(57)【要約】【課題】セルスタックと燃料ガス供給系統との温度差を軽減し、結露水の発生を抑制することが可能な燃料電池車両を提供する。【解決手段】セルスタック２１及び水素ガス供給系統２２は、その少なくとも一部が互いに重合しないように配置される。セルスタック２１は、第１フロントグリル１４１を介して導入される空気が優先的に供給されるように配置される一方で、水素ガス供給系統２２は、第２フロントグリル１４２を介して導入される空気が優先的に供給されるように配置される。ＥＣＵ４０は、セルスタック２１の温度が水素ガス供給系統２２の温度よりも高い場合に、第１フロントグリル１４１の開口面積が第２フロントグリル１４２の開口面積よりも大きくなるように第１グリルシャッタ１７１及び第２グリルシャッタ１７２を制御する温度差軽減制御を実行する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池車両であって、
複数の単セルを積層させることによって構成され、電力を発生させるセルスタックと、
配管及び該配管に燃料ガスを流すポンプを有し、該配管を介して前記セルスタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給系統と、
前記燃料電池車両の車体の前部に互いに独立して開設された第１フロントグリル及び第２フロントグリルと、
前記第１フロントグリルの開口面積を変更する第１グリルシャッタと、
前記第２フロントグリルの開口面積を変更する第２グリルシャッタと、
前記第１フロントグリル及び前記第２フロントグリルを制御する制御部と、を備え、
前記セルスタック及び前記燃料ガス供給系統は、前記第１フロントグリル及び第２フロントグリル側から見た場合に、その少なくとも一部が互いに重合しないように配置され、
前記セルスタックは、前記第１フロントグリルを介して導入される空気が優先的に供給されるように配置される一方で、前記燃料ガス供給系統は、前記第２フロントグリルを介して導入される空気が優先的に供給されるように配置され、
前記制御部は、前記セルスタックの温度が前記燃料ガス供給系統の温度よりも高い場合に、前記第１フロントグリルの開口面積が前記第２フロントグリルの開口面積よりも大きくなるように前記第１グリルシャッタ及び前記第２グリルシャッタを制御する温度差軽減制御を実行することを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
前記制御部は、前記セルスタック及び前記燃料ガス供給系統の暖機時に、前記温度差軽減制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムを搭載し、発生させた電力によって走行する燃料電池車両の開発が進められている。燃料電池は、そのセルスタックで燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受け、これらを用いて電気化学反応を生じさせることによって電力を発生させる。燃料電池車両は、このセルスタックが発生させた電力をモータに供給し、当該モータが発生させる駆動力によって走行する。
【０００３】
このような燃料電池車両では、セルスタックの発電効率を高めるため、セルスタックの温度を適切に管理することが求められる。具体的には、燃料電池システムの始動時はセルスタックを迅速に昇温させるとともに、発電時はセルスタックの温度を適切な値に維持する必要がある。
【０００４】
特許文献１には、水素ガスを用いて発電を行う燃料電池システムを搭載した燃料電池車両が記載されている。セルスタックへの水素ガスの供給は、配管やポンプからなる水素ガス供給系統によって行われる。
【０００５】
当該燃料電池自動車のフロントグリルには、グリルシャッタが設けられている。当該グリルシャッタは、フロントグリルの開口面積を変更するように開閉動作を行う。グリルシャッタがフロントグリルを開放すると、車外の空気をエンジンルーム内に導入することが可能になる。一方、グリルシャッタがフロントグリルを閉鎖すると、当該空気の導入が妨げられる。
【０００６】
