JP4563098B2 - 燃料電池システムおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、反応ガスにより発電する燃料電池と、該燃料電池の発電電力を蓄電可能な蓄電器とを備えた燃料電池システムおよびその制御方法に関するものである。

従来、例えば固体高分子膜型燃料電池は、固体高分子電解質膜をアノード（燃料極）とカソード（空気極）とで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して構成されたスタック（以下において燃料電池と呼ぶ）を備えている。アノードに燃料として水素が供給され、カソードに酸化剤として空気が供給されると、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電するようになっている。

このような燃料電池を備えたシステムを制御する技術として、例えば、特許文献１には、システム内に蓄電器を設けて、該蓄電器の電力を用いて補機を動作させて燃料電池の発電を開始する方法が知られる。
具体的には、蓄電器からの電力により、空気供給ポンプや冷却水循環ポンプ等の補機を作動させた後、燃料電池の発電を開始する。そして、燃料電池で発電した電力を前記補機に供給すると共に前記蓄電器の充電も行い、次の燃料電池の起動に備える技術が提案されている。
特開２００４−２２２５２号公報

しかしながら、従来の技術においては、以下のような問題がある。
すなわち、低温環境下において燃料電池システムの温度が低下して、それに伴い蓄電器の温度が低下してしまうと、蓄電池の内部抵抗が増加してしまうため、蓄電器からの出力が低下してしまう。その結果、低温環境下で蓄電器により補機を運転して燃料電池を起動する場合には、燃料電池で発電を開始するまでの補機の運転時間が長くなる虞があり、迅速な燃料電池の起動の障害となるという問題がある。

従って、本発明は、低温環境下においても蓄電器から安定した出力を得ることができ、迅速に燃料電池を起動することができる燃料電池システムおよびその制御方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、反応ガス供給流路（例えば、実施の形態における空気供給流路３）から供給される反応ガス（例えば、実施の形態における空気）により発電する燃料電池と、前記反応ガス供給流路に設けられる過給機（例えば、実施の形態における過給機４）と、蓄電器（例えば、実施の形態における蓄電器１９）と、前記蓄電器との熱交換を行わせる蓄電器用熱交換手段（例えば、実施の形態における蓄電器用熱交換器１５）と、前記過給機よりも下流側で前記反応ガス供給流路から分岐して前記蓄電器用熱交換手段に反応ガスを導入する第１流路（例えば、実施の形態における第１流路８）と、前記蓄電器用熱交換手段から前記反応ガス供給流路に合流する第２流路（例えば、実施の形態における第２流路９）とを備え、前記蓄電器用熱交換手段に流入する反応ガス流量を調整する反応ガス流量調整手段（例えば、実施の形態における開閉弁１０、１１、１３）がそれぞれ設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、前記反応ガス供給流路を流通する反応ガスは前記過給機により圧送され、このときに反応ガスは断熱圧縮により温度が上昇する。従って、前記蓄電器の温度が低い場合には、前記温度上昇した反応ガスを前記反応ガス流量調整手段により流量を調整して前記蓄電器用熱交換手段に前記第１流路を介して流入させる。これにより、前記温度上昇した反応ガスにより前記蓄電器を加温することができ、その内部抵抗を減少させることができる。そして、前記蓄電器用熱交換手段から流出した反応ガスは、前記第２流路を介して前記反応ガス供給流路に再度合流して、前記燃料電池に流入する。これにより、燃料電池では発電が開始される。このように、蓄電器の温度が低い場合であっても迅速に温度を上昇させることができるので、速やかに蓄電器の内部抵抗を減少させて出力を増大させることができる。従って、低温環境下においても蓄電器から安定した出力を得ることができ、迅速に燃料電池を起動することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のものであって、前記蓄電器用熱交換手段に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段（例えば、実施の形態における蓄電器用冷却ファン１６）と、該冷却ガス供給手段と前記蓄電器用熱交換手段とに接続され、前記冷却ガスを導入する冷却ガス流路と、前記蓄電器用熱交換手段に接続され、前記蓄電器用熱交換手段からガスを排出するガス排出流路（例えば、実施の形態における冷却風排出流路１８）とを備え、前記蓄電器用熱交換手段に流入する冷却ガス流量を調整する冷却ガス流量調整手段（例えば、実施の形態における開閉弁１２、１４）が設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、前記蓄電器の温度が高い場合には、前記冷却ガス供給手段により供給される冷却ガスの流量を前記冷却ガス流量調整手段により調整して前記蓄電器用熱交換手段へ導入することができる。これにより、前記蓄電器を前記冷却ガスにより冷却することができ、前記蓄電器を適温に保つことができる。そして、前記蓄電器を冷却したガスは前記ガス排出流路から排出される。このように、蓄電器の温度が高い場合であっても速やかに冷却して蓄電器を適温に保つことができるので、蓄電器の熱による劣化を抑えることができ、蓄電器の寿命を延ばすことができる。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の燃料電池システムの制御方法であって、前記蓄電器の温度が暖機開始設定温度（例えば、実施の形態における暖機開始設定温度Ｔ１）以下の場合は、前記蓄電器用熱交換手段への反応ガス流量を増加させ、前記蓄電器の温度が暖機終了設定温度（例えば、実施の形態における暖機終了設定温度Ｔ２）以上の場合は、前記蓄電器用熱交換手段への反応ガス流量を減少させるように制御を行い、前記暖機終了設定温度は前記暖機開始設定温度以上の温度であることを特徴とする。

