(57)【要約】      （修正有）【課題】循環する冷媒による熱衝撃を低減可能な燃料電池システムの提供。【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池スタック側からの冷媒がラジエータ側とバイパス流路側とに分流される割合を三方弁３３によって調整可能となっている。開度演算手段４０ａは、目標冷媒温度Ｔtargetに基づいて、三方弁３３による分流割合を演算する。リミッタ設定手段４０ｂは、冷媒の温度状態に基づいて、三方弁３３による分流割合の制限値を可変に設定する。三方弁制御手段４０ｃは、開度演算手段４０ａによって演算された分流割合に基づいて、調整手段を制御するものの、開度演算手段４０ａによって演算された分流割合が、リミッタ設定手段４０ｂによって設定された分流割合の制限値よりもバイパス流路側への分流割合が多い場合には、リミッタ設定手段４０ｂによって設定された分流割合の制限値に基づいて、三方弁３３を制御する。【選択図】図４
2007242295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極に燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤極に酸化剤ガスが供給されることにより、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を発電する燃料電池と、
冷媒を冷却する冷却手段と、
前記冷却手段から前記燃料電池に前記冷媒が流れる第１の流路と、前記燃料電池から前記冷却手段に前記冷媒が流れる第２の流路とを含み、前記燃料電池と前記冷却手段との間で前記冷媒が循環する循環流路と、
前記冷却手段をバイパスして、前記第２の流路側から前記第１の流路側へと前記冷媒が流れるバイパス流路と、
前記第２の流路と前記バイパス流路との接続部位に設けられ、前記燃料電池からの前記冷媒が前記冷却手段側と前記バイパス流路側とに分流される割合を調整可能な調整手段と、
前記冷媒の温度の管理目標値である目標冷媒温度に基づいて、前記調整手段による分流割合を演算する演算手段と、
前記冷媒の温度状態に基づいて、前記調整手段による分流割合が前記バイパス流路側に行き過ぎることを規制する前記分流割合の制限値を可変に設定する設定手段と、
前記演算手段によって演算された前記分流割合に基づいて、前記調整手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記演算手段によって演算された前記分流割合が、前記設定手段によって設定された前記分流割合の制限値よりも前記バイパス流路側への分流割合が多い場合には、前記設定手段によって設定された前記分流割合の制限値に基づいて、前記調整手段を制御することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池に流入する前記冷媒の温度を入口冷媒温度として検出する入口冷媒温度検出手段をさらに有し、
前記設定手段は、前記入口冷媒温度検出手段によって検出される前記入口冷媒温度に基づいて、前記分流割合の制限値を設定することを特徴とする請求項１に記載された燃料電池システム。
【請求項３】
前記設定手段は、前記検出される入口冷媒温度が高い程、前記冷却手段側に流れる前記冷媒の流量が増えるように前記分流割合の制限値を設定することを特徴とする請求項２に記載された燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池に流入する前記冷媒の温度を入口冷媒温度として検出する入口冷媒温度検出手段をさらに有し、
前記設定手段は、前記入口冷媒温度検出手段によって検出される前記入口冷媒温度と、前記目標冷媒温度とに基づいて、前記分流割合の制限値を設定することを特徴とする請求項１に記載された燃料電池システム。
【請求項５】
前記設定手段は、前記検出される入口冷媒温度が前記目標冷媒温度から低下する程、前記バイパス流路側に流れる前記冷媒の流量が増えるように前記分流割合の制限値を設定することを特徴とする請求項４に記載された燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料電池に流入する前記冷媒の温度を入口冷媒温度として検出する入口冷媒温度検出手段と、
前記冷却手段から流出する冷媒の温度を出口冷媒温度として検出する出口冷媒温度検出手段とをさらに有し、
前記設定手段は、前記入口冷媒温度検出手段によって検出される前記入口冷媒温度と、前記出口冷媒温度検出手段によって検出される前記出口冷媒温度とに基づいて、前記分流割合の制限値を設定することを特徴とする請求項１に記載された燃料電池システム。
【請求項７】
前記設定手段は、前記検出される出口冷媒温度が前記検出される入口冷媒温度に比べて小さくなる程、前記冷却手段側に流れる前記冷媒の流量が増えるように前記分流割合の制限値を設定することを特徴とする請求項６に記載された燃料電池システム。
【請求項８】
外気の温度を検出する外気温検出手段と、
前記外気温検出手段によって検出された前記外気の温度に基づいて、前記設定手段によって設定された前記分流割合の制限値を補正する補正手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記演算手段によって演算された前記冷媒の分流割合が、前記補正手段によって補正された前記分流割合の制限値よりも、前記バイパス流路側への分流割合が多い場合には、前記補正手段によって補正された前記分流割合の制限値に基づいて、前記調整手段を制御することを特徴とする請求項４または５に記載された燃料電池システム。
【請求項９】
前記補正手段は、前記検出される外気の温度が高い程、前記冷却手段側に流れる前記冷媒の流量が増えるように、前記分流割合の制限値を補正することを特徴とする請求項８に記載された燃料電池システム。
【請求項１０】
燃料極に燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤極に酸化剤ガスが供給されることにより、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を発電する燃料電池と、
冷媒を冷却する冷却手段と、
前記冷却手段から前記燃料電池に前記冷媒が流れる第１の流路と、前記燃料電池から前記冷却手段に前記冷媒が流れる第２の流路とを含み、前記燃料電池と前記冷却手段との間で前記冷媒を循環させる循環流路と、
前記冷却手段をバイパスして、前記第２の流路側から前記第１の流路側へと前記冷媒が流れる第１のバイパス流路と、
前記第２の流路と前記第１のバイパス流路との接続部位に設けられ、前記燃料電池からの前記冷媒が前記冷却手段側と前記第１のバイパス流路側とに分流される割合を調整可能な調整手段と、
前記冷媒の温度の管理目標値である目標冷媒温度に基づいて、前記調整手段による分流割合を演算するとともに、当該演算された分流割合に基づいて、前記調整手段を制御する第１の制御手段と、
前記第２の流路に設けられるとともに、前記調整手段をバイパスして、前記燃料電池から前記冷却手段へと前記冷媒が流れる第２のバイパス流路と、
前記第２のバイパス流路に設けられ、自己の開閉状態に応じて、前記冷媒の流れを遮断可能な遮断手段と、
前記冷媒の温度状態に基づいて、前記遮断手段の開閉状態を制御する第２の制御手段と
を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１１】
前記燃料電池に流入する冷媒の温度を入口冷媒温度として検出する入口冷媒温度検出手段をさらに有し、
前記第２の制御手段は、前記入口冷媒温度検出手段によって検出される前記入口冷媒温度に基づいて、前記遮断手段の開閉状態を制御することを特徴とする請求項１０に記載された燃料電池システム。
【請求項１２】
前記第２の制御手段は、前記検出される入口冷媒温度が、前記目標冷媒温度よりも低めに設定された基準温度よりも低い場合、前記遮断手段を閉状態に制御し、前記検出される入口冷媒温度が前記基準温度以上の場合、前記遮断手段を開状態に制御することを特徴とする請求項１１に記載された燃料電池システム。
【請求項１３】
前記燃料電池に流入する前記冷媒の温度を入口冷媒温度として検出する入口冷媒温度検出手段をさらに有し、
前記第２の制御手段は、前記入口冷媒温度検出手段によって検出される前記入口冷媒温度と、前記目標冷媒温度とに基づいて、前記遮断手段の開閉状態を制御することを特徴とする請求項１０に記載された燃料電池システム。
【請求項１４】
前記第２の制御手段は、前記検出される入口冷媒温度が、前記目標冷媒温度よりも低下し過ぎている場合には、前記遮断手段を閉状態に制御し、前記入口冷媒温度が前記目標冷媒温度よりも低下し過ぎていない場合には、前記遮断手段を開状態に制御することを特徴とする請求項１３に記載された燃料電池システム。
【請求項１５】
前記燃料電池に流入する前記冷媒の温度を入口冷媒温度として検出する入口冷媒温度検出手段と、
前記冷却手段から流出する冷媒の温度を出口冷媒温度として検出する出口冷媒温度検出手段とをさらに有し、
前記第２の制御手段は、前記入口冷媒温度検出手段によって検出される前記入口冷媒温度と、前記出口冷媒温度検出手段によって検出される前記出口冷媒温度とに基づいて、前記遮断手段の開閉状態を制御することを特徴とする請求項１０に記載された燃料電池システム。
【請求項１６】
前記第２の制御手段は、前記検出される出口冷媒温度が前記検出される入口冷媒温度に比べて低下し過ぎている場合には、前記遮断手段を開状態に制御し、前記検出される出口冷媒温度が前記検出される入口冷媒温度に比べて低下し過ぎていない場合には、前記遮断手段を閉状態に制御することを特徴とする請求項１５に記載された燃料電池システム。
