WO2019035171A1 - 燃料電池システム及び燃料電池システムの冷媒流量推定方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell system for supplying a refrigerant such as air to a fuel cell to perform cooling, the fuel cell system for estimating a flow rate at a refrigerant outlet of the fuel cell, and a refrigerant flow rate estimation method for the fuel cell system.
  • JP2007-188667A discloses an example of such a fuel cell system, in particular, a fuel cell system provided with a plurality of fuel cell groups.
  • a plurality of fuel cell groups are arranged in parallel in a refrigerant supply system, and a refrigerant supply flow path for supplying the refrigerant to the fuel cell group and a refrigerant supply flow path
  • a refrigerant discharge flow path formed by combining refrigerants discharged from the respective fuel battery cell groups, and an outlet temperature sensor for detecting the temperature of the discharged refrigerant after merging are included.
  • the calorific value of each cell is estimated from the voltage measurement value of each cell group and the like, and the inlet temperature detection value by the inlet temperature sensor, the outlet temperature detection value by the outlet temperature sensor, and the calorific value
  • the temperature difference between each cell group is estimated based on the estimated value.
  • the refrigerant having a uniform flow rate is not necessarily distributed from the refrigerant supply flow channel to the respective refrigerant distribution flow channels.
  • variations in the flow rate of the refrigerant distributed and supplied to each refrigerant distribution flow channel occur.
  • the inlet temperature detection value and the outlet temperature detection value used to estimate the calorific value of each fuel cell group are the temperature information before distribution of the supplied refrigerant and the refrigerant to be discharged, respectively. Only contains temperature information after the As a result, in the estimation of the calorific value, since the variation of the substantial calorific value of each fuel cell group is not taken into account, the estimation accuracy of the calorific value and the temperature difference of each cell group based thereon May not be enough.
  • an object of the present invention is to more accurately estimate the flow rate of the refrigerant supplied to each fuel cell in a fuel cell system that distributes the refrigerant to a plurality of fuel cells to perform cooling.
  • a fuel cell group having a plurality of fuel cells, a refrigerant distribution flow path for distributing the refrigerant individually to each fuel cell constituting the fuel cell group, and a flow rate of refrigerant before distribution It is provided at the refrigerant outlet of at least one first fuel cell of the fuel cell group in the refrigerant distribution flow path, and the outlet temperature of the refrigerant of the first fuel cell, before acquiring the refrigerant flow before the distribution
  • a first outlet temperature detection unit that detects a certain first outlet temperature
  • a voltage acquisition unit that acquires a first voltage that is at least a voltage of the first fuel cell
  • a first current that is at least a current of the first fuel cell
  • a fuel cell system having a current acquisition unit and a controller.
  • a first individual supply flow rate which is a flow rate of the refrigerant individually supplied to the first fuel cell, is calculated based on the first voltage, the first current, and the first outlet temperature, and the first individual supply flow rate and before distribution
  • a second individual supply flow rate which is the flow rate of the refrigerant individually supplied to at least one second fuel cell other than the first fuel cell, is calculated.
  • FIG. 1 is a view for explaining the configuration of the fuel cell system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining the flow of calculation of the first individual supply flow rate and the second individual supply flow rate in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a view for explaining the configuration of a fuel cell system according to a first modification.
  • FIG. 4 is a flow chart for explaining the flow of calculation of the first individual supply flow rate and the second individual supply flow rate in the first modification.
  • FIG. 5 is a view for explaining the configuration of a fuel cell system according to a second modification.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the flow of calculation of the first individual supply flow rate and the second individual supply flow rate in the second modification.
  • FIG. 1 is a view for explaining the configuration of the fuel cell system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining the flow of calculation of the first individual supply flow rate and the second individual supply flow rate in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a view for explaining the configuration
  • FIG. 7 is a view for explaining the configuration of a fuel cell system according to a third modification.
  • FIG. 8 is a flow chart for explaining the flow of calculation of the first individual supply flow rate and the second individual supply flow rate in the third modification.
  • FIG. 9 is a view for explaining the configuration of a fuel cell system according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining the flow of calculation of the second outlet temperature in the second embodiment.
  • FIG. 11 is a view for explaining the configuration of the fuel cell system according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining the flow of calculation of the first individual supply flow rate, the second individual supply flow rate, and the second outlet temperature in the third embodiment.
  • FIG. 13 is a view for explaining the configuration of the fuel cell system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 14 is a flow chart for explaining the flow of air flow rate control in the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a view for explaining the configuration of the fuel cell system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 16 is a flowchart for explaining the flow of generated power control in the fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a view for explaining the configuration of the fuel cell system according to the first embodiment.
  • the fuel cell system 10 includes a fuel cell group 12 having a plurality of SOFC (solid oxide fuel cell) stacks 12-1 and 12-2, which are a plurality of fuel cells, and a fuel cell group 12;
  • An air supply flow path 14 that is a refrigerant supply flow path that supplies air as a refrigerant to the cell group 12 and a refrigerant distribution that individually distributes air to the SOFC stacks 12-1 and 12-2 that constitute the fuel cell group 12
  • an air distribution channel 16 as a channel.
  • the "SOFC stack 12-1" corresponds to the "first fuel cell”
  • the “SOFC stack 12-2” corresponds to the "second fuel cell”. Therefore, hereinafter, the “SOFC stack 12-1” and the “SOFC stack 12-2” are also referred to as the “first SOFC stack 12-1” and the “second SOFC stack 12-2,” respectively.
  • the first SOFC stack 12-1 and the second SOFC stack 12-2 are disposed in parallel to an electric load 100 configured of a traveling motor, various accessories, a predetermined battery, and the like (not shown).
  • Each of the first SOFC stack 12-1 and the second SOFC stack 12-2 is an SOFC cell obtained by sandwiching an electrolyte layer formed of a solid oxide such as ceramic with an anode (fuel electrode) and a cathode (air electrode).
  • the fuel cell stack is configured by stacking a plurality of layers.
  • the first SOFC stack 12-1 and the second SOFC stack 12-2 are connected to the fuel gas (hydrogen) supplied to the fuel electrode by the fuel supply system (not shown) and the air supply system (not shown) or the air distribution flow path 16 Power is generated by reacting with the oxidizing gas (air) supplied to the air electrode.
  • the fuel cell system 10 detects the air flow rate of the air supply flow path 14, that is, the air flow rate before air distribution to all the SOFC stacks 12-1 and 12-2, before detecting the air flow rate before air distribution q air
  • a temperature sensor 54 is a temperature sensor 54.
  • the air supply flow passage 14 is a passage for supplying the air supplied from an air blower or the like (not shown) to the fuel cell group 12.
  • the air distribution flow path 16 distributes the air from the air supply flow path 14 to the first SOFC stack 12-1 and the air from the air supply flow path 14 to the second SOFC stack 12-2. And a second distribution path 16-2 for distributing.
  • the air supplied to the first SOFC stack 12-1 and the second SOFC stack 12-2 via the first distribution path 16-1 and the second distribution path 16-2 respectively corresponds to the first SOFC stack 12-1.
  • the second SOFC stack 12-2 is discharged to a cooling device or an exhaust gas system (not shown).
  • the fuel cell system 10 includes a voltage sensor 56 that detects a first voltage V1 [1] that is a voltage of the first SOFC stack 12-1, and a current as a first current that is a current of the first SOFC stack 12-1. And a current sensor 58 for detecting I.
  • the SOFC stacks 12-1 and 12-2 are arranged in parallel to the electric load 100, the "first current" of the first SOFC stack 12-1 and the second SOFC stack 12- The two “second currents” are all detected as “current I”. The same applies to the following first to third modifications and the second to fifth embodiments.
  • the fuel cell system 10 also includes a controller 60. Based on the first voltage V1 [1] and the current I received from the voltage sensor 56 and the current sensor 58, the controller 60 generates a first heat generation amount Q gen1 [1] which is a heat generation amount of the first SOFC stack 12-1 . calculate.
  • the controller 60 is distributed before air flow rate q air received from the distribution before the air flow sensor 50, the first outlet temperature T o1 received from the first outlet temperature sensor 54 [1], and a first heating value Q calculated gen1 Based on [1] , a first individual supply flow rate q air1_d [1] , which is an air flow rate individually supplied to the first SOFC stack 12-1 via the first distribution path 16-1, is calculated. Furthermore, the controller 60 calculates a second individual supply flow rate q air2_d [2] which is an air flow rate individually supplied to the second SOFC stack 12-2 based on the calculated first individual supply flow rate q air1_d [1]. Do.
  • the controller 60 is constituted by a computer, particularly a microcomputer, provided with a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). Then, the controller 60 is programmed so as to be able to execute at least a process necessary to execute each process according to the present embodiment or each of the following modifications 1 to 3 or each of the embodiments 2 to 5. ing.
  • CPU central processing unit
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • I / O interface input / output interface
  • the controller 60 may be configured as a single device, or may be divided into a plurality of devices, and may be configured to perform distributed processing of each control of the present embodiment with the plurality of devices.
  • FIG. 2 is a flow chart for explaining the flow of calculation of the first individual supply flow rate q air1_d [1] and the second individual supply flow rate q air2_d [2] .
  • step S110 the controller 60 calculates the first heat generation amount Q gen1 [1] by the power generation of the first SOFC stack 12-1 based on the first voltage V 1 [1] and the current I by the following equation (1) Do.
  • E 0 in the equation means the theoretical electromotive force of the first SOFC stack 12-1.
  • step S120 the controller 60 sets a theoretical formula of the first outlet temperature assumed value T O1exp [1] represented by the following formula (2).
  • T in in the equation (2) is the temperature of air in the air supply flow path 14 (hereinafter also referred to as “pre-supply air temperature T in )”, and “q air / 2” is the pre-distribution air flow rate sensor A value obtained by dividing the pre-distribution air flow rate q air detected at 50 by 2 which is the number of SOFCs disposed in the fuel cell group 12 in the present embodiment, “c air ” is the specific heat capacity of air (hereinafter simply referred to as “ (Described as “air specific heat c air ”).
  • q air / 2 which is a value obtained by dividing the air flow rate before air distribution q air by the number of the SOFC stacks 12 arranged, is also referred to as “ideal air flow rate distribution q air / 2”.
  • the first outlet temperature assumed value TO1exp [1] is that air having a uniform flow rate is distributed from the air supply channel 14 to the first distribution channel 16-1 and the second distribution channel 16-2. (Ie, assuming that there is no air flow variation at the time of distribution), it is the value of the outlet air temperature that the first SOFC stack 12-1 is considered to detect.
  • the denominator of the second term on the right side in the equation (2) that is, the value obtained by multiplying the ideal distribution air flow rate q air / 2 and the air specific heat c air is the unit time of air supplied to the first SOFC stack 12-1.
  • supply air heat capacity the second term on the right side obtained by dividing the first calorific value Q gen1 [1] of the first SOFC stack 12-1 by the heat capacity of the supplied air corresponds to the substantial temperature increase of the air due to the heat generation of the first SOFC stack 12-1.
  • the second term on the right side is a value obtained by adding a substantial Atsushi Nobori amount of the air due to heat generation of the 1SOFC stack 12-1 based on the ideal distribution air flow rate q air / 2 before the supply air temperature T in. That is, as the equation (2) represents, the second term on the right side becomes equal to the first exit temperature assumed value T 01exp [1] on the left side.
  • step S130 based on the first heat generation amount Q gen1 [1] of the first SOFC stack 12-1 obtained in step S110, the controller 60 outputs a first outlet temperature indicated by the following equation (3) Set the theoretical formula of To 1 [1] .
  • step S140 the controller 60 calculates the first individual supply flow rate q air1_d [1] based on the equations (2) and (3). Specifically, the first individual supply flow rate q air1 _ d [1] is calculated as in the following equation (4).
  • step S150 the controller 60 generates a second individual supply flow rate q air2_d [2] , which is an air flow rate supplied to the second SOFC stack 12-2, from the obtained first individual supply flow rate q air1_d [1] .
  • the first SOFC stack 12-1 can take account of variations in the air flow rate distributed from the air supply flow path 14 to the first distribution path 16-1 and the second distribution path 16-2.
  • the first individual supply flow rate qair1_d [1] and the second individual supply flow rate qair2_d [2] of the second SOFC stack 12-2 can be obtained.
  • the fuel cell system 10 includes a fuel cell group 12 having a first SOFC stack 12-1 and a second SOFC stack 12-2 which are a plurality of fuel cells, and each first SOFC stack 12 constituting the fuel cell group 12 Obtain the air distribution flow path 16 as a refrigerant distribution flow path that distributes air individually to the first and second SOFC stacks 12-2 and the pre-distribution air flow rate q air as the pre-distribution refrigerant flow rate which is the flow rate of air before distribution.
  • Pre-distribution air flow rate sensor 50 as a pre-distribution refrigerant flow rate acquiring unit, and a first SOFC stack 12 as a first fuel cell, which is one of the fuel cell group 12 in the first distribution path 16-1 of the air distribution path 16 provided in the refrigerant outlet of -1
  • the first Atsushi Ideguchi for detecting a first outlet temperature is the outlet temperature of the air of the 1SOFC stack 12-1 (first outlet temperature T o1 [1])
  • a first outlet temperature sensor 54 as a detecting unit, a voltage sensor 56 as a voltage acquisition unit for acquiring a first voltage V 1 [1] is a voltage of the 1SOFC stack 12-1 of the 1SOFC stack 12-1
  • It has a current sensor 58 as a current acquisition unit for acquiring a current (first current) I which is a current, and a controller 60.
  • the controller 60 sets the first individual flow rate of the refrigerant individually supplied to the first SOFC stack 12-1 based on the first voltage V1 [1] , the current I, and the first outlet temperature To1 [1]. calculating the supply flow rate q air1_d [1] (step S110 ⁇ step S140 of FIG. 2), based on the first individual supply flow rate q air1_d [1] and the distribution before the air flow q air, other than the 1SOFC stack 12-1
  • the second individual supply flow rate q air2 _d [2] which is the flow rate of the refrigerant individually supplied to one second SOFC stack 12-2, is calculated (step S150 in FIG. 2).
  • the fuel cell system 10 separately distributes and supplies air as a refrigerant to the first SOFC stack 12-1 and the second SOFC stack 12-2, which are a plurality of fuel cells constituting the fuel cell group 12.
  • a refrigerant flow rate estimation method for estimating the flow rate of supplied air. Then, in this refrigerant flow rate estimation method, the pre-distribution air flow rate q air which is the refrigerant flow rate before distribution is detected at the air outlet of the first SOFC stack 12-1 as the first fuel cell of at least one of the fuel cell group 12.
  • the first voltage V1 [1] that is the voltage of the first SOFC stack 12-1, and the current I as the first current that is the current of the first SOFC stack 12-1.
  • the first individual supply flow rate q air1 — d [1] which is the flow rate of the refrigerant individually supplied to the first SOFC stack 12-1, is calculated (steps S110 to S140 in FIG. 2).
  • the supply flow rate qair2_d [2] is calculated (step S150 in FIG. 2).
  • the first outlet temperature sensor 54 detects the outlet temperature (first outlet temperature To1 [1] ) in the first SOFC stack 12-1. 1 while seeking individual supply flow rate q air1_d [1], the first individual supply flow rate q air1_d [1] and based on the distribution before the air flow rate q air, to estimate the flow rate of air supplied to the 2SOFC stack 12-2 be able to.
  • the flow rate q air1_d [1] is obtained, by referring to this and the distribution front air flow q air, it is possible to estimate the supply air flow rate of the 2SOFC stack 12-2 variation of the supply air flow rate is reflected. That is, estimation of individual supply air flow rates of the first SOFC stack 12-1 and the second SOFC stack 12-2 can be performed with higher accuracy.
  • temperature control and power generation control using the flow rate of air supplied to the first SOFC stack 12-1 and the second SOFC stack 12-2 can also be executed with higher accuracy.