この特許文献１に記載された燃料電池車両は、燃料電池システムを停止させる際に、グリルシャッタによってフロントグリルを閉鎖する。これにより、車外の空気の温度が低い場合等に、当該空気の導入を妨げ、セルスタックに水素ガスを供給する弁やポンプ等の補機の保温を図っている。補機を保温することにより、補機の凍結や、次回燃料電池システムを起動させる際に生じる不具合を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−２３６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された燃料電池車両では、燃料電池システムを動作させる際にグリルシャッタを開状態にすると、車外からエンジンルーム内に導入された空気が、セルスタックと、水素ポンプ等の水素供給系統と、の双方に供給される。セルスタックは、電気化学反応に伴って生じる反応熱によって昇温し、高温になり易いのに対して、水素供給系統はセルスタックと比較して低温になる傾向がある。セルスタックと水素供給系統との間にこのような温度差が生じると、ポンプ内等で結露水が発生するおそれがある。この結露水が水素ガスとともにセルスタックに進入すると、セルスタックにおいて水素ガスや酸化剤ガスの流れが阻害され、発電効率が低下してしまう。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、セルスタックと燃料ガス供給系統との温度差を軽減し、結露水の発生を抑制することが可能な燃料電池車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池車両は、複数の単セルを積層させることによって構成され、電力を発生させるセルスタックと、配管及び該配管に燃料ガスを流すポンプを有し、該配管を介してセルスタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給系統と、燃料電池車両の車体の前部に互いに独立して開設された第１フロントグリル及び第２フロントグリルと、第１フロントグリルの開口面積を変更する第１グリルシャッタと、第２フロントグリルの開口面積を変更する第２グリルシャッタと、第１フロントグリル及び第２フロントグリルを制御する制御部と、を備える。セルスタック及び燃料ガス供給系統は、第１フロントグリル及び第２フロントグリル側から見た場合に、その少なくとも一部が互いに重合しないように配置される。セルスタックは、第１フロントグリルを介して導入される空気が優先的に供給されるように配置される一方で、燃料ガス供給系統は、第２フロントグリルを介して導入される空気が優先的に供給されるように配置される。制御部は、セルスタックの温度が燃料ガス供給系統の温度よりも高い場合に、第１フロントグリルの開口面積が第２フロントグリルの開口面積よりも大きくなるように第１グリルシャッタ及び第２グリルシャッタを制御する温度差軽減制御を実行する。
【００１１】
上記構成によれば、制御部は、セルスタックの温度が燃料ガス供給系統の温度よりも高い場合に、温度差軽減制御を実行する。温度差軽減制御では、第１フロントグリルの開口面積が第２フロントグリルの開口面積よりも大きくなるように第１グリルシャッタ及び第２グリルシャッタが制御される。したがって、温度差軽減制御の実行により、第１フロントグリルを介して導入される空気によってセルスタックを積極的に冷却する一方で、燃料ガス供給系統の保温を図ることが可能になる。この結果、セルスタックと燃料ガス供給系統との温度差を軽減し、結露水の発生を抑制することが可能になる。
【００１２】
また、上記構成において、制御部は、セルスタック及び燃料ガス供給系統の暖機時に、温度差軽減制御を実行してもよい。これにより、セルスタックと燃料ガス供給系統との間に温度差が生じ易い暖機時に温度差軽減制御を実行し、結露水の発生を抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、セルスタックと燃料ガス供給系統との温度差を軽減し、結露水の発生を抑制することが可能な燃料電池車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る燃料電池車両を示す模式図である。
【図２】温度差軽減制御実行時の燃料電池車両を示す模式図である。
【図３】温度差軽減制御実行後の燃料電池車両を示す模式図である。