【請求項１７】
前記燃料電池に流入する前記冷媒の温度を入口冷媒温度として検出する入口冷媒温度検出手段と、
外気の温度を検出する外気温検出手段とをさらに有し、
前記第２の制御手段は、前記入口冷媒温度検出手段によって検出される前記入口冷媒温度と、前記外気温検出手段によって演出される外気の温度とに基づいて、前記遮断手段の開閉状態を制御することを特徴とする請求項１０に記載された燃料電池システム。
【請求項１８】
前記第２の制御手段は、前記検出される外気の温度が低い程、および、前記検出される入口冷媒温度が高い程、前記遮断手段の開状態に制御し、前記検出される外気の温度が高い程、および、前記検出される入口冷媒温度が低い程、前記遮断手段の閉状態に制御することを特徴とする請求項１７に記載された燃料電池システム。
【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】
従来より、燃料極および酸化剤極に反応ガスをそれぞれ供給することにより、反応ガスを電気化学的に反応させて発電を行う燃料電池システムが知られている。この燃料電池システムは、それぞれが発電要素となる複数の燃料電池セルを積層して構成される燃料電池スタックを備えている。また、燃料電池システムには、反応に伴い発熱した個々の燃料電池セルを冷却するための冷却系が備えられており、この冷却系は、燃料電池スタックと冷却手段（例えば、ラジエータ）との間で冷媒（例えば、冷却水）を循環させる構成となっている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、燃料電池スタックから流出した冷媒を、冷却手段をバイパスして燃料電池スタックに循環させるためのバイパス流路と、冷媒を冷却手段側とバイパス流路側とに分流する三方弁とを備えた冷却系が開示されている。この三方弁は、燃料電池スタックが所望の温度以下となるように、その開度、すなわち、冷却手段側とバイパス流路側とに分流する冷媒の分流割合が調整される。
【特許文献１】特開２００４−１５８２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された手法によれば、三方弁によってバイパス流路側のみに冷媒を分流した場合には、特に外気温が低い場合には、冷却手段側に存在する冷媒が冷えすぎてしまう可能性がある。そのため、三方弁によって冷却手段側に対する冷媒の分流割合を増加させた場合に、燃料電池スタック側の暖かい冷媒が冷却手段側に流れることとなる。このため、冷却手段の入口・出口での冷媒温度差が過大となり、冷却手段が熱衝撃を受ける可能性がある。また、冷却手段側の冷たい冷媒が燃料電池スタックへ流れ、同様に、燃料電池スタックについても熱衝撃を受ける可能性がある。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、循環する冷媒による熱衝撃を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するために、本発明は、燃料電池と、冷却手段と、循環流路と、バイパス流路と、調整手段と、演算手段と、設定手段と、制御手段とを有する燃料電池システムを提供する。ここで、燃料電池は、燃料極に燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤極に酸化剤ガスが供給されることにより、燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を発電する。冷却手段は、冷媒を冷却する。循環流路は、冷却手段から燃料電池に冷媒が流れる第１の流路と、燃料電池から冷却手段に冷媒が流れる第２の流路とを含み、燃料電池と冷却手段との間で冷媒が循環する。バイパス流路は、冷却手段をバイパスして、第２の流路側から第１の流路側へと冷媒が流れる。調整手段は、第２の流路とバイパス流路との接続部位に設けられ、燃料電池からの冷媒が冷却手段側とバイパス流路側とに分流される割合を調整可能となっている。演算手段は、冷媒の温度の管理目標値である目標冷媒温度に基づいて、調整手段による分流割合を演算する。設定手段は、冷媒の温度状態に基づいて、調整手段による分流割合がバイパス流路側に行き過ぎることを規制する分流割合の制限値を可変に設定する。制御手段は、演算手段によって演算された分流割合に基づいて、調整手段を制御する。この場合、制御手段は、演算手段によって演算された分流割合が、設定手段によって設定された分流割合の制限値よりもバイパス流路側への分流割合が多い場合には、設定手段によって設定された分流割合の制限値に基づいて、調整手段を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、冷媒の温度状態に基づいて、分流割合の制限値を可変的に設定することにより、制御手段によって制御される調整手段の分流割合は、設定された分流割合の制限値以下となる。この制限値は、調整手段による分流割合がバイパス流路側へと行き過ぎることを規制するものであり、冷却手段側に冷媒が流れやすい傾向となる。そのため、冷却手段側に存在する冷媒が冷えすぎるといった事態を抑制することができ、冷却手段および燃料電池における熱衝撃を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる燃料電池システムを示すブロック図である。燃料電池システムは、固体高分子電解質膜を挟んで酸化剤極と燃料極とを対設した燃料電池構造体をセパレータで挟持して、これを複数積層して構成され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、燃料極に燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤極に酸化剤ガスが供給されることにより、これらのガスを電気化学的に反応させて発電電力を発生する。本実施形態では、燃料ガスとして水素を、酸化剤ガスとして酸素を用いるケースについて説明する。この燃料電池システムには、燃料電池スタック１に水素を供給するための水素系と、燃料電池スタック１に空気を供給するための空気系と、燃料電池スタック１を冷却するための冷却系とが備えられている。
【０００９】
水素系において、燃料ガスである水素は、燃料タンク１０（例えば、高圧水素ボンベ）に貯蔵された状態から、水素供給流路Ｌ1を介して燃料電池スタック１に供給される。具体的には、燃料タンク１０の下流には燃料タンク元弁（図示せず）が設けられており、この燃料タンク元弁が開状態となると、燃料タンク１０からの高圧水素ガスは、その下流に設けられた減圧弁（図示せず）によって機械的に所定の圧力まで減圧される。減圧された水素ガスは、減圧弁よりも下流に設けられた水素調圧バルブ１１によって更に減圧された後に、燃料電池スタック１に供給される。水素調圧バルブ１１は、燃料電池スタック１へ供給される水素圧力が所望の値となるように、後述する制御部４０によってその開度が制御される。
【００１０】
燃料電池スタック１の燃料極側からの排出ガス（未使用の水素を含むガス）は、水素循環流路（循環流路）Ｌ2へと排出される。水素循環流路Ｌ2は、他方の端部が水素供給流路Ｌ1に接続されており、この水素循環流路Ｌ2には、例えば、水素循環ポンプ１２といった水素循環手段が設けられている。この水素循環ポンプ１２を駆動することにより、燃料極側からの排出ガスは、燃料電池スタック１（燃料極）の水素の供給側へと循環され、燃料電池スタック１における反応効率の向上を図ることができる。水素循環ポンプ１２の駆動量、すなわち、その回転数は、燃料電池スタック１へ供給される水素流量が所望の値となるように、制御部４０によって制御される。
【００１１】
ところで、酸化剤ガスとして空気を用いた場合、空気中の窒素が酸化剤極から燃料極に透過するため、水素系におけるガスの窒素濃度が増加し、水素分圧が減少する傾向となる。そのため、水素循環流路Ｌ2には、水素系内のガスを排出する水素排出流路Ｌ3が設けられている。この水素排出流路Ｌ3には、パージバルブ１３が設けられており、このパージバルブ１３の開閉状態を切り替えることにより、水素循環流路Ｌ2を流れる排出ガス（窒素、未使用な水素等を含むガス）が外部に排出される。パージバルブ１３は、燃料電池スタック１の運転状態に応じて、その開閉状態が制御部４０によって制御される。パージバルブ１３は、基本的に閉状態に制御されているが、燃料極における窒素濃度を推定して、或いは、所定の周期毎に、必要に応じて閉状態から開状態へと切り替えられる。これにより、未反応な水素とともに窒素が水素系からパージされ、水素分圧の減少を抑制することができる。
【００１２】
空気系において、酸化剤ガスである空気は、例えば、大気がコンプレッサ２０によって加圧され、空気供給流路Ｌ4を介して燃料電池スタック１に供給される。この空気供給流路Ｌ4には、加湿装置（図示せず）が設けられており、燃料電池スタック１に供給される空気は、燃料電池スタック１の発電性能を低下させない程度に加湿される。燃料電池スタック１からの排出ガス（酸素が消費された空気）は、空気排出流路Ｌ5を介して外部（大気）に排出される。この空気排出流路Ｌ5には、空気調圧バルブ２１が設けられている。空気調圧バルブ２１は、燃料電池スタック１へ供給される空気圧力と空気流量とが所望の値となるように、その開度が、コンプレッサ２０の駆動量（回転数）とともに制御部４０によって制御される。
【００１３】