この発明によれば、前記蓄電器の温度が前記暖機開始設定温度以下の場合には、前記過給機を流通する際に加熱された反応ガスをより多く前記蓄電器用熱交換手段に流通させることができるので、前記蓄電器を速やかに加熱することができる。また、前記蓄電器の温度が前記暖機終了設定温度以上の場合には、前記蓄電器用熱交換手段への反応ガス流量を減少させることで、前記蓄電器の加熱を抑えて温度上昇を抑制することができる。これらの制御を行うことで、前記蓄電器の温度が低温の場合でも速やかに温度を上昇させて出力を増加することができ、さらに、前記蓄電器の温度が一旦上昇した後には温度上昇を抑制することで、前記蓄電器を適正な温度で運転を継続できるので、安定した出力を得ることができる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載のものであって、前記暖機終了設定温度は前記暖機開始設定温度よりも高い温度であることを特徴とする。
この発明によれば、前記蓄電器の温度が前記暖機開始設定温度付近で変動するような場合であっても、前記蓄電器用熱交換手段への反応ガスの流量を頻繁に増加または減少させる事態（いわゆるハンチング）を防止することができ、安定した制御を行うことができる。

請求項５に係る発明は、請求項２に記載の燃料電池システムの制御方法であって、前記蓄電器の温度が暖機開始設定温度以下の場合は、前記蓄電器用熱交換手段への反応ガス流量を増加させ、前記蓄電器の温度が第１の暖機終了設定温度以上の場合は、前記蓄電器用熱交換手段への反応ガス流量を減少させ、前記蓄電器の温度が第２の暖機終了設定温度（例えば、実施の形態における冷却終了設定温度Ｔ３）以下の場合は、前記蓄電器用熱交換手段への冷却ガス流量を減少させ、前記蓄電器の温度が第３の暖機終了設定温度（例えば、実施の形態における冷却開始設定温度Ｔ４）より高い場合は、前記蓄電器用熱交換手段への冷却ガス流量を増加させるように設定し、前記第１の暖機終了設定温度は前記暖機開始設定温度以上の温度であり、前記第２の暖機終了設定温度は前記第１の暖機終了設定温度以上の温度であり、前記第３の暖機終了設定温度は前記第２の暖機終了設定温度以上の温度であることを特徴とする。

