(57)【要約】【課題】燃料電池ラジエタおよび補機ラジエタを外気の流れる方向に対して直列に配置しても、燃料電池および補機の性能が低下するのを抑制できる燃料電池システムを提供すること。【解決手段】燃料電池システム１は、燃料電池１０と、燃料電池冷媒循環経路３１と、燃料電池冷媒循環ポンプ３２と、燃料電池ラジエタ３３と、補機２０と、補機冷媒循環経路４１と、補機冷媒循環ポンプ４２と、補機ラジエタ４３と、制御部５０と、を備える。制御部５０は、燃料電池１０または補機２０の冷却要求を出力する冷却要求出力部５２と、燃料電池冷媒循環ポンプ３２または補機冷媒循環ポンプ４２を駆動する循環装置駆動部５３と、下流側のラジエタで熱交換を行う場合には、上流側のラジエタの冷媒循環ポンプを駆動して、上流側のラジエタを通過する外気の温度を低下させる外気通過温度低下部５４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスの反応により発電を行う燃料電池と、
当該燃料電池を通って冷媒が循環可能な燃料電池冷媒循環経路と、
当該冷媒循環経路に設けられ冷媒を循環させる燃料電池冷媒循環装置と、
前記冷媒循環経路に設けられ冷媒と外気との熱交換を行う燃料電池ラジエタと、
前記燃料電池で発電した電力により駆動する補機と、
当該補機を通って冷媒が循環可能な補機冷媒循環経路と、
当該冷媒循環経路に設けられ冷媒を循環させる補機冷媒循環装置と、
前記冷媒循環経路に設けられ冷媒と外気との熱交換を行う補機ラジエタと、
前記燃料電池冷媒循環装置および前記補機冷媒循環装置を制御する制御手段と、を備え、
前記燃料電池ラジエタと前記補機ラジエタとは、外気の流れる方向に対して直列に配置される燃料電池システムであって、
前記制御手段は、前記燃料電池または前記補機の冷却要求を出力する冷却要求出力手段と、
当該冷却要求出力手段により燃料電池の冷却要求が出力された場合には、前記燃料電池冷媒循環装置を駆動して前記燃料電池ラジエタで熱交換を行い、前記冷却要求出力手段により前記補機の冷却要求が出力された場合には、前記補機冷媒循環装置を駆動して前記補機ラジエタで熱交換を行う循環装置駆動手段と、
前記冷却要求出力手段により前記燃料電池ラジエタおよび前記補機ラジエタのうち外気の流れる方向に対して下流側に配置されるものの冷却要求が出力された場合には、上流側に配置されるラジエタの冷媒循環装置を駆動して、上流側に配置されるラジエタを通過する外気の温度を低下させる外気通過温度低下手段と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記補機ラジエタは、外気の流れる方向に対して、前記燃料電池ラジエタよりも上流側に配置されることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段で検出された温度に基づいて、前記燃料電池の出力を制限する燃料電池出力制限手段と、をさらに備え、
前記冷却要求出力手段は、前記燃料電池出力制限手段により前記燃料電池の出力が制限されると、前記燃料電池の冷却要求を出力することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記補機は、前記燃料電池にカソードガスを供給するカソード過給器を含むことを特徴とする燃料電池システム。
【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。詳しくは、自動車に搭載される燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の新たな動力源として燃料電池システムが注目されている。燃料電池システムは、例えば、反応ガスを化学反応させて発電する燃料電池と、反応ガス流路を介して燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給装置と、この反応ガス供給装置を制御する制御装置と、を備える。
