JP4904699B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

この発明は、燃料電池システムに関し、特に、冷却液を加熱するヒータを備えたシステムに適用して好適である。

従来、例えば特開２００３−２４９２５１号公報には、燃料電池の冷却水流路にヒータを配置して、燃料電池を加熱するシステムが開示されている。

特開２００３−２４９２５１号公報

しかしながら、冷却水をヒータで加熱するシステムにおいて、ヒータの動作に異常が発生した場合、燃料電池の温度を制御することが困難になる。例えば、ヒータへの通電が不能となり、ヒータの動作が停止した場合、ヒータにより冷却水を加熱することが困難となる。また、ヒータへの通電を制御するリレーが通電状態で溶着した場合等には、ヒータへの通電停止が不能となり、燃料電池が過熱するという問題が生じる。

このため、ヒータに異常が発生した場合は、これを検知する技術が必要不可欠となる。例えば、燃料電池システムが冷却水の温度を検出する温度センサを備えている場合、温度センサで検出した冷却水の温度に基づいてヒータの異常を検出することが考えられる。

しかしながら、燃料電池の冷却水はラジエターで冷却されるため、外気温の影響を受けて冷却水の温度が変動するという問題が生じる。この場合、冷却水の温度に基づいてヒータの異常検出を行うことは困難である。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、冷却液を加熱するヒータを備えた燃料電池システムにおいて、ヒータの異常検出を精度良く行うことを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、アノードに水素を含むアノードガスの供給を受けると共に、カソードに酸素を含むカソードガスの供給を受けて、電力を発生する燃料電池と、前記燃料電池に接続され、前記燃料電池を冷却する冷却液が流れる冷却管と、前記冷却管に接続され、前記冷却液を冷却するラジエターと、前記冷却管に接続され、前記ラジエターをバイパスして前記冷却液を流すバイパス管と、前記バイパス管の下流において前記冷却管に配置されたポンプと、前記ポンプの下流で前記冷却液を加熱するヒータと、前記冷却管に設けられ、前記冷却液の温度を検出する温度センサと、前記冷却液の温度に基づいて前記ヒータの異常判定を行う異常判定手段と、を備え、前記異常判定手段は、前記冷却液を前記バイパス管にのみ流している状態で検出された前記冷却液の温度に基づいて異常判定を行うことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記ヒータへの起動指令又は停止指令が出されているか否かを判定する指令判定手段を備え、前記温度センサは、前記燃料電池から排出された前記冷却液の温度を検出する第１の温度センサと、前記第１の温度センサよりも前記冷却液の流れ方向の下流側に設けられ、前記バイパス管及び前記ヒータを通過した前記冷却液の温度を検出する第２の温度センサと、を含み、前記異常判定手段は、前記第１の温度センサで検出した前記冷却液の温度と、前記第２の温度センサで検出した前記冷却液の温度とを比較した結果に基づいて異常判定を行うことを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明において、前記ヒータの発熱量を取得する発熱量取得手段と、前記燃料電池の放熱量を取得する放熱量取得手段と、前記発熱量及び前記放熱量に基づいて、前記冷却液の温度を推定する冷却液温度推定手段と、を備え、前記異常判定手段は、推定した前記冷却液の温度と、前記温度センサにより検出した前記冷却液の温度とを比較した結果に基づいて異常判定を行うことを特徴とする。

第４の発明は、アノードに水素を含むアノードガスの供給を受けると共に、カソードに酸素を含むカソードガスの供給を受けて、電力を発生する燃料電池と、前記燃料電池に接続され、前記燃料電池を冷却する冷却液が流れる冷却管と、前記冷却管に接続され、前記冷却液を冷却するラジエターと、前記冷却管に接続され、前記ラジエターをバイパスして前記冷却液を流すバイパス管と、前記冷却液を加熱するヒータと、前記冷却管に設けられ、前記冷却液の温度を検出する温度センサと、前記冷却液の温度に基づいて前記ヒータの異常判定を行う異常判定手段と、を備え、前記異常判定手段は、前記冷却液を前記バイパス管にのみ流している状態で検出された前記冷却液の温度に基づいて異常判定を行い、前記ヒータは前記バイパス管に設けられ、前記ヒータに異常が発生しており、前記ヒータによる前記冷却液の加熱の停止が不能である場合は、前記バイパス管における前記冷却液の流れを停止し、前記ラジエターに前記冷却液を流すことを特徴とする。