この発明によれば、前記蓄電器の温度が前記暖機開始設定温度以下の場合には、前記過給機を流通する際に加熱された反応ガスをより多く前記蓄電器用熱交換手段に流通させることができるので、前記蓄電器を速やかに加熱することができる。また、前記蓄電器の温度が前記第１の暖機終了設定温度以上の場合には、前記蓄電器用熱交換手段への反応ガス流量を減少させることで、前記蓄電器の加熱を抑えて温度上昇を抑制することができる。そして、前記蓄電器の温度が第３の暖機終了設定温度より高い場合は、前記蓄電器用熱交換手段への冷却ガス流量を増加させることで、前記蓄電器を速やかに冷却することができる。また、前記蓄電器の温度が第２の暖機終了設定温度以下の場合は、前記蓄電器用熱交換手段への冷却ガス流量を減少させることで、前記蓄電器の冷却を抑えて温度下降を抑制することができる。これらの制御を行うことで、前記蓄電器の温度が低温の場合でも速やかに温度を上昇させて出力を増加することができ、さらに、前記蓄電器の温度が一旦上昇した後には適正な温度に維持するように制御することができる。従って、前記蓄電器を適正な温度で運転を継続できるので、安定した出力を得ることができる。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載のものであって、前記第１の暖機終了設定温度は前記暖機開始設定温度よりも高い温度であり、前記第３の暖機終了設定温度は前記第２の暖機終了設定温度よりも高い温度である、という少なくともいずれかの条件を満たすことを特徴とする。

この発明によれば、前記蓄電器の温度が前記第１の暖機開始設定温度付近または前記第２の暖機開始設定温度付近で変動するような場合であっても、前記蓄電器用熱交換手段への反応ガスまたは冷却ガスの流量を頻繁に増加または減少させる事態（いわゆるハンチング）を防止することができ、安定した制御を行うことができる。

請求項１に係る発明によれば、蓄電器の温度が低い場合であっても迅速に温度を上昇させることができるので、速やかに蓄電器の内部抵抗を減少させて出力を増大させることができる。従って、低温環境下においても蓄電器から安定した出力を得ることができ、迅速に燃料電池を起動することができる。
請求項２に係る発明によれば、蓄電器の温度が高い場合であっても速やかに冷却して蓄電器を適温に保つことができるので、蓄電器の熱による劣化を抑えることができ、蓄電器の寿命を延ばすことができる。

請求項３に係る発明によれば、前記蓄電器の温度が低温の場合でも速やかに温度を上昇させて出力を増加することができ、さらに、安定した出力を得ることができる。
請求項４に係る発明によれば、前記蓄電器用熱交換手段への反応ガス流量の増加または減少するための制御を頻繁に行う事態（いわゆるハンチング）を防止することができ、安定した制御を行うことができる。

請求項５に係る発明によれば、前記蓄電器を適正な温度で運転を継続できるので、安定した出力を得ることができる。
請求項６に係る発明によれば、前記蓄電器用熱交換手段への反応ガス流量または冷却ガス流量の増加または減少するための制御を頻繁に行う事態（いわゆるハンチング）を防止することができ、安定した制御を行うことができる。

以下、この発明の実施の形態における燃料電池システムおよびその制御方法を図面と共に説明する。
図１は本発明の実施の形態における燃料電池システムの概略構成図である。同図に示す燃料電池２は、スルフォン酸系電解質材料からなる固体高分子電解質膜を燃料極（アノード）と空気極（カソード）とで両側から挟み込んで形成されたセルを、所定数積層したものである。

このように構成した燃料電池２のアノードに燃料ガスとして水素ガスを供給するとともに、カソードに酸化剤としての酸素を含む空気を供給すると、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電を行う。なお、この発電に伴って、水が生成される。

燃料電池システム１は、空気供給流路３の上流側に過給機（コンプレッサ）４を備え、過給機４を流通する空気を下流側に圧送する。
そして、空気供給流路３には、過給機４の下流側に冷却器５が設けられ、前記過給機４を通る際に加熱された空気を前記冷却器５により冷却する。また、冷却器５の下流側には加湿器６が設けられ、空気供給流路３を流通する空気を前記加湿器６により加湿する。このように温度と湿度とを調整された空気が、燃料電池２のカソードに供給される。