  • the controller 60 controls the second SOFC stack 12 from the first individual supply flow rate q air1_d [1] of the first SOFC stack 12-1 provided with the first outlet temperature sensor 54-1 at the air outlet.
  • the second individual supply flow rate q air2_d [2] of ⁇ 2 is calculated. Therefore, it is possible to obtain the second individual supply flow rate q air2_d [2] without installing a temperature sensor or a flow rate detection sensor at the air outlet of the second SOFC stack 12-2.
  • the number of installed temperature sensors can be reduced with respect to the existing fuel cell system in which the temperature sensor is installed at the air outlet of each fuel cell constituting the fuel cell group 12, and the cost and temperature for manufacturing the system The maintenance cost of the sensor can be suppressed.
  • FIG. 3 is a view for explaining the configuration of a fuel cell system 10 according to a first modification.
  • the fuel cell group 12 is configured of n SOFC stacks 12-1, 12-2, ... 12- (n-1), 12-n.
  • the air distribution flow path 16 for distributing the air from the air supply flow path 14 to each of the SOFCs corresponds to the n of the first distribution path 16-1 to the n-th distribution path 16-n corresponding to the n SOFCs. It consists of individual channels.
  • Each of the SOFC stacks 12-1, 12-2, ... 12- (n-1) has a voltage sensor 56-1, 56-2, ... corresponding to the voltage sensor 56 of the first embodiment. ⁇ ⁇ ⁇ 56- (n-1) is provided. Further, the air outlets other than the SOFC stacks 12-1, 12-2, ... 12- (n-1), that is, the SOFC stack 12-n correspond to the first outlet temperature sensor of the first embodiment. First outlet temperature sensors 54-1, 54-2, ... 54- (n-1) are provided.
  • the SOFC stacks 12-1, 12-2,... 12- (n-1) correspond to the "first SOFC stack 12-1" of the first embodiment.
  • the SOFC stack 12-n corresponds to the "second SOFC stack 12-2" in the first embodiment.
  • n-1 first SOFC stacks 12-1, 12- are used, as necessary, using an integer k in the range of 1 ⁇ k ⁇ n ⁇ 1. 2, ... 12- (n-1) and their peripheral configurations will be summarized. However, the same holds true for any integer k such that 1 ⁇ k ⁇ n ⁇ 1.
  • the “first SOFC stack 12-1” and the like of the first embodiment are “the first SOFC stack 12-k”, and the “second SOFC stack 12-2” and the like of the first embodiment are the “second SOFC Change to stack 12-n ".
  • the signs of the parameters described in the first embodiment are replaced as follows.
  • FIG. 4 is a flow chart for explaining the flow of calculation of the first individual supply flow rate q air1_d [k] and the second individual supply flow rate q air2_d [n] of this modification.
  • step S210 the controller 60 calculates the first heating value Q gen1 [k] by the power generation of the first SOFC stack 12-k based on the first voltage V 1 [k] and the current I by the following equation (6) Do.
  • step S220 the controller 60 sets a theoretical formula of the first outlet temperature assumed value T O1exp [k] represented by the following formula (7).
  • step S230 the controller 60 sets the theoretical equation of the first outlet temperature To 1 [k] expressed by the following equation (8) based on the first calorific value Q gen1 [k] obtained in step S210. Do.
  • step S240 the controller 60 calculates the first individual supply flow rate q air1_d [k] based on the equations (7) and (8). Specifically, the first individual supply flow rate q air1_d [k] is calculated as in the following equation (9).
  • the erase section of the supply before the air temperature T in was included in the formula (2) and (3), the controller 60, before the detection value distribution air flow rate q air, first From the outlet temperature To1 [k] , the first voltage V1 [k] , and the current I, the first individual supply flow rate q air1_d [k] can be calculated.
  • the above steps S210 to S240 are executed for all integers k in which 1 ⁇ k ⁇ n ⁇ 1, and the first individual supply flow rate q air1_d [1] , q air1_d [2] , ⁇ ⁇ ⁇ Find all qair1_d [n-1] .
  • step S250 the controller 60 determines a second individual supply flow rate q based on the obtained first individual supply flow rate q air1_d [1] , q air1_d [2] , ... q air1_d [n-1].
  • air2_d [n] calculates air2_d [n] .
  • the air flow rate by the distribution The first individual supply flow rate qair1_d [k] of each first SOFC stack 12-k and the second individual supply flow rate qair2_d [n] of the second SOFC stack 12-n in which the variation of the second SOFC stack 12-k is reflected can be obtained. Therefore, even if the temperature sensor at the air outlet of the second SOFC stack 12-n is omitted as in the first embodiment, the flow rate of air supplied to each SOFC stack 12 can be estimated with high accuracy.
  • FIG. 5 is a view for explaining the configuration of a fuel cell system 10 according to a second modification.
  • symbol is attached
  • the fuel cell group 12 includes n SOFC stacks 12-1, 12-2, ... 12- (n-1), 12 -N is configured.
  • each of the (n ⁇ 2) or less SOFC stacks 12-1 and 12-2,... 12-m (2 ⁇ m ⁇ n ⁇ 2) in the fuel cell group 12 is 1 outlet temperature sensors 54-1, 54-2, ... 54-m are provided. Further, in the SOFC stacks 12- (m + 1), 12- (m + 2),... 12-n other than these, no temperature sensor is provided at the air outlet.
  • the SOFC stacks 12-1, 12-2, ... 12-m correspond to the "first SOFC stack”.
  • the SOFC stacks 12- (m + 1), 12- (m + 2),... 12-n correspond to the "second SOFC stack”. That is, in the present modification, there are a plurality of “second SOFC stacks” in which the temperature sensor is not provided at the air outlet.
  • an integer k in the range of 1 ⁇ k ⁇ m. • Summarize the description of 12-m and its peripheral configuration.
  • an integer z in the range of m + 1 ⁇ z ⁇ n the (nm) second SOFC stacks 12- (m + 1), 12- (m + 2),. Consolidate the description.
  • arbitrary integers k and z such that 1 ⁇ k ⁇ m and m + 1 ⁇ z ⁇ n.
  • first SOFC stack 12-1 and the like of the first embodiment are “first SOFC stack 12-k”
  • second SOFC stack 12-2 and the like of the first embodiment are “second SOFC Change to stack 12-z ".
  • signs of the parameters described in the first embodiment are replaced as follows.
  • FIG. 6 is a flow chart for explaining the flow of calculation of the first individual supply flow rate q air1_d [k] and the second individual supply flow rate q air2_d [z] of this modification.
  • step S310 to S340 shown in FIG. 6 the controller 60 executes the same process as the process of steps S210 to S240 in FIG. 4 in the first modification, and for all k of 1 ⁇ k ⁇ m.
  • the first individual supply flow rate q air1 _ d [k] is calculated. That is, the controller 60 calculates the first individual supply flow rate q air1_d [1] , q air1_d [2] , ... q air1_d [m] .
  • step S350 the controller 60 sets the first individual supply flow rate q air1_d [1] , q air1_d [2] , ... q air1_d [m] to the first individual supply flow rate based on the following equation (11): 2 Calculate the individual supply flow rate q air2_d [z] .
  • the second individual supply flow rate q air2_d [z] of this modification is calculated as taking the same value in all the second SOFC stacks 12-z (m + 1 ⁇ z ⁇ n).
  • the first individual supply flow rate q air1_d [k] And the second individual supply flow rate q air2_d [z] can be calculated.
  • the ratio of the number of first SOFCs 12-k provided with temperature sensors at the air outlet and the number of second SOFCs 12-z provided with temperature sensors at the air outlet can be adjusted accordingly.
  • the number of installed temperature sensors is half that of the case where temperature sensors are provided at the air outlets of all SOFCs constituting the fuel cell group 12. It can be on the order.
  • FIG. 7 is a view for explaining the configuration of a fuel cell system 10 according to a third modification.
  • symbol is attached
  • each SOFC stack 12-1, 12-2, ... 12- can be configured by an integer k in the range of 1 k k N-2, as necessary. Summarize the description of (N-2) and its peripheral configuration. However, the same holds true for any integer N such that 1 ⁇ k ⁇ N ⁇ 2.
  • the fuel cell system 10 includes each SOFC stack 12-k, 12- (k + 1) in an SOFC group 12 [k, k + 1] consisting of two SOFC stacks 12-k, 12- (k + 1).
  • the merging path 17 [k, k + 1], the said combined channel 17 [k, k + 1] first outlet temperature sensor 54 [k, k + 1] for detecting the air temperature is provided .
  • a voltage sensor 56-k is provided in the SOFC stacks 12-k and 12- (k + 1).
  • the air temperature at is detected as "first outlet temperature”.
  • the SOFC group 12 [k, k + 1] composed of two SOFC stacks 12-k and 12- (k + 1) in 1 ⁇ k ⁇ n ⁇ 2 corresponds to the “first SOFC stack”.
  • the SOFC group 12 [N ⁇ 1, N] corresponds to the “second SOFC stack”. From then on, these "SOFC group 12 [k, k + 1] " and "SOFC group 12 [N-1, N] " will be referred to as “first SOFC group 12 [k, k + 1] " and "second SOFC group, respectively. It is called 12 [N-1, N] .
  • the “first heat generation amount Q gen1 [k, k + 1] ” of the first SOFC group 12 [k, k + 1] is the “first heat generation of the SOFC stack 12-k in the first modification. Equivalent to “Q gen1 [k] + Q gen1 [k + 1] ” which is the sum of the quantity Q gen1 [k] and the “first calorific value Q gen1 [k + 1] ” of the SOFC stack 12- (k + 1) .
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the flow of calculation of the first individual supply flow rate q air1 _d [k, k + 1] and the second individual supply flow rate q air2 _ d [N ⁇ 1, N] of this modification.
  • step S410 the controller 60, the first voltage V 1 [k + 1] and the current second 1SOFC group 12 [k, k + 1] based on the I first heating value Q by the power generation of gen1 [k, k + 1 Calculate ] .
  • the controller 60 sets “V 1 [k] ” on the right side of the equation (6) described in the first modification to “V 1 [k] + V 1 [k + 1] ”, “E 0 Is calculated by “2E 0 ” to calculate the first heat generation amount Q gen1 [k, k + 1] .
  • controller 60 appropriately substitutes the parameters of the equations (7) to (10) used in step S220 to step S250 of the first modification with the parameters defined in this modification, and performs step S420 to step S450. Execute the process related to.
  • the above ideal distribution The air flow rate is determined based on "N / 2" which is the total number of these groups. That is, in each of the equations (7) to (10), “q air / n” representing the ideal distribution air flow rate is replaced with “2 q air / N”.
  • the first individual supply flow rate q air1 _d [k, k + 1] and the second individual supply flow rate q air2 _ d [N ⁇ 1, N] can be suitably calculated by the processing of step S 410 to step S 450 described above.
  • the first individual supply flow rate q air1_d [k, k + 1] of the first SOFC group 12 [k, k + 1] provided with the outlet temperature sensor is calculated, and the first individual individual supply flow rate is calculated. based on the supply flow rate q air1_d [k, k + 1 ] sum and the distribution front air flow q air of the second individual supply flow rate q Air2_d of the 2SOFC group 12 [N-1, N] [N-1, N] Can be estimated with high accuracy.
  • the first individual supply flow rate in units of the first SOFC group 12 [k, k + 1] and the second SOFC group 12 [N ⁇ 1, N] in which two SOFCs are set as one group
  • the estimation of q air1_d [k, k + 1] and the second individual supply flow rate q air2_d [N-1, N] is performed. Therefore, it is not possible to precisely evaluate the variation in the flow rate of air supplied from one SOFC of the fuel cell group 12 to another.
  • the fuel cell system 10 or the like, a large error may not be given to temperature control, power generation amount control or the like without strictly evaluating the variation in the supply air flow rate between the single SOFCs.
  • the system configuration according to the present modification it is possible to further reduce the number of installed temperature sensors while maintaining the accuracy of temperature control and power generation control.
  • the first outlet temperature sensor 54 [k, k + 1] is provided in units of the first SOFC group 12 [k, k + 1] in which two SOFCs are set as one group. By doing this, the number of installed temperature sensors can be reduced to half or less. As a result, the cost control effect is further improved.
  • the first SOFC group 12 [k, k + 1] and the second SOFC group 12 [N ⁇ 1, N] in which two SOFCs form one group are configured.
  • the first SOFC group or the second SOFC group 12 may be configured by combining three or more SOFCs into one set.
  • the number of SOFCs included in each SOFC group may be mutually changed.
  • FIG. 9 is a view for explaining the configuration of the fuel cell system 10 according to the second embodiment.
  • the fuel cell system 10 of the present embodiment is based on the configuration of the fuel cell system 10 of the first modification described with reference to FIG.
  • the fuel cell system 10 of the present embodiment in addition to the configuration of the fuel cell system 10 in the first modified example, the refrigerant temperature before supply detecting the supply before the air temperature T in a air temperature of the air supply channel 14 A sensor 59 and a voltage sensor 56-n that detects a second voltage V2 [n] that is a voltage of the second SOFC stack 12-n are included.
  • the controller 60 receives the before-supply air temperature T in from the before-supply refrigerant temperature sensor 59 and the second from the voltage sensors 56-n. Acquire a voltage V 2 [n] .
  • FIG. 10 is a flowchart showing a flow of calculation of the second outlet temperature To2exp [n] in the present embodiment.
  • step S510 the controller 60 calculates the second heating value Q gen2 [n] by the power generation of the second SOFC stack 12-n based on the second voltage V 2 [n] and the current I by the following equation (12) Do.
  • the calculation of the second heat generation amount Q gen2 [n] may be performed in advance, for example, at the stage of step S210 in FIG. 4.
  • step S520 the controller 60 sets a theoretical formula of the second outlet temperature T O2exp [n] represented by the following formula (13).
  • step S530 the controller 60 calculates the second outlet temperature T O2exp [n] using the second individual supply flow rate q air2_d [n] already calculated in equation (13).
  • the second outlet temperature T O2exp [n] can be calculated by substituting the second individual supply flow rate q air2_d [n] calculated by the equations (9) and (10) into the equation (13). .
  • the fuel cell system 10 of the present embodiment the supply before the refrigerant temperature to detect the supply before the air temperature T in of the refrigerant temperature before supplying a temperature of the refrigerant before being supplied to the SOFC stack 12-1 ⁇ 12-n It further has a pre-supply refrigerant temperature sensor 59 as a detection unit.
  • the voltage sensor 56-n as a voltage acquisition unit detects a second voltage V 2 [n] which is a voltage of the second SOFC stack 12-n.
  • the current sensor 58 as a current acquisition unit detects the current I as the second current of the second SOFC stack 12-n.
  • the controller 60 outputs the air of the second SOFC stack 12-n based on the second voltage V 2 [n] , the current I, the pre-supply air temperature T in , and the second individual supply flow rate q air2_d [n].
  • the second outlet temperature TOexp [n] which is the temperature, is calculated (steps S510 to S520 in FIG. 10).
  • the influence of the distribution air flow rate variation is taken into consideration It is possible to obtain a highly accurate second outlet temperature To2exp [n] . That is, this can be estimated with high accuracy without detecting the outlet temperature in the second SOFC stack 12-n. As a result, the temperature sensor at the air outlet of the second SOFC stack 12-n is reduced to achieve cost reduction, but the air outlet temperature of the second SOFC stack 12-n not provided with the outlet temperature sensor is acquired with high accuracy be able to.
  • the second embodiment has described an example of calculating the second outlet temperature Tooexp [n] .
  • the second outlet temperature may be calculated in the fuel cell system 10 based on the configuration of the first embodiment, the configuration of the second modification, or the configuration of the third modification. Also in these cases, the second outlet temperature can be calculated by performing the same process as steps S510 to S530 in the present embodiment.
  • FIG. 11 is a view for explaining the configuration of a fuel cell system 10 according to the third embodiment.