第１の発明によれば、冷却液をバイパス管に流している状態で検出された冷却液の温度に基づいて異常判定を行うため、外気温による冷却液の温度への影響を排除することができる。従って、冷却液の温度に基づいてヒータの異常判定を高精度に行うことが可能となる。

第２の発明によれば、ヒータに起動指令が出されている場合に、第２の温度センサの検出値が第１の温度センサの検出値よりも低い場合は、ヒータに起動指令が出されているにも関わらず、ヒータを通過した際に冷却液の温度が昇温していないため、ヒータに異常が生じていると判定することができる。また、ヒータに停止指令が出されている場合に、第２の温度センサの検出値が第１の温度センサの検出値以上の場合は、ヒータに停止指令が出ているにも関わらず、ヒータを通過した際に冷却液の温度が昇温しているため、ヒータに通電停止不能による異常が生じていると判定することができる。

第３の発明によれば、ヒータの発熱量と燃料電池の放熱量に基づいて冷却液の温度を推定することができるため、推定した冷却液の温度と温度センサにより検出した温度とが一致しない場合は、ヒータに異常が生じていると判定することができる。

第４の発明によれば、ヒータをバイパス管に設け、ヒータによる冷却液の加熱の停止が不能である場合はラジエターに冷却液を流すため、冷却液がバイパス管に設けられたヒータを通過することがなく、燃料電池の過熱を抑止することが可能となる。

以下、図面に基づいてこの発明のいくつかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システム１０の構成を示す模式図である。燃料電池システム１０は、水素リッチな燃料ガスを燃料とし、空気を酸化ガスとして用いて、電力を発生する燃料電池（ＦＣ）１２を有している。

燃料電池１２は、発電を行う際に水（水蒸気）を生成する種類のものであればよく、具体的には、固体高分子型（ＰＥＭＦＣ）、固体電解質型（ＳＯＦＣ）、リン酸型（ＰＡＦＣ）、水素分離膜型等の燃料電池である。例えば固体高分子型を例に挙げると、燃料電池１２は、電解質膜、アノード、カソード、およびセパレータとから構成されるセルを複数積層して構成される。アノード、カソードの間には、燃料ガスおよび酸化ガスの流路が形成されている。電解質膜は、フッ素系樹脂などの固体高分子材料で形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜である。アノードおよびカソードは、共に炭素繊維を織成したカーボンクロスにより形成されている。セパレータは、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンなどガス不透過の導電性部材により形成されている。

図１に示すように、燃料電池１２には、冷却液供給管１４と冷却液排出管１６が連通している。冷却液供給管１４にはポンプ１８が設けられており、ポンプ１８の作動により冷却液供給管１４内の冷却液が燃料電池１２へ送り込まれる。燃料電池１２内に送られた冷却液は、燃料電池１２の内部を循環し、冷却液排出管１６から排出される。燃料電池１２は所定の動作温度で発電を行うが、冷却液を燃料電池１２の内部に循環させることで、燃料電池１２の温度が必要以上に昇温してしまうことを防ぐことができる。

図１に示すように、冷却液供給管１４および冷却液排出管１６は、ラジエター２０に接続されている。また、ラジエター２０に隣接して、ラジエター２０に送風するための冷却ファン２１が設けられている。燃料電池１２から排出された冷却液は、冷却液排出管１６からラジエター２０に送られて冷却される。ラジエター２０で冷却された冷却液は、冷却液供給管１４から燃料電池１２へ再び送られる。

また、ラジエター２０と並行してバイパス管２２が設けられている。そして、バイパス管２２と冷却液供給管１４との接続部には三方弁２４が設けられている。三方弁２４によれば、燃料電池１２から排出された冷却液を適宜バイパス管２２に流すことで、ラジエター２０による冷却液の冷却量を調整することができる。従って、冷却液を最適な温度に制御することができる。