また、空気供給流路３には、過給機４の下流側であって冷却器５の上流側に、第１流路８が接続されている。この第１流路８は、蓄電器用熱交換器１５に接続されており、該蓄電器用熱交換器１５に反応ガスである空気を導入する流路である。
図２は図１に示す蓄電器用熱交換器の内部を示す概略斜視図である。同図に示すように、蓄電器用熱交換器１５は、内部に蓄電器１９を備え、該蓄電器１９に導入されるガス（この場合は空気）と熱交換させるためのものである。本実施の形態では、蓄電器用熱交換器１５の内部には、外形略直方体形状の蓄電器１９が複数個配設されている。そして、それぞれの蓄電器１９の側面部には、その外周方向に延在するフィン２０が複数個設けられている。このように蓄電器１９にフィン２０を設けることにより、蓄電器１９と熱交換を行うガスとの接触面積を増大させることができるため、より速やかに熱交換を行わせることが可能となる。

また、蓄電器用交換器１５には第２流路９が接続されている。第２流路９は、前記第１流路８よりも下流側であって冷却器５の上流側で、空気供給流路３に接続されている。そして、空気供給流路３における第１流路８と第２流路９との間の部位と、第１流路８、第２流路９には、それぞれ開閉弁１０、１１、１３が設けられている。それぞれの開閉弁１０、１１、１３を開閉制御することにより、過給機４を通って加熱された空気の前記蓄電器用熱交換器１５に導入される流量を調整することができる。

また、本実施の形態における燃料電池システム１は、冷却ガスを蓄電器用熱交換器１５に導入するための蓄電器用冷却ファン１６を備えている。冷却ファン１６は冷却風供給流路１７を介して蓄電器用熱交換器１５に接続されている。この冷却ファン１６を作動させることにより、冷却ガス（この場合は空気）を冷却風供給流路１７を介して蓄電器用熱交換器１５に流入させて、蓄電器用熱交換器１５内に設けられる蓄電器１９を冷却する。蓄電器用熱交換器１５には冷却風排出流路１８が接続され、蓄電器１９を冷却した冷却ガスを前記冷却風排出流路１８を介して排出する。そして、冷却風供給流路１７、冷却風排出流路１８には、それぞれ開閉弁１２、１４が設けられている。それぞれの開閉弁１２、１４を開閉制御することにより、前記蓄電器用熱交換器１５に導入される冷却ガスの流量を調整することができる。
なお、蓄電器用熱交換器１５には、蓄電器１９の温度を測定する温度センサ（図示せず）が設けられている。また、蓄電器１９の温度に基づいて上述した開閉弁１０〜１４の開閉制御を行う制御装置（図示せず）が設けられている。

上述のように構成された燃料電池システム１の処理内容について図３〜図６を用いて説明する。図３（ａ）、（ｂ）は、冷却手段である冷却ファン１６を用いない場合であって、蓄電器１９の暖機開始設定温度Ｔ１と暖機終了設定温度Ｔ２とが等しい場合についてのフローチャートである。
まず、ステップＳ１０で、蓄電器１９の温度を温度センサ（図示せず）により検出する。そして、ステップＳ１２で、検出した温度Ｔが暖機開始設定温度T１（＝暖機終了設定温度T２）より小さいか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳであればステップＳ１４に進み、判定結果がＮＯであればステップＳ１８に進む。

ステップＳ１４では、弁１０を“閉”にして空気供給流路３への空気の流入を遮断する。ついで、ステップＳ１６に進んで、弁１１、１３を“開”にして第１流路８、第２流路９を開放する。これにより、過給機４を通った空気は、第１流路８を介して蓄電器用熱交換器１５内に導入される。そして、本フローチャートの最初の処理に戻る。
上述のように、過給機４を通った空気は断熱圧縮により温度が上昇する。従って、前記蓄電器１９の温度が暖機開始設定温度Ｔ１よりも低い場合には、前記温度上昇した空気を前記蓄電器用熱交換器１５に前記第１流量を介して流入させることで、前記蓄電器１９を加温することができる。これにより、蓄電器１９の内部抵抗を減少させることができる。

一方、ステップＳ１２の判定結果がＮＯの時、すなわち、蓄電器１９の温度が暖機終了温度Ｔ２以上である時は、ステップＳ１８で、弁１１、１３を“閉”にして、第１流路８、第２流路９を遮断する。そして、ステップＳ２０で、弁１０を“開”にして空気供給流路３を開放する。これにより、過給機４を通った空気は蓄電器用熱交換器１５に流入することなく空気供給流路３を流通する。そして、本フローチャートの最初の処理に戻る。