冷却系は、燃料電池スタック１と冷却手段との間で冷媒（例えば、冷却水）を循環させる冷媒循環流路を備えており、この冷媒循環流路は、冷却手段から燃料電池スタック１へと冷媒が流れる第１の流路Ｌ6と、燃料電池スタック１から冷却手段へと冷媒が流れる第２の流路Ｌ7とを含んでいる。冷媒循環流路Ｌ6，Ｌ7内の冷媒は、冷媒循環ポンプ３０といった循環手段により循環される。また、冷却手段は、例えば、ラジエータ３１と、このラジエータ３１を送風する冷却ファン３２とで構成されており、冷媒循環流路Ｌ6，Ｌ7内の冷媒は、冷却手段（具体的には、ラジエータ３１）によって冷却される。冷却された冷媒は、冷媒循環ポンプ３０を動作させることにより、第１の流路Ｌ6を介して、燃料電池スタック１へと供給される。燃料電池スタック１の冷却によって温度が上昇した冷媒は、第２の流路Ｌ7を介して、ラジエータ３１へと流れる。
【００１４】
また、冷却系には、ラジエータ３１をバイパスして、第２の流路Ｌ7側から第１の流路Ｌ6側へと冷媒が流れるバイパス流路（第１のバイパス流路）Ｌ8が備えられている。このバイパス流路Ｌ8と第２の流路Ｌ7との接続部位には、燃料電池スタック１側からの冷媒が、ラジエータ３１側（すなわち、第２の流路Ｌ7の下流側）とバイパス流路Ｌ8側とに分流される割合を調整可能な三方弁（調整手段）３３が設けられている。三方弁３３によって、ラジエータ３１側への分流割合を増加させた場合には、ラジエータ３１を経由する冷媒の流量が相対的に増えるため、燃料電池スタック１へ流入する冷媒の温度は下がる傾向となる。一方、三方弁３３によって、バイパス流路Ｌ8側への分流割合を増加させた場合には、ラジエータ３１を経由する冷媒の流量が相対的に減るため、燃料電池スタック１へ流入する冷媒の温度は上がる傾向となる。三方弁３３による冷媒の分流割合は、三方弁３３の開度を制御することによって調整可能であり、三方弁３３の開度は制御部４０によって制御される。
【００１５】
図２は、三方弁３３の動作を示す説明図である。三方弁３３は、ピストン部３３ａを往復動させて、その位置を変化させることにより、その開度を調整することができる。ピストン部３３ａは、三方弁３３に対する開度の指令値である開度指令値に応じてステップモータ３３ｂを駆動することにより、その開度に応じた位置に調整される。
【００１６】
図３は、三方弁３３の開度と、冷媒の分流割合との関係を示す説明図である。三方弁３３に対する開度指令値が０％の場合、制御部４０は、図２に示すように、ステップモータ３３ｂから最も遠ざかる位置にピストン部３３ａを移動させる。この場合、バイパス流路Ｌ8側への流路は、ピストン部３３ａによって遮断される。そのため、燃料電池スタック１側から流れてきた冷媒は、三方弁３３を介して、ラジエータ３１側のみに流れる（冷媒の分流割合  ラジエータ３１側：バイパス流路Ｌ8側＝１００：０）。ところで、三方弁３３の開度指令値が０％から増加した場合、制御部４０は、開度指令値の増加に応じてピストン部３３ａをステップモータ３３ｂ側へと移動させる。この場合、ピストン部３３ａの移動に応じて、遮断されていたバイパス流路Ｌ8側への流路が開放される。そのため、燃料電池スタック１側からの冷媒は、三方弁３３を介して、バイパス流路Ｌ8側にも流れ始める。これにより、ラジエータ３１側への流量は徐々に減少する傾向となり、一方で、バイパス流路Ｌ8側への流量が徐々に増加する傾向となる（冷媒の分流割合  ラジエータ３１側：バイパス流路Ｌ8側＝１００−ｎ：ｎ（１＜ｎ＜５０））。そして、三方弁３３の開度指令値が所定の値に到達した段階で、ラジエータ３１側への流量とバイパス流路Ｌ8側への流量とが同じとなる（冷媒の分流割合  ラジエータ３１側：バイパス流路Ｌ8側＝５０：５０）。また、それよりも開度指令値が増加した場合には、ラジエータ３１側への流路がピストン部３３ａによって徐々に遮断されるため、バイパス流路Ｌ8側への流量がラジエータ３１側への流量に比べて大きくなる（冷媒の分流割合  ラジエータ３１側：バイパス流路Ｌ8側＝１００−ｎ：ｎ（５０＜ｎ＜１００））。そして、三方弁３３の開度指令値が１００％の場合、制御部４０は、ステップモータ３３ｂ側にピストン部３３ａを更に移動させるものの、ピストン部３３ａの変位はストッパー３３ｃによって規制されることとなる。この場合、ラジエータ３１側への流路はピストン部３３ａによって完全に遮断された状態となる。そのため、燃料電池スタック１側からの冷媒は、三方弁３３を介して、バイパス流路Ｌ8側のみに流れる（冷媒の分流割合  ラジエータ３１側：バイパス流路Ｌ8側＝０：１００）。
【００１７】
なお、三方弁３３は、その構造に起因して、開度指令値が１００％よりも若干小さい状態（本実施形態では、９０％＜開度指令値＜１００％）であっても、ピストン部３３ａがストッパー３３ｃに当接した状態となっている。そのため、実際には、図３に示すように、開度指令値が９０％以下となった段階で、燃料電池スタック１側からの冷媒は、ラジエータ３１側へと流れ始める。すなわち、開度指令値が９０％よりも大きい状態では、ピストン部３３ａがストッパー３３ｃに押しつけられる力が増加するもの、その分流割合はバイパス流路Ｌ8側のみのままとなる、所謂、不感帯の領域となっている。
【００１８】
制御部４０としては、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェースを主体に構成されるマイクロコンピュータを用いることができる。この制御部４０は、システムの各部を制御することにより、燃料電池スタック１の運転状態を制御する。制御部４０は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従い、例えば、水素の圧力・流量制御、空気の圧力・流量制御に関する演算を行う。そして、制御部４０は、この演算によって算出された制御量に応じた制御信号を各種アクチュエータに対して出力し、水素調圧バルブ１１の開度、空気調圧バルブ２１の開度、水素循環ポンプ１２の回転数、コンプレッサ２０の回転数などを制御する。また、本実施形態との関係において、制御部４０は、三方弁３３の開度を制御する。この制御部４０には、燃料電池スタック１の運転状態を検出するために、センサ５０を含む各種のセンサからの検出信号が入力されている。入口冷媒温度センサ（入口冷媒温度検出手段）５０は、燃料電池スタック１に流入する冷媒の温度を入口冷媒温度として検出するセンサである。
【００１９】
以下、このような構成を有する燃料電池システムにおいて、制御部４０によって実行される三方弁制御に関する処理手順を説明する。図４は、第１の実施形態にかかる制御部４０を示すブロック図である。制御部４０は、これを機能的に捉えた場合、開度演算手段４０ａと、リミッタ設定手段４０ｂと、三方弁制御手段４０ｃとを有している。
【００２０】
まず、入口冷媒温度センサ５０によって検出される検出値が読み込まれる。この検出値である入口冷媒温度Ｔsinは、開度演算手段４０ａと、リミッタ設定手段４０ｂとにそれぞれ入力される。
【００２１】
開度演算手段４０ａは、入力された入口冷媒温度Ｔsinと、内部データとして保持されている目標冷媒温度Ｔtargetとを参照して、三方弁３３の開度指令値Ｓboを演算する。ここで、目標冷媒温度Ｔtargetは、冷媒温度の管理目標値として予め設定されている基準の温度（固定値）であり、発電動作中の燃料電池スタック１の冷却要求に応じて決定されている。例えば、この目標冷媒温度Ｔtargetとしては、一般的に使用される環境（外気温等）を基礎として、燃料電池スタック１の動作性能が保証されるような入口冷媒温度Ｔsinの上限値が、実験やシミュレーションを通じて予め設定されている。まず、開度演算手段４０ａは、入口冷媒温度Ｔsinから目標冷媒温度Ｔtargetを減算した減算値を算出する。そして、開度演算手段４０ａは、例えば、ＰＩ制御を用いて、算出された減算値に基づいて、開度指令値Ｓboを算出する。すなわち、入口冷媒温度Ｔsinがフィードバックされ、この値が目標冷媒温度Ｔtargetに近づくように、開度指令値Ｓboが算出される。算出された開度指令値Ｓboは、三方弁制御手段４０ｃに対して出力される。
【００２２】
一方、リミッタ設定手段４０ｂは、開度制限値Ｓlimitを設定する。ここで、開度制限値Ｓlimitは、三方弁３３による冷媒の分流割合がバイパス流路Ｌ8側に行き過ぎることを規制する三方弁３３の開度の制限値である。この開度制限値Ｓlimitは、冷媒の分流割合がバイパス流路Ｌ8のみとなる最大開度（１００％）よりも小さい値が、冷媒の温度状態に基づいて可変的に設定される。本実施形態において、開度制限値Ｓlimitは、入口冷媒温度Ｔsinに応じて設定される。
【００２３】
具体的には、リミッタ設定手段４０ｂは、内部データとして、所定の温度範囲における入口冷媒温度Ｔsinと、開度制限値Ｓlimitとの関係を規定したテーブル或いは計算式を保持している。この内部データにおいて、開度制限値Ｓlimitは、入口冷媒温度Ｔsinが高い程、三方弁３３の開度が小さくなる、すなわち、入口冷媒温度Ｔsinが低い程、三方弁３３の開度が大きくなる傾向を有している。具体的には、入口冷媒温度Ｔsinが最も低い状態において、開度制限値Ｓlimitは所定の上限値（例えば、９５％程度）となっており、入口冷媒温度Ｔsinがそれより所定値だけ高くなると、その後は、入口冷媒温度Ｔsinの増加とともに開度制限値Ｓlimitが線形的に低下する。そして、入口冷媒温度Ｔsinがさらに高くなると、開度制限値Ｓlimitは所定の下限値（例えば、８０％程度）まで低下し、それよりも入口冷媒温度Ｔsinが高くなったとしても、開度制限値Ｓlimitは下限値のままとなる。リミッタ設定手段４０ｂは、内部データを参照した上で、入口冷媒温度Ｔsinに対応した開度制限値Ｓlimitを設定する。設定された開度制限値Ｓlimitは、三方弁制御手段４０ｃに対して出力される。なお、内部データに規定されている入口冷媒温度Ｔsinの温度範囲は、燃料電池スタック１の運転状態として取り得る入口冷媒温度Ｔsinの範囲に応じて、実験やシミュレーションを通じてその最適値が設定されている。