【図４】セルスタックの温度と、水素供給系統の温度と、の変化を示すグラフである。
【図５】セルスタックにおける温度分布と含水量の分布とを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１６】
まず、図１を参照しながら、実施形態に係る燃料電池車両１の構成について説明する。燃料電池車両１は、モータ１２が出力するトルクによって走行する車両である。モータ１２は所謂三相交流モータであり、出力したトルクは公知のパワートレインを介して駆動輪１３に伝達される。
【００１７】
燃料電池車両１の前方（つまり、燃料電池車両１の前進方向）寄りの一部には、モータ１２等を収容するエンジンルーム１１が形成されている。また、燃料電池車両１の前方側の端部には、第１フロントグリル１４１及び第２フロントグリル１４２が開設されている。第１フロントグリル１４１及び第２フロントグリル１４２は、エンジンルーム１１に連通する開口である。第１フロントグリル１４１及び第２フロントグリル１４２は互いに独立しており、第１フロントグリル１４１は第２フロントグリル１４２の上方に開設されている。
【００１８】
燃料電池車両１は、第１グリルシャッタ１７１と、第２グリルシャッタ１７２と、コンデンサ１５１と、ラジエータ１５２と、ファン１６と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）４０と、を備えている。
【００１９】
第１グリルシャッタ１７１及び第２グリルシャッタ１７２は、受信した制御信号に基づいて開閉動作を行う機器である。第１グリルシャッタ１７１は第１フロントグリル１４１に配置され、第２グリルシャッタ１７２は第２フロントグリル１４２に配置されている。
【００２０】
第１グリルシャッタ１７１は、複数のシャッタ１７１ａを有している。各シャッタ１７１ａは概ね平板形状を呈しており、その両端が不図示の軸によって回動可能に枢支されている。第１グリルシャッタ１７１は、不図示のアクチュエータを有している。後述するＥＣＵ４０から第１グリルシャッタ１７１が制御信号を受信すると、当該制御信号に基づいてアクチュエータが駆動し、各シャッタ１７１ａを回動させる。第１グリルシャッタ１７１は、複数のシャッタ１７１ａが静止する位置を適宜変更することにより、第１フロントグリル１４１を閉鎖したり、第１フロントグリル１４１の開口面積を変更したりすることができる。
【００２１】
第２グリルシャッタ１７２の基本的な構成は、第１グリルシャッタ１７１と同様である。すなわち、第２グリルシャッタ１７２は、複数のシャッタ１７２ａを有しているとともに、ＥＣＵ４０から受信する制御信号に基づいて各シャッタ１７２ａを回動させる。第２グリルシャッタ１７２は、複数のシャッタ１７２ａが静止する位置を適宜変更することにより、第２フロントグリル１４２を閉鎖したり、第２フロントグリル１４２の開口面積を変更したりすることができる。
【００２２】
コンデンサ１５１は、不図示の空調装置に用いられる熱交換器である。当該空調装置は、燃料電池車両１に搭載され、温度調整した空気を燃料電池車両１の車室内に吹き出す装置である。コンデンサ１５１は、空調装置に搭載される冷凍サイクルの一部を構成している。コンデンサ１５１は、コンプレッサから冷媒の供給を受けるとともに、内部に形成された流路に冷媒を流すように構成されている。冷媒は、コンデンサ１５１の内部流路を流れる間に、コンデンサ１５１の外側面を流れる空気と熱交換を行う。この熱交換によって温度が低下した冷媒は、冷凍サイクルの膨張弁やエバポレータに供給され、空調装置が吹き出す空気の温度調整に用いられる。コンデンサ１５１は、第１フロントグリル１４１及び第２フロントグリル１４２と対応する位置に配置されている。
【００２３】
ラジエータ１５２は、冷却水の冷却に用いられる熱交換器である。当該冷却水は、後述するセルスタック２１等の冷却に用いられるものであり、不図示の循環流路により、ラジエータ１５２とセルスタック２１等を交互に通過するように流される。セルスタック２１等において受熱して昇温した冷却水は、ラジエータ１５２の内部流路を流れる間に、ラジエータ１５２の外側面を流れる空気と熱交換を行う。この熱交換によって温度が低下した冷却水は、再びセルスタック２１等の冷却に用いられる。ラジエータ１５２は、第１フロントグリル１４１及び第２フロントグリル１４２と対応する位置に配置されている。さらに、ラジエータ１５２は、第１フロントグリル１４１及び第２フロントグリル１４２側から見た場合に、コンデンサ１５１よりも奥側で、コンデンサ１５１と重合するように配置されている。