このように、蓄電器１９の温度が低い場合であっても、過給機４により加熱された空気によって蓄電器１９の温度を迅速に上昇させることができるので、速やかに蓄電器１９の内部抵抗を減少させてその出力を増大させることができる。従って、低温環境下においても蓄電器１９から安定した出力を得ることができ、迅速に燃料電池２を起動することができる。

図４（ａ）〜（ｃ）は、冷却手段である冷却ファン１６を用いない場合であって、蓄電器１９の暖機開始設定温度Ｔ１よりも暖機終了設定温度Ｔ２が大きい場合についてのフローチャートである。なお、以下の説明において、前述のフローチャートと同一の処理内容については同一のステップ番号を付してその説明を適宜省略する。

図４においては、蓄電器１９の温度Ｔが暖機開始設定温度Ｔ１未満の場合の処理（ステップＳ１２の判定結果がＹＥＳの場合）は、図３に示したものと同様であるので、その説明を省略する。
蓄電器１９の温度Ｔが暖機開始設定温度Ｔ１以上の場合（ステップＳ１２の判定結果がＮＯの場合）には、ステップＳ２２に進んで、蓄電器１９の温度Ｔが暖機終了設定温度Ｔ２未満か否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ２４に進んで、弁１０、１１、１３の開閉状態をそれぞれ変更せずに、現状を維持する。そして、本フローチャートの最初の処理に戻る。

このようにすることで、前記蓄電器１９の温度Ｔが前記暖機開始設定温度Ｔ１付近で変動するような場合であっても、前記蓄電器用熱交換器１５への空気の流量を頻繁に増加または減少させる事態（いわゆるハンチング）を防止することができるため、安定した制御を行うことができる。なお、ステップＳ２２の判定結果がＮＯの場合の処理は、図３に示したものと同様であるので、説明を省略する。

図５（ａ）〜（ｃ）は、冷却ファン１６を用いる場合であって、蓄電器１９の暖機開始設定温度Ｔ１と暖機終了設定温度Ｔ２とが等しく、冷却終了設定温度Ｔ３と冷却開始設定温度Ｔ４とが等しい場合についてのフローチャートである。
この場合には、上述したステップＳ１２の判定結果がＹＥＳの場合（蓄電器１９の温度Ｔが暖機開始設定温度Ｔ１未満の場合）、ステップＳ３０に進んで、弁１０、１２、１４を“閉”にする。これにより、空気供給流路３への空気の流入、および、冷却ガスの冷却風供給流路１７への流入、冷却風排出流路１８への流出がそれぞれ遮断される。そして、ステップＳ１６で、弁１１、１３を“開”にして、第１流路８、第２流路９を開放する。これにより、蓄電器１９の速やかな加温が図られる。

一方、ステップＳ１２の判定結果がＮＯの場合（蓄電器１９の温度Ｔが暖機終了設定温度Ｔ２以上の場合）、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、蓄電器１９の温度Ｔが冷却終了設定温度Ｔ３（＝冷却開始設定温度Ｔ４）以下か否かを判定する。この判定結果がＹＥＳであればステップＳ２６に進み、判定結果がＮＯであればステップＳ１８に進む。

ステップＳ２６では、弁１１、１２、１３、１４を“閉”にする。これにより、第１流路８、冷却風供給流路１７、第２流路９、冷却風排出流路１８をそれぞれ遮断する。そして、ステップＳ２８で、弁１０を“開”にして、空気供給流路３を開放する。ついで、ステップＳ３４で、蓄電器用冷却ファン１６を“停止”して最初の処理に戻る。このように、ステップＳ３２の判定結果がＹＥＳの場合には、蓄電器１９の温度は適正であると判断できるので、蓄電器１９の加熱または冷却制御を停止することで、蓄電器１９を適正な温度に維持することができる。