【０００３】
燃料電池は、例えば、数十個から数百個のセルが積層されたスタック構造である。ここで、各セルは、膜電極構造体（ＭＥＡ）を一対のセパレータで挟持して構成され、膜電極構造体は、アノード電極（陽極）およびカソード電極（陰極）の２つの電極と、これら電極に挟持された固体高分子電解質膜とで構成される。
【０００４】
この燃料電池のアノード電極に反応ガスとしての水素ガスを供給し、カソード電極に反応ガスとしての酸素を含む空気を供給すると、電気化学反応により発電する。
【０００５】
ところで、以上の燃料電池には、ほぼ純水に等しい燃料電池冷媒が流通する循環経路が設けられる。燃料電池冷媒は、燃料電池のセパレータ間に供給され、燃料電池を冷却することで温度が上昇するが、燃料電池ラジエタで熱交換することにより冷却されて、再び、燃料電池に供給される。
【０００６】
また、以上の燃料電池には、補機が接続される。この補機は、燃料電池から出力された電力により駆動する駆動モータや冷房装置、燃料電池から出力された電流を制限する電流制限器（ＶＣＵ）、および、燃料電池にエアを供給するエアコンプレッサなどである。
これらの補機には、燃料電池冷媒と異なり、不凍液が補機冷媒として流通する循環経路が設けられる。補機冷媒は、補機に供給されて、補機を冷却することで温度が上昇するが、補機ラジエタで熱交換することにより冷却されて、再び、補機に供給される。
【０００７】
これら燃料電池ラジエタおよび補機ラジエタは、外気の流れる方向に対して直列に配置される。
この理由は、燃料電池や補機の冷媒は、ラジエタに流入する際、外気との温度差がそれほど大きくないため、冷媒の熱交換を十分に行うためにラジエタの面積を大きくする必要があるにもかかわらず、自動車内のラジエタを収容するスペースが限られているからである。
【０００８】
ここで、燃料電池の温度が低くなりすぎると、発電性能が低下するため、燃料電池ラジエタを補機ラジエタの下流に配置し、燃料電池冷媒が循環する循環経路にバイパスを設け、三方弁により、燃料電池ラジエタに流れる燃料電池冷媒の流量を調整する手法が提案されている（特許文献１参照）。
この提案によれば、燃料電池ラジエタを補機ラジエタの下流に配置することで、補機ラジエタを通過して暖められた外気と燃料電池冷媒とで熱交換を行い、燃料電池が過度に冷却されるのを防止する。
また、三方弁を制御することで、燃料電池ラジエタに流れる燃料電池冷媒の流量を調整して、燃料電池が過度に冷却されるのを防止する。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２５９４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述の手法では、燃料電池が高温状態となった場合でも、補機ラジエタを通過した外気と燃料電池冷媒とで熱交換を行うため、燃料電池を冷却するのに時間がかかり、十分な発電性能を得られないおそれがあった。
そこで、燃料電池ラジエタを補機ラジエタの上流に配置して、燃料電池ラジエタを通過して暖められた外気と補機冷媒とで熱交換を行うことも考えられる。しかしながら、この方法では、今度は、補機を冷却するのに時間がかかり、補機の性能が低下するおそれがあった。
【００１１】
本発明は、燃料電池ラジエタおよび補機ラジエタを外気の流れる方向に対して直列に配置しても、燃料電池および補機の性能が低下するのを抑制できる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】
【００１２】
