JP2016096044A5

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Publication number: JP2016096044A5
Application number: JP2014231826A
Authority: JP
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2016-07-07
Anticipated expiration: 2034-11-14

Claims

燃料電池搭載車両に搭載される燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池に冷却液を供給する冷却液供給流路と、前記冷却液を冷却するラジエータと、前記ラジエータに風を当てるためのラジエータファンと、前記冷却液供給流路に設けられ前記燃料電池に前記冷却液を供給する冷却液ポンプとを備える冷却系回路と、
制御部と、
前記燃料電池搭載車両の速度を取得する速度計と、
を備え、
前記制御部は、前記燃料電池搭載車両の速度に応じて、前記ラジエータファンの駆動量に上限値を設定し、該上限値の下で、前記冷却液ポンプの流量と前記ラジエータファンの駆動量とを調整して前記燃料電池を冷却する第１冷却制御を実行する、燃料電池システム。
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記第１冷却制御において、
前記燃料電池の発電電力から前記燃料電池の発熱量を算出し、
前記ラジエータファンの駆動量の前記上限値の下で、前記発熱量を放熱でき、かつ、前記冷却液ポンプと前記ラジエータファンで消費される電力が最小となるように、前記冷却液ポンプの流量と前記ラジエータファンの駆動量とを調整する、燃料電池システム。
請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記第１冷却制御において前記冷却系回路から前記発熱量のすべてを放熱できない場合には、
前記制御部は、
前記冷却液に前記発熱量から放熱量を引いた熱量を蓄熱させ、
前記発熱量が前記放熱量より小さくなった場合であっても、前記冷却液の温度が予め定められた値以下になるまでは、前記冷却液ポンプの流量と前記ラジエータファンの駆動量を前記発熱量が前記放熱量より小さくなる前の値に維持する、燃料電池システム。
請求項３に記載の燃料電池システムにおいて、
前記第１冷却制御において前記冷却液に蓄熱された前記熱量を放熱させるときには、
前記制御部は、
前記燃料電池搭載車両の速度に基づいて設定した前記ラジエータファンの駆動量の前記上限値よりも低い駆動量を設定し、前記冷却液の温度が予め定められた値以下になるまで、前記低い駆動量を超えないように前記ラジエータファンの駆動量を調整しつつ前記第１冷却制御を実行する、燃料電池システム。
請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記第１冷却制御において前記冷却系回路から前記発熱量のすべてを放熱できない場合には、
前記制御部は、
前記冷却液に前記発熱量から放熱量を引いた熱量を蓄熱させ、
前記発熱量が前記放熱量より小さくなった場合であっても、前記冷却液に蓄熱された蓄熱量が予め定められた値以下になるまでは、前記冷却液ポンプの流量と前記ラジエータファンの駆動量を前記発熱量が前記放熱量より小さくなる前の値に維持する、燃料電池システム。
請求項５に記載の燃料電池システムにおいて、
前記第１冷却制御において、前記冷却液に蓄熱された前記蓄熱量を放熱させるときには、
前記制御部は、
前記燃料電池搭載車両の速度に基づいて設定した前記ラジエータファンの駆動量の前記上限値よりも低い駆動量を設定し、前記蓄熱量が予め定められた値以下になるまで、前記低い駆動量を超えないように前記ラジエータファンの駆動量を調整しつつ前記第１冷却制御を実行する、燃料電池システム。
請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記第１冷却制御では前記発熱量のすべてを放熱できない場合であって、前記冷却液に前記発熱量から放熱量を引いた差分が前記冷却液に蓄積されて増大していく蓄熱量が予め定められた値より大きくなった場合には、前記制御部は、前記燃料電池搭載車両の速度に基づいて設定した前記ラジエータファンの駆動量の上限をさらに高い駆動量に変更して、前記さらに高い駆動量を上限値として、前記冷却液ポンプの流量と前記ラジエータファンの駆動量とを調整して前記燃料電池を冷却する第２冷却制御を実行する、燃料電池システム。
請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、さらに、
前記冷却液の温度を測定するセンサを備え、
前記第１冷却制御では前記発熱量のすべてを放熱できない場合であって、前記冷却液の温度が予め定められた値より大きい場合には、前記制御部は、前記燃料電池搭載車両の速度に基づいて設定した前記ラジエータファンの駆動量の上限をさらに高い駆動量に変更し、前記さらに高い駆動量を上限値として、前記冷却液ポンプの流量と前記ラジエータファンの駆動量とを調整して前記燃料電池を冷却する第２冷却制御を実行する、燃料電池システム。
請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記第１冷却制御において、前記冷却液ポンプの流量と前記ラジエータファンの駆動量にて実現させる放熱能力の範囲を少なくとも２以上の区間に区切り、各区間の放熱量を最小電力にて実現する手段として、前記冷却液ポンプの流量と前記ラジエータファンの駆動量のいずれか一方を変化させ他方を固定する、燃料電池システム。
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、さらに、
前記燃料電池から排出された冷却液を前記ラジエータに送らずに前記冷却液ポンプにバイパスするバイパス管と、前記燃料電池から排出された冷却液を前記ラジエータと前記バイパス管とに分流する分流弁と、
を備え、
前記制御部は、前記第１冷却制御において、
前記燃料電池の発電電力から前記燃料電池の発熱量を算出し、
前記ラジエータファンの駆動量の上限値の下で、前記発熱量を放熱でき、かつ、前記冷却液ポンプと前記ラジエータファンで消費される電力が最小となるように、前記冷却液ポンプの流量と前記ラジエータファンの駆動量と前記分流弁の分流比と、を調整する、燃料電池システム。
請求項１０に記載の燃料電池システムにおいて、
前記制御部は、前記第１冷却制御において、前記冷却液ポンプの流量と前記ラジエータファンの駆動量と前記分流比にて実現させる放熱能力の範囲を少なくとも２以上の区間に区切り、各区間の放熱量を最小電力にて実現する手段として、前記冷却液ポンプの流量と前記ラジエータファンの駆動量と前記分流比のうちのいずれか一つを変化させ他方を固定する、燃料電池システム。
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の燃料電池システムを搭載した燃料電池搭載車両。