【００２４】
三方弁制御手段４０ｃは、基本的に、開度演算手段４０ａによって演算された開度指令値Ｓboに基づいて、三方弁３３を制御する。ただし、三方弁制御手段４０ｃは、開度指令値Ｓboと開度制限値Ｓlimitとを比較して、開度指令値Ｓboが開度制限値Ｓlimitよりも大きい場合には、例外的に、開度指令値Ｓboにかえて、開度制限値Ｓlimitに基づいて、三方弁３３を制御する。換言すれば、三方弁制御手段４０ｃは、開度指令値Ｓboと開度制限値Ｓlimitとを比較し、その開度が小さい方の値を選択した上で、三方弁３３を制御する。
【００２５】
このように本実施形態において、開度演算手段４０ａは、目標冷媒温度Ｔtargetに基づいて、三方弁３３による冷媒の分流割合、すなわち、開度指令値Ｓboを演算する。三方弁制御手段４０ｃは、開度演算手段４０ａによって演算される開度指令値Ｓboに基づいて、三方弁３３を制御する。また、リミッタ設定手段４０ｂは、冷媒の温度状態に基づいて、三方弁３３による冷媒の分流割合の制限値、すなわち、開度制限値Ｓlimitを設定する。ここで、三方弁制御手段４０ｃは、開度演算手段４０ａによって演算された冷媒の分流割合が、リミッタ設定手段４０ｂによって設定された冷媒の分流割合の制限値よりも、バイパス流路Ｌ8側への分流割合が多い場合、すなわち、開度指令値Ｓboが開度制限値Ｓlimitよりも大きい場合には、開度制限値Ｓlimitに基づいて、三方弁３３を制御する。
【００２６】
かかる構成によれば、開度制限値Ｓlimitを設定することにより、三方弁制御手段４０ｃによって制御される三方弁３３の開度は、開度制限値Ｓlimit以下となる。この開度制限値Ｓlimitは、三方弁３３による冷媒の分流割合がバイパス流路Ｌ8側へと行き過ぎることを規制するものであり、ラジエータ３１側に冷媒が流れやすい傾向となる。そのため、ラジエータ３１側に存在する冷媒が冷えすぎるといった事態を抑制することができる。これにより、三方弁３３によってラジエータ３１側へ流れる冷媒の分流割合を大きくし、燃料電池スタック１からの暖かい冷媒がラジエータ３１に急激に流れるような場合、ラジエータ３１の入口・出口の冷媒の温度差が過大となる状況を抑制することができる。そのため、ラジエータ３１の熱衝撃を低減することができる。さらに、ラジエータ３１側の冷媒が冷えすぎることがないので、三方弁３３によってラジエータ３１側への冷媒の分流割合を大きくしたとしても、ラジエータ３１側の冷えた冷媒が燃料電池スタック１に流入するといった事態を抑制することができる。これにより、燃料電池スタック１についても熱衝撃を低減することができる。
【００２７】
また、本実施形態において、この開度制限値Ｓlimitは、三方弁３３による冷媒の分流割合がバイパス流路Ｌ8側へと行き過ぎることを規制する、すなわち、三方弁３３の開度が不感帯の領域へと行き過ぎることを制限する。これにより、三方弁３３の不感帯による影響を受けにくくすることができるの、制御の応答性の向上を図ることができる。
【００２８】
また、本実施形態によれば、リミッタ設定手段４０ｂは、入口冷媒温度Ｔsinに基づいて、開度制限値Ｓlimit、すなわち、冷媒の分流割合の制限値を可変的に設定する。ここで、図５は、入口冷媒温度Ｔsinと三方弁３３の開度との関係を示すタイミングチャートである。本実施形態において、開度制限値Ｓlimitは、入口冷媒温度Ｔsinが高い程、ラジエータ３１側に流れる冷媒の流量が増えるように、すなわち、三方弁３３の開度が小さくなるように設定されている。
【００２９】
この開度制限値Ｓlimitによれば、入口冷媒温度Ｔsinが高くなるに従い、三方弁３３の開度が小さくなり、ラジエータ３１側へ流れる冷媒の分流割合が大きくなる。本実施形態において、開度制限値Ｓlimitは、その下限値である開度８０％程度まで小さな値に設定される。この状態では、三方弁３３の開度が不感帯を外れる傾向となるため、過渡的な温度上昇が予想されるシーンであっても（図５のＴ1）、三方弁３３の開度を小さくする方向、すなわち、ラジエータ３１側への流量を増加させる方向へと応答性よく動作させることができる。これにより、過渡時に、冷媒の温度が目標冷媒温度Ｔtargetよりも急激に大きくなってしまう現象、所謂、オーバーシュートを抑制することができる。
【００３０】
ところで、三方弁３３の不感帯の影響を排除するといった観点によれば、開度制限値Ｓlimitは、入口冷媒温度Ｔsinに拘わらず、開度８０％程度の固定値に設定することも考えられる。しかしながら、このケースでは、ラジエータ３１側への分流割合が大きいため、入口冷媒温度Ｔsinが小さい場合には、冷媒の温度の低下を止められない可能性がある。そのため、燃料電池スタック１の効率低下や、凝縮水過剰による水詰まりが発生する虞がある。この点、開度制限値Ｓlimitによれば、入口冷媒温度Ｔsinが低くなるに従い、三方弁３３の開度が大きくなり、ラジエータ３１側へ流れる冷媒の分流割合が小さくなる。本実施形態において、開度制限値Ｓlimitは、その上限値である開度９５％程度まで大きな値に設定される。これにより、冷媒の温度の低下という不都合の発生を抑制しつつ、開度制限値Ｓlimitの本来の機能にともない、不感帯に伴う応答性の低下を抑制することができる。
【００３１】
なお、図３に示すように、三方弁３３は、その開度が９０％以下まで低下した段階で、燃料電池スタック１側からの冷媒がラジエータ３１側へと流れ始める。これを考慮すると、開度制限値Ｓlimitの上限値は、最大で９０％程度に設定することも考えられる。しかしながら、このケースでは、三方弁３３の個体のバラツキによっては、この程度の開度であっても、ラジエータ３１側へと冷媒が流れてしまい、冷媒の温度の低下を止められない可能性がある。そこで、本実施形態では、ある程度のマージンを考慮して、９５％の付近に上限値が設定されている。
【００３２】
なお、本実施形態では、開度制限値Ｓlimitの上限値として、開度を９５％とし、また、開度制限値Ｓlimitの下限値として、開度を８０％とした。しかしながら、これらの値は、例示的なものであり、三方弁３３の特性に依存するものである。従って、三方弁３３の特性を考慮した上で、上述した効果を奏する範囲内において、任意の値を設定することができる（以下に述べる実施形態についても同様）。
【００３３】
また、三方弁３３の不感帯による影響を排除するといった観点からは、０〜９０％といったように、予め上限を定めた範囲内で開度指令値Ｓboを演算し、これにより三方弁３３を制御することも可能である。しかしながら、本実施形態によれば、開度指令値Ｓboは従来の制御のままで（０〜１００％の範囲）、開度制限値Ｓlimitを設けることにより、その開度指令値Ｓboを制限している。これにより、不感帯に起因する不都合を抑制しつつ、この開度制限値Ｓlimitを可変的に設定することにより、燃料電池システムに要求される冷却性能を確保することができるという効果を奏する。
【００３４】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態にかかる燃料電池システムについて説明する。この第２の実施形態にかかる燃料電池システムが、第１の実施形態のそれと相違する点は、制御部４０による開度制限値Ｓlimitの設定手法である。なお、本実施形態の基本的なシステム構成は、第１の実施形態のそれと同じであり、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を用いることとし、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
図６は、第２の実施形態にかかる制御部４０を示すブロック図である。制御部４０は、開度演算手段４０ａと、リミッタ設定手段４０ｄと、三方弁制御手段４０ｃとを有している。開度演算手段４０ａおよび三方弁制御手段４０ｃは、その機能において、第１の形態に示すそれと同じであるが、リミッタ設定手段４０ｄは、第１の実施形態に示すリミッタ設定手段４０ｂと、以下に点において異なっている。なお、便宜上、第２の実施形態におけるリミッタ設定手段４０ｄを、「第２のリミッタ設定手段４０ｄ」という。
【００３６】
第２のリミッタ設定手段４０ｄは、入口冷媒温度Ｔsinと、内部データとして保持されている目標冷媒温度Ｔtargetとを参照して、開度制限値Ｓlimitを設定する。第２の実施形態において、開度制限値Ｓlimitは、入口冷媒温度Ｔsinと目標冷媒温度Ｔtargetとの差に応じて定まる可変値である。なお、目標冷媒温度Ｔtargetは、開度演算手段４０ａにおいて用いられる目標冷媒温度Ｔtargetと同じものであり、冷媒温度の管理目標値として予め設定されている基準の値（固定値）である。
【００３７】