  • the fuel cell system 10 of the present embodiment includes a fuel (fuel) for power generation in each of the SOFC stacks 12-1 to 12-n.
  • the fuel supply system of the present embodiment includes a fuel pump 80, a fuel supply channel 82 which is a flow channel for supplying fuel from the fuel pump 80 to the SOFC stacks 12-1 to 12-n, and a fuel pump And a fuel flow rate sensor 84 for detecting the flow rate of the fuel delivered to the fuel supply flow passage 82 from 80.
  • the flow rate of the fuel detected by the fuel flow rate sensor 84 is also referred to as “total supply fuel flow rate q fuel ”.
  • the fuel supply flow path 82 has a fuel distribution pipe 82a for distributing the fuel individually to each of the SOFC stacks 12-1 to 12-n.
  • Each fuel distribution pipe 82a is provided with a device (not shown) for controlling the amount of fuel supplied to each SOFC stack 12 such as an injector and an opening adjustment valve, and these devices are controlled individually or collectively. Thus, it is possible to adjust the distribution flow rate of the fuel supply flow rate to each SOFC stack 12-1 to 12-n.
  • the controller 60 obtains the total supply fuel flow rate q fuel which is the detection value of the fuel flow rate sensor 84 in addition to the detection signals from the respective sensors described in the second embodiment. Do.
  • controller 60 of the present embodiment calculates the heat capacity of the supplied fuel based on the total supplied fuel flow rate q fuel , and the first heat generation amount Q gen1 [k] and the second heat generation amount Q gen2 based on the heat capacity of the supplied fuel. Correct [n] . The details will be described below.
  • FIG. 12 shows the first individual supply flow rate q air1_d [k] including the correction process of the first heat generation amount Q gen1 [k] and the second heat generation amount Q gen2 [n ] , and the second individual supply flow rate q air2_d [n] , And a flowchart of a method of calculating the second outlet temperature To2exp [n] .
  • step S610 the controller 60 calculates the corrected first heating value Q gen1_cor [k] from the first heating value Q gen1 [k]. Specifically, the controller 60 first determines the first voltage V1 [k] and the first current I based on the equation (6), as in step S210 (FIG. 4) described in the first modification. The first heat generation amount Q gen1 [k] is calculated.
  • the controller 60 corrects the first heat generation amount Q gen1 [k] calculated based on the following equation (15) using the total supply fuel flow rate q fuel detected by the fuel flow rate sensor 84 and corrects it.
  • a first heat generation amount Q gen1 _ cor [k] is calculated.
  • Cfuel1 [k] in the equation (15) represents the heat capacity of the fuel supplied to the first SOFC stack 12-k.
  • this heat capacity is also referred to as “first SOFC-supplied fuel heat capacity Cfuel1 [k] ".
  • the controller 60 can calculate the first SOFC supply fuel heat capacity Cfuel1 [k] based on the following equation (16).
  • C fuel ” in the equation (16) means the specific heat capacity of the fuel supplied to the first SOFC stack 12-k. Hereinafter, this is also referred to as “fuel specific heat cfuel ".
  • fuel specific heat c fuel a fixed value predetermined by an experiment or the like is used. In particular, in the present embodiment, the “fuel specific heat c fuel ” is set to the same value for each of the SOFC stacks 12-1 to 12-n in order to simplify the calculation.
  • q fuel / n obtained by dividing the total supply fuel flow rate q fuel on the right side by the total number of stacks n in the equation (16) corresponds to the fuel flow rate supplied to one SOFC stack. Therefore, according to the equation (16), the first SOFC supply fuel heat capacity C fuel1 [k] which is the heat capacity of the fuel supplied to the first SOFC stack 12-k by multiplying this q fuel / n by the fuel specific heat c fuel Can be calculated.
  • C air1 [k] means the heat capacity of the air supplied to the first SOFC stack 12-k.
  • this is also referred to as “first SOFC supply air heat capacity C air1 [k] ".
  • the controller 60 can calculate the first SOFC supply air heat capacity C air1 [k] based on the following equation (17).
  • the controller 60 sets the first SOFC supply fuel heat capacity C fuel1 [k] obtained by the equation (16), the first SOFC supply air heat capacity C air1 [k] obtained by the equation (17), and the first heat generation amount Q gen1 [ By applying k] to equation (15), it is possible to calculate the corrected first heating value Q gen1 _ cor [k] .
  • the flow rate of fuel supplied to the anode of the first SOFC stack 12-k is compared with the flow rate of air supplied to the cathode of the first SOFC stack 12-k. , On the order of ten times smaller. That is, basically, it can be said that the heat capacity of the fuel supplied to the first SOFC stack 12-k is negligibly small compared to the heat capacity of the air supplied to the first SOFC stack 12-k.
  • the result is In many cases, the first individual supply flow rate qair1_d [k] , the second individual supply flow rate qair2_d [n] , and the second outlet temperature To2exp [n] that are calculated as do not cause large errors.
  • the corrected first calorific value Q gen1 _ cor [k] in consideration of the heat transfer to the fuel is obtained, even in the scene where the heat transfer to the above-mentioned fuel can not be ignored,
  • the individual supply flow rate qair1_d [k] , the second individual supply flow rate qair2_d [n] , and the second outlet temperature Tooexp [n] can be calculated with high accuracy.
  • the controller 60 executes the processing of step S620 to step S650 using the corrected first heat generation amount Q gen1 _ cor [k] .
  • the controller 60 replaces the "first heating value Q gen1 [k]" in the "corrected first heating value Q gen1_cor [k]", similar to steps S220 ⁇ step S250 in the first modification Do the processing. That is, the controller 60 executes each operation based on the above formulas (7) to (10) to calculate the first individual supply flow rate q air1 _d [k] and the second individual supply flow rate q air2 _d [n] .
  • step S660 the controller 60 obtains the corrected second heating value Q gen2_cor [n] in the same manner as in step S610.
  • the controller 60 controls the second SOFC supply fuel heat capacity Cfuel2 [n] as the heat capacity of the fuel supplied to the second SOFC stack 12-n, and the second SOFC supply as the heat capacity of the air supplied to the second SOFC stack 12-n. While the air heat capacity C air2 [n] is determined, the correction second heat generation amount Q gen2 _cor [n] is calculated based on the second heat generation amount Q gen2 [n] of the second SOFC stack 12-n.
  • step S670 and S680 the controller 60 calculates the second outlet temperature T o2exp [n] in the same manner as in steps S520 and S530 (see FIG. 10) described in the second embodiment.
  • the second outlet temperature To2exp [n] which is the air outlet temperature of the second SOFC stack 12-n, can be estimated more accurately, taking into consideration the amount of heat transfer to the fuel supplied to the SOFC stack 12 as well. Can.
  • the fuel cell system 10 of the present embodiment further includes a fuel flow rate sensor 84 which is a fuel flow rate acquiring unit for acquiring a total supply fuel flow rate q fuel as a flow rate of fuel supplied to the fuel cell group 12.
  • the controller 60 calculates a first 1SOFC supply fuel capacity C Fuel1 a heat capacity of the fuel [k] and the 2SOFC supply fuel heat capacity C fuel2 [n], the 1SOFC supply fuel capacity
  • the first individual supply flow rate q air1_d [k] , the second individual supply flow rate q air2_d [n] , and the second outlet temperature T o2exp [ t ] based on C fuel1 [k] and the second SOFC supply fuel heat capacity C fuel2 [n] n] is corrected (steps S610 to S680 in FIG. 12).
  • the individual supply flow rate qair1_d [k] , the second individual supply flow rate qair2_d [n] , and the second outlet temperature To2exp [n] can be calculated with high accuracy.
  • the case of correcting both of the first heat generation amount Q gen1 [k] and the second heat generation amount Q gen 2 [n] has been described, but only one of them may be corrected. good.
  • the corrected first heat generation amount Q obtained by correcting the first heat generation amount Q gen1 [k] It is also possible to calculate gen1_cor [k] and perform the processing up to step S650 shown in FIG.
  • the fuel flow rate sensor 84 is provided to detect the total supply fuel flow rate q fuel .
  • the total supply fuel flow rate q fuel may be estimated by other means.
  • the total supply fuel flow rate q fuel may be estimated based on the change in the fuel level of the fuel tank as a fuel supply source (not shown) or the duty ratio of the fuel pump 80.
  • the flow rate of fuel supplied to each SOFC stack 12 in the calculation of the first SOFC supply fuel heat capacity Cfuel1 [k] and the second SOFC supply fuel heat capacity Cfuel2 [n] based on the above equation (16) Is assumed to be q fuel / n.
  • each fuel distribution pipe 82a is provided with an injector, an opening control valve, etc., and the flow control amount of the individual fuel for each SOFC stack 12-1 to 12-n is used to set each SOFC stack 12-1 to 12-n.
  • the ideal distribution air flow q air / n on the right side It may be replaced with the value of the air flow rate in which the air flow rate variation every 1 to 12-n is taken into consideration.
  • FIG. 13 is a view for explaining the configuration of a fuel cell system 10 according to the fourth embodiment.
  • the fuel cell system 10 of the present embodiment is a refrigerant adjustment device that adjusts the air flow rate of the air supply flow path 14 Air pump 86 of FIG.
  • the controller 60 controls the first outlet temperature To1 [k] detected by the first outlet temperature sensor 54-k, and the process described in the second embodiment
  • the output of the air pump 86 is controlled based on the second outlet temperature To2exp [n] calculated in step S510 to step S530) of FIG. 10, and the air flow rate of the air supply flow path 14 is adjusted.
  • the flow control outlet temperature To_f_cont is calculated by applying all values of 0 to n ⁇ 1 to k. Therefore, the outlet temperature To_f_cont for flow control is all the first outlet temperatures To1 [1] , To1 [2] ,... To1 [n -1] , and the second outlet temperature To2exp [n] Set to the highest value of
  • FIG. 14 is a flowchart for explaining the flow of air flow rate control in the present embodiment.
  • step S720 the controller 60 controls the output of the air pump 86 such that the flow rate control outlet temperature To_f_cont approaches a predetermined target temperature. Specifically, the controller 60 reduces the output of the air pump 86 as the flow rate control outlet temperature To_f_cont becomes smaller than the target temperature. Further, the controller 60 increases the output of the air pump 86 as the flow rate control outlet temperature To_f_cont becomes greater than the target temperature.
  • the fuel cell system 10 of the present embodiment further includes an air pump 86 as a refrigerant adjustment device that adjusts the air flow rate of the air supply flow passage 14. Then, the controller 60 controls the air pump 86 to adjust the air flow rate of the air supply flow path 14 based on the first outlet temperature To1 [k] and the second outlet temperature To2exp [n] (see FIG. 14). Steps S710 and S720).
  • the air flow rate of the air supply flow path 14 is controlled based on o2exp [n] . That is, the air flow rate of the air supply flow path 14 is controlled based on the air outlet temperature information in which the variation in the supply air flow rate of each of the first SOFC stack 12-k and the second SOFC stack 12-n is taken into account. Therefore, the air flow rate (target air flow rate) to be supplied to each can be set more appropriately. As a result, temperature control of the first SOFC stack 12-k and the second SOFC stack 12-n can be performed more preferably.
  • the controller 60 controls the air pump based on the flow control outlet temperature To_f_cont , which is the higher one of the first outlet temperature To1 [ k] and the second outlet temperature To2exp [n]. And 86 are controlled (step S720 in FIG. 14).
  • FIG. 15 is a view for explaining the configuration of a fuel cell system 10 according to the fifth embodiment.
  • the fuel cell system 10 of the present embodiment is based on the configuration of the fuel cell system 10 of the fourth embodiment described with reference to FIG.
  • the fuel cell system 10 according to the present embodiment further includes power adjustment as a power adjustment device for adjusting the generated power (extracted current) of each SOFC stack 12-1 to 12-n in addition to the configuration of the fourth embodiment.
  • a device 90 is included.
  • the power adjustment device 90 is configured of a DCDC converter or the like.
  • the power adjusting device 90 is configured to be able to adjust the generated power individually for the first SOFC stack 12-k (1 ⁇ k ⁇ n ⁇ 1) and the second SOFC stack 12-n.
  • the controller 60 basically controls the generated power of the first SOFC stack 12-k (1 ⁇ k ⁇ n ⁇ 1) based on the first outlet temperature To1 [k] .
  • the generated power of the second SOFC stack 12-n can be controlled based on the second outlet temperature To2exp [n] .
  • the controller 60 determines the temperatures of the first SOFC stack 12-k and the second SOFC stack 12-n from the viewpoint of heat resistance by the heat generation of the first SOFC stack 12-k and the second SOFC stack 12-n.
  • the generated power control based on one power control outlet temperature To_g_cont in consideration of the safety margin is executed in order to more reliably prevent the temperature from becoming higher than the predetermined temperature. The details will be described below.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating generated power control in the present embodiment.
  • step S810 the controller 60 controls the temperature of the higher one of the first outlet temperature To1 [k] and the second outlet temperature To2exp [n] to a power control outlet temperature T for controlling the generated power.
  • a power control outlet temperature T for controlling the generated power.
  • the power control outlet temperature To_g_cont is calculated by applying all values of 0 to n ⁇ 1 to k. Therefore, power control outlet temperature T O_g_cont are all first outlet temperature T o1 [1] of, T o1 [2], ⁇ T o1 [n -1], and the second outlet temperature T o2exp [n] Set to the highest value of
  • step S820 the controller 60 controls the power adjustment apparatus 90 such that the power control outlet temperature To_g_cont approaches a predetermined target temperature. Specifically, the controller 60 controls the power adjustment device 90 such that the power (heat generation amount) extracted from each SOFC stack 12 decreases as the power control outlet temperature To_g_cont gets smaller in the direction smaller than the target temperature. . On the other hand, the controller 60 controls the power adjusting device 90 such that the power (heat generation amount) extracted from each SOFC stack 12 increases as the power control outlet temperature To_g_cont increases in the direction in which the power control outlet temperature To_g_cont increases.
  • step S830 the controller 60 determines whether the power control outlet temperature To_g_cont is higher than a predetermined threshold temperature Tth in the control state of the power adjusting device 90 in step S820.
  • the threshold temperature T th is determined for the first SOFC stack 12-k and the second SOFC stack 12-n in consideration of the heat resistance and the like according to the specifications of the first SOFC stack 12-k and the second SOFC stack 12-n. From the viewpoint of preventing the temperature from rising too much, it is a value determined by experiment or the like.
  • step S 820 the controller 60 determines that the power control outlet temperature To_g_cont is not larger than the threshold temperature T th . If the controller 60 determines that the power control outlet temperature To_g_cont is not larger than the threshold temperature T th , the controller 60 continues the power generation control of step S820. On the other hand, when the controller 60 determines that the power control outlet temperature To_g_cont is higher than the threshold temperature T th , the controller 60 executes the process of step S 840 .
  • step S 840 the controller 60 controls the power adjustment device 90 to stop the power generation of each of the first SOFC stack 12-k and the second SOFC stack 12-n. That is, the controller 60 stops the power generation of the first SOFC stack 12-k and the second SOFC stack 12-n by the power adjustment device 90 from the viewpoint of heat resistance protection etc. when the power control outlet temperature To_g_cont rises above a certain level. .
  • the fuel cell system 10 of the present embodiment further includes a power adjusting device 90 that adjusts the generated power of the SOFC stack 12. Then, the controller 60 controls the power adjustment apparatus 90 based on the first outlet temperature To1 [k] and the second outlet temperature To2exp [n] (steps S810 to S840 in FIG. 16).
  • the generated power of the SOFC stack 12 is controlled based on o2exp [n] . That is, since the generated power of the SOFC stack 12 is controlled based on the air outlet temperature information in which the variation in the flow rate of the supplied air of each of the first SOFC stack 12-k and the second SOFC stack 12-n is taken into consideration.