【００２４】
ファン１６は、受信した制御信号に基づいて駆動する送風機である。ファン１６は、ＥＣＵ４０から制御信号を受信すると、当該制御信号に基づいて不図示のモータを回転駆動させる。このモータの回転駆動に伴い、ファン１６は空気の吸引と吹き出しとを行う。ファン１６は、第１フロントグリル１４１及び第２フロントグリル１４２側から見た場合に、コンデンサ１５１及びラジエータ１５２よりも奥側で、これらと重合するように配置されている。
【００２５】
ＥＣＵ４０は、不図示の電子素子を多数搭載した制御装置である。ＥＣＵ４０は、第１グリルシャッタ１７１及び第２グリルシャッタ１７２に制御信号を送信し、それらの開閉動作を制御する。また、ＥＣＵ４０は、ファン１６に制御信号を送信し、ファン１６による空気の吸引及び吹き出しを制御する。
【００２６】
燃料電池車両１の前進中に、第１フロントグリル１４１及び第２フロントグリル１４２の少なくとも一方が開放されると、燃料電池車両１外の空気がエンジンルーム１１内に導入される。この空気は、まず、コンデンサ１５１を通過し、その際にコンデンサ１５１の内部流路を流れる冷媒と熱交換を行う。当該空気は、次にラジエータ１５２を通過し、その際にラジエータ１５２の内部流路を流れる冷却水と熱交換を行う。
【００２７】
アイドリング時等、燃料電池車両１が走行していない場合は、第１フロントグリル１４１及び第２フロントグリル１４２の少なくとも一方が開放された状態で、ＥＣＵ４０がファン１６を駆動させる。これにより、ファン１６は、第１フロントグリル１４１及び第２フロントグリル１４２の少なくとも一方を介して、燃料電池車両１外の空気をエンジンルーム１１内に吸引する。当該空気は、前述したようにコンデンサ１５１やラジエータ１５２を通過し、冷媒や冷却水と熱交換を行う。
【００２８】
この他にも、燃料電池車両１は、燃料電池システム２を備えている。燃料電池システム２は、モータ１２に駆動用の電力を供給する発電システムである。燃料電池システム２は、セルスタック２１と、水素ガス供給系統２２と、を有している。
【００２９】
セルスタック２１は、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受け、これらを用いて電気化学反応を生じさせことによって電力を発生させる機器である。本実施形態では、セルスタック２１は、水素ガスと空気とを用いて電力を発生させる。詳細には、セルスタック２１は、水素ガスと、空気に含まれる酸素とを用いて酸化還元反応を生じさせ、当該反応によって生じたエネルギーを電気エネルギーとして出力する。
【００３０】
セルスタック２１は、複数の単セル２１１によって構成されている。セルスタック２１は、複数の単セル２１１を、燃料電池車両１の前後方向に積層することによって構成されている。各単セル２１１は固体高分子形燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell）であり、所定量の水を含有している。また、各単セル２１１は直列に接続されおり、これにより、セルスタック２１は大きな電力を発生させることができる。セルスタック２１が発生させた電力は、バスバー等の不図示の電極部材を介してモータ１２に供給される。
【００３１】
水素ガス供給系統２２は、セルスタック２１に水素ガスを供給する機器である。一般に、セルスタック２１に燃料ガスや酸化剤ガスを供給したり、セルスタック２１の発電の制御を行ったりする機器は補機とも称される。図１では、当該補機のうち、水素ガスを供給する機器の一部を、水素ガス供給系統２２として図示している。
【００３２】
水素ガス供給系統２２は、配管２２１と、ポンプ２２２と、インジェクタ２２３と、を有している。配管２２１は、内部に流路が形成された管状の部材であり、耐熱性の高い材料によって形成されている。ポンプ２２２は、配管２２１に配置されている。ポンプ２２２は、不図示のモータを有しており、当該モータの回転駆動に伴って流体を圧送する。インジェクタ２２３は、通過する流体の圧力を低減する機器であり、配管２２１に配置されている。