冷却液供給管１４には、燃料電池１２の近傍に温度センサ２６が設けられている。温度センサ２６によれば、燃料電池１２に送られる冷却液の温度（冷却液入口温度Ｔ１）を検出することができる。また、冷却液排出管１６には、燃料電池１２の近傍に温度センサ２８が設けられている。温度センサ２８によれば、燃料電池１２から排出された冷却液の温度（冷却液出口温度Ｔ２）を検出することができる。

燃料電池１２の運転中、冷却液入口温度Ｔ１と冷却液出口温度Ｔ２との差が所定温度以上の場合は、燃料電池１２の内部温度が所定の不均一状態であると判断できる。この場合、ポンプ１８の駆動電圧を上昇させて燃料電池１２の内部温度の平均化を図る制御が行われる。

冷却液供給管１４には熱源としてのヒータ３０が設けられている。燃料電池１２の始動時など冷却液の温度が低下している場合は、ヒータ３０により冷却液が温められる。従って、ヒータ３０により燃料電池１２を暖機することができ、燃料電池１２を短時間で動作温度に到達させることが可能となる。

本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０は、本実施形態のシステムを制御する機能を有している。すなわち、ＥＣＵ４０には、温度センサ２６，２８などシステムが備える各種センサ、および燃料電池１２の出力を検出するセンサの出力が供給されている。また、ＥＣＵ４０には、上述したポンプ１８、三方弁２４、ヒータ３０、冷却ファン２１などのアクチュエータ、および燃料電池１２への燃料ガスおよび酸化ガスの供給量を制御するポンプ、制御弁などのアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、それらのセンサ出力を基礎として所定の処理を行うことにより、上述した各種のアクチュエータを適当に駆動することができる。

このように構成されたシステムにおいて、ヒータ３０に故障等の異常が発生すると、燃料電池１２の暖機に支障が生じる。このため、本実施形態のシステムでは、温度センサ２６，２８で検出した冷却液温度に基づいてヒータ３０の異常を検出するようにしている。

異常検出を行う際には、燃料電池１２から排出された冷却液の全てがバイパス管２２に流れるように三方弁２４の状態が設定される。この状態では、冷却液がラジエター２０によって冷却されることがないため、外気温等による冷却液の温度への影響を排除することができる。従って、温度センサ２６，２８で検出した冷却液温度に基づいてヒータ３０の故障を検知することが可能である。

燃料電池１２から排出された冷却液は、バイパス管２２から冷却液供給管１４へ送られ、ヒータ３０により加熱されて燃料電池１２へ送られる。ヒータ３０に起動指令が出されている場合に、冷却液入口温度Ｔ１が冷却液出口温度Ｔ２よりも高い場合は、ヒータ３０の熱を受けて冷却液の温度が昇温しているため、ヒータ３０が正常に動作していると判断できる。この場合、ヒータ３０の熱により冷却液の温度を昇温することができ、燃料電池１２を早期に暖機することが可能である。

一方、ヒータ３０に起動指令が出されている場合に、冷却液入口温度Ｔ１が冷却液出口温度Ｔ２以下の場合は、冷却液がヒータ３０により十分に加熱されていないため、ヒータ３０の動作に異常が発生していると判断することができる。この場合、ヒータ３０の熱により燃料電池１２を暖機することが困難になる。

従って、ヒータ３０の起動指令が出されている場合に、冷却液入口温度Ｔ１と冷却液出口温度Ｔ２を比較した結果に基づいて、ヒータ３０の異常判定を行うことが可能となる。

また、ヒータ３０の異常検出は、ヒータ３０に停止指令が出されている場合にも行うことができる。ヒータ３０に停止指令が出されている場合に、冷却液入口温度Ｔ１が冷却液出口温度Ｔ２以下の場合は、冷却液がヒータ３０により加熱されていないため、ヒータ３０が正常に停止していると判断することができる。

一方、ヒータ３０に停止指令が出されている場合に、冷却液入口温度Ｔ１が冷却液出口温度Ｔ２よりも高い場合は、停止指令を出しているにも関わらずヒータ３０の熱を受けて冷却液の温度が昇温しているため、ヒータ３０に通電停止不能による異常が発生していると判断できる。