  • the control of the heat generation amount of each of the first SOFC stack 12-k and the second SOFC stack 12-n based on the adjustment of the generated power can be performed with higher accuracy.
  • the controller 60 determines the power based on the power control outlet temperature To_g_cont , which is the higher one of the first outlet temperature To1 [ k] and the second outlet temperature To2exp [n].
  • the controller 90 is controlled (step S810 in FIG. 16).
  • the power generated by the first SOFC stack 12-k and the second SOFC stack 12-n can be more easily controlled in the direction to lower the heat generation amount, the heat resistance of the first SOFC stack 12-k and the second SOFC stack 12-n Safety can be further improved.
  • the controller 60 stops power generation of the first SOFC stack 12-k and the second SOFC stack 12-n by the power adjusting device 90 when the power control outlet temperature To_g_cont exceeds the predetermined threshold temperature Tth. (Steps S830 and S840 in FIG. 16).
  • the first SOFC stack 12-k and the second SOFC stack 12-n can be more reliably prevented from exceeding the upper limit temperature or the like determined from the viewpoint of heat resistance protection. And the safety of the second SOFC stack 12-n is further improved from the viewpoint of the heat resistance protection.
  • each above-mentioned embodiment showed only a part of application example of the present invention, and limited the technical scope of the present invention to the concrete composition of each above-mentioned embodiment. It is not the purpose to do.
  • the pre-distribution air flow rate q which is the sum of the air flow rates supplied to the SOFC stacks 12-1 to 12-n by the pre-distribution air flow sensor 50. Detecting air .
  • the pre-distribution air flow rate q air may be estimated from the setting output of the air pump 86 for supplying air to the air supply flow path 14 or the like.
  • the SOFC stacks 12-1 to 12-n are disposed in parallel to the electric load, one common current sensor 58 is disposed. doing. However, if the respective currents are different, such as when each SOFC stack is not arranged in parallel to the electrical load, all of the SOFC stacks may be provided with current sensors, or at least in the SOFC stacks whose currents are different from each other. Alternatively, different current sensors may be provided.
  • all SOFC stacks 12-1 to 12- are used to calculate the first calorific value Q gen1 [ k] or the second calorific value Q gen2 [n].
  • the same theoretical electromotive force E 0 is set in 12-n.
  • the SOFC stacks 12-1 to 12-n are appropriately selected.
  • Each heat generation amount may be calculated by setting different theoretical electromotive force values for each case.
  • the example in which the fuel cell group 12 is configured by the SOFC stacks 12-1 to 12-n has been described.
  • the calculation methods of the above-described embodiments and the modifications, the supply air flow rate control, and the generated power control are similarly applied. Can.
  • air specific heat c air used in the calculation of each of the above-described embodiments and each modification and “fuel specific heat c fuel ” used in the calculation of the third embodiment both use fixed values, for example The values corrected as appropriate may be used in consideration of fluctuations of these values due to factors such as temperature.

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Abstract

複数の燃料電池を有する燃料電池群と、燃料電池群を構成する各燃料電池に個別に冷媒を分配する冷媒分配流路と、分配前の冷媒の流量である分配前冷媒流量を取得する分配前冷媒流量取得部と、冷媒分配流路において燃料電池群の内の少なくとも一つの第１燃料電池の冷媒出口に設けられ、第１燃料電池の冷媒の出口温度である第１出口温度を検出する第１出口温度検出部と、少なくとも第１燃料電池の電圧である第１電圧を取得する電圧取得部と、少なくとも第１燃料電池の電流である第１電流を取得する電流取得部と、コントローラと、を有し、コントローラは、第１電圧、第１電流、及び第１出口温度に基づいて、第１燃料電池の第１個別供給流量を算出し、第１個別供給流量及び分配前冷媒流量に基づいて、第１燃料電池以外の少なくとも一つの第２燃料電池の第２個別供給流量を算出する燃料電池システムを提供する。

Description

燃料電池システム及び燃料電池システムの冷媒流量推定方法
　本発明は、空気等の冷媒を燃料電池に供給して冷却を行う燃料電池システムにおいて、燃料電池の冷媒出口の流量を推定する燃料電池システム及び燃料電池システムの冷媒流量推定方法に関する。
　燃料電池を所定温度に制御すべく、冷却水や空気等の冷媒を燃料電池に供給する燃料電池システムが知られている。ＪＰ２００７－１８８６６７Ａには、このような燃料電池システムであって、特に複数の燃料電池セル群が設けられている燃料電池システムの一例が開示されている。
　ＪＰ２００７－１８８６６７Ａの燃料電池システムは、複数の燃料電池セル群が冷媒供給系において並列に配置され、燃料電池セル群に冷媒を供給するための冷媒供給流路と、冷媒供給流路に設けられた入口温度センサと、各燃料電池セル群に冷媒供給流路からの冷媒を個別に分配するために冷媒供給流路を分岐させた冷媒分配流路と、各セル群の電圧を測定する電圧センサと、各燃料電池セル群から排出された冷媒を合流させてなる冷媒排出流路と、合流後の排出冷媒温度を検出する出口温度センサと、を有している。
　そして、上記燃料電池システムでは、各セル群の電圧測定値等から各セルの発熱量を推定し、上記入口温度センサによる入口温度検出値、出口温度センサによる出口温度検出値、及び上記発熱量の推定値に基づいて各セル群の温度差（供給前冷媒温度と排出冷媒温度の差）を推定する。
　しかしながら、上記燃料電池システムにおいて、冷媒供給流路から各冷媒分配流路に均一流量の冷媒が分配されるとは限らない。例えば、各燃料電池セル群内の冷媒通路の圧力や温度等の種々の状態の相違によって、各冷媒分配流路に分配されて供給される冷媒流量のばらつきが生じる。
　したがって、このような供給冷媒流量のばらつきが生じると、各燃料電池セル群において冷却度合が異なることとなり、実質的な発熱量にもばらつきが生じる。
　一方で、上記燃料電池システムでは、各燃料電池セル群の発熱量の推定に用いられる入口温度検出値及び出口温度検出値は、それぞれ、供給される冷媒の分配前の温度情報及び排出される冷媒が合流した後の温度情報しか含まれていない。その結果、この発熱量の推定においては、各燃料電池セル群の実質的な発熱量のばらつきが考慮されないので、発熱量の推定値及びこれに基づく各セル群の温度差の推定値の推定精度が十分でない場合がある。
　したがって、本発明の目的は、複数の燃料電池に冷媒を分配して冷却を行う燃料電池システムにおいて、各燃料電池に供給される冷媒流量の推定をより高精度に行うことにある。
　本発明のある態様によれば、複数の燃料電池を有する燃料電池群と、燃料電池群を構成する各燃料電池に個別に冷媒を分配する冷媒分配流路と、分配前の冷媒の流量である分配前冷媒流量を取得する分配前冷媒流量取得部と、冷媒分配流路において燃料電池群の内の少なくとも一つの第１燃料電池の冷媒出口に設けられ、第１燃料電池の冷媒の出口温度である第１出口温度を検出する第１出口温度検出部と、少なくとも第１燃料電池の電圧である第１電圧を取得する電圧取得部と、少なくとも第１燃料電池の電流である第１電流を取得する電流取得部と、コントローラと、を有する燃料電池システムが提供される。また、第１電圧、第１電流、及び第１出口温度に基づいて、第１燃料電池に個別に供給される冷媒流量である第１個別供給流量を算出し、第１個別供給流量及び分配前冷媒流量に基づいて、第１燃料電池以外の少なくとも一つの第２燃料電池に個別に供給される冷媒流量である第２個別供給流量を算出する。
図１は、第１実施形態による燃料電池システムの構成を説明する図である。 図２は、第１実施形態における第１個別供給流量及び第２個別供給流量の算出の流れを説明するフローチャートである。 図３は、第１変形例による燃料電池システムの構成を説明する図である。 図４は、第１変形例における第１個別供給流量及び第２個別供給流量の算出の流れを説明するフローチャートである。 図５は、第２変形例による燃料電池システムの構成を説明する図である。 図６は、第２変形例における第１個別供給流量及び第２個別供給流量の算出の流れを説明するフローチャートである。 図７は、第３変形例による燃料電池システムの構成を説明する図である。 図８は、第３変形例における第１個別供給流量及び第２個別供給流量の算出の流れを説明するフローチャートである。 図９は、第２実施形態による燃料電池システムの構成を説明する図である。 図１０は、第２実施形態における第２出口温度の算出の流れを説明するフローチャートである。 図１１は、第３実施形態による燃料電池システムの構成を説明する図である。 図１２は、第３実施形態における第１個別供給流量、第２個別供給流量、及び第２出口温度の算出の流れを説明するフローチャートである。 図１３は、第４実施形態による燃料電池システムの構成を説明する図である。 図１４は、第４実施形態における空気流量制御の流れを説明するフローチャートである。 図１５は、第５実施形態による燃料電池システムの構成を説明する図である。 図１６は、第５実施形態における発電電力制御の流れを説明するフローチャートである。
　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。
 （第１実施形態）
　図１は、第１実施形態にかかる燃料電池システムの構成を説明する図である。
　図示のように、燃料電池システム１０は、複数の燃料電池である２つのＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池：solid oxide fuel cell）スタック１２－１，１２－２を有する燃料電池群１２と、燃料電池群１２に冷媒としての空気を供給する冷媒供給流路である空気供給流路１４と、燃料電池群１２を構成する各ＳＯＦＣスタック１２－１，１２－２に個別に空気を分配する冷媒分配流路としての空気分配流路１６と、を備えている。なお、本実施形態では、「ＳＯＦＣスタック１２－１」が「第１燃料電池」に相当し、「ＳＯＦＣスタック１２－２」が「第２燃料電池」に相当する。したがって、以降は、「ＳＯＦＣスタック１２－１」及び「ＳＯＦＣスタック１２－２」をそれぞれ、「第１ＳＯＦＣスタック１２－１」及び「第２ＳＯＦＣスタック１２－２」とも称する。
　そして、第１ＳＯＦＣスタック１２－１及び第２ＳＯＦＣスタック１２－２は、図示しない走行モータ、各種補機類、及び所定のバッテリ等で構成される電気負荷１００に対して並列に配置されている。
　第１ＳＯＦＣスタック１２－１及び第２ＳＯＦＣスタック１２－２は、何れも、セラミック等の固体酸化物で形成された電解質層を、アノード（燃料極）とカソード（空気極）により挟み込んで得られるＳＯＦＣセルを複数積層して構成される燃料電池スタックである。そして、第１ＳＯＦＣスタック１２－１及び第２ＳＯＦＣスタック１２－２は、図示しない燃料供給系により燃料極に供給された燃料ガス（水素）と、図示しない空気供給系又は上記空気分配流路１６を介して空気極に供給された酸化ガス（空気）と、を反応させることで発電する。
　また、燃料電池システム１０は、空気供給流路１４の空気流量、すなわち全てのＳＯＦＣスタック１２－１，１２－２に分配される前の空気流量である分配前空気流量ｑairを検出する分配前空気流量センサ５０と、空気分配流路１６におけるＳＯＦＣスタック１２－１の空気出口に設けられるとともに、ＳＯＦＣスタック１２－１の出口温度である第１出口温度Ｔo1[1]を検出する第１出口温度センサ５４と、を有している。
　空気供給流路１４は、図示しない空気ブロア等から送給される空気を、燃料電池群１２に供給するための通路である。
　空気分配流路１６は、空気供給流路１４からの空気を第１ＳＯＦＣスタック１２－１に分配する第１分配路１６－１と、空気供給流路１４からの空気を第２ＳＯＦＣスタック１２－２に分配する第２分配路１６－２と、を有している。この構成によって、第１ＳＯＦＣスタック１２－１及び第２ＳＯＦＣスタック１２－２に第１分配路１６－１及び第２分配路１６－２を介して供給される空気は、それぞれ、第１ＳＯＦＣスタック１２－１及び第２ＳＯＦＣスタック１２－２を冷却した後、図示しない冷却装置や排ガス系統などへ排出される。
　さらに、燃料電池システム１０は、第１ＳＯＦＣスタック１２－１の電圧である第１電圧Ｖ1[1]を検出する電圧センサ５６と、第１ＳＯＦＣスタック１２－１の電流である第１電流としての電流Ｉを検出する電流センサ５８と、を有している。
　なお、本実施形態では、各ＳＯＦＣスタック１２－１，１２－２が電気負荷１００に対して並列に配置されているため、第１ＳＯＦＣスタック１２－１の「第１電流」と第２ＳＯＦＣスタック１２－２の「第２電流」は、何れも「電流Ｉ」として検出される。この点については、以降の第１～第３変形例及び第２～第５実施形態においても同様である。
　また、燃料電池システム１０は、コントローラ６０を有している。コントローラ６０は、電圧センサ５６及び電流センサ５８から受信する第１電圧Ｖ1[1]及び電流Ｉに基づいて、第１ＳＯＦＣスタック１２－１の発熱量である第１発熱量Ｑgen1[1]を算出する。
　また、コントローラ６０は、分配前空気流量センサ５０から受信する分配前空気流量ｑair、第１出口温度センサ５４から受信する第１出口温度Ｔo1[1]、及び算出した第１発熱量Ｑgen1[1]に基づいて、第１分配路１６－１を介して第１ＳＯＦＣスタック１２－１に個別に供給される空気流量である第１個別供給流量ｑair1_d[1]を算出する。さらに、コントローラ６０は、算出した第１個別供給流量ｑair1_d[1]に基づいて、第２ＳＯＦＣスタック１２－２に個別に供給される空気流量である第２個別供給流量ｑair2_d[2]を算出する。