【００３３】
セルスタック２１における発電反応に用いられなかった残余の水素ガスは、セルスタック２１から配管２２１内に排出される。配管２２１は、残余の水素ガスを帰還させ、セルスタック２１の後方側端部に導入するように、その一部が環状に形成されている。ポンプ２２２は、配管２２１内の水素ガスを加圧し、セルスタック２１に供給する。
【００３４】
セルスタック２１は、不図示の水素ガス供給源からも水素ガスの供給を受ける。水素ガス供給源は、水素タンクや水素吸蔵合金等によって構成されている。水素ガス供給源から配管２２１内に流入した水素ガスは、インジェクタ２２３を通過して減圧された後に、セルスタック２１に供給される。
【００３５】
また、燃料電池システム２には、第１温度センサ３１と第２温度センサ３２とが取り付けられている。
【００３６】
第１温度センサ３１は、セルスタック２１の温度を検知する機器である。第１温度センサ３１は、セルスタック２１のうち、燃料電池車両１の後方（つまり、燃料電池車両１の後退方向）側の端部の近傍に取り付けられている。第１温度センサ３１は、検知した温度に対応する検知信号を生成するとともに、当該検知信号をＥＣＵ４０に送信する。
【００３７】
第２温度センサ３２は、水素ガス供給系統２２の温度を検知する機器である。第２温度センサ３２は、配管２２１に取り付けられている。第２温度センサ３２は、検知した温度に対応する検知信号を生成するとともに、当該検知信号をＥＣＵ４０に送信する。
【００３８】
セルスタック２１は、図１に示されるように、水素ガス供給系統２２よりも前方側に位置するように配置されている。また、セルスタック２１は、その単セル２１１の積層方向が、水平方向に対して傾斜するように配置されている。この結果、セルスタック２１及び水素ガス供給系統２２は、第１フロントグリル１４１及び第２フロントグリル１４２側から見た場合に、少なくとも一部が互いに重合しないように配置されている。このようなセルスタック２１及び水素ガス供給系統２２の配置は、配管２２１内の流路抵抗を軽減するために、配管２２１を可及的に直線状に延びるよう形成したことに起因している。
【００３９】
セルスタック２１が水素ガス供給系統２２よりも上方に配置されたことに基づき、第１フロントグリル１４１と第２フロントグリル１４２とを介して、セルスタック２１と水素ガス供給系統２２とに供給される空気に差異が生じる。
【００４０】
第１フロントグリル１４１を介してエンジンルーム１１内に導入される空気は、セルスタック２１に優先的に供給される。つまり、第１フロントグリル１４１を介して導入された空気のうち、セルスタック２１に供給される空気の流量は、水素ガス供給系統２２に供給される空気の流量よりも大きくなる。このときセルスタック２１に供給される空気は、主にセルスタック２１の前方側端部を指向する。
【００４１】
一方、第２フロントグリル１４２を介してエンジンルーム１１内に導入される空気は、水素ガス供給系統に優先的に供給される。つまり、第２フロントグリル１４２を介して導入された空気のうち、水素ガス供給系統２２に供給される空気の流量は、セルスタック２１に供給される空気の流量よりも大きくなる。このとき、セルスタック２１に供給される空気は、主にセルスタック２１の後方側端部を指向する。
【００４２】
ＥＣＵ４０は、第１グリルシャッタ１７１及び第２グリルシャッタ１７２を制御し、第１フロントグリル１４１及び第２フロントグリル１４２の開口面積を適宜変更する。このような開口面積の調整により、セルスタック２１や水素ガス供給系統２２に供給される空気の流量を変更することが可能になる。
【００４３】
ところで、セルスタック２１は、電気化学反応に伴って生じる反応熱によって昇温し、高温になり易い。一方、水素ガス供給系統２２は、ポンプ２２２のモータがジュール熱を発生させて昇温するものの、その温度はセルスタック２１と比べて上昇し難い傾向がある。
【００４４】