本発明の燃料電池システム（例えば、後述の燃料電池システム１）は、反応ガスの反応により発電を行う燃料電池（例えば、後述の燃料電池１０）と、当該燃料電池を通って冷媒が循環可能な燃料電池冷媒循環経路（例えば、後述の燃料電池冷媒循環経路３１）と、当該燃料電池冷媒循環経路に設けられ冷媒を循環させる燃料電池冷媒循環装置（例えば、後述の燃料電池冷媒循環ポンプ３２）と、前記燃料電池冷媒循環経路に設けられ冷媒と外気との熱交換を行う燃料電池ラジエタ（例えば、後述の燃料電池ラジエタ３３）と、前記燃料電池で発電された電力により駆動する補機（例えば、後述の補機２０）と、当該補機を通って冷媒が循環可能な補機冷媒循環経路（例えば、後述の補機冷媒循環経路４１）と、当該補機冷媒循環経路に設けられ冷媒を循環させる補機冷媒循環装置（例えば、後述の補機冷媒循環ポンプ４２）と、前記補機冷媒循環経路に設けられ冷媒と外気との熱交換を行う補機ラジエタ（例えば、後述の補機ラジエタ４３）と、前記燃料電池冷媒循環装置および前記補機冷媒循環装置を制御する制御手段（例えば、後述の制御部５０）と、を備え、前記燃料電池ラジエタと前記補機ラジエタとは、外気の流れる方向に対して直列に配置される燃料電池システムであって、前記制御手段は、前記燃料電池または前記補機の冷却要求を出力する冷却要求出力手段（例えば、後述の冷却要求出力部５２）と、当該冷却要求出力手段により前記燃料電池の冷却要求が出力された場合には、前記燃料電池冷媒循環装置を駆動して前記燃料電池ラジエタで熱交換を行い、前記冷却要求出力手段により前記補機の冷却要求が出力された場合には、前記補機冷媒循環装置を駆動して前記補機ラジエタで熱交換を行う循環装置駆動手段（例えば、後述の循環装置駆動部５３）と、前記燃料電池ラジエタおよび前記補機ラジエタのうち外気の流れる方向に対して下流側に配置されるもので熱交換を行う場合には、上流側に配置されるラジエタの冷媒循環装置を駆動して、上流側に配置されるラジエタを通過する外気の温度を低下させる外気通過温度低下手段（例えば、後述の外気通過温度低下部５４）と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、燃料電池ラジエタおよび補機ラジエタのうち下流側に配置される方で熱交換を行う場合には、下流側に配置されるラジエタの冷媒循環装置に加えて、上流側に配置されるラジエタの冷媒循環装置を駆動して、上流側に配置されるラジエタを通過する外気の温度を低下させる。
よって、従来に比べて下流側に配置されるラジエタの熱交換率が向上し、下流側に配置されるラジエタの冷媒循環経路を流通する冷媒の温度を十分に低下させることができる。その結果、燃料電池ラジエタおよび補機ラジエタを外気の流れる方向に対して直列に配置しても、燃料電池および補機の性能が低下するのを抑制できる。
【００１４】
この場合、前記補機ラジエタは、外気の流れる方向に対して、前記燃料電池ラジエタよりも上流側に配置されることが好ましい。
【００１５】
燃料電池の発電性能は、温度依存性が高く、具体的には、燃料電池の温度が低くなりすぎると、発電性能が低下するという問題がある。
そこで、この発明によれば、外気の流れる方向に対して、補機ラジエタを燃料電池ラジエタよりも上流側に配置した。よって、補機ラジエタを通過してある程度暖められた外気と燃料電池冷媒とで熱交換を行うことになり、燃料電池が過度に冷却されるのを防止できる。その結果、燃料電池の温度を好領域とすることができ、燃料電池の発電性能を確保できる。
【００１６】
この場合、前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段（例えば後述の燃料電池冷媒温度センサ３１１）をさらに備え、前記制御手段は、前記温度検出手段で検出された温度に基づいて、前記燃料電池の出力を制限する燃料電池出力制限手段（例えば、後述の燃料電池出力制限部５１）と、をさらに備え、前記冷却要求出力手段は、前記燃料電池出力制限手段により前記燃料電池の出力が制限されると、前記燃料電池の冷却要求を出力することが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、燃料電池が高温になると膜が劣化するため、燃料電池出力制限手段により、燃料電池の出力を制限する。この場合でも、冷却要求出力手段により燃料電池の冷却要求を出力するので、上流側の補機ラジエタを通過する外気の温度を低下させることで、燃料電池ラジエタの熱交換効率を向上できる。よって、燃料電池が高温になるのを防止して、燃料電池の出力を向上でき、燃料電池の過加熱による膜の劣化を防止しつつ、燃料電池の出力を上昇させることができる。