　なお、コントローラ６０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたコンピュータ、特にマイクロコンピュータで構成される。そして、コントローラ６０は、少なくとも、本実施形態、又は以降の各変形例１～３、若しくは各実施形態２～５に係る各処理を実行するために必要な処理を実行可能となるようにプログラムされている。
　なお、コントローラ６０は一つの装置として構成されていても良いし、複数の装置に分けられ、本実施形態の各制御を当該複数の装置で分散処理するように構成されていても良い。
　以下では、本実施形態の第１個別供給流量ｑair1_d[1]及び第２個別供給流量ｑair2_d[2]の算出の詳細について説明する。
　図２は、第１個別供給流量ｑair1_d[1]及び第２個別供給流量ｑair2_d[2]の算出の流れを説明するフローチャートである。
　ステップＳ１１０において、コントローラ６０は、第１電圧Ｖ1[1]及び電流Ｉに基づいて第１ＳＯＦＣスタック１２－１の発電による第１発熱量Ｑgen1[1]を、以下の式（１）によって算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　なお、式中の「Ｅ0」は、第１ＳＯＦＣスタック１２－１の理論起電力を意味する。
　ステップＳ１２０において、コントローラ６０は、下記の式（２）で示される第１出口温度仮定値ＴO1exp[1]の理論式を設定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　なお、式（２）中の「Ｔin」は空気供給流路１４における空気の温度（以下、「供給前空気温度Ｔin」とも記載する）、「ｑair／２」は分配前空気流量センサ５０で検出される分配前空気流量ｑairを、本実施形態において燃料電池群１２に配置されるＳＯＦＣの数である２で割った値、「ｃair」は空気の比熱容量（以下、単に「空気比熱ｃair」と記載する）をそれぞれ意味する。
　なお、空気比熱ｃairとしては、予め定められた実験等で定められた固定値が用いられる。また、以下では、分配前空気流量ｑairを配置されるＳＯＦＣスタック１２の数で割った値である「ｑair／２」を、「理想分配空気流量ｑair／２」とも称する。
　また、第１出口温度仮定値ＴO1exp[1]は、空気供給流路１４から第１分配路１６－１及び第２分配路１６－２に均一の流量の空気が分配されると仮定した場合（すなわち、分配時の空気流量のばらつきが無いと仮定した場合）において、第１ＳＯＦＣスタック１２－１が検出すると考えられる出口空気温度の値である。
　さらに、式（２）中の右辺第２項の分母、すなわち理想分配空気流量ｑair／２と空気比熱ｃairを乗じた値は、第１ＳＯＦＣスタック１２－１に供給される空気の単位時間当たりの熱容量（以下では、単に「供給空気熱容量」とも記載する）に相当する。したがって、第１ＳＯＦＣスタック１２－１の第１発熱量Ｑgen1[1]を供給空気熱容量で除した右辺第２項は、第１ＳＯＦＣスタック１２－１の発熱による空気の実質的な昇温分に相当する。
　したがって、右辺第２項は供給前空気温度Ｔinに理想分配空気流量ｑair／２に基づく第１ＳＯＦＣスタック１２－１の発熱による空気の実質的な昇温分を加算した値である。すなわち、式（２）が表すように、当該右辺第２項は、左辺の第１出口温度仮定値ＴO1exp[1]と等しくなる。
　次に、ステップＳ１３０において、コントローラ６０は、ステップＳ１１０で得られた第１ＳＯＦＣスタック１２－１の第１発熱量Ｑgen1[1]に基づいて、下記の式（３）で示される第１出口温度Ｔo1[1]の理論式を設定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　そして、ステップＳ１４０において、コントローラ６０は、式（２）及び式（３）に基づいて第１個別供給流量ｑair1_d[1]を演算する。具体的に第１個別供給流量ｑair1_d[1]は、以下の式（４）のように演算される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　なお、上記式（４）においては、式（２）及び式（３）に含まれていた供給前空気温度Ｔinの項が消去されている。したがって、本実施形態において、コントローラ６０は、分配前空気流量センサ５０で検出される分配前空気流量ｑair、第１出口温度センサ５４で検出される第１出口温度Ｔo1[1]、及びステップＳ１１０で演算した第１発熱量Ｑgen1[1]に基づいて第１個別供給流量ｑair1_d[1]を演算することができる。
　そして、ステップＳ１５０において、コントローラ６０は、得られた第１個別供給流量ｑair1_d[1]から、第２ＳＯＦＣスタック１２－２に供給される空気流量である第２個別供給流量ｑair2_d[2]を演算する。具体的に、下記の式（５）のように、分配前空気流量ｑair（＝２ｑ）から第１個別供給流量ｑair1_d[1]を減算して、第２個別供給流量ｑair2_d[2]を演算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　したがって、本実施形態によれば、空気供給流路１４から第１分配路１６－１及び第２分配路１６－２に分配される空気流量のばらつきが勘案された第１ＳＯＦＣスタック１２－１の第１個別供給流量ｑair1_d[1]、及び第２ＳＯＦＣスタック１２－２の第２個別供給流量ｑair2_d[2]を求めることができる。
　以上、説明した本実施形態の燃料電池システム１０によれば、以下の作用効果を奏する。
　本実施形態の燃料電池システム１０は、複数の燃料電池である第１ＳＯＦＣスタック１２－１及び第２ＳＯＦＣスタック１２－２を有する燃料電池群１２と、燃料電池群１２を構成する各第１ＳＯＦＣスタック１２－１及び第２ＳＯＦＣスタック１２－２に個別に空気を分配する冷媒分配流路としての空気分配流路１６と、分配前の空気の流量である分配前冷媒流量としての分配前空気流量ｑairを取得する分配前冷媒流量取得部としての分配前空気流量センサ５０と、空気分配流路１６の第１分配路１６－１において燃料電池群１２の一つである第１燃料電池としての第１ＳＯＦＣスタック１２－１の冷媒出口に設けられ、第１ＳＯＦＣスタック１２－１の空気の出口温度である第１出口温度（第１出口温度Ｔo1[1]）を検出する第１出口温度検出部としての第１出口温度センサ５４と、第１ＳＯＦＣスタック１２－１の電圧である第１電圧Ｖ1[1]を取得する電圧取得部としての電圧センサ５６と、第１ＳＯＦＣスタック１２－１の電流である電流（第１電流）Ｉを取得する電流取得部としての電流センサ５８と、コントローラ６０と、を有する。
　そして、コントローラ６０は、第１電圧Ｖ1[1]、電流Ｉ、第１出口温度Ｔo1[1]に基づいて、第１ＳＯＦＣスタック１２－１に個別に供給される冷媒流量である第１個別供給流量ｑair1_d[1]を算出し（図２のステップＳ１１０～ステップＳ１４０）、第１個別供給流量ｑair1_d[1]及び分配前空気流量ｑairに基づいて、第１ＳＯＦＣスタック１２－１以外の一つの第２ＳＯＦＣスタック１２－２に個別に供給される冷媒流量である第２個別供給流量ｑair2_d[2]を算出する（図２のステップＳ１５０）。
　すなわち、本実施形態では、燃料電池群１２を構成する複数の燃料電池である第１ＳＯＦＣスタック１２－１及び第２ＳＯＦＣスタック１２－２に冷媒としての空気を個別に分配して供給する燃料電池システム１０において、供給される空気の流量を推定する冷媒流量推定方法が提供される。そして、この冷媒流量推定方法では、分配前の冷媒流量である分配前空気流量ｑair、燃料電池群１２の少なくとも一つの第１燃料電池としての第１ＳＯＦＣスタック１２－１の空気出口で検出される第１出口温度Ｔo1[1]、第１ＳＯＦＣスタック１２－１の電圧である第１電圧Ｖ1[1]、及び第１ＳＯＦＣスタック１２－１の電流である第１電流としての電流Ｉに基づいて、第１ＳＯＦＣスタック１２－１に個別に供給される冷媒流量である第１個別供給流量ｑair1_d[1]を算出する（図２のステップＳ１１０～ステップＳ１４０）。そして、第１個別供給流量ｑair1_d[1]及び分配前空気流量ｑairに基づいて、第１ＳＯＦＣスタック１２－１以外の第２ＳＯＦＣスタック１２－２に個別に供給される冷媒流量である第２個別供給流量ｑair2_d[2]を算出する（図２のステップＳ１５０）。
　これにより、複数配置されたＳＯＦＣに冷媒の空気を分配する場合において、第１出口温度センサ５４によって出口温度（第１出口温度Ｔo1[1]）が検出される第１ＳＯＦＣスタック１２－１の第１個別供給流量ｑair1_d[1]を求めつつ、この第１個別供給流量ｑair1_d[1]及び分配前空気流量ｑairに基づいて、第２ＳＯＦＣスタック１２－２に供給される空気流量を推定することができる。
　したがって、第１ＳＯＦＣスタック１２－１及び第２ＳＯＦＣスタック１２－２の間で供給される空気流量のばらつきが生じても、出口温度が検出される第１ＳＯＦＣスタック１２－１で精度の高い第１個別供給流量ｑair1_d[1]が求まるので、これと分配前空気流量ｑairを参照することで、供給空気流量のばらつきが反映された第２ＳＯＦＣスタック１２－２の供給空気流量を推定することができる。すなわち、第１ＳＯＦＣスタック１２－１及び第２ＳＯＦＣスタック１２－２の個別の供給空気流量の推定をより高精度に実行することができる。
　したがって、第１ＳＯＦＣスタック１２－１及び第２ＳＯＦＣスタック１２－２への供給空気流量を用いる温度制御や発電制御等も、より高精度に実行することができる。
　特に、本実施形態では、コントローラ６０は、空気出口に第１出口温度センサ５４－１が設けられている第１ＳＯＦＣスタック１２－１の第１個別供給流量ｑair1_d[1]から、第２ＳＯＦＣスタック１２－２の第２個別供給流量ｑair2_d[2]を算出している。したがって、第２ＳＯＦＣスタック１２－２の空気出口に温度センサや流量検出センサを設置することなく、第２個別供給流量ｑair2_d[2]を求めることが可能である。これにより、燃料電池群１２を構成する各燃料電池の空気出口に温度センサを設置する既存の燃料電池システムに対して、温度センサの設置数を減らすことができ、当該システムを製造するコスト及び温度センサのメンテナンスコストを抑制することができる。
　（第１変形例）
　次に、第１実施形態の第１変形例について説明する。なお、第１実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本変形例では、特に、燃料電池群１２が、ｎ（ｎは任意の正の整数）個のＳＯＦＣスタックから構成される燃料電池システム１０における第１個別供給流量及び第２個別供給流量の推定について説明する。なお、上記第１実施形態は、本変形例においてｎ＝２とした場合に相当する。
　図３は、第１変形例にかかる燃料電池システム１０の構成を説明する図である。
　図示のように、第１変形例では、燃料電池群１２が、ｎ個のＳＯＦＣスタック１２－１，１２－２，・・・１２－（ｎ－１），１２－ｎにより構成されている。そして、空気供給流路１４からの空気をこれら各ＳＯＦＣに分配する空気分配流路１６は、当該ｎ個のＳＯＦＣに対応して第１分配路１６－１～第ｎ分配路１６－ｎのｎ個の流路で構成される。
　そして、各ＳＯＦＣスタック１２－１，１２－２，・・・１２－（ｎ－１）には、それぞれ、第１実施形態の電圧センサ５６に相当する電圧センサ５６－１，５６－２，・・・５６－（ｎ－１）が設けられている。また、ＳＯＦＣスタック１２－１，１２－２，・・・１２－（ｎ－１）、すなわちＳＯＦＣスタック１２－ｎ以外の空気出口には、それぞれ第１実施形態の第１出口温度センサに相当する第１出口温度センサ５４－１，５４－２，・・・５４－（ｎ－１）が設けられている。
　したがって、本変形例では、ＳＯＦＣスタック１２－１，１２－２，・・・１２－（ｎ－１）が第１実施形態の「第１ＳＯＦＣスタック１２－１」に相当する。また、ＳＯＦＣスタック１２－ｎが第１実施形態の「第２ＳＯＦＣスタック１２－２」に相当する。
　なお、本変形例において、説明の簡略化のため、必要に応じて、１≦ｋ≦ｎ－１の範囲をとる整数ｋを用いて、ｎ－１個の第１ＳＯＦＣスタック１２－１，１２－２，・・・１２－（ｎ－１）及びその周辺構成に関する説明を集約する。しかしながら、当該説明は１≦ｋ≦ｎ－１となる任意の整数ｋに対して同様に成立する。
　すなわち、本変形例では、第１実施形態の「第１ＳＯＦＣスタック１２－１」等を「第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ」、及び第１実施形態の「第２ＳＯＦＣスタック１２－２」等を「第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎ」に変更する。これに合せて、第１実施形態で説明した各パラメータの符号を以下のように置き換える。
　・「第１出口温度Ｔo1[1]」⇒「第１出口温度Ｔo1[k]」
　・「第１電圧Ｖ1[1]」⇒「第１電圧Ｖ1[k]」
　・「第１発熱量Ｑgen1[1]」⇒「第１発熱量Ｑgen1[k]」
　・「第１出口温度仮定値ＴO1exp[1]」⇒「第１出口温度仮定値ＴO1exp[k]」
　・「第１個別供給流量ｑair1_d[1]」⇒「第１個別供給流量ｑair1_d[k]」
　・「第２個別供給流量ｑair2_d[2]」⇒「第２個別供給流量ｑair2_d[n]」
　以下では、本変形例の第１個別供給流量ｑair1_d[k]及び第２個別供給流量ｑair2_d[n]の算出の詳細について説明する。
　図４は、本変形例の第１個別供給流量ｑair1_d[k]及び第２個別供給流量ｑair2_d[n]の算出の流れを説明するフローチャートである。
　ステップＳ２１０において、コントローラ６０は、第１電圧Ｖ1[k]及び電流Ｉに基づいて第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋの発電による第１発熱量Ｑgen1[k]を、以下の式（６）により演算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ステップＳ２２０において、コントローラ６０は、下記の式（７）で示される第１出口温度仮定値ＴO1exp[k]の理論式を設定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　なお、上記実施形態で説明したように、式（７）中の「ｑair／ｎ」第１実施形態で説明した理想分配空気流量に相当する。
　ステップＳ２３０において、コントローラ６０は、ステップＳ２１０で得られた第１発熱量Ｑgen1[k]に基づいて、下記の式（８）で示される第１出口温度Ｔo1[k]の理論式を設定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　そして、ステップＳ２４０において、コントローラ６０は、式（７）及び式（８）に基づいて第１個別供給流量ｑair1_d[k]を演算する。具体的に第１個別供給流量ｑair1_d[k]は、以下の式（９）のように演算される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　したがって、本変形においても、式（２）及び式（３）に含まれていた供給前空気温度Ｔinの項が消去され、コントローラ６０は、検出値である分配前空気流量ｑair、第１出口温度Ｔo1[k]、第１電圧Ｖ1[k]、及び電流Ｉから第１個別供給流量ｑair1_d[k]を演算することができる。
　特に、本変形例では、上記ステップＳ２１０～ステップＳ２４０を１≦ｋ≦ｎ－１となる全ての整数ｋに対して実行し、第１個別供給流量ｑair1_d[1]，ｑair1_d[2]，・・・ｑair1_d[n-1]を全て求める。
　そして、ステップＳ２５０において、コントローラ６０は、得られた第１個別供給流量ｑair1_d[1]，ｑair1_d[2]，・・・ｑair1_d[n-1]に基づいて、第２個別供給流量ｑair2_d[n]を演算する。具体的に、下記の式（１０）のように、分配前空気流量ｑairから第１個別供給流量ｑair1_d[1]，ｑair1_d[2]，・・・ｑair1_d[n-1]の総和を減算して、第２個別供給流量ｑair2_d[n]を演算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　したがって、本変形例によれば、ｎ個のＳＯＦＣスタック１２が設けられた燃料電池システム１０であっても、空気出口温度（第１出口温度Ｔo1[k]）が検出される第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋの第１個別供給流量ｑair1_d[k]を算出しつつ、第１個別供給流量ｑair1_d[k]の総和及び分配前空気流量ｑairに基づいて、高精度に第２個別供給流量ｑair2_d[n]を求めることができる。
　すなわち、本変形例によれば、ｎ個のＳＯＦＣスタック１２、特に３個、４個、又はそれ以上の任意の数のＳＯＦＣスタックに空気冷媒を分配する燃料電池システム１０においても、分配による空気流量のばらつきが反映された各第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋの第１個別供給流量ｑair1_d[k]及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの第２個別供給流量ｑair2_d[n]を求めることができる。したがって、第１実施形態と同様に第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの空気出口の温度センサを省略しても、各ＳＯＦＣスタック１２の供給空気流量を高精度の推定することができる。
　（第２変形例）
　次に、第１実施形態の第２変形例について説明する。
　図５は、第２変形例にかかる燃料電池システム１０の構成を説明する図である。なお、第１実施形態及び第１変形例と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図示のように、本変形例においては、第１変形例と同様に、燃料電池群１２が、ｎ個のＳＯＦＣスタック１２－１，１２－２，・・・１２－（ｎ－１），１２－ｎにより構成されている。
　一方、本変形例では、燃料電池群１２における（ｎ－２）個以下のＳＯＦＣスタック１２－１，１２－２，・・・１２－ｍ（２≦ｍ≦ｎ‐２）に、それぞれ、第１出口温度センサ５４－１，５４－２，・・・５４－ｍが設けられている。また、これら以外のＳＯＦＣスタック１２－（ｍ＋１），１２－（ｍ＋２），・・・１２－ｎには、空気出口に温度センサが設けられていない。