セルスタック２１と水素ガス供給系統２２との間にこのような温度差が生じると、ポンプ２２２内等で結露水が発生するおそれがある。当該結露水がポンプ２２２によって水素ガスとともにセルスタック２１に進入すると、セルスタック２１において水素ガスや酸化剤ガスの流れが阻害され、発電効率が低下するおそれがある。
【００４５】
そこで、ＥＣＵ４０は、第１温度センサ３１に基づいて検知したセルスタック２１の温度が、第２温度センサ３２に基づいて検知した水素ガス供給系統２２の温度よりも高い場合に、この温度差を軽減すべく温度差軽減制御を実行する。続いて、図３乃至図５を参照しながら、この温度差軽減制御について説明する。図２及び図３は、図１に示される燃料電池車両１の一部のみを図示している。
【００４６】
そこで、ＥＣＵ４０は、燃料電池システム２を温度が低い状態から昇温させる暖機時など、セルスタック２１の温度が水素ガス供給系統２２の温度よりも高い場合に、温度差軽減制御を実行する。
【００４７】
温度差軽減制御では、図２に示されるように、第１フロントグリル１４１の開口面積が、第２フロントグリル１４２の開口面積よりも大きくなるように第１グリルシャッタ１７１及び第２グリルシャッタ１７２が制御される。図２は、第１グリルシャッタ１７１が第１フロントグリル１４１の開口面積を最大とし、第２グリルシャッタ１７２が第２フロントグリル１４２の開口面積をゼロとする様子を示している。
【００４８】
これにより、矢印Ｆ１で示されるように、第１フロントグリル１４１を介してエンジンルーム１１内に導入された空気が、セルスタック２１の前方側端部に積極的に供給される。一方、矢印Ｆ２で示されるように、第２フロントグリル１４２からは空気が導入されないため、水素ガス供給系統２２には空気が殆ど供給されない。この結果、セルスタック２１が空気によって冷却され、セルスタック２１の温度上昇が緩慢になる。一方、水素ガス供給系統２２の温度は迅速に上昇する。
【００４９】
セルスタック２１及び水素ガス供給系統２２の温度がいずれも所定値になるまで上昇し、燃料電池システム２の暖機が完了すると、ＥＣＵ４０は、温度差軽減制御を終了する。具体的には、ＥＣＵ４０は、図３に示されるように、第１フロントグリル１４１及び第２フロントグリル１４２の双方を開放させるように、第１グリルシャッタ１７１及び第２グリルシャッタ１７２を制御する。
【００５０】
これにより、矢印Ｆ３で示されるように、第１フロントグリル１４１を介してエンジンルーム１１内に導入された空気が、セルスタック２１に積極的に供給される。また、Ｆ４で示されるように、第２フロントグリル１４２を介してエンジンルーム１１内に導入された空気が、水素ガス供給系統２２に積極的に供給される。この結果、セルスタック２１及び水素ガス供給系統２２が空気によって積極的に冷却され、それぞれの温度は、発電効率を維持する観点から適切な値に維持される。
【００５１】
図４は、実施形態に係るセルスタック２１及び水素ガス供給系統２２の温度変化を実線で示している。また、比較例に係るセルスタック２１及び水素ガス供給系統２２の温度変化が、破線によって示されている。
【００５２】
ここでの比較例は、燃料電池システム２の構成において、暖機時に温度差軽減制御を実行しない形態の一例である。具体的には、当該比較例では、ＥＣＵ４０は、燃料電池システム２の暖機時に、第１フロントグリル１４１の開口面積がゼロとなり、第２フロントグリル１４２の開口面積が最大になるように、第１グリルシャッタ１７１及び第２グリルシャッタ１７２を制御する。
【００５３】
これにより、セルスタック２１には空気が殆ど供給されなくなる一方で、水素ガス供給系統２２には空気が積極的に供給される。したがって、時刻ｔ０から燃料電池システム２の暖機を開始すると、セルスタック２１は、空気による冷却が殆ど行われないため、その温度は急速に上昇する。一方、水素ガス供給系統２２は、空気によって冷却されるため、その温度上昇は緩慢となる。この結果、比較例では、セルスタック２１と水素ガス供給系統２２との温度差の最大値は、時刻ｔ１における温度差ΔＴ２となる。
【００５４】
一方、実施形態によれば、時刻ｔ０の燃料電池システム２の暖機開始に伴い、温度差軽減制御を実行する。前述したように、この温度差軽減制御の実行により、セルスタック２１が空気によって積極的に冷却されるため、セルスタック２１の温度上昇が緩慢になる。一方、水素ガス供給系統２２は、空気による冷却が殆ど行われないため、その温度は急速に上昇する。