【００１８】
この場合、前記補機は、前記燃料電池にカソードガスを供給するカソード過給機（例えば、後述のエア過給機３）を含むことが好ましい。
【００１９】
この発明によれば、カソード過給機を補機に含めたので、外気通過温度低下手段により補機冷媒循環装置を駆動して補機を冷却した場合には、カソード過給機も冷却される。よって、燃料電池に供給されるカソードガスの温度を低下させることができ、燃料電池の温度が上昇するのを抑制できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、従来に比べて下流側に配置されるラジエタの熱交換率が向上し、下流側に配置されるラジエタの冷媒循環経路を流通する冷媒の温度を十分に低下させることができる。その結果、燃料電池ラジエタおよび補機ラジエタを外気の流れる方向に対して直列に配置しても、燃料電池および補機の性能が低下するのを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１のブロック図である。
燃料電池システム１は、自動車に搭載され、反応ガスとしての水素ガスおよびエア（空気）を反応させて発電を行う燃料電池１０と、この燃料電池１０で発電した電力により駆動する補機２０と、燃料電池１０を冷却する燃料電池冷却装置３０と、補機２０を冷却する補機冷却装置４０と、これらを制御する制御手段としての制御部５０（図２参照）と、を有する。
【００２２】
このような燃料電池１０は、アノード電極（陽極）側に水素ガスが供給され、カソード電極（陰極）側に酸素を含むエアが供給されると、電気化学反応により発電する。
燃料電池１０には、燃料電池で発電した電流値を測定する電流センサ１０１が設けられる。
【００２３】
燃料電池システム１には、燃料電池１０のアノード電極側に水素ガスを供給する水素供給装置２と、燃料電池１０のカソード電極側にエアを供給するカソード過給機としてのエア過給機３と、が設けられる。
【００２４】
補機２０は、複数のデバイスで構成される。具体的には、補機２０には、自動車の車輪を駆動する駆動モータ２１と、燃料電池１０で発電された電力を制御するＶＣＵ（電流制限器）２２と、自動車の室内の温度や湿度を調整するエアコン２３と、が含まれるほか、上述のエア過給機３が含まれる。
【００２５】
燃料電池冷却装置３０は、燃料電池１０を通って冷媒が循環可能な燃料電池冷媒循環経路３１と、この燃料電池冷媒循環経路３１に設けられ冷媒を循環させる燃料電池冷媒循環装置としての燃料電池冷媒循環ポンプ３２と、燃料電池冷媒循環経路３１に設けられ冷媒と外気との熱交換を行う燃料電池ラジエタ３３と、を備える。
燃料電池冷媒循環経路３１には、冷媒の温度を測定する温度検出手段としての燃料電池冷媒温度センサ３１１が設けられる。
【００２６】
補機冷却装置４０は、補機２０を通って冷媒が循環可能な補機冷媒循環経路４１と、補機冷媒循環経路４１に設けられ冷媒を循環させる補機冷媒循環装置としての補機冷媒循環ポンプ４２と、補機冷媒循環経路に設けられ冷媒と外気との熱交換を行う補機ラジエタ４３と、を備える。
補機冷媒循環経路４１には、冷媒の温度を測定する補機冷媒温度センサ４１１が設けられる。
【００２７】
上述の燃料電池ラジエタ３３と補機ラジエタ４３とは、外気の流れる方向に対して直列に配置される。具体的には、補機ラジエタ４３は、外気の流れる方向に対して、燃料電池ラジエタ３３よりも上流側に配置される。