このように、ヒータ３０への起動指令中、ヒータ３０への停止指令中のいずれの場合においても、冷却液入口温度Ｔ１と冷却液出口温度Ｔ２を比較した結果に基づいてヒータ３０の異常判定を行うことができる。そして、ヒータ３０に異常が発生している場合は、ヒータ３０の修理、交換等の適切な処置を行うことで、システムを正常に動作させることができる。なお、異常判定は、燃料電池１２の運転中、運転停止中のいずれの場合に行っても良い。

次に、図２のフローチャートに基づいて、本実施形態のシステムにおける処理の手順を説明する。図２の処理はヒータ３０の起動指令中に異常判定を行うものである。燃料電池１２の運転中に行われるものである。先ず、ステップＳ１では、ヒータ３０の起動指令を出してヒータ３０への通電を行う。また、ステップＳ１では、ポンプ１８を作動させる。これにより、冷却液がシステム内を循環する。

次のステップＳ２では、冷却液がバイパス管２２を流れるように三方弁２４の状態を設定する。次のステップＳ３では、温度センサ２６、および温度センサ２８により、冷却液入口温度Ｔ１、冷却液出口温度Ｔ２を検出する。

次のステップＳ４では、Ｔ１＞Ｔ２であるか否かを判定する。ステップＳ４でＴ１＞Ｔ２の場合は、ステップＳ５へ進む。この場合、冷却液の温度がヒータ３０の加熱により昇温しているため、ステップＳ５では、ヒータ３０が正常に動作している旨の判定を行う。

一方、ステップＳ４でＴ１≦Ｔ２の場合は、ステップＳ６へ進む。この場合、冷却液の温度はヒータ３０の熱により昇温していないため、ステップＳ６では、ヒータ３０に異常が生じている旨の判定を行う。

図３のフローチャートは、ヒータ３０の停止指令中に異常判定を行う処理を示している。先ず、ステップＳ１１では、ヒータ３０の停止指令を出してヒータ３０への通電を停止する。また、ステップＳ１１では、ポンプ１８を作動させる。これにより、冷却液がシステム内を循環する。

次のステップＳ１２では、冷却液がバイパス管２２を流れるように三方弁２４の状態を設定する。次のステップＳ１３では、温度センサ２６、および温度センサ２８により、冷却液入口温度Ｔ１、冷却液出口温度Ｔ２を検出する。

次のステップＳ１４では、Ｔ２≧Ｔ１であるか否かを判定する。ステップＳ１４でＴ２≧Ｔ１の場合は、ステップＳ１５へ進む。この場合、冷却液の温度がヒータ３０により昇温していないため、ステップＳ１５では、ヒータ３０が正常に停止しており、ヒータ３０の動作が正常である旨の判定を行う。

一方、ステップＳ１４でＴ２＜Ｔ１の場合は、ステップＳ１６へ進む。この場合、ヒータ３０に停止指令が出されているにも関わらず、冷却液の温度はヒータ３０の熱により昇温しているため、ステップＳ１６では、ヒータ３０の動作に異常が生じている旨の判定を行う。

以上説明したように実施の形態１によれば、冷却液入口温度Ｔ１と冷却液出口温度Ｔ２を比較することで、ヒータ３０の異常判定を行うことができる。従って、ヒータ３０に異常が発生している場合は、早期に修理、交換等の適切な処置を行うことが可能となり、燃焼電池システム１０の信頼性を高めることが可能となる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図４は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システム１０の構成を示す模式図である。実施の形態２のシステムの基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、実施の形態２では、冷却液の温度を検出するセンサとして１つの温度センサ２８のみを設けている。実施の形態２のシステムの他の構成は実施の形態１と同様である。