　したがって、本変形例では、ＳＯＦＣスタック１２－１，１２－２，・・・１２－ｍが「第１ＳＯＦＣスタック」に相当する。また、ＳＯＦＣスタック１２－（ｍ＋１），１２－（ｍ＋２），・・・１２－ｎが「第２ＳＯＦＣスタック」に相当する。すなわち、本変形例では、空気出口に温度センサが設けられない「第２ＳＯＦＣスタック」が複数存在することとなる。
　なお、本変形例において、説明の簡略化のため、必要に応じて、１≦ｋ≦ｍの範囲をとる整数ｋを用いて、ｍ個の第１ＳＯＦＣスタック１２－１，１２－２，・・・１２－ｍ及びその周辺構成に関する説明を集約する。さらに、ｍ＋１≦ｚ≦ｎの範囲をとる整数ｚを用いて、（ｎ－ｍ）個の第２ＳＯＦＣスタック１２－（ｍ＋１），１２－（ｍ＋２），・・・１２－ｎ及びその周辺構成に関する説明を集約する。しかしながら、当該説明は１≦ｋ≦ｍ及びｍ＋１≦ｚ≦ｎとなる任意の整数ｋ及びｚに対して同様に成立する。
　また、本変形例では、第１実施形態の「第１ＳＯＦＣスタック１２－１」等を「第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ」、及び第１実施形態の「第２ＳＯＦＣスタック１２－２」等を「第２ＳＯＦＣスタック１２－ｚ」に変更する。これに合せて、第１実施形態で説明した各パラメータの符号を以下のように置き換える。
　・「第１出口温度Ｔo1[1]」⇒「第１出口温度Ｔo1[k]」
　・「第１電圧Ｖ1[1]」⇒「第１電圧Ｖ1[k]」
　・「第１発熱量Ｑgen1[1]」⇒「第１発熱量Ｑgen1[k]」
　・「第１出口温度仮定値ＴO1exp[1]」⇒「第１出口温度仮定値ＴO1exp[k]」
　・「第１個別供給流量ｑair1_d[1]」⇒「第１個別供給流量ｑair1_d[k]」
　・「第２個別供給流量ｑair2_d[2]」⇒「第２個別供給流量ｑair2_d[z]」
　以下では、本変形例の第１個別供給流量ｑair1_d[k]及び第２個別供給流量ｑair2_d[z]の算出の詳細について説明する。
　図６は、本変形例の第１個別供給流量ｑair1_d[k]及び第２個別供給流量ｑair2_d[z]の算出の流れを説明するフローチャートである。
　図６に示すステップＳ３１０～ステップＳ３４０において、コントローラ６０は、第１変形例における図４のステップＳ２１０～ステップＳ２４０の処理と同様の処理を実行して、１≦ｋ≦ｍの全てのｋに対して第１個別供給流量ｑair1_d[k]を演算する。すなわち、コントローラ６０は、第１個別供給流量ｑair1_d[1]，ｑair1_d[2]，・・・ｑair1_d[m]を演算する。
　そして、ステップＳ３５０において、コントローラ６０は、得られた第１個別供給流量ｑair1_d[1]，ｑair1_d[2]，・・・ｑair1_d[m]から、以下の式（１１）に基づき、第２個別供給流量ｑair2_d[z]を演算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　ここで、式（１１）の右辺は、分配前空気流量ｑairから第１個別供給流量ｑair1_d[1]，ｑair1_d[2]，・・・ｑair1_d[m]の総和を減算して、第２ＳＯＦＣスタック１２－ｚの個数（ｎ－ｍ）で割った値を意味する。
　したがって、本変形例の第２個別供給流量ｑair2_d[z]は、全ての第２ＳＯＦＣスタック１２－ｚ（ｍ＋１≦ｚ≦ｎ）において同一の値をとるものとして算出される。
　以上の説明から理解されるように、本実施例では、空気出口に温度センサが設けられていない複数の第２ＳＯＦＣスタック１２－ｚが存在する場合においても、第１個別供給流量ｑair1_d[k]及び第２個別供給流量ｑair2_d[z]を算出することが可能である。
　ここで、本変形例では、少なくとも全ての第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ（１≦ｋ≦ｍ）については、ばらつきが加味された個別の供給空気流量を求めることができる。一方で、上述のように、各第２ＳＯＦＣスタック１２－ｚ（ｍ＋１≦ｚ≦ｎ）に対しては、同一の値が第２個別供給流量ｑair2_d[z]として算出されることとなる。したがって、各第２ＳＯＦＣスタック１２－ｚにおける供給空気流量のばらつきを厳密に評価することはできない。
　しかしながら、燃料電池システム１０の設計等によっては、一部の第２ＳＯＦＣスタック１２－ｚにおける供給空気流量のばらつきを厳密に評価せずとも、温度制御や発電量制御等に大きな誤差を与えない場合がある。
　このような場合において本変形例にかかるシステム構成を採用することで、温度制御や発電量制御の精度を維持しつつ、温度センサの設置数をより減少させることができる。結果として、燃料電池システム１０における製造コストやメンテナンスコストのさらなる抑制を図ることができる。
　なお、本変形例において、燃料電池システム１０の設計等に応じて、空気出口に温度センサが設けられる第１ＳＯＦＣ１２－ｋの数と、空気出口に温度センサが設けられる第２ＳＯＦＣ１２－ｚの数の割合を適宜調整することができる。これにより、温度制御や発電量制御の精度の高さと低コスト化とのバランスを適宜調整できる。例えば、第１ＳＯＦＣ１２－ｋの数と第２ＳＯＦＣ１２－ｚの数を同数程度にすれば、燃料電池群１２を構成する全ＳＯＦＣの空気出口に温度センサを設ける場合と比べて、温度センサ設置数を半数程度にすることができる。
　（第３変形例）
　次に、本実施形態の第３変形例について説明する。
　図７は、第３変形例にかかる燃料電池システム１０の構成を説明する図である。なお、第１実施形態、及び上記各変形例１，２と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図示のように、第３変形例においては、上記第１変形例及び第２変形例における燃料電池群１２に配置されるＳＯＦＣの個数ｎ＝Ｎ（「Ｎ」は偶数）に設定する。すなわち、燃料電池群１２が、Ｎ個のＳＯＦＣスタック１２－１，１２－２，・・・１２－Ｎにより構成されている。そして、空気供給流路１４からの空気をこれら各ＳＯＦＣに分配する空気分配流路１６は、当該Ｎ個のＳＯＦＣに対応して第１分配路１６－１～第Ｎ分配路１６－ＮのＮ個の流路で構成される。
　なお、本変形例において、説明の簡略化のため、必要に応じて、１≦ｋ≦Ｎ－２の範囲をとる整数ｋにより、各ＳＯＦＣスタック１２－１，１２－２，・・・１２－（Ｎ－２）及びその周辺構成に関する説明を集約する。しかしながら、当該説明は１≦ｋ≦Ｎ－２となる任意の整数Ｎに対して同様に成立する。
　本変形例の燃料電池システム１０は、２つのＳＯＦＣスタック１２－ｋ，１２－（ｋ＋１）からなるＳＯＦＣグループ１２[k,k+1]において、各ＳＯＦＣスタック１２－ｋ，１２－（ｋ＋１）に空気を供給するためのそれぞれの分配路１６－ｋ，１６－（ｋ＋１）を、当該ＳＯＦＣスタック１２－ｋ，１２－（ｋ＋１）の出口で合流させてなる合流路１７[k,k+1]を有している。
　また、合流路１７[k,k+1]には、当該合流路１７[k,k+1]の空気温度を検出する第１出口温度センサ５４[k,k+1]が設けられている。さらに、ＳＯＦＣスタック１２－ｋ，１２－（ｋ＋１）には、電圧センサ５６－ｋが設けられている。
　すなわち、本変形例では、２つのＳＯＦＣスタック１２－ｋ，１２－（ｋ＋１）から構成されるＳＯＦＣグループ１２[k,k+1]からの空気を合流させる合流路１７[k,k+1]における空気温度を、「第１出口温度」として検出する。
　したがって、本変形例では、１≦ｋ≦ｎ－２における２つのＳＯＦＣスタック１２－ｋ，１２－（ｋ＋１）からなるＳＯＦＣグループ１２[k,k+1]が「第１ＳＯＦＣスタック」に相当する。
　一方、２つのＳＯＦＣスタック１２－（Ｎ－１），１２－Ｎから構成されるＳＯＦＣグループ１２[N-1,N]からの空気を合流させる合流路１７[N-1,N]には、温度センサが設けられていない。したがって、本変形例では、ＳＯＦＣグループ１２[N-1,N]が「第２ＳＯＦＣスタック」に相当する。以降は、これら「ＳＯＦＣグループ１２[k,k+1]」及び「ＳＯＦＣグループ１２[N-1,N]」をそれぞれ、「第１ＳＯＦＣグループ１２[k,k+1]」及び「第２ＳＯＦＣグループ１２[N-1,N]」と称する。
　また、以下の説明では、第１実施形態又は上記各変形例で説明した各パラメータの符号を以下のように置き換える。
　・「第１出口温度Ｔo1[1]」⇒「第１出口温度Ｔo1[k,k+1]」
　・「第１電圧Ｖ1[1]」⇒「第１電圧Ｖ1[k,k+1]」
　・「第１発熱量Ｑgen1[1]」⇒「第１発熱量Ｑgen1[k,k+1]」
　・「第１出口温度仮定値ＴO1exp[1]」⇒「第１出口温度仮定値ＴO1exp[k,k+1]」
　・「第１個別供給流量ｑair1_d[1]」⇒「第１個別供給流量ｑair1_d[k,k+1]」
　・「第２個別供給流量ｑair2_d[2]」⇒「第２個別供給流量ｑair2_d[N-1,N]」
　なお、本変形例において第１ＳＯＦＣグループ１２[k,k+1]の「第１電圧Ｖ1[k,k+1]」は、第１変形例におけるＳＯＦＣスタック１２－ｋの第１電圧Ｖ1[k]とＳＯＦＣスタック１２－（ｋ＋１）の第１電圧Ｖ1[k+1]の和である「Ｖ1[k]＋Ｖ1[k+1]」に相当する。
　また、本変形例において第１ＳＯＦＣグループ１２[k,k+1]の「第１発熱量Ｑgen1[k,k+1]」は、第１変形例におけるＳＯＦＣスタック１２－ｋの「第１発熱量Ｑgen1[k]」とＳＯＦＣスタック１２－（ｋ＋１）の「第１発熱量Ｑgen1[k+1]」の和である「Ｑgen1[k]＋Ｑgen1[k+1]」に相当する。
　以下では、本変形例の第１個別供給流量ｑair1_d[k,k+1]及び第２個別供給流量ｑair2_d[N-1,N]の算出の詳細について説明する。
　図８は、本変形例の第１個別供給流量ｑair1_d[k,k+1]及び第２個別供給流量ｑair2_d[N-1,N]の算出の流れを説明するフローチャートである。
　ステップＳ４１０において、コントローラ６０は、第１電圧Ｖ1[k+1]及び電流Ｉに基づいて第１ＳＯＦＣグループ１２[k,k+1]の発電による第１発熱量Ｑgen1[k,k+1]を演算する。具体的には、コントローラ６０は、第１変形例で説明した式（６）の右辺の「Ｖ1[k]」を「Ｖ1[k]＋Ｖ1[k+1]」に、「Ｅ0」を「２Ｅ0」に置き換えて第１発熱量Ｑgen1[k,k+1]を演算する。
　また、コントローラ６０は、第１変形例のステップＳ２２０～ステップＳ２５０で用いた各式（７）～式（１０）のパラメータを、本変形例で定義したものに適宜置き換えて、ステップＳ４２０～ステップＳ４５０に係る処理を同様に実行する。
　特に、本実施例では、２つのＳＯＦＣを一組のグループとした第１ＳＯＦＣグループ１２[k,k+1]及び第２ＳＯＦＣグループ１２[N-1,N]が検出対象であるため、上記理想分配空気流量はこれらグループの総数である「Ｎ／２」に基づいて定める。すなわち、各式（７）～式（１０）において、理想分配空気流量を表す「ｑair／ｎ」を「２ｑair／Ｎ」に置き換える。
　以上説明したステップＳ４１０～ステップＳ４５０の処理によって、第１個別供給流量ｑair1_d[k,k+1]及び第２個別供給流量ｑair2_d[N-1,N]を好適に算出することができる。
　したがって、本変形例によっても、出口温度センサが設けられた第１ＳＯＦＣグループ１２[k,k+1]の第１個別供給流量ｑair1_d[k,k+1]を算出しつつ、当該第１個別供給流量ｑair1_d[k,k+1]の総和及び分配前空気流量ｑairに基づいて、第２ＳＯＦＣグループ１２[N-1,N]の第２個別供給流量ｑair2_d[N-1,N]を高精度に推定することができる。
　ここで、本変形例においては、２つのＳＯＦＣを一組のグループとした第１ＳＯＦＣグループ１２[k,k+1]及び第２ＳＯＦＣグループ１２[N-1,N]の単位で第１個別供給流量ｑair1_d[k,k+1]及び第２個別供給流量ｑair2_d[N-1,N]の推定を行っている。したがって、燃料電池群１２を構成する単体のＳＯＦＣ相互の供給空気流量のばらつきを厳密に評価することはできない。
　しかしながら、燃料電池システム１０の設計等によっては単体のＳＯＦＣ相互の供給空気流量のばらつきを厳密に評価せずとも、温度制御や発電量制御等に大きな誤差を与えない場合がある。このような場合において本変形例にかかるシステム構成を採用することで、温度制御や発電量制御の精度を維持しつつ、温度センサの設置数をより減少させることができる。特に、本変形例のように、２つのＳＯＦＣを一組のグループとした第１ＳＯＦＣグループ１２[k,k+1]の単位で第１出口温度センサ５４[k,k+1]を設けるようにしたことで、温度センサの設置数を半数以下にすることができる。結果として、コスト抑制効果がさらに向上することとなる。
　なお、本変形例では、２つのＳＯＦＣを一組のグループとした第１ＳＯＦＣグループ１２[k,k+1]及び第２ＳＯＦＣグループ１２[N-1,N]を構成した。しかしながら、３つ以上のＳＯＦＣを一組のグループとした第１ＳＯＦＣグループや第２ＳＯＦＣグループ１２を構成しても良い。さらに、各ＳＯＦＣグループに含まれるＳＯＦＣの数を相互に変えるようにしても良い。
　（第２実施形態）
　以下、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態及び各変形例１～３と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図９は、第２実施形態にかかる燃料電池システム１０の構成を説明する図である。
　図示のように、本実施形態の燃料電池システム１０は、図３で説明した第１変形例の燃料電池システム１０の構成を基本としている。特に、本実施形態の燃料電池システム１０は、第１変形例における燃料電池システム１０の構成に加えて、空気供給流路１４の空気温度である供給前空気温度Ｔinを検出する供給前冷媒温度センサ５９と、第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの電圧である第２電圧Ｖ2[n]を検出する電圧センサ５６－ｎと、を有している。
　さらに、本実施形態のコントローラ６０は、第１変形例で説明した各センサからの検出信号に加えて、供給前冷媒温度センサ５９から供給前空気温度Ｔin、及び電圧センサ５６－ｎから第２電圧Ｖ2[n]を取得する。
　そして、コントローラ６０は、供給前空気温度Ｔin、第２電圧Ｖ2[n]、及び第１変形例で説明した図４の各ステップを実行して求められる第１個別供給流量ｑair1_d[k]（ｋ＝１～ｎ）及び第２個別供給流量ｑair2_d[n]に基づいて、第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの空気の出口温度である第２出口温度Ｔo2exp[n]を算出（推定）する。
　図１０は、本実施形態における第２出口温度Ｔo2exp[n]の算出の流れを示すフローチャートである。
　ステップＳ５１０において、コントローラ６０は、第２電圧Ｖ2[n]及び電流Ｉに基づいて第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの発電による第２発熱量Ｑgen2[n]を、以下の式（１２）により演算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　なお、この第２発熱量Ｑgen2[n]の演算は、例えば、図４のステップＳ２１０の段階において予め行っておいても良い。
　ステップＳ５２０において、コントローラ６０は、下記の式（１３）で示される第２出口温度ＴO2exp[n]の理論式を設定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　そして、ステップＳ５３０において、コントローラ６０は、式（１３）において、既に演算した第２個別供給流量ｑair2_d[n]を用いて、第２出口温度ＴO2exp[n]を演算する。
　すなわち、式（９）及び式（１０）で演算した第２個別供給流量ｑair2_d[n]を式（１３）に代入することで、第２出口温度ＴO2exp[n]を演算することができる。
　なお、例えば、燃料電池群１２が２つのＳＯＦＣスタック１２－１，１２－２で構成されている場合には、「ｎ＝２」であるので、この場合の第２出口温度Ｔo2exp[2]は以下の式（１４）のように定まる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　以上、説明した本実施形態の燃料電池システム１０によれば、以下の作用効果を奏する。
　本実施形態の燃料電池システム１０は、各ＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎに供給される前の冷媒の温度である供給前冷媒温度としての供給前空気温度Ｔinを検出する供給前冷媒温度検出部としての供給前冷媒温度センサ５９をさらに有する。
　また、電圧取得部としての電圧センサ５６－ｎは、第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの電圧である第２電圧Ｖ2[n]を検出する。さらに、電流取得部としての電流センサ５８は、第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの第２電流として電流Ｉを検出する。
　そして、コントローラ６０は、第２電圧Ｖ2[n]、電流Ｉ、供給前空気温度Ｔin、及び第２個別供給流量ｑair2_d[n]に基づいて、第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの空気の出口温度である第２出口温度ＴO2exp[n]を算出する（図１０のステップＳ５１０～ステップＳ５２０）。
　これにより、出口温度センサが設けられていない第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの空気出口温度である第２出口温度ＴO2exp[n]を推定することができる。
