒タンク
９  バイパス配管
１０  三方弁
１１  冷媒温度センサ
１２  外気温センサ
５２  保温スイッチ
８２  負荷機器
８３  ２次電池
【図１】
0005162091.tif 000002
【図２】
0005162091.tif 000003
【図３】
0005162091.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005162091.tif 000008
【図８】
0005162091.tif 000009
【図９】
0005162091.tif 000010
【図１０】
0005162091.tif 000011