実施の形態２においても、燃料電池１２から排出された冷却液をバイパス管２２に流した状態でヒータ３０の異常判定を行う。この場合、冷却液が循環する経路において、冷却液の温度変化の要因となるのはヒータ３０における熱交換量（ヒータ３０の発熱量）と燃料電池１２における熱交換量（燃料電池１２の放熱量）である。ここで、ヒータ３０の発熱量はヒータ３０に与えた電力から求めることができる。また、燃料電池１２の放熱量は燃料電池１２の出力と密接に関連するため、燃料電池１２の出力から放熱量を求めることができる。従って、ヒータ３０の発熱量と燃料電池１２の出力とから冷却液の温度変化を推定することができる。

そして、実施の形態２では、推定した冷却液の温度変化と、温度センサ２８で検出した実際の冷却液の温度変化とを比較し、両者が一致する場合はヒータ３０が正常に動作しているものと判断する。

一方、推定した温度変化と温度センサ２８で検出した温度変化が相違する場合は、燃料電池１２の出力から求めた放熱量については誤差要因が比較的が少ないと考えられることから、ヒータ３０に与えた電力に対して正常にヒータ３０が発熱していないと判断できる。従って、この場合はヒータ３０の動作に異常が発生しているものと判断できる。

従って、実施の形態２によれば、ヒータ３０の発熱量と燃料電池１２の出力から冷却液の温度変化を推定することで、温度センサを１つしか設けていない場合であってもヒータ３０の異常判定を行うことが可能である。

次に、図５のフローチャートに基づいて、本実施形態のシステムにおける処理の手順を説明する。図５の処理は燃料電池１２の運転中に行われるものである。先ず、ステップＳ２１では、ヒータ３０の起動指令を出してヒータ３０への通電を行う。また、ステップＳ２１では、ポンプ１８を作動させる。これにより、冷却液がシステム内を循環する。

次のステップＳ２２では、冷却液がバイパス管２２に流れるように三方弁２４の状態を設定する。次のステップＳ２３では、温度センサ２８による冷却液出口温度Ｔ２の検出を開始する。

次のステップＳ２４では、ヒータ３０に与えた電力から、ヒータ３０の発熱量を算出する。次のステップＳ２５では、燃料電池１２の出力を検出する。次のステップＳ２６では、ステップＳ２４で検出した燃料電池１２の出力に基づいて、燃料電池１２の放熱量を計算する。

次のステップＳ２７では、ステップＳ２４で算出したヒータ３０の発熱量、ステップＳ２６で算出した燃料電池１２の放熱量に基づいて、冷却液の単位時間当たりの上昇温度を算出し、ヒータ３０への通電を開始した後の冷却液の温度変化を推定する。

次のステップＳ２８では、ステップＳ２７で推定した冷却液の温度変化と、ステップＳ２３以降に検出された冷却液出口温度Ｔ２の温度変化とを比較し、両者が一致しているか否かを判定する。

ステップＳ２８で、推定した冷却液の温度変化と冷却液出口温度Ｔ２の変化が一致している場合はステップＳ２９へ進む。ステップＳ２９では、ヒータ３０が正常に動作している旨の判定を行う。

ステップＳ２８で、推定した冷却液の温度変化と冷却液出口温度Ｔ２の変化が一致していない場合は、ステップＳ３０へ進む。ステップＳ３０では、ヒータ３０に異常が生じている旨の判定を行う。

以上説明したように実施の形態２によれば、燃料電池１２の放熱量とヒータ３０の発熱量とから冷却液の温度変化を推定するようにしたため、推定した温度変化と実際の温度変化を比較することにより、ヒータ３０に異常が発生しているか否かを判定することが可能となる。これにより、１つの温度センサ２８の検出値に基づいて異常判定を行うことができ、簡素な構成でヒータ３０の故障検出を行うことが可能となる。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図６は、実施の形態３に係る燃料電池システム１０の構成を示す模式図である。図６に示すように、実施の形態３では、バイパス管２２にヒータ３０を設けている。また、実施の形態３のシステムでは、冷却液の温度を検出するセンサとして、温度センサ２６のみを設けている。

図６に示すように、ヒータ３０にはヒータ電源３２が接続されている。ヒータ３０への通電は、ヒータ３０とヒータ電源３２との間に配置されたリレー３４によって制御される。リレー３４にはＥＣＵ４０が接続されており、リレー３４はＥＣＵ４０からの指令により制御される。実施の形態３のシステムの他の構成は実施の形態１と同様である。