一方、ステップＳ３２の判定結果がＮＯの場合（冷却開始設定温度Ｔ４よりも蓄電器１９の温度が高い場合）には、ステップＳ１８で、弁１１、１３を“閉”にして、第１流路８および第２流路９を遮断する。そして、ステップＳ３６で、弁１０、１２、１４を“開”にして、冷却風供給流路１７、冷却風排出流路１８を開放する。ついで、ステップＳ３８で、蓄電器用冷却ファン１６を作動させて“運転”状態にして、蓄電器用熱交換器１５内に冷却風を供給して、蓄電器１９を冷却する。前記蓄電器１９を冷却したガスは前記ガス排出流路から排出される。そして、本フローチャートの最初の処理に戻る。上記の処理により、前記蓄電器１９の温度が一旦上昇した後には温度上昇を抑制することで、前記蓄電器１９を適正な温度で運転を継続できるので、安定した出力を得ることができる。

このように、前記蓄電器１９の温度が高い場合には、開閉弁１２、１４を開いた状態で蓄電器用冷却ファン１６を作動させることで、冷却ガスを前記蓄電器用熱交換器１５に導入することができる。これにより、前記蓄電器１９を前記冷却ガスにより冷却することができ、前記蓄電器１９を適温に保つことができる。このように、蓄電器１９の温度が高い場合であっても速やかに冷却して蓄電器１９を適温に保つことができるので、蓄電器１９の熱による劣化を抑えることができ、蓄電器１９の寿命を延ばすことができる。

図６（ａ）〜（ｄ）は、冷却手段である冷却ファン１６を用いる場合であって、蓄電器１９の暖機開始設定温度Ｔ１よりも暖機終了設定温度Ｔ２が大きく、冷却終了設定温度Ｔ３よりも冷却開始設定温度Ｔ４が大きい場合についてのフローチャートである。
図６において、蓄電器１９の温度Ｔが暖機開始設定温度Ｔ１未満の場合の処理（ステップＳ１２の判定結果がＹＥＳの場合）、暖機開始設定温度Ｔ１以上かつ暖機終了設定温度Ｔ２未満の場合（ステップＳ２２の判定結果がＹＥＳの場合）、蓄電器１９の温度Ｔが暖機終了設定温度Ｔ２以上かつ冷却終了設定温度Ｔ３以下の場合（ステップＳ３２の判定結果がＹＥＳの場合）は、図３、図４、図５に示したものとそれぞれ同様であるので、その説明を省略する。

蓄電器１９の温度Ｔが冷却終了設定温度Ｔ３より大きい場合（ステップＳ３２の判定結果がＮＯの場合）には、ステップＳ４０に進んで、蓄電器１９の温度Ｔが冷却開始設定温度Ｔ４以下か否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ２４に進んで、現状維持の状態を継続する。また、ステップＳ４０の判定結果がＮＯの場合には、図５に示した処理と同様であるので、説明を省略する。

このようにすることで、前記蓄電器１９の温度Ｔが前記冷却終了設定温度Ｔ３付近で変動するような場合であっても、前記蓄電器用熱交換器１５に供給する冷却ガスである空気の流量を頻繁に増加または減少させる事態（いわゆるハンチング）を防止することができ、安定した制御を行うことができる。

なお、本発明の内容は上述の実施の形態のみに限られるものでないことはもちろんである。例えば、実施の形態では、反応ガス流路として、カソードに流通する空気供給流路に第１流路、第２流路を接続して、これらの流路に蓄電器用熱交換器を接続した場合について説明したが、アノードに流通する水素供給流路についても同様に構成してもよい。また、実施の形態では、第１流路と冷却風供給流路とが合流し、下流側で蓄電池用熱交換器に接続されているが、それぞれの流路が独立して、蓄電池用熱交換器に接続されていてもよい。また同様に実施の形態では、第２流路と冷却風排出流路とが分岐し、上流側で蓄電池用熱交換器に接続されているが、それぞれの流路が独立して、蓄電池用熱交換器に接続されていてもよい。