第２のリミッタ設定手段４０ｄは、入口冷媒温度Ｔsinから目標冷媒温度Ｔtargetを減算した減算値（以下「第１の冷媒温度差」という）ΔＴc1を算出し、この第１の冷媒温度差ΔＴc1に基づいて、開度制限値Ｓlimitを設定する。具体的には、第２のリミッタ設定手段４０ｄは、内部データとして、所定の温度範囲における第１の冷媒温度差ΔＴc1と、開度制限値Ｓlimitとの関係を規定したテーブル或いは計算式を保持している。この内部データにおいて、開度制限値Ｓlimitは、入口冷媒温度Ｔsinが目標冷媒温度Ｔtargetから低下する程（すなわち、第１の冷媒温度差ΔＴc1が負（マイナス）側に大きい程）、三方弁３３の開度が大きくなる、すなわち、入口冷媒温度Ｔsinが目標冷媒温度Ｔtargetに近づく程（すなわち、第１の冷媒温度差ΔＴc1が０に近づく程）、三方弁３３の開度が小さくなる傾向を有している。具体的には、第１の冷媒温度差ΔＴc1がマイナス側に最も大きい状態では、開度制限値Ｓlimitは所定の上限値（例えば、９５％程度）となっており、第１の冷媒温度差ΔＴc1がそれより所定値だけ大きくなると、その後は、第１の冷媒温度差ΔＴc1の増加とともに開度制限値Ｓlimitが線形的に低下する。そして、第１の冷媒温度差ΔＴc1が０となった段階で、開度制限値Ｓlimitは所定の下限値（例えば、８０％程度）まで低下し、それよりも第１の冷媒温度差ΔＴc1が大きくなったとしても、開度制限値は下限値のままとなる。第２のリミッタ設定手段４０ｄは、内部データを参照した上で、第１の冷媒温度差ΔＴc1に対応した開度制限値Ｓlimitを設定する。設定された開度制限値Ｓlimitは、三方弁制御手段４０ｃに対して出力される。なお、内部データに規定されている第１の冷媒温度差ΔＴc1の温度範囲は、燃料電池スタック１の運転状態として取り得る第１の冷媒温度差ΔＴc1の範囲に応じて、実験やシミュレーションを通じてその最適値が設定されている。
【００３８】
このように本実施形態によれば、第２のリミッタ設定手段４０ｄは、入口冷媒温度センサ５０によって検出される入口冷媒温度Ｔsinと、目標冷媒温度Ｔtargetとに基づいて、冷媒の分流割合の制限値、すなわち、開度制限値Ｓlimitを設定する。開度制限値Ｓlimitを設定することにより、三方弁３３の開度は、この開度制限値Ｓlimit以下となるように制御される。そのため、ラジエータ３１側にも燃料電池スタック１側からの暖かい冷媒が流れる状態となるので、ラジエータ３１側に存在する冷媒の冷えすぎを抑制することができる。これにより、燃料電池スタック１およびラジエータ３１の熱衝撃を低減することができる。また、三方弁３３の不感帯による影響を受けにくくすることができるので、制御の応答性の向上を図ることができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、第２のリミッタ設定手段４０ｄは、入口冷媒温度Ｔsinと目標冷媒温度Ｔtargetとに基づいて、開度制限値Ｓlimitを可変的に設定する。ここで、図７は、入口冷媒温度Ｔsinと、三方弁３３の開度と、ラジエータ３１側の冷媒温度との関係を示すタイミングチャートである。この開度制限値Ｓlimitは、入口冷媒温度Ｔsinが目標冷媒温度Ｔtargetから低下する程、バイパス流路Ｌ8側への流量が増えるように、すなわち、三方弁３３の開度が大きくなるように設定されている。
【００４０】
この開度制限値Ｓlimitによれば、入口冷媒温度Ｔsinが目標冷媒温度Ｔtargetから低下するに従い、三方弁３３の開度が大きくなり、バイパス流路Ｌ8側への冷媒の分流割合が大きくなる。本実施形態において、開度制限値Ｓlimitは、その上限値である開度９５％程度まで大きな値に設定される。これにより、燃料電池スタック１に流入する冷媒の温度が目標冷媒温度Ｔtargetよりも下がりすぎるといった事態を抑制することができる。これにより、燃料電池スタック１の効率低下や、凝縮水過剰による水詰まりを防止することができる。
【００４１】
さらに、開度制限値Ｓlimitによれば、入口冷媒温度Ｔsinが目標冷媒温度Ｔtargetに近づくに従い、三方弁３３の開度が小さくなり、ラジエータ３１側への冷媒の分流割合が大きくなる。本実施形態において、開度制限値Ｓlimitは、その下限値である開度８０％程度まで小さな値に設定される。これにより、三方弁３３の開度が不感帯を外れる傾向となるため、過渡的な温度上昇が予想されるシーンであっても、三方弁３３の開度を小さくする方向、すなわち、ラジエータ３１側への流量を増加させる方向へと応答性よく動作させることができる。これにより、冷媒の温度のオーバーシュートを抑制することができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態にかかる燃料電池システムについて説明する。この第３の実施形態にかかる燃料電池システムが、上述の実施形態のそれと相違する点は、制御部４０による開度制限値Ｓlimitの設定手法である。なお、本実施形態の基本構成は、第１の実施形態のそれと同じであり、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を用いることとし、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
図８は、第３の実施形態にかかる燃料電池システムのブロック図である。本実施形態において、制御部４０には、出口冷媒温度センサ５１からの検出信号が入力されている。この出口冷媒温度センサ（出口冷媒温度検出手段）５１は、ラジエータ３１から流出する冷媒の温度を検出するセンサである。
【００４４】
図９は、第３の実施形態にかかる制御部４０を示すブロック図である。制御部４０は、開度演算手段４０ａと、リミッタ設定手段４０ｅと、三方弁制御手段４０ｃとを有している。開度演算手段４０ａおよび三方弁制御手段４０ｃは、その機能において、第１の形態に示すそれと同じであるが、リミッタ設定手段４０ｅは、第１の実施形態におけるリミッタ設定手段４０ｂと、以下に点において異なっている。なお、便宜上、第３の実施形態におけるリミッタ設定手段４０ｅを、「第３のリミッタ設定手段４０ｅ」という。
【００４５】
第３のリミッタ設定手段４０ｅは、入口冷媒温度Ｔsinと、出口冷媒温度Ｔroutとを参照して、開度制限値Ｓlimitを設定する。この開度制限値Ｓlimitは、入口冷媒温度Ｔsinと出口冷媒温度Ｔroutとの差に応じて定まる可変値である。
【００４６】
第３のリミッタ設定手段４０ｅは、入口冷媒温度Ｔsinから出口冷媒温度Ｔroutを減算した減算値（以下「第２の冷媒温度差」という）ΔＴc2を算出し、この第２の冷媒温度差ΔＴc2に基づいて、開度制限値Ｓlimitを設定する。具体的には、第３のリミッタ設定手段４０ｅは、内部データとして、所定の温度範囲における第２の冷媒温度差ΔＴc2と、開度制限値Ｓlimitとの関係を規定したテーブル或いは計算式を保持している。この内部データにおいて、開度制限値Ｓlimitは、第２の冷媒温度差ΔＴc2が大きくなる程（すなわち、入口冷媒温度Ｔsinに比べて出口冷媒温度Ｔroutが小さくなる程）、三方弁３３の開度が小さくなる、すなわち、第２の冷媒温度差ΔＴc2が小さくなる程（すなわち、出口冷媒温度Ｔroutが入口冷媒温度Ｔsinに近づく程）、三方弁３３の開度が大きくなる傾向を有している。具体的には、第２の冷媒温度差ΔＴc2が最も小さい状態では、開度制限値Ｓlimitは所定の上限値（例えば、９５％程度）となっており、第２の冷媒温度差ΔＴc2がそれより所定値だけ大きくなると、第２の冷媒温度差ΔＴc2の増加とともに開度制限値Ｓlimitが線形的に低下する。そして、第２の冷媒温度差ΔＴc2がさらに大きくなると、開度制限値Ｓlimitは所定の下限値（例えば、８０％程度）まで低下し、それよりも第２の冷媒温度差ΔＴc2が大きくなったとしても、開度制限値Ｓlimitは下限値のままとなる。第３のリミッタ設定手段４０ｅは、内部データを参照した上で、第２の冷媒温度差ΔＴc2に対応した開度制限値Ｓlimitを設定する。設定された開度制限値Ｓlimitは、三方弁制御手段４０ｃに対して出力される。なお、内部データに規定されている第２の冷媒温度差ΔＴc2の温度範囲は、燃料電池スタック１の運転状態として取り得る第２の冷媒温度差ΔＴc2の範囲に応じて、実験やシミュレーションを通じてその最適値が設定されている。
【００４７】
このように本実施形態によれば、第３のリミッタ設定手段４０ｅは、入口冷媒温度センサ５０によって検出される入口冷媒温度Ｔsinと、出口冷媒温度センサ５１によって検出される出口冷媒温度Ｔroutとに基づいて、冷媒の分流割合の制限値、すなわち、開度制限値Ｓlimitを設定する。開度制限値Ｓlimitを設定することにより、三方弁３３の開度は、この開度制限値Ｓlimit以下となるように制御される。そのため、ラジエータ３１側にも燃料電池スタック１側からの暖かい冷媒が流れる状態となるので、ラジエータ３１側に存在する冷媒の冷えすぎを抑制することができる。これにより、燃料電池スタック１およびラジエータ３１の熱衝撃を低減することができる。また、三方弁３３の不感帯による影響を受けにくくすることができるので、制御の応答性の向上を図ることができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、第３のリミッタ設定手段４０ｅは、入口冷媒温度Ｔsinと、出口冷媒温度Ｔroutとに基づいて、開度制限値Ｓlimitを可変的に設定する。上述したように、開度指令値Ｓboが開度制限値Ｓlimitよりも大きい場合、三方弁３３の開度は開度制限値Ｓlimitに従って制御されている。この開度制限値Ｓlimitは、入口冷媒温度Ｔsinに比べて出口冷媒温度Ｔroutが小さくなる程、ラジエータ３１側への流量が増えるように、すなわち、三方弁３３の開度が小さくなるように設定されている。
【００４９】
この開度制限値Ｓlimitによれば、入口冷媒温度Ｔsinに比べて出口冷媒温度Ｔroutが小さくなるに従い、三方弁３３の開度が小さくなり、ラジエータ３１側への冷媒の分流割合が大きくなる。本実施形態において、開度制限値Ｓlimitは、その下限値である開度８０％程度まで小さな値に設定される。したがって、燃料電池スタック１からの冷媒がラジエータ３１側へと多く流れる傾向となるので、ラジエータ３１側の冷媒が冷えするといった事態を抑制することができる。これにより、ラジエータ３１と燃料電池スタック１における熱衝撃を低減することができる。また、三方弁３３の開度が不感帯を外れる傾向となるため、過渡的な温度上昇が予想されるシーンであっても、三方弁３３の開度を小さくする方向、すなわち、ラジエータ３１側への流量を増加させる方向へと応答性よく動作させることができる。これにより、冷媒の温度のオーバーシュートを抑制することができる。