【００２８】
図２は、制御部５０の構成を示すブロック図である。
制御部５０は、水素供給装置２およびエア過給機３を制御して、燃料電池１０を発電させるほか、燃料電池冷却装置３０および補機冷却装置４０を駆動して、燃料電池および補機を冷却する。
【００２９】
この制御部５０は、具体的には、燃料電池出力制限手段としての燃料電池出力制限部５１と、冷却要求出力手段としての冷却要求出力部５２と、循環装置駆動手段としての循環装置駆動部５３と、外気通過温度低下手段としての外気通過温度低下部５４と、を備える。
【００３０】
燃料電池出力制限部５１は、燃料電池冷媒温度センサ３１１で検出された温度に基づいて、燃料電池１０の出力を制限する。具体的には、燃料電池冷媒の温度が所定値を超えると、燃料電池の出力を制限する。
【００３１】
冷却要求出力部５２は、燃料電池１０または補機２０の冷却要求を出力する。具体的には、燃料電池出力制限部５１により燃料電池の出力が制限されると、燃料電池１０の冷却要求を出力する。
【００３２】
循環装置駆動部５３は、冷却要求出力部５２により燃料電池１０の冷却要求が出力された場合には、燃料電池冷媒循環ポンプ３２を駆動して燃料電池ラジエタ３３で熱交換を行い、冷却要求出力部５２により補機２０の冷却要求が出力された場合には、補機冷媒循環ポンプ４２を駆動して補機ラジエタ４３で熱交換を行う。
【００３３】
外気通過温度低下部５４は、燃料電池ラジエタ３３および補機ラジエタ４３のうち外気の流れる方向に対して下流側に配置されるもので熱交換を行う場合には、上流側に配置されるラジエタの冷媒循環ポンプを駆動して、上流側に配置されるラジエタを通過する外気の温度を低下させる。
本実施形態では、補機ラジエタ４３が外気の流れる方向に対して燃料電池ラジエタ３３よりも上流側に配置されるため、外気通過温度低下部５４は、補機ラジエタ４３の補機冷媒循環ポンプ４２の回転数を上昇させることで、補機ラジエタ４３を通過する外気の温度を低下させる。
【００３４】
外気通過温度低下部５４は、基準値算出部５４１と、増量値算出部５４２と、指令値算出部５４３と、を備える。
【００３５】
基準値算出部５４１は、燃料電池１０の発電電流の目標値に基づいて、補機冷媒循環ポンプの回転数の基準値ＮＢＳを算出する。具体的には、燃料電池の発電電流の目標値に基づいて、補機を構成する各デバイスに供給される電力を求めて、さらに、各デバイスを冷却するのに必要な補機冷媒の流量を求める。この補機冷媒の流量のうち最大のものを抽出し、この最大の流量を補機冷媒循環経路４１に流通させるための補機冷媒循環ポンプ４２の回転数を、補機冷媒循環ポンプ４２の回転数の基準値ＮＢＳとする。
【００３６】
増量値算出部５４２は、補機冷媒循環ポンプ４２の回転数の増量値ＮＵＰを算出する。具体的には、燃料電池冷媒の温度が所定値を超えるか否かを判定し、この判定がＮＯの場合には、増量値ＮＵＰをゼロとし、この判定がＹＥＳの場合には、燃料電池冷媒の温度に基づいて、図３のグラフに従い、補機冷媒循環ポンプ４２の回転数の増量値ＮＵＰを算出する。
【００３７】
図３は、燃料電池冷媒の温度ＴＷと、補機冷媒循環ポンプの回転数の増量値ＮＵＰと、の関係を示す図である。
増量値ＮＵＰは、燃料電池冷媒の温度がゼロからＴ１になるまでの期間、ゼロであるが、燃料電池冷媒の温度がＴ１を超えると、ゼロから上昇し、温度Ｔ２では、所定値Ａとなり、その後、一定となる。
【００３８】
指令値算出部５４３は、補機冷媒循環ポンプ４２の回転数の基準値ＮＢＳと増量値ＮＵＰとに基づいて、補機冷媒循環ポンプ４２の回転数の指令値ＮＣＭＤを算出する。具体的には、まず、補機冷媒循環ポンプ４２の回転数の基準値ＮＢＳと増量値ＮＵＰとの和を算出する。次に、補機冷媒循環ポンプ４２の上限の回転数を上限値ＮＬＭＴとして記憶しておき、基準値ＮＢＳと増量値ＮＵＰとの和が上限値ＮＬＭＴを越えるか否か判定する。この判定がＮＯの場合には、基準値ＮＢＳと増量値ＮＵＰとの和を指令値ＮＣＭＤとし、この判定がＹＥＳの場合には、上限値ＮＬＭＴを指令値ＮＣＭＤとする。