また、蓄電器はバッテリであっても良いし、キャパシタであっても良い。また、実施の形態では、流路を開放または遮断する開閉弁を用いたが、流量制御弁を用いても良く、流路を切り換える三方弁を用いてもよい。また、図６に示したフローチャートでは、蓄電器１９の暖機開始設定温度Ｔ１よりも暖機終了設定温度Ｔ２が大きく、冷却終了設定温度Ｔ３よりも冷却開始設定温度Ｔ４が大きい場合について説明したが、いずれか一方の条件を満たすものであってもよい。

本発明の実施の形態における燃料電池システムの概略構成図である。 図１に示す蓄電器用熱交換器の内部を示す概略斜視図である。 図１に示す燃料電池システムの処理内容を示すフローチャートである。 図１に示す燃料電池システムの処理内容を示すフローチャートである。 図１に示す燃料電池システムの処理内容を示すフローチャートである。 図１に示す燃料電池システムの処理内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１…燃料電池システム
２…燃料電池
３…空気供給流路（反応ガス供給流路）
４…過給機
８…第１流路
９…第２流路
１０、１１、１３…開閉弁（反応ガス流量調整手段）
１２、１４…開閉弁（冷却ガス流量調整手段）
１５…蓄電器用熱交換器（蓄電器用熱交換手段）
１６…蓄電器用冷却ファン（冷却ガス供給手段）
１８…冷却風排出流路（ガス排出流路）
１９…蓄電器

Claims (6)

1. 反応ガス供給流路から供給される反応ガスにより発電する燃料電池と、
   前記反応ガス供給流路に設けられる過給機と、
   蓄電器と、
   前記蓄電器との熱交換を行わせる蓄電器用熱交換手段と、
   前記過給機よりも下流側で前記反応ガス供給流路から分岐して前記蓄電器用熱交換手段に反応ガスを導入する第１流路と、
   前記蓄電器用熱交換手段から前記反応ガス供給流路に合流する第２流路とを備え、
   前記蓄電器用熱交換手段に流入する反応ガス流量を調整する反応ガス流量調整手段がそれぞれ設けられていることを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記蓄電器用熱交換手段に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段と、
   該冷却ガス供給手段と前記蓄電器用熱交換手段とに接続され、前記冷却ガスを導入する冷却ガス流路と、
   前記蓄電器用熱交換手段に接続され、前記蓄電器用熱交換手段からガスを排出するガス排出流路とを備え、
   前記蓄電器用熱交換手段に流入する冷却ガス流量を調整する冷却ガス流量調整手段が設けられてい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。
3. 請求項１に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
   前記蓄電器の温度が暖機開始設定温度以下の場合は、前記蓄電器用熱交換手段への反応ガス流量を増加させ、
   前記蓄電器の温度が暖機終了設定温度以上の場合は、前記蓄電器用熱交換手段への反応ガス流量を減少させるように制御を行い、
   前記暖機終了設定温度は前記暖機開始設定温度以上の温度であることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
4. 前記暖機終了設定温度は前記暖機開始設定温度よりも高い温度であることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システムの制御方法。
5. 請求項２に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
   前記蓄電器の温度が暖機開始設定温度以下の場合は、前記蓄電器用熱交換手段への反応ガス流量を増加させ、
   前記蓄電器の温度が第１の暖機終了設定温度以上の場合は、前記蓄電器用熱交換手段への反応ガス流量を減少させ、
   前記蓄電器の温度が第２の暖機終了設定温度以下の場合は、前記蓄電器用熱交換手段への冷却ガス流量を減少させ、
   前記蓄電器の温度が第３の暖機終了設定温度より高い場合は、前記蓄電器用熱交換手段への冷却ガス流量を増加させるように設定し、
   前記第１の暖機終了設定温度は前記暖機開始設定温度以上の温度であり、
   前記第２の暖機終了設定温度は前記第１の暖機終了設定温度以上の温度であり、
   前記第３の暖機終了設定温度は前記第２の暖機終了設定温度以上の温度であることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
6. 前記第１の暖機終了設定温度は前記暖機開始設定温度よりも高い温度であり、
   前記第３の暖機終了設定温度は前記第２の暖機終了設定温度よりも高い温度である、という少なくともいずれかの条件を満たすことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システムの制御方法。

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