【００５０】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態にかかる燃料電池システムを説明する。この第４の実施形態にかかる燃料電池システムが、上述の実施形態のそれと相違する点は、制御部４０による開度制限値Ｓlimitの設定手法である。なお、本実施形態の基本構成は、第２の実施形態のそれと同じであり、第２の実施形態と同様の構成については、同一の符号を用いることとし、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
図１０は、第４の実施形態にかかる燃料電池システムのブロック図である。本実施形態において、制御部４０には、外気温センサ５２からの検出信号が入力されている。この外気温センサ（外気温検出手段）５２は、外気の温度である外気温を検出するセンサである。
【００５２】
図１１は、第４の実施形態にかかる制御部４０を示すブロック図である。制御部４０は、開度演算手段４０ａと、第２のリミッタ設定手段４０ｄと、三方弁制御手段４０ｃと、補正手段４０ｆとを有している。開度演算手段４０ａ、第２のリミッタ設定手段４０ｄおよび三方弁制御手段４０ｃは、その機能において、第２の形態に示すそれと同じである。
【００５３】
補正手段４０ｆは、外気温Ｔoutに基づいて、第２のリミッタ設定手段４０ｄによって設定される開度制限値Ｓlimitを補正する。補正手段４０ｆは、内部データとして、所定の温度範囲における外気温Ｔoutと、補正係数ｋとの関係を規定したマップ或いは計算式を保持している。この内部データにおいて、補正係数ｋは、外気温Ｔoutが高くなる程、開度制限値Ｓlimitを小さくする、すなわち、外気温Ｔoutが低い程、開度制限値Ｓlimitを大きくする傾向を有している。具体的には、外気温Ｔoutが最も低い状態で、補正係数は所定の上限値（例えば、１．２）となっており、外気温Ｔoutの増加とともに補正係数ｋが線形的に低下する。そして、外気温Ｔoutが最も高い状態で、補正係数ｋは所定の下限値（例えば、０．８）となる。補正手段４０ｆは、内部データを参照した上で、外気温Ｔoutに対応した補正係数ｋを設定する。そして、補正手段４０ｆは、第２のリミッタ設定手段４０ｄによって設定された開度制限値Ｓlimitに、補正係数ｋを乗算した上で、これを三方弁制御手段４０ｃに対して出力する。なお、内部データに規定されている補正係数ｋの温度範囲は、燃料電池スタック１の運転環境として取り得る外気温Ｔoutの範囲に応じて、実験やシミュレーションを通じてその最適値が設定されている。
【００５４】
このように本実施形態によれば、補正手段４０ｆは、外気温検出センサによって検出された外気温Ｔoutに基づいて、第２のリミッタ設定手段４０ｄによって設定された冷媒の分流割合の制限値、すなわち、開度制限値Ｓlimitを補正する。この場合、三方弁制御手段４０ｃは、開度演算手段４０ａによって演算された開度指令値Ｓboが、補正手段４０ｆによって補正された開度制限値Ｓlimitよりも大きい場合には、開度指令値Ｓboにかえて、補正された開度制限値Ｓlimitに基づいて、三方弁３３を制御する。
【００５５】
かかる構成によれば、補正された開度制限値Ｓlimitを設定することにより、三方弁３３の開度は、この開度制限値Ｓlimit以下となるように制御される。そのため、ラジエータ３１側にも燃料電池スタック１側からの暖かい冷媒が流れる状態となるので、ラジエータ３１側に存在する冷媒の冷えすぎを抑制することができる。これにより、燃料電池スタック１およびラジエータ３１の熱衝撃を低減することができる。また、三方弁３３の不感帯による影響を受けにくくすることができるので、制御の応答性の向上を図ることができる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、補正手段４０ｆは、外気温Ｔoutが高い程、ラジエータ３１側への流量が増えるように、すなわち、三方弁３３の開度が小さくなるように、開度制限値Ｓlimitを補正する。したがって、この補正手段４０ｆによれば、外気温Ｔoutが低い程、バイパス流路Ｌ8側へと流れる冷媒の分流割合が多くなる。そのため、燃料電池スタック１へ流入する冷媒の温度が目標冷媒温度Ｔtargetよりも下がり過ぎるといった事態を抑制することができる。これにより、燃料電池スタック１の発電効率の低下や、凝縮水の増加による水詰まりを抑制することができる。一方、補正手段４０ｆによれば、外気温Ｔoutが高い程、ラジエータ３１側へ流れる冷媒の流量割合が多くなる。これにより、過渡的な温度上昇が予想されるシーンであっても、三方弁３３の開度を小さくする方向、すなわち、ラジエータ３１側への流量を増加させる方向へと応答性よく動作させることができる。これにより、冷媒の温度のオーバーシュートを抑制することができる。
【００５７】
（第５実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態にかかる燃料電池システムを説明する。本実施形態の基本構成は、基本的に、第１の実施形態のそれと同じである。そのため、以下、第１の実施形態との相違点を説明し、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を用い、その詳細な説明は省略する。
【００５８】
図１２は、第５の実施形態にかかる燃料電池システムのブロック図である。本実施形態では、冷媒循環流路を構成する第１および第２の流路Ｌ6，Ｌ7のうち、第２の流路Ｌ7には、三方弁３３をバイパスして燃料電池スタックからラジエータ３１へと冷媒が流れる三方弁バイパス流路（第２のバイパス流路）Ｌ9が設けられている。この三方弁バイパス流路Ｌ9は、冷媒を循環する冷媒循環流路Ｌ6，Ｌ7のように、冷媒の循環を主たる目的とするものではなく、その流路径は、冷媒循環流路Ｌ6，Ｌ7のそれよりも小さいもの用いることができる。この三方弁バイパス流路Ｌ9には、自己の開閉状態に応じて、冷媒の流れを遮断可能な遮断弁（遮断手段）３４が設けられている。
【００５９】
制御部６０としては、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェースを主体に構成されるマイクロコンピュータを用いることができる。この制御部６０は、第１から第４の実施形態に示す制御部４０と同様、システムの各部を制御することにより、燃料電池スタック１の運転状態を制御する。また、本実施形態との関係において、制御部４０は、冷媒の温度の管理目標値である目標冷媒温度Ｔtargetに従って三方弁３３の開度を制御するとともに、必要に応じて、遮断弁３４の開閉状態を制限する。この制御部６０には、センサ５０を含む各種のセンサからの検出信号が入力されている。入口冷媒温度センサ（入口冷媒温度検出手段）５０は、燃料電池スタック１に流入する冷媒の温度を入口冷媒温度として検出するセンサである。
【００６０】
以下、このような構成を有する燃料電池システムにおいて、制御部６０によって実行される制御に関する処理手順を説明する。図１３は、第５の実施形態にかかる制御部６０を示すブロック図である。制御部６０は、これを機能的に捉えた場合、三方弁制御手段（第１の制御手段）６０ａと、遮断弁制御手段（第２の制御手段）６０ｂとを有している。
【００６１】
まず、入口冷媒温度センサ５０によって検出される検出値が読み込まれる。この検出値である入口冷媒温度Ｔsinは、三方弁制御手段６０ａと、遮断弁制御手段６０ｂとにそれぞれ入力される。
【００６２】
三方弁制御手段６０ａは、入力された入口冷媒温度Ｔsinと、内部データとして保持されている目標冷媒温度Ｔtargetとを参照して、三方弁３３の開度指令値Ｓbo1を演算する。ここで、目標冷媒温度Ｔtargetは、冷媒温度の管理目標値として予め設定されている基準の値（固定値）であり、発電動作中の燃料電池スタック１の冷却要求に応じて決定されている。三方弁制御手段６０ａは、例えば、ＰＩ制御を用いて、算出された減算値に基づいて、開度指令値Ｓbo1を算出する。すなわち、検出される入口冷媒温度Ｔsinがフィードバックされ、この値が目標冷媒温度Ｔtargetに近づくように、開度指令値Ｓbo1が算出される。そして、三方弁制御手段６０ａは、算出された開度指令値Ｓbo1に基づいて、三方弁３３の開度を制御する。
【００６３】
一方、遮断弁制御手段６０ｂは、入力された入口冷媒温度Ｔsinに基づいて、遮断弁３４の開閉状態を制御する。具体的には、遮断弁制御手段６０ｂは、内部データとして、所定の温度範囲における入口冷媒温度Ｔsinと、遮断弁３４の開閉状態との関係を規定したテーブル或いは計算式を保持している。この内部データにおいて、遮断弁３４の開閉状態は、目標冷媒温度Ｔtargetよりも低めに設定された基準温度を基準に、入口冷媒温度Ｔsinがそれよりも低い場合には、遮断弁３４が閉じた状態となり、入口冷媒温度Ｔsinがそれ以上の場合には、遮断弁３４が開いた状態となる。遮断弁制御手段６０ｂは、内部データを参照した上で、入口冷媒温度Ｔsinに対応した遮断弁３４の開閉状態を示す開閉指令値Ｓbo2を決定する。そして、遮断弁制御手段６０ｂは、決定された開閉指令値Ｓbo2に基づいて、遮断弁３４の開閉状態を制御する。なお、内部データに規定されている入口冷媒温度Ｔsinの温度範囲は、燃料電池スタック１の運転状態として取り得る入口冷媒温度Ｔsinの範囲に応じて、実験やシミュレーションを通じてその最適値が設定されている。