このように構成されたシステムにおいて、リレー３４に異常が発生した場合、ヒータ３０への通電を制御することが困難となる。例えば、ヒータ３０への通電が行われている状態でリレー３４が溶着してしまうと、ヒータ３０への通電を停止することができなくなり、冷却液の温度が過度に上昇してしまう場合がある。

このため、実施の形態３では、燃料電池１２の運転を停止した状態でヒータ３０により冷却液を加熱し、ヒータ３０への通電を停止する旨の指令を出した後の冷却液の温度変化に基づいてリレー３４の異常判定を行うようにしている。

ヒータ３０への通電を停止する旨の指令に対してリレー３０が正常に動作していれば、ヒータ３０への通電が停止するため、その後の冷却液の温度は低下する。一方、通電を停止する旨の指令に対してリレー３４が正常に動作しない場合は、引き続きヒータ３０により冷却液が加熱されるため、冷却液の温度が上昇する。従って、ヒータ３０への通電を停止する旨の指令を出した後の冷却液の温度変化に基づいて、リレー３４に異常が発生したか否かを判定することが可能となる。

リレー３４が溶着してヒータ３０への通電が継続されると、冷却液の温度上昇により燃料電池１２が過熱することが想定されるため、リレー３４の異常を検出した場合は、冷却液が冷却液排出管１６からラジエター３０に流れるように三方弁２４の状態を設定する。これにより、ヒータ３０で加熱された冷却液が燃料電池１２内に流れることを抑止でき、燃料電池１２の過熱を確実に抑えることが可能である。

次に、図７のフローチャートに基づいて、本実施形態のシステムにおける処理の手順を説明する。図７の処理は、燃料電池１２の運転開始前に行われるものである。先ず、ステップＳ３１では、ヒータ３０の起動指令を出してヒータ３０への通電を行う。また、ステップＳ３１では、ポンプ１８を作動させる。これにより、ヒータ３０により加熱された冷却液がシステム内を循環する。

次のステップＳ３２では、冷却液がバイパス管２２に流れるように三方弁２４の状態を設定する。次のステップＳ３３では、温度センサ２６による冷却液入口温度Ｔ１のモニタを開始する。

次のステップＳ３４では、ヒータ３０への通電を停止する旨の指令を出す。次のステップＳ３５では、ヒータ３０への通電を停止してから所定の時間が経過したか否かを判定する。所定の時間が経過している場合はステップＳ３６へ進む。一方、所定の時間が経過していない場合はステップＳ３５で待機する。

次のステップＳ３６では、ヒータ３０への通電を停止する旨の指令を出した後、冷却液入口温度Ｔ１が５℃以上上昇したか否かを判定する。

ステップＳ３６で冷却液入口温度Ｔ１の温度上昇が５℃以上の場合は、ステップＳ３７へ進む。この場合、ヒータ３０への通電を停止する旨の指令を出しているにも関わらず、冷却液の温度が上昇しているため、ヒータ３０への通電を制御するリレー３４に異常が発生しているものと判断できる。従って、ステップＳ３７ではリレー３４の異常判定を行う。

一方、ステップＳ３６で冷却液入口温度Ｔ１の温度上昇が５℃未満の場合は、ステップＳ３８へ進む。この場合、ヒータ３０への通電を停止する旨の指令を出した後、冷却液の温度が過度に上昇していないため、ヒータ３０への通電の停止が正常に行われたものと判断できる。従って、ステップＳ３８では、リレー３４の正常判定を行う。

図８は、図７のシステムにおいて、ヒータ３０の近傍にサーモスタット３６を設けた例を示している。サーモスタット３６は、ヒータ３０が過熱した場合にヒータ３０への通電を遮断し、ヒータ３０の温度上昇を抑えるものである。

図８に示すシステムでは、リレー３４の溶着等によりヒータ３０への通電停止が行われなくなり、ヒータ３０が過熱した場合は、サーモスタット３６によりヒータ３０への通電が遮断される。従ってヒータ３０による発熱を停止して、燃料電池１２の過熱を確実に抑えることが可能である。