　特に、上述の分配空気流量ばらつきの影響が反映された第２個別供給流量ｑair2_d[n]を第２出口温度Ｔo2exp[n]の算出に用いるので、当該分配空気流量ばらつきの影響が加味された高精度な第２出口温度Ｔo2exp[n]を得ることができる。すなわち、第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎに出口温度を検出することなく、高精度にこれを推定することができる。結果として、第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの空気出口の温度センサを削減してコストダウンを図りつつも、出口温度センサが設けられていない第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの空気出口温度を高精度に取得することができる。
　なお、本実施形態では、第１変形例の構成をベースとした燃料電池システム１０において、第２出口温度Ｔo2exp[n]を算出する例を説明した。しかしながら、第１実施形態の構成、第２変形例の構成、又は第３変形例の構成をベースとした燃料電池システム１０において、第２出口温度を算出するようにしても良い。これらの場合においても、本実施形態のステップＳ５１０～ステップＳ５３０と同様の処理を行うことで第２出口温度を算出することができる。
　（第３実施形態）
　以下、第３実施形態について説明する。なお、上記各実施形態又は各変形例と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図１１は、第３実施形態にかかる燃料電池システム１０の構成を説明する図である。
　図示のように、本実施形態の燃料電池システム１０は、図９で説明した第２の燃料電池システム１０の構成に加えて、各ＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎに発電用の燃料（燃料ガス）を供給する燃料供給系統を有している。
　具体的に、本実施形態の燃料供給系統は、燃料ポンプ８０と、燃料ポンプ８０から各ＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎに燃料を供給する流路である燃料供給流路８２と、燃料ポンプ８０から燃料供給流路８２に送り出される燃料の流量を検出する燃料流量センサ８４と、を有している。以下、燃料流量センサ８４で検出される燃料の流量を「全供給燃料流量ｑfuel」とも記載する。
　また、燃料供給流路８２は、各ＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎに個別に燃料を分配する燃料分配管８２ａを有している。なお、各燃料分配管８２ａには、図示しないインジェクタや開度調節バルブ等の各ＳＯＦＣスタック１２への燃料供給量を制御する装置がそれぞれ設けられており、これら装置を個別又は統括的に制御することで各ＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎに対する燃料供給流量の分配流量を調節することができる。
　そして、本実施形態の燃料電池システム１０では、コントローラ６０は、第２実施形態で説明した各センサからの検出信号に加えて、燃料流量センサ８４の検出値である全供給燃料流量ｑfuelを取得する。
　さらに、本実施形態のコントローラ６０は、全供給燃料流量ｑfuelに基づいて供給燃料の熱容量を演算し、供給燃料の熱容量に基づいて第１発熱量Ｑgen1[k]及び第２発熱量Ｑgen2[n]を補正する。以下、その詳細を説明する。
　図１２は、第１発熱量Ｑgen1[k]及び第２発熱量Ｑgen2[n]の補正処理を含む第１個別供給流量ｑair1_d[k]、第２個別供給流量ｑair2_d[n]、及び第２出口温度Ｔo2exp[n]の算出方法を説明するフローチャートである。
　ステップＳ６１０において、コントローラ６０は、第１発熱量Ｑgen1[k]から補正第１発熱量Ｑgen1_cor[k]を演算する。具体的に、コントローラ６０は、先ず、第１変形例で説明したステップＳ２１０（図４）と同様に、式（６）に基づいて第１電圧Ｖ1[k]及び第１電流Ｉに基づいて第１発熱量Ｑgen1[k]を演算する。
　さらに、コントローラ６０は、以下の式（１５）に基づいて、演算した第１発熱量Ｑgen1[k]を、燃料流量センサ８４で検出される全供給燃料流量ｑfuelを用いて補正して補正第１発熱量Ｑgen1_cor[k]を演算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　ただし、式（１５）中の「Ｃfuel1[k]」は、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋに供給される燃料の熱容量を表す。以下では、この熱容量を、「第１ＳＯＦＣ供給燃料熱容量Ｃfuel1[k]」とも称する。
　ここで、コントローラ６０は、上記第１ＳＯＦＣ供給燃料熱容量Ｃfuel1[k]を以下の式（１６）に基づいて演算することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　式（１６）中の「ｃfuel」は、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋに供給される燃料の比熱容量を意味する。以下では、これを「燃料比熱ｃfuel」とも称する。本実施形態の「燃料比熱ｃfuel」は、実験等により予め定められた固定値が用いられる。特に、本実施形態では、演算を簡略化すべく、「燃料比熱ｃfuel」を各ＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎに対して同一の値に設定する。
　また、式（１６）において、右辺における全供給燃料流量ｑfuelを全スタック個数ｎで除して得られるｑfuel／ｎは、一つのＳＯＦＣスタックに供給される燃料流量に相当する。したがって、式（１６）によれば、このｑfuel／ｎに燃料比熱ｃfuelを乗じることで、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋに供給される燃料の熱容量である第１ＳＯＦＣ供給燃料熱容量Ｃfuel1[k]を演算できる。
　一方、式（１５）に戻り、「Ｃair1[k]」は、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋに供給される空気の熱容量を意味する。以下では、これを「第１ＳＯＦＣ供給空気熱容量Ｃair1[k]」とも称する。
　ここで、コントローラ６０は、第１ＳＯＦＣ供給空気熱容量Ｃair1[k]を以下の式（１７）に基づいて演算することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　式（１７）において、右辺における「ｑair／ｎ」は、既に説明した理想分配空気流量に相当する。式（１７）によれば、この理想分配空気流量ｑair／ｎに空気比熱ｃairを乗じることで、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋに供給される空気の熱容量である第１ＳＯＦＣ供給空気熱容量Ｃair1[k]を演算することができる。
　したがって、コントローラ６０は、式（１６）で得られる第１ＳＯＦＣ供給燃料熱容量Ｃfuel1[k]、式（１７）で得られる第１ＳＯＦＣ供給空気熱容量Ｃair1[k]、及び第１発熱量Ｑgen1[k]を式（１５）に適用することで、補正第１発熱量Ｑgen1_cor[k]を演算することができる。
　このような補正第１発熱量Ｑgen1_cor[k]を演算する意義について説明する。
　燃料電池システム１０の基本的な運転状態において、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋのアノード極に供給される燃料の流量は、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋのカソード極に供給される空気の流量と比較して、十倍程度のオーダーで小さくなる。すなわち、基本的には、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋに供給される燃料の熱容量は、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋに供給される空気の熱容量と比較して無視できる程度に小さいと言える。
　したがって、通常であれば、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋの発熱が、実質的に第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋに供給される空気にのみ伝達し、燃料に伝達しないという仮定のモデルであっても、結果として算出される第１個別供給流量ｑair1_d[k]、第２個別供給流量ｑair2_d[n]、及び第２出口温度Ｔo2exp[n]に大きな誤差をもたらさないことが多い。
　しかしながら、例えば高負荷時などの特殊な運転状態下において第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋへの供給燃料流量が大きくなった場合など、燃料の熱容量が通常よりも大きくなるため、当該燃料への熱伝達が無視できない状態となることも考えられる。
　これに対して、本実施形態では、燃料への熱伝達を考慮した補正第１発熱量Ｑgen1_cor[k]を求めるので、上述の燃料への熱伝達が無視できないシーンであっても、第１個別供給流量ｑair1_d[k]、第２個別供給流量ｑair2_d[n]、及び第２出口温度Ｔo2exp[n]を高精度に算出することができる。
　なお、式（１５）から明らかなように、右辺の（１－Ｃfuel1[k]／Ｃair1[k]）について、燃料に伝達する熱を無視できる場合には、ＳＯＦＣ供給燃料熱容量Ｃfuel≒０とみなすことができるため、補正第１発熱量Ｑgen1_cor[k]は第１発熱量Ｑgen1[k]と実質的に一致する。
　一方で、燃料に伝達する熱を無視できない場合には、（１－Ｃfuel1[k]／Ｃair1[k]）＜１となるため、補正第１発熱量Ｑgen1_cor[k]＜第１発熱量Ｑgen1[k]となる。すなわち、補正第１発熱量Ｑgen1_cor[k]には第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋの熱の燃料への伝達分が反映されている。したがって、以降の第１個別供給流量ｑair1_d[k]等の演算において、当該燃料への伝達分によって減少した補正第１発熱量Ｑgen1_cor[k]を用いることができるので、第１個別供給流量ｑair1_d[k]等の推定精度がより向上する。
　次に、コントローラ６０は、補正第１発熱量Ｑgen1_cor[k]を用いてステップＳ６２０～ステップＳ６５０の処理を実行する。具体的に、コントローラ６０は、「第１発熱量Ｑgen1[k]」を「補正第１発熱量Ｑgen1_cor[k]」に置き換えて、上記第１変形例におけるステップＳ２２０～ステップＳ２５０と同様の処理を行う。すなわち、コントローラ６０は、上記式（７）～式（１０）に基づく各演算を実行し、第１個別供給流量ｑair1_d[k]及び第２個別供給流量ｑair2_d[n]を演算する。
　次に、ステップＳ６６０において、コントローラ６０は、上記ステップＳ６１０と同様の方法で、補正第２発熱量Ｑgen2_cor[n]を求める。
　すなわち、コントローラ６０は、第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎに供給される燃料の熱容量としての第２ＳＯＦＣ供給燃料熱容量Ｃfuel2[n]、第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎに供給される空気の熱容量としての第２ＳＯＦＣ供給空気熱容量Ｃair2[n]を定めつつ、第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの第２発熱量Ｑgen2[n]に基づいて補正第２発熱量Ｑgen2_cor[n]を演算する。
　そして、ステップＳ６７０及びステップＳ６８０において、コントローラ６０は、第２実施形態で説明したステップＳ５２０及びステップＳ５３０（図１０参照）と同様の方法で、第２出口温度Ｔo2exp[n]を演算する。
　これにより、ＳＯＦＣスタック１２に供給される燃料への伝熱分も考慮されて、より高精度に第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの空気出口温度である第２出口温度Ｔo2exp[n]を推定することができる。
　以上、説明した本実施形態の燃料電池システム１０によれば、以下の作用効果を奏する。
　本実施形態の燃料電池システム１０は、燃料電池群１２に供給される燃料の流量としての全供給燃料流量ｑfuelを取得する燃料流量取得部である燃料流量センサ８４をさらに有する。
　そして、コントローラ６０は、全供給燃料流量ｑfuelに基づいて燃料の熱容量である第１ＳＯＦＣ供給燃料熱容量Ｃfuel1[k]及び第２ＳＯＦＣ供給燃料熱容量Ｃfuel2[n]を算出し、第１ＳＯＦＣ供給燃料熱容量Ｃfuel1[k]及び第２ＳＯＦＣ供給燃料熱容量Ｃfuel2[n]に基づいて、第１個別供給流量ｑair1_d[k]、第２個別供給流量ｑair2_d[n]、及び第２出口温度Ｔo2exp[n]を補正する（図１２のステップＳ６１０～ステップＳ６８０）。
　したがって、ＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎの運転状態によって、燃料への伝熱量が空気への伝熱量に対して無視できないシーンであっても、当該燃料への伝熱量が考慮された第１個別供給流量ｑair1_d[k]、第２個別供給流量ｑair2_d[n]、及び第２出口温度Ｔo2exp[n]を高精度に演算することができる。
　なお、上記実施形態では、第１発熱量Ｑgen1[k]及び第２発熱量Ｑgen2[n]の双方を補正する場合について説明したが、これらの何れか一方のみを補正するようにしても良い。例えば、目的とする制御の態様によって、第２出口温度Ｔo2exp[n]をパラメータとして用いない場合などにおいては、第１発熱量Ｑgen1[k]を補正して得られる補正第１発熱量Ｑgen1_cor[k]を演算し、図１２に示すステップＳ６５０までの処理を行うようにしても良い。
　また、本実施形態の燃料電池システム１０では、燃料流量センサ８４を設けて、全供給燃料流量ｑfuelを検出している。しかしながら、燃料流量センサ８４を設けず、他の手段により全供給燃料流量ｑfuelを推定するようにしても良い。例えば、図示しない燃料供給源しての燃料タンクの燃料レベルの変化や燃料ポンプ８０のデューティ比に基づいて、全供給燃料流量ｑfuelを推定するようにしても良い。
　さらに、本実施形態では、上記式（１６）に基づく第１ＳＯＦＣ供給燃料熱容量Ｃfuel1[k]及び第２ＳＯＦＣ供給燃料熱容量Ｃfuel2[n]の演算において、各ＳＯＦＣスタック１２へ供給される燃料の流量をｑfuel／ｎと仮定している。
　しかしながら、例えば、各燃料分配管８２ａにインジェクタや開度調節バルブ等を設け、各ＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎに対する個別の燃料の流量制御量から、各ＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎの個別の供給燃料流量を推定し、当該個別の供給燃料流量に基づいて、個別のスタック毎に第１ＳＯＦＣ供給燃料熱容量Ｃfuel1[k]及び第２ＳＯＦＣ供給燃料熱容量Ｃfuel2[n]を演算するようにしても良い。
　さらに、式（１７）を用いた第１ＳＯＦＣ供給空気熱容量Ｃair1[k]及び第２ＳＯＦＣ供給空気熱容量Ｃair2[n]の演算において、右辺の理想分配空気流量ｑair／ｎを、ＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎ毎の空気流量ばらつきが考慮された空気流量の値に置き換えても良い。
　例えば、本実施形態の補正がなされていない第１発熱量Ｑgen1[k]及び第２発熱量Ｑgen2[n]から上記第１変形例と同様の方法で、予備的な第１個別供給流量ｑair1_d[k]´、及び予備的な第２個別供給流量ｑair2_d[n]´を演算しておき、右辺の理想分配空気流量ｑair／ｎに代えてこれらの予備的な空気流量を適用するようにしても良い。
　（第４実施形態）
　以下、第４実施形態について説明する。なお、上記各実施形態又は各変形例と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図１３は、第４実施形態にかかる燃料電池システム１０の構成を説明する図である。
　図示のように、本実施形態の燃料電池システム１０は、図９で説明した第２実施形態の燃料電池システム１０の構成に加えて、空気供給流路１４の空気流量を調節する冷媒調節装置としてのエアポンプ８６を有している。
　上記構成を有する本実施形態の燃料電池システム１０において、コントローラ６０は、第１出口温度センサ５４－ｋで検出された第１出口温度Ｔo1[k]、及び第２実施形態で説明したプロセス（図１０のステップＳ５１０～ステップＳ５３０）で算出された第２出口温度Ｔo2exp[n]に基づいて、エアポンプ８６の出力を制御し、空気供給流路１４の空気流量を調節する。
　なお、本実施形態では、ｋに０～ｎ－１の全ての値を適用して、流量制御用出口温度Ｔo_f_contを演算する。したがって、流量制御用出口温度Ｔo_f_contは、全ての第１出口温度Ｔo1[1]，Ｔo1[2]，・・・Ｔo1[n-1]、及び第２出口温度Ｔo2exp[n]の内の最も高い値に設定される。
　図１４は、本実施形態における空気流量制御の流れを説明するフローチャートである。
　ステップＳ７１０において、コントローラ６０は、第１出口温度Ｔo1[k]と第２出口温度Ｔo2exp[n]の内の高い方の温度を、空気供給流路１４の空気流量の制御を行うための流量制御用出口温度Ｔo_f_contとして設定する。すなわち、流量制御用出口温度Ｔo_f_cont＝Ｍａｘ｛Ｔo1[k]，Ｔo2exp[n]｝と定義される。
　ステップＳ７２０において、コントローラ６０は、流量制御用出口温度Ｔo_f_contが所定の目標温度に近づくように、エアポンプ８６の出力を制御する。具体的に、コントローラ６０は、流量制御用出口温度Ｔo_f_contが目標温度よりも小さくなる方向に離れるほどエアポンプ８６の出力を低下させる。また、コントローラ６０は、流量制御用出口温度Ｔo_f_contが目標温度よりも大きくなる方向に離れるほどエアポンプ８６の出力を増加させる。