【００６４】
このように本実施形態において、三方弁制御手段６０ａは、目標冷媒温度Ｔtargetに基づいて、三方弁３３による冷媒の分流割合、すなわち、三方弁３３の開度指令値Ｓbo1を演算するとともに、この演算された開度指令値Ｓbo1に基づいて、三方弁３３を制御する。三方弁バイパス流路Ｌ9は、冷媒循環流路を構成する第２の流路Ｌ7に設けられるとともに、三方弁３３をバイパスして、燃料電池スタック１からラジエータ３１へと冷媒が流れる流路であり、この三方弁バイパス流路Ｌ9には、自己の開閉状態に応じて、冷媒の流れを遮断可能な遮断弁３４が設けられている。遮断弁制御手段６０ｂは、冷媒の温度状態に基づいて、遮断弁３４の開閉状態を制御する。
【００６５】
かかる構成によれば、三方弁バイパス流路Ｌ9を設けることにより、三方弁３３が主としてバイパス流路Ｌ8へと冷媒を分流しているケースであっても、ラジエータ３１側に燃料電池スタック側からの冷媒を流すことができる。これにより、ラジエータ３１側の水温が冷え過ぎるといった事態を抑制することができる。そのため、燃料電池スタック１やラジエータ３１の熱衝撃を低減することができる。なお、熱衝撃の低減といった観点から、単に三方弁バイパス流路Ｌ9を設けただけでは、この三方弁バイパス流路Ｌ9からラジエータ３１側へと冷媒が常に流れるため、例えば、燃料電池スタック１の暖機といった際に、暖機が遅くなる可能性がある。しかしながら、本実施形態によれば、この三方弁バイパス流路Ｌ9に遮断弁３４を設けることにより、この三方弁バイパス流路Ｌ9を遮断することが可能となるので、燃料電池スタック１の暖機が遅くなるという不都合を抑制することができる。
【００６６】
さらに、本実施形態によれば、入口冷媒温度Ｔsinに基づいて、遮断弁３４の開閉状態が制御される。具体的には、遮断弁制御手段６０ｂは、検出される入口冷媒温度Ｔsinが、目標冷媒温度Ｔtargetよりも低めに設定された基準温度よりも低い場合、遮断弁３４を閉状態に制御し、検出される入口冷媒温度Ｔsinが基準温度以上の場合、遮断弁３４を開状態に制御する。ここで、図１４は、入口冷媒温度Ｔsinと、遮断弁３４の開閉状態と、三方弁３３の開度と、ラジエータ３１側の冷媒の温度との関係を示すタイミングチャートである。同図に示すように、本実施形態では、燃料電池スタック１へと流入する入口冷媒温度Ｔsinが高くなると、三方弁３３がラジエータ３１側への分流を開始する目標冷媒温度Ｔtargetよりも低い温度（基準温度）において、遮断弁３４が開状態に制御される。これにより、三方弁３３よりも遮断弁３４の方が先にラジエータ３１側に開くこととなる。そのため、ラジエータ３１側の冷媒が冷え、かつ、燃料電池スタック１側の冷媒が暖かい状態で、多量の冷媒がラジエータ３１と燃料電池スタック１との間を循環することが抑制される。そのため、ラジエータ３１と燃料電池スタック１における熱衝撃を低減することができる。一方で、入口冷媒温度Ｔsinが低いとき場合には、遮断弁３４が閉状態に制御されるので、例えば、暖機のスピードを遅くしてしまうといった不都合を抑制することができる。
【００６７】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態にかかる燃料電池システムについて説明する。この第６の実施形態にかかる燃料電池システムが、第５の実施形態のそれと相違する点は、制御部６０による遮断弁３４の制御手法である。なお、本実施形態の基本構成は、第５の実施形態のそれと同じであり、第５の実施形態と同様の構成については、同一の符号を用いることとし、その詳細な説明は省略する。
【００６８】
図１５は、第６の実施形態にかかる制御部６０を示すブロック図である。同図に示すように、制御部６０は、三方弁制御手段６０ａと、遮断弁制御手段６０ｃとを有している。三方弁制御手段６０ａは、第５の実施形態に示すそれと同じであるが、第２の遮断弁制御手段６０ｃは、第１の実施形態に示す遮断弁制御手段６０ｂと、以下の点において異なっている。なお、便宜上、第６の実施形態に示す遮断弁制御手段６０ｃを、「第２の遮断弁制御手段６０ｃ」という。
【００６９】
第２の遮断弁制御手段６０ｃは、検出値である入口冷媒温度Ｔsinと、内部データとして保持している目標冷媒温度Ｔtargetとを参照して、遮断弁３４の開閉状態を制御する。ここで、遮断弁３４の開閉状態は、入口冷媒温度Ｔsinと目標冷媒温度Ｔtargetとの差に応じて決定される。目標冷媒温度Ｔtargetは、開度演算手段４０ａにおいて用いられる目標冷媒温度Ｔtargetと同じものであり、冷媒温度の管理目標値として予め設定されている基準の値（固定値）である。
【００７０】
第２の遮断弁制御手段６０ｃは、検出値である入口冷媒温度Ｔsinから目標冷媒温度Ｔtargetを減算した減算値、すなわち、第１の冷媒温度差ΔＴc1を算出する。そして、算出された第１の冷媒温度差ΔＴc1に基づいて、開閉指令値Ｓbo2が設定される。具体的には、第２の遮断弁制御手段６０ｃは、内部データとして、所定の温度範囲における第１の冷媒温度差ΔＴc1と、遮断弁３４の開閉状態との関係を規定したテーブル或いは計算式を保持している。この内部データにおいて、三方弁３３の開閉状態は、入口冷媒温度Ｔsinが目標冷媒温度Ｔtargetから所定温度だけ低下した際の温度差を基準に、第１の冷媒温度差ΔＴc1がそれよりも低い場合には、遮断弁３４が閉じた状態となり、第１の冷媒温度差ΔＴc1がそれ以上の場合には、遮断弁３４が開いた状態となる。ここで、温度差の基準として両者の差を規定する所定温度は、入口冷媒温度Ｔsinが目標冷媒温度Ｔtargetから低下し過ぎることを判断する値として、予め実験やシミュレーションを通じてその最適値が設定されている。第２の遮断弁制御手段６０ｃは、内部データを参照した上で、入口冷媒温度Ｔsinに対応した開閉指令値Ｓbo2を決定する。そして、第２の遮断弁制御手段６０ｃは、設定された開閉指令値Ｓbo2に基づいて、遮断弁３４の開閉状態を制御する。なお、内部データに規定されている第１の冷媒温度差ΔＴc1の温度範囲は、燃料電池スタック１の運転状態として取り得る第１の冷媒温度差ΔＴc1の範囲に応じて、実験やシミュレーションを通じてその最適値が設定されている。なお、内部データに規定されている第２の冷媒温度差ΔＴc2の温度範囲は、燃料電池スタック１の運転状態として取り得る第２の冷媒温度差ΔＴc2の範囲に応じて、実験やシミュレーションを通じてその最適値が設定されている。
【００７１】
このように本実施形態によれば、第２の遮断弁制御手段６０ｃは、入口冷媒温度Ｔsinと、目標冷媒温度Ｔtargetとに基づいて、遮断弁３４の開閉状態を制御する。これにより、第５の実施形態と同様に、燃料電池スタック１やラジエータ３１の熱衝撃を低減することができるとともに、燃料電池スタック１の暖機が遅くなるという不都合を抑制することができる。
【００７２】
また、本実施形態によれば、第２の遮断弁制御手段６０ｃは、入口冷媒温度Ｔsinが目標冷媒温度Ｔtargetよりも低下し過ぎている場合には、遮断弁３４を閉状態に制御し、入口冷媒温度Ｔsinが目標冷媒温度Ｔtargetよりも低下し過ぎていない場合には、遮断弁３４を開状態に制御する。そのため、入口冷媒温度Ｔsinが目標冷媒温度Ｔtargetから低下し過ぎた場合には、三方弁バイパス流路Ｌ9が遮断されるので、ラジエータ３１側の冷媒の温度が冷えすぎてしまうといった不都合を抑制することができる。これにより、燃料電池スタック１の効率低下や凝縮水が過剰に生成されることにともなう水詰まりといった不都合得を抑制することができる。
【００７３】
（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態にかかる燃料電池システムについて説明する。この第７の実施形態にかかる燃料電池システムが、第５または第６の実施形態のそれと相違する点は、制御部６０による遮断弁３４の制御手法である。なお、本実施形態の基本構成は、第５の実施形態のそれと同じであり、第５の実施形態と同様の構成については、同一の符号を用いることとし、その詳細な説明は省略する。
【００７４】
図１６は、第７の実施形態にかかる燃料電池システムのブロック図である。本実施形態において、制御部６０には、出口冷媒温度センサ５１からの検出信号が入力されている。この出口冷媒温度センサ（出口冷媒温度検出手段）５１は、ラジエータ３１から流出する冷媒の温度を検出するセンサである。
【００７５】
図１７は、第７の実施形態にかかる制御部６０を示すブロック図である。同図に示すように、制御部６０は、三方弁制御手段６０ａと、遮断弁制御手段６０ｄとを有している。三方弁制御手段６０ａは、その機能において、第５の形態に示すそれと同じであるが、遮断弁制御手段６０ｄは、第７の実施形態に示す遮断弁制御手段６０ｂと、以下に点において異なっている。なお、便宜上、第７の実施形態に示す遮断弁制御手段６０ｄを、「第３の遮断弁制御手段６０ｄ」という。
【００７６】
第３の遮断弁制御手段６０ｄは、検出値である入口冷媒温度Ｔsinと、検出値である出口冷媒温度Ｔroutとを参照して、遮断弁３４の開閉状態を制御する。ここで、遮断弁３４の開閉状態は、入口冷媒温度Ｔsinと出口冷媒温度Ｔroutとの差に応じて決定される。
【００７７】