以上説明したように実施の形態３によれば、ヒータ３０への通電を停止する旨の指令を出した後の冷却液の温度変化に基づいて、ヒータ３０への通電を制御するリレー３４に異常が生じたか否かを判定することができる。従って、ヒータ３０の異常判定を正確に行うことが可能となり、燃料電池システム１０の信頼性を高めることが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの構成を示す模式図である。 実施の形態１のシステムにおける処理の手順を示すフローチャートである。 実施の形態１のシステムにおける処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの構成を示す模式図である。 実施の形態２のシステムにおける処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの構成を示す模式図である。 実施の形態３のシステムにおける処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの構成の他の例を示す模式図である。

符号の説明

１２ 燃料電池
１４ 冷却液供給管
１６ 冷却液排出管
２０ ラジエター
２２ バイパス管
３０ ヒータ
２６，２８ 温度センサ
４０ ＥＣＵ

Claims (4)

1. アノードに水素を含むアノードガスの供給を受けると共に、カソードに酸素を含むカソードガスの供給を受けて、電力を発生する燃料電池と、
   前記燃料電池に接続され、前記燃料電池を冷却する冷却液が流れる冷却管と、
   前記冷却管に接続され、前記冷却液を冷却するラジエターと、
   前記冷却管に接続され、前記ラジエターをバイパスして前記冷却液を流すバイパス管と、
   前記バイパス管の下流において前記冷却管に配置されたポンプと、
   前記ポンプの下流で前記冷却液を加熱するヒータと、
   前記冷却管に設けられ、前記冷却液の温度を検出する温度センサと、
   前記冷却液の温度に基づいて前記ヒータの異常判定を行う異常判定手段と、を備え、
   前記異常判定手段は、前記冷却液を前記バイパス管にのみ流している状態で検出された前記冷却液の温度に基づいて異常判定を行うことを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記ヒータへの起動指令又は停止指令が出されているか否かを判定する指令判定手段を備え、
   前記温度センサは、前記燃料電池から排出された前記冷却液の温度を検出する第１の温度センサと、前記第１の温度センサよりも前記冷却液の流れ方向の下流側に設けられ、前記バイパス管及び前記ヒータを通過した前記冷却液の温度を検出する第２の温度センサと、を含み、
   前記異常判定手段は、前記第１の温度センサで検出した前記冷却液の温度と、前記第２の温度センサで検出した前記冷却液の温度とを比較した結果に基づいて異常判定を行うことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
3. 前記ヒータの発熱量を取得する発熱量取得手段と、
   前記燃料電池の放熱量を取得する放熱量取得手段と、
   前記発熱量及び前記放熱量に基づいて、前記冷却液の温度を推定する冷却液温度推定手段と、を備え、
   前記異常判定手段は、推定した前記冷却液の温度と、前記温度センサにより検出した前記冷却液の温度とを比較した結果に基づいて異常判定を行うことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
4. アノードに水素を含むアノードガスの供給を受けると共に、カソードに酸素を含むカソードガスの供給を受けて、電力を発生する燃料電池と、
   前記燃料電池に接続され、前記燃料電池を冷却する冷却液が流れる冷却管と、
   前記冷却管に接続され、前記冷却液を冷却するラジエターと、
   前記冷却管に接続され、前記ラジエターをバイパスして前記冷却液を流すバイパス管と、
   前記冷却液を加熱するヒータと、
   前記冷却管に設けられ、前記冷却液の温度を検出する温度センサと、
   前記冷却液の温度に基づいて前記ヒータの異常判定を行う異常判定手段と、を備え、
   前記異常判定手段は、前記冷却液を前記バイパス管にのみ流している状態で検出された前記冷却液の温度に基づいて異常判定を行い、
   前記ヒータは前記バイパス管に設けられ、
   前記ヒータに異常が発生しており、前記ヒータによる前記冷却液の加熱の停止が不能である場合は、前記バイパス管における前記冷却液の流れを停止し、前記ラジエターに前記冷却液を流すことを特徴とする燃料電池システム。

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