【００３９】
燃料電池システム１は、以下のように動作する。
すなわち、エア過給機３を駆動して、燃料電池１０のカソード側にエアを供給するとともに、水素供給装置２を駆動して、燃料電池１０のアノード側に水素ガスを供給する。燃料電池１０に供給された水素ガスおよびエアは、発電に供された後、燃料電池１０からアノード側の生成水などの残留水と共に排出される。また、補機２０は、燃料電池１０で発電された電力により駆動する。
【００４０】
ここで、補機２０の温度が上昇すると、補機２０の冷却要求を出力し、補機冷媒循環ポンプ４２を駆動して補機ラジエタ４３で熱交換を行う。
また、燃料電池１０の温度が上昇すると、燃料電池の出力を制限するととともに、燃料電池１０の冷却要求を出力し、燃料電池冷媒循環ポンプ３２を駆動して燃料電池ラジエタ３３で熱交換を行う。同時に、補機ラジエタ４３の補機冷媒循環ポンプ４２を駆動して、補機ラジエタ４３を通過する外気の温度を低下させる。
【００４１】
次に、上述の燃料電池システム１について、補機冷媒循環ポンプ４２の回転数を決定する手順を、図４のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、基準値算出部５４１により、燃料電池１０の発電電流の目標値に基づいて、補機冷媒循環ポンプの回転数の基準値ＮＢＳを算出する（ＳＴ１）。
【００４２】
増量値算出部５４２により、燃料電池冷媒の温度が所定値を超えるか否かを判定する（ＳＴ２）。この判定がＮＯの場合には、増量値ＮＵＰをゼロとし（ＳＴ３）、この判定がＹＥＳの場合には、燃料電池冷媒の温度に基づいて、補機冷媒循環ポンプ４２の回転数の増量値ＮＵＰを算出する（ＳＴ４）。
【００４３】
ＳＴ５では、指令値算出部５４３により、補機冷媒循環ポンプ４２の回転数の基準値ＮＢＳと増量値ＮＵＰとに基づいて、補機冷媒循環ポンプ４２の回転数の指令値ＮＣＭＤを算出する（ＳＴ５）。
【００４４】
ＳＴ６では、指令値補正部５４４により、補機冷媒循環ポンプ４２の上限の回転数を上限値ＮＬＭＴとし、指令値ＮＣＭＤが上限値ＮＬＭＴを越えるか否か判定する。この判定がＮＯの場合には、基準値ＮＢＳと増量値ＮＵＰとの和を指令値ＮＣＭＤとし、補正を行わない（ＳＴ７）。一方、この判定がＹＥＳの場合には、上限値ＮＬＭＴを指令値ＮＣＭＤとする（ＳＴ８）。
【００４５】
図５は、以上の燃料電池システム１のタイミングチャートである。
時刻ｔ０においてアクセルを踏下すると、燃料電池の出力が増加し、自動車が加速する。燃料電池の出力が増加するため、燃料電池冷媒の温度が上昇する。
【００４６】
その後、時刻ｔ１において、燃料電池冷媒の温度が上限値に到達する。すると時刻ｔ１以降、燃料電池の出力は制限されて、自動車の速度は、一定速度Ｖ１になる。
【００４７】
そこで、時刻ｔ２において、補機冷媒循環ポンプの回転数を上昇させ、補機冷媒の流量を増加させる。すると、時刻ｔ２以降、補機ラジエタを通過する外気の温度が低下し、燃料電池ラジエタの熱交換率が向上するので、燃料電池冷媒の温度が低下する。よって、燃料電池の出力の制限が解除され、燃料電池の出力は再び上昇する。その結果、燃料電池冷媒の温度は、一旦低下した後、再び上昇する。
【００４８】
時刻ｔ３において、燃料電池冷媒の温度は、再び上限値に到達する。すると時刻ｔ３以降、燃料電池の出力は再び制限されて、自動車の速度は、一定速度Ｖ２になる。
【００４９】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）下流側に配置された燃料電池ラジエタ３３で熱交換を行う場合には、燃料電池ラジエタ３３の燃料電池冷媒循環ポンプ３２に加えて、上流側に配置された補機ラジエタ４３の補機冷媒循環ポンプ４２を駆動して、上流側に配置された補機ラジエタ４３を通過する外気の温度を低下させる。