【００５５】
この結果、実施形態では、セルスタック２１と水素ガス供給系統２２との温度差の最大値は、時刻ｔ２における温度差ΔＴ１となる。この実施形態に係る温度差ΔＴ１は、前述した比較例に係る温度差ΔＴ２よりも小さい。したがって、実施形態によれば、セルスタック２１と水素ガス供給系統２２との温度差を軽減し、結露水の発生を抑制することが可能になる。
【００５６】
図５は、実施形態に係るセルスタック２１における温度分布と含水量の分布を、実線で示している。また、比較例に係るセルスタック２１における温度分布と含水量の分布が、破線によって示されている。
【００５７】
ここでの比較例は、燃料電池システム２の構成において、燃料電池システム２の暖機時に温度差軽減制御を実行しない形態の一例である。具体的には、当該比較例では、ＥＣＵ４０は、燃料電池システム２の暖機時に、第１フロントグリル１４１の開口面積と、第２フロントグリル１４２の開口面積と、がそれぞれ最大になるように、第１グリルシャッタ１７１及び第２グリルシャッタ１７２を制御する。
【００５８】
これにより、燃料電池システム２の暖機時に、第１フロントグリル１４１及び第２フロントグリル１４２からエンジンルーム１１内に導入された空気が、セルスタック２１の前後方向において略一様に供給される。このため、セルスタック２１の温度は、その前方側端部及び後方側端部においてやや低い値となるものの、前後方向において大きな差異は生じない。この結果、セルスタック２１の含水量は、水素ガスが導入される後方側端部において大きな値になる。
【００５９】
一方、実施形態によれば、燃料電池システム２の暖機時に温度差軽減制御を実行する。前述したように、この温度差軽減制御の実行により、第１フロントグリル１４１からエンジンルーム１１内に導入された空気が、セルスタック２１の前方側端部に積極的に供給される。このため、セルスタック２１の後方側端部は、空気により積極的に冷却される前方側端部よりも高温になる。この結果、セルスタック２１の後方側端部では、単セル２１１の含水の気化が促される。したがって、実施形態のセルスタック２１の後方側端部における含水量は、比較例のものよりも小さな値になる。
【００６０】
この結果、実施形態によれば、ポンプ２２２内等で結露水が発生し、当該結露水がセルスタック２１に進入した場合でも、その後方側端部において、結露水を受容することが可能となる。この結果、結露水によるセルスタック２１の発電効率の低下を軽減することができる。
【００６１】
以上の説明のように、実施形態の構成によれば、ＥＣＵ４０は、セルスタック２１の温度が水素ガス供給系統２２の温度よりも高い場合に、温度差軽減制御を実行する。温度差軽減制御では、第１フロントグリル１４１の開口面積が第２フロントグリル１４２の開口面積よりも大きくなるように第１グリルシャッタ１７１及び第２グリルシャッタ１７２が制御される。したがって、温度差軽減制御の実行により、第１フロントグリル１４１を介して導入される空気によってセルスタック２１を積極的に冷却する一方で、水素ガス供給系統２２の保温を図ることが可能になる。この結果、セルスタック２１と水素ガス供給系統２２との温度差を軽減し、結露水の発生を抑制することが可能になる。
【００６２】
また、制御部は、セルスタック２１及び水素ガス供給系統２２の暖機時に、温度差軽減制御を実行してもよい。これにより、セルスタック２１と水素ガス供給系統２２との間に温度差が生じ易い暖機時に、結露水の発生を抑制することが可能になる。
【００６３】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１：燃料電池車両
２１：セルスタック
２２：水素ガス供給系統（燃料ガス供給系統）
２２：水素ガス供給系統
４０：ＥＣＵ（制御部）
１４１：第１フロントグリル
１４２：第２フロントグリル
１７１：第１グリルシャッタ
１７２：第２グリルシャッタ
２１１：単セル
２２１：配管
２２２：ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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