第３の遮断弁制御手段６０ｄは、検出値である入口冷媒温度Ｔsinから、検出値である出口冷媒温度Ｔroutを減算した減算値、すなわち、第２の冷媒温度差ΔＴc2を算出する。そして、算出された第２の冷媒温度差ΔＴc2に基づいて、遮断弁３４の開閉状態が制御される。具体的には、第３の遮断弁制御手段６０ｄは、内部データとして、所定の温度範囲における第２の冷媒温度差ΔＴc2と、遮断弁３４の開閉状態との関係を規定したテーブル或いは計算式を保持している。この内部データにおいて、遮断弁３４の開閉状態は、出口冷媒温度Ｔroutが入口冷媒温度Ｔsinから所定温度だけ低下した際の温度差を基準に、第２の冷媒温度差ΔＴc2がそれよりも低い場合には、遮断弁３４が閉じた状態となり、第２の冷媒温度差ΔＴc2がそれ以上の場合には、遮断弁３４が開いた状態となる。ここで、温度差の基準として両者の差を規定する所定温度は、出口冷媒温度Ｔroutが入口冷媒温度Ｔsinに比べて低下し過ぎることを判断する値として、予め実験やシミュレーションを通じてその最適値が設定されている。第３の遮断弁制御手段６０ｄは、内部データを参照した上で、第２の冷媒温度差ΔＴc2に対応した開閉指令値Ｓbo2を決定する。そして、第３の遮断弁制御手段６０ｄは、設定された開閉指令値Ｓbo2に基づいて、遮断弁３４の開閉状態を制御する。
【００７８】
このように本実施形態によれば、出口冷媒温度センサ５１によって、ラジエータ３１から流出する冷媒の温度を出口冷媒温度Ｔroutとして検出する。第３の遮断弁制御手段６０ｄは、入口冷媒温度Ｔsinと出口冷媒温度Ｔroutとに基づいて、遮断弁３４の開閉状態を制御する。これにより、第５の実施形態と同様に、燃料電池スタック１やラジエータ３１の熱衝撃を低減することができるとともに、燃料電池スタック１の暖機が遅くなるという不都合を抑制することができる。
【００７９】
また、本実施形態によれば、第３の遮断弁制御手段６０ｄは、出口冷媒温度Ｔroutが入口冷媒温度Ｔsinに比べて低下し過ぎている場合には、遮断弁３４を開状態に制御し、出口冷媒温度Ｔroutが入口冷媒温度Ｔsinに比べて低下し過ぎていない場合には、遮断弁３４を閉状態に制御する。これにより、ラジエータ３１側の冷媒の冷えすぎを抑制することができる。そのため、ラジエータ３１と燃料電池スタック１とにおける熱衝撃を低減することができる。
【００８０】
（第８の実施形態）
以下、本発明の第８の実施形態にかかる燃料電池システムについて説明する。この第８の実施形態にかかる燃料電池システムが、第５から第７の実施形態のそれと相違する点は、制御部６０による遮断弁３４の制御手法である。なお、本実施形態の基本構成は、第５の実施形態のそれと同じであり、第５の実施形態と同様の構成については、同一の符号を用いることとし、その詳細な説明は省略する。
【００８１】
図１８は、第８の実施形態にかかる燃料電池システムのブロック図である。本実施形態において、制御部６０には、外気温センサ５２からの検出信号が入力されている。この外気温センサ（外気温検出手段）５２は、外気の温度である外気温を検出するセンサである。
【００８２】
図１９は、第８の実施形態にかかる制御部６０を示すブロック図である。同図に示すように、制御部６０は、三方弁制御手段６０ａと、遮断弁制御手段６０ｅとを有している。三方弁制御手段６０ａは、その機能において、第５の形態に示すそれと同じであるが、遮断弁制御手段６０ｅは、第５の実施形態に示す遮断弁制御手段６０ｂと、以下に点において異なっている。なお、便宜上、第８の実施形態に示す遮断弁制御手段６０ｅを、「第４の遮断弁制御手段６０ｅ」という。
【００８３】
第４の遮断弁制御手段６０ｅは、検出値である入口冷媒温度Ｔsinと、検出値である外気温Ｔoutとを参照して、遮断弁３４の開閉状態を制御する。ここで、遮断弁３４の開閉状態は、入口冷媒温度Ｔsinと外気温Ｔoutとに基づいて決定される。第４の遮断弁制御手段６０ｅは、内部データとして、所定の温度範囲における外気温Ｔoutと、所定の温度範囲における入口冷媒温度Ｔsinと、遮断弁３４の開閉状態との関係を規定したマップ或いは計算式を保持している。この内部データにおいて、遮断弁３４の開閉状態は、外気温Ｔoutが低い程、かつ、入口冷媒温度Ｔsinが高い程、遮断弁３４が開状態となり、外気温Ｔoutが高い程、かつ、入口冷媒温度Ｔsinが低い程、遮断弁３４が閉状態となる傾向となっている。第４の遮断弁制御手段６０ｅは、内部データを参照した上で、入口冷媒温度Ｔsinおよび外気温Ｔoutに対応した開閉指令値Ｓbo2を決定する。そして、第４の遮断弁制御手段６０ｅは、設定された開閉指令値Ｓbo2に基づいて、遮断弁３４の開閉状態を制御する。なお、内部データに規定されている入口冷媒温度Ｔsinおよび外気温Ｔoutの温度範囲は、燃料電池スタック１の運転状態として取り得る入口冷媒温度Ｔsin、および、燃料電池スタック１の運転環境として取り得る外気温Ｔout第２の冷媒温度差ΔＴc2の範囲に応じて、実験やシミュレーションを通じてその最適値が設定されている。
【００８４】
このように本実施形態において、外気温センサ５２は、外気の温度を検出する。第４の遮断弁制御手段６０ｅは、入口冷媒温度Ｔsinと、外気温Ｔoutとに基づいて、遮断弁３４の開閉状態を制御する。具体的には、第４の遮断弁制御手段６０ｅは、外気温Ｔoutが低い程、および、入口冷媒温度Ｔsinが高い程、遮断弁３４の開状態に制御し、外気温Ｔout度が高い程、および、入口冷媒温度Ｔsinが低い程、遮断弁３４の閉状態に制御する。一般に、外気温Ｔoutが低い程、ラジエータ３１側の冷媒が冷えやすい傾向となる。また、燃料電池スタック１に流入する側の冷媒、すわわち、入口冷媒温度Ｔsinが高い程、ラジエータ３１側との冷媒の温度差が大きくなり、三方弁３３によってラジエータ３１側への分流割合を増加させた際に、ラジエータ３１と燃料電池スタック１とが熱衝撃を受け易くなる。しかしながら、本実施形態によれば、ラジエータ３１と燃料電池スタック１の熱衝撃を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】第１の実施形態にかかる燃料電池システムを示すブロック図
【図２】三方弁の動作を示す説明図
【図３】三方弁の開度と冷媒の分流割合との関係を示す説明図
【図４】第１の実施形態にかかる制御部を示すブロック図
【図５】入口冷媒温度と三方弁の開度との関係を示すタイミングチャート
【図６】第２の実施形態にかかる制御部を示すブロック図
【図７】入口冷媒温度と三方弁の開度とラジエータ側の冷媒温度との関係を示すタイミングチャート
【図８】第３の実施形態にかかる燃料電池システムのブロック図
【図９】第３の実施形態にかかる制御部を示すブロック図
【図１０】第４の実施形態にかかる燃料電池システムのブロック図
【図１１】第４の実施形態にかかる制御部を示すブロック図
【図１２】第５の実施形態にかかる燃料電池システムのブロック図
【図１３】第５の実施形態にかかる制御部を示すブロック図
【図１４】入口冷媒温度と遮断弁の開閉状態と三方弁の開度とラジエータ側の冷媒の温度との関係を示すタイミングチャート
【図１５】第６の実施形態にかかる制御部を示すブロック図
【図１６】第７の実施形態にかかる燃料電池システムのブロック図
【図１７】第７の実施形態にかかる制御部を示すブロック図
【図１８】第８の実施形態にかかる燃料電池システムのブロック図
【図１９】第８の実施形態にかかる制御部を示すブロック図
【符号の説明】
【００８６】
Ｌ1     水素供給流路
Ｌ2     水素循環流路
Ｌ3     水素排出流路
Ｌ4     空気供給流路
Ｌ5     空気排出流路
Ｌ6     第１の流路（冷媒循環流路）
Ｌ7     第２の流路（冷媒循環流路）
Ｌ8     バイパス流路
Ｌ9     三方弁バイパス流路
１      燃料電池スタック
１０    燃料タンク
１１    水素調圧バルブ
１２    水素循環ポンプ
１３    パージバルブ
２０    コンプレッサ
２１    空気調圧バルブ
３０    冷媒循環ポンプ
３１    ラジエータ
３２    冷却ファン
３３    三方弁
３３ａ  ピストン部
３３ｂ  ステップモータ
３３ｃ  ストッパー
３４    遮断弁
４０    制御部
４０ａ  開度演算手段
４０ｂ  リミッタ設定手段
４０ｃ  三方弁制御手段
４０ｄ  第２のリミッタ設定手段
４０ｅ  第３のリミッタ設定手段
４０ｆ  補正手段
５０    入口冷媒温度センサ
５１    出口冷媒温度センサ
５２    外気温センサ
６０    制御部
６０ａ  三方弁制御手段
６０ｂ  遮断弁制御手段
６０ｃ  第２の遮断弁制御手段
６０ｄ  第３の遮断弁制御手段
６０ｅ  第４の遮断弁制御手段
【図１】
2007242295.tif 000003
【図２】
2007242295.tif 000004
【図３】
2007242295.tif 000005
【図４】
2007242295.tif 000006
【図５】
2007242295.tif 000007
【図６】
2007242295.tif 000008
【図７】
2007242295.tif 000009
【図８】
2007242295.tif 000010
【図９】
2007242295.tif 000011
【図１０】
2007242295.tif 000012
【図１１】
2007242295.tif 000013
【図１２】
2007242295.tif 000014
【図１３】
2007242295.tif 000015
【図１４】
2007242295.tif 000016
【図１５】
2007242295.tif 000017
【図１６】
2007242295.tif 000018
【図１７】
2007242295.tif 000019
【図１８】
2007242295.tif 000020
【図１９】
2007242295.tif 000021