よって、従来に比べて下流側に配置された燃料電池ラジエタ３３の熱交換率が向上し、燃料電池ラジエタ３３の燃料電池冷媒循環経路３１を流通する冷媒の温度を十分に低下させることができる。その結果、燃料電池ラジエタ３３および補機ラジエタ４３を外気の流れる方向に対して直列に配置しても、燃料電池１０および補機２０の性能が低下するのを抑制できる。
【００５０】
（２）外気の流れる方向に対して、補機ラジエタ４３を燃料電池ラジエタ３３よりも上流側に配置した。よって、補機ラジエタ４３を通過してある程度暖められた外気と燃料電池冷媒とで熱交換を行うことになり、燃料電池１０が過度に冷却されるのを防止できる。その結果、燃料電池１０の温度を好領域とすることができ、燃料電池１０の発電性能を確保できる。
【００５１】
（３）燃料電池１０が高温になると膜が劣化するため、燃料電池出力制限部５１により、燃料電池１０の出力を制限する。この場合でも、冷却要求出力部５２により燃料電池１０の冷却要求を出力するので、上流側の補機ラジエタ４３を通過する外気の温度を低下させることで、燃料電池ラジエタ３３の熱交換効率を向上できる。よって、燃料電池１０が高温になるのを防止して、燃料電池１０の出力を向上でき、燃料電池１０の過加熱による膜の劣化を防止しつつ、燃料電池１０の出力を上昇させることができる。
【００５２】
（４）エア過給機３を補機２０に含めたので、外気通過温度低下部５４により補機冷媒循環ポンプ４２を駆動して補機２０を冷却した場合には、エア過給機３も冷却される。よって、燃料電池１０に供給されるエアの温度を低下させることができ、燃料電池１０の温度が上昇するのを抑制できる。
【００５３】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、外気の流れる方向に対して、補機ラジエタ４３を燃料電池ラジエタ３３よりも上流側に配置したが、これに限らず、補機ラジエタ４３を燃料電池ラジエタ３３よりも下流側に配置してもよい。このようにすれば、補機２０の温度が上昇するのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池システムのブロック図である。
【図２】前記実施形態に係る燃料電池システムの制御手段のブロック図である。
【図３】前記実施形態に係る燃料電池システムについて、燃料電池冷媒の温度と補機冷媒循環装置の回転数の増量値との関係を示す図である。
【図４】前記実施形態に係る燃料電池システムの動作のフローチャートである。
【図５】前記実施形態に係る燃料電池システムのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１      燃料電池システム
３      エア過給機（カソード過給機）
１０    燃料電池
２０    補機
３１    燃料電池冷媒循環経路
３２    燃料電池冷媒循環ポンプ（燃料電池冷媒循環装置）
３３    燃料電池ラジエタ
４１    補機冷媒循環経路
４２    補機冷媒循環ポンプ（補機冷媒循環装置）
４３    補機ラジエタ
５０    制御部（制御手段）
５１    燃料電池出力制限部（燃料電池出力制限手段）
５２    冷却要求出力部（冷却要求出力手段）
５３    循環装置駆動部（循環装置駆動手段）
５４    外気通過温度低下部（外気通過温度低下手段）
３１１  燃料電池冷媒温度センサ（温度検出手段）
【図１】
2009016318.tif 000003
【図２】
2009016318.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009016318.tif 000006
【図５】
2009016318.tif 000007