　以上、説明した本実施形態の燃料電池システム１０によれば、以下の作用効果を奏する。
　本実施形態の燃料電池システム１０は、空気供給流路１４の空気流量を調節する冷媒調節装置としてのエアポンプ８６をさらに有する。そして、コントローラ６０は、第１出口温度Ｔo1[k]及び第２出口温度Ｔo2exp[n]に基づいて、エアポンプ８６を制御して空気供給流路１４の空気流量を調節する（図１４のステップＳ７１０及びステップＳ７２０）。
　これにより、検出される第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋの第１出口温度Ｔo1[k]、及び上記第２実施形態等で説明したプロセスで推定された第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの第２出口温度Ｔo2exp[n]に基づいて、空気供給流路１４の空気流量が制御されることとなる。すなわち、各第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎのそれぞれの供給空気流量のばらつきが加味された空気出口温度情報に基づいて、空気供給流路１４の空気流量が制御されることとなるので、それぞれに供給すべき空気流量（目標空気流量）をより適切に設定することができる。結果として、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの温度制御をより好適に実行することができる。
　特に、本実施形態では、コントローラ６０は、第１出口温度Ｔo1[k]及び第２出口温度Ｔo2exp[n]の内の高い方の温度である流量制御用出口温度Ｔo_f_contに基づき、エアポンプ８６を制御する（図１４のステップＳ７２０）。
　したがって、各第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ（ｋ＝１～ｎ－１）及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの間において、最も高い空気出口温度に基づいて、エアポンプ８６の出力が制御されることとなる。
　結果として、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎへの供給空気流量を増加させる方向に制御されやすくなるので、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの耐熱の観点からの安全性をより向上させることができる。
　（第５実施形態）
　以下、第５実施形態について説明する。なお、上記各実施形態又は各変形例と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図１５は、第５実施形態にかかる燃料電池システム１０の構成を説明する図である。
　図示のように、本実施形態の燃料電池システム１０は、図１３で説明した第４実施形態の燃料電池システム１０の構成を基本としている。そして、本実施形態の燃料電池システム１０は、第４実施形態の構成に対してさらに、各ＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎの発電電力（取り出し電流）を調節する電力調節装置としての電力調節装置９０を有している。なお、この電力調節装置９０は、ＤＣＤＣコンバータ等により構成される。
　また、電力調節装置９０は、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ（１≦ｋ≦ｎ－１）及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎに対して、それぞれ個別に発電電力を調節可能に構成されている。
　したがって、本実施形態では、コントローラ６０は、基本的に、第１出口温度Ｔo1[k]に基づいて第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ（１≦ｋ≦ｎ－１）の発電電力を制御し、第２出口温度Ｔo2exp[n]に基づいて第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの発電電力をそれぞれ制御することができる。
　しかしながら、本実施形態においてコントローラ６０は、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの発熱によって、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの温度が耐熱性の観点から定められる所定温度以上となることをより確実に防止すべく、安全マージンを考慮した一つの電力制御用出口温度Ｔo_g_contに基づく発電電力制御を実行する。以下にその詳細を説明する。
　図１６は、本実施形態における発電電力制御を説明するフローチャートである。
　ステップＳ８１０において、コントローラ６０は、第１出口温度Ｔo1[k]と第２出口温度Ｔo2exp[n]の内の高い方の温度を、発電電力の制御を行うための電力制御用出口温度Ｔo_g_contとして設定する。すなわち、電力制御用出口温度Ｔo_g_cont＝Ｍａｘ｛Ｔo1[k]，Ｔo2exp[n]｝と定義される。
　なお、本実施形態では、ｋに０～ｎ－１の全ての値を適用して、電力制御用出口温度Ｔo_g_contを演算する。したがって、電力制御用出口温度Ｔo_g_contは、全ての第１出口温度Ｔo1[1]，Ｔo1[2]，・・・Ｔo1[nー1]、及び第２出口温度Ｔo2exp[n]の内の最も高い値に設定される。
　ステップＳ８２０において、コントローラ６０は、電力制御用出口温度Ｔo_g_contが所定の目標温度に近づくように、電力調節装置９０を制御する。具体的に、コントローラ６０は、電力制御用出口温度Ｔo_g_contが目標温度よりも小さくなる方向に離れるほど、各ＳＯＦＣスタック１２から取り出す電力（発熱量）が小さくなるように電力調節装置９０を制御する。一方、コントローラ６０は、電力制御用出口温度Ｔo_g_contが目標温度よりも大きくなる方向に離れるほど、各ＳＯＦＣスタック１２から取り出す電力（発熱量）が大きくなるように電力調節装置９０を制御する。
　ステップＳ８３０において、コントローラ６０は、ステップＳ８２０における電力調節装置９０の制御状態において、電力制御用出口温度Ｔo_g_contが所定の閾値温度Ｔｔｈより大きいか否かを判定する。ここで、閾値温度Ｔthは、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの仕様に応じた耐熱性等を考慮して、当該第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの温度が上がり過ぎないようにする観点から実験等で定められる値である。
　コントローラ６０は、電力制御用出口温度Ｔo_g_contが閾値温度Ｔthより大きくないと判断すると、ステップＳ８２０の発電制御を継続する。一方、コントローラ６０は、電力制御用出口温度Ｔo_g_contが閾値温度Ｔthより大きいと判断すると、ステップＳ８４０の処理を実行する。
　ステップＳ８４０において、コントローラ６０は、電力調節装置９０を制御して各第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの発電を停止する。すなわち、コントローラ６０は、電力制御用出口温度Ｔo_g_contが一定以上高くなると、耐熱保護等の観点から、電力調節装置９０により各第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの発電を停止させる。
　以上、説明した本実施形態の燃料電池システム１０によれば、以下の作用効果を奏する。
　本実施形態の燃料電池システム１０は、ＳＯＦＣスタック１２の発電電力を調節する電力調節装置９０をさらに有する。そして、コントローラ６０は、第１出口温度Ｔo1[k]及び第２出口温度Ｔo2exp[n]に基づいて、電力調節装置９０を制御する（図１６のステップＳ８１０～ステップＳ８４０）。
　これにより、検出される第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋの第１出口温度Ｔo1[k]、及び上記第２実施形態等で説明したプロセスで推定された第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの第２出口温度Ｔo2exp[n]に基づいて、ＳＯＦＣスタック１２の発電電力が制御されることとなる。すなわち、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎのそれぞれの供給空気流量のばらつきが加味された空気出口温度情報に基づいて、ＳＯＦＣスタック１２の発電電力が制御されることとなるので、当該発電電力の調節に基づく、各第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの発熱量の制御をより高精度に実行することができる。
　特に、本実施形態では、コントローラ６０は、第１出口温度Ｔo1[k]及び第２出口温度Ｔo2exp[n]の内の高い方の温度である電力制御用出口温度Ｔo_g_contに基づき、電力調節装置９０を制御する（図１６のステップＳ８１０）。
　すなわち、電力制御用出口温度Ｔo_g_contは、第１出口温度Ｔo1[k]と第２出口温度Ｔo2exp[n]の高い方として設定される。したがって、各第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ（ｋ＝１～ｎ－１）及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの間において、最も発熱量が大きいと推測されるもの空気出口温度に基づいて、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの発電量が制御されることとなる。
　結果として、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの発電電力は、より発熱量を低下させる方向に制御されやすくなるので、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの耐熱の観点からの安全性をより向上させることができる。
　さらに、本実施形態では、コントローラ６０は、電力制御用出口温度Ｔo_g_contが所定の閾値温度Ｔｔｈを越えたら、電力調節装置９０により第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの発電を停止させる（図１６のステップＳ８３０及びステップＳ８４０）。
　すなわち、耐熱保護の観点から安全側に設定されている電力制御用出口温度Ｔo_g_contが閾値温度Ｔｔｈを超えたら、第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの発熱を止めるべく発電を停止させる。
　これにより、各第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎが、耐熱保護の観点から定められる上限温度等を越えることをより確実に防止することができるので、各第１ＳＯＦＣスタック１２－ｋ及び第２ＳＯＦＣスタック１２－ｎの耐熱保護の観点から安全性がより向上する。
　以上、本発明の各実施形態について説明したが、上記各実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記各実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　例えば、上記各実施形態及び各変形例の燃料電池システム１０では、分配前空気流量センサ５０により、各ＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎに供給される空気流量の合計である分配前空気流量ｑairを検出している。しかしながら、分配前空気流量センサ５０を設けることに代えて、空気供給流路１４に空気を供給するエアポンプ８６の設定出力等から、分配前空気流量ｑairを推定するようにしても良い。
　また、上記各実施形態及び各変形例の燃料電池システム１０では、各ＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎが電気負荷に対して並列に配置されているため、共通の電流センサ５８を一つ配置している。しかしながら、各ＳＯＦＣスタックが電気負荷に対して並列に配置されていないなどのそれぞれの電流が異なる場合には、各ＳＯＦＣスタックのすべてに電流センサを設けるか、又は少なくとも相互に電流が異なるＳＯＦＣスタックに対して異なる電流センサを設けるようにしても良い。
　また、上記各実施形態及び各変形例の燃料電池システム１０では、例えば、第１発熱量Ｑgen1[k]又は第２発熱量Ｑgen2[n]の演算にあたり、全てのＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎで同一の理論起電力Ｅ0を設定している。しかしながら、例えば、各ＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎ相互で単位セルの積層数が異なるなどの一スタックあたりの出力可能電圧が異なる場合には、適宜、各ＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎ毎に異なる理論起電力の値を設定して各発熱量を演算するようにしても良い。
　さらに、上記各実施形態及び各変形例の燃料電池システム１０では、燃料電池群１２がＳＯＦＣスタック１２－１～１２－ｎで構成されている例を説明した。しかしながら、燃料電池群１２の少なくとも一部が単位燃料電池セルで構成されているシステムにおいても上記各実施形態及び各変形例の算出方法、供給空気流量制御、及び発電電力制御を同様に適用することができる。
　さらに、上記各実施形態及び各変形例の演算に用いた「空気比熱ｃair」、及び第３実施形態の演算に用いる「燃料比熱ｃfuel」は、いずれも固定値を用いているが、例えば、これらの値の温度等の要因による変動を考慮して、適宜、補正された値を用いるようにしても良い。

Claims (9)

  1. 　複数の燃料電池を有する燃料電池群と、
    　前記燃料電池群を構成する各燃料電池に個別に冷媒を分配する冷媒分配流路と、
    　分配前の冷媒の流量である分配前冷媒流量を取得する分配前冷媒流量取得部と、
    　前記冷媒分配流路において前記燃料電池群の内の少なくとも一つの第１燃料電池の冷媒出口に設けられ、前記第１燃料電池の冷媒の出口温度である第１出口温度を検出する第１出口温度検出部と、
    　少なくとも前記第１燃料電池の電圧である第１電圧を取得する電圧取得部と、
    　少なくとも前記第１燃料電池の電流である第１電流を取得する電流取得部と、
    　コントローラと、を有し、
    　前記コントローラは、
    　前記第１電圧、前記第１電流、及び前記第１出口温度に基づいて、前記第１燃料電池に個別に供給される冷媒流量である第１個別供給流量を算出し、
    　前記第１個別供給流量及び前記分配前冷媒流量に基づいて、前記第１燃料電池以外の少なくとも一つの第２燃料電池に個別に供給される冷媒流量である第２個別供給流量を算出する、
    　燃料電池システム。
  2. 　請求項１に記載の燃料電池システムであって、
    　前記各燃料電池に供給される前の冷媒の温度である供給前冷媒温度を検出する供給前冷媒温度検出部をさらに有し、
    　前記電圧取得部は、前記第２燃料電池の電圧である第２電圧を取得し、
    　前記電流取得部は、前記第２燃料電池の電流である第２電流を取得し、
    　前記コントローラは、
    　前記第２電圧、前記第２電流、前記供給前冷媒温度、及び前記第２個別供給流量に基づいて、前記第２燃料電池の冷媒の出口温度である第２出口温度を算出する、
    　燃料電池システム。
  3. 　請求項２に記載の燃料電池システムであって、
    　前記燃料電池群に供給される燃料の流量を取得する燃料流量取得部をさらに有し、
    　前記コントローラは、
    　前記燃料の流量に基づいて前記燃料の熱容量を算出し、
    　前記熱容量に基づいて前記第１個別供給流量、前記第２個別供給流量、及び前記第２出口温度の少なくとも何れか一つを補正する、
    　燃料電池システム。
  4. 　請求項３に記載の燃料電池システムにおいて、
    　前記分配前冷媒流量を調節する冷媒調節装置をさらに有し、
    　前記コントローラは、前記第１出口温度及び前記第２出口温度の少なくとも何れか一方に基づいて、前記冷媒調節装置を制御する、
    　燃料電池システム。
  5. 　請求項４に記載の燃料電池システムであって、
    　前記コントローラは、前記第１出口温度及び前記第２出口温度の内の高い方の温度である流量制御用出口温度に基づき、前記冷媒調節装置を制御する、
    　燃料電池システム。
  6. 　請求項３～５の何れか１項に記載の燃料電池システムであって、
    　前記燃料電池の発電電力を調節する電力調節装置をさらに有し、
    　前記コントローラは、前記第２出口温度に基づいて、前記電力調節装置を制御する、
    　燃料電池システム。
  7. 　請求項６に記載の燃料電池システムであって、
    　前記コントローラは、前記第１出口温度及び前記第２出口温度の内の高い方の温度である電力制御用出口温度に基づき、前記電力調節装置を制御する、
    　燃料電池システム。
  8. 　請求項７に記載の燃料電池システムであって、
    　前記コントローラは、前記電力制御用出口温度が所定の閾値温度を越えたら、前記電力調節装置により前記各燃料電池の発電を停止させる、
    　燃料電池システム。
  9. 　燃料電池群を構成する複数の燃料電池に冷媒を個別に分配して供給する燃料電池システムにおいて、供給される前記冷媒の流量を推定する冷媒流量推定方法であって、
    　分配前の冷媒流量、前記燃料電池群の内の少なくとも一つの第１燃料電池の冷媒出口で検出される第１出口温度、前記第１燃料電池の電圧である第１電圧、及び前記第１燃料電池の電流である第１電流に基づいて、前記第１燃料電池に個別に供給される冷媒流量である第１個別供給流量を算出し、
    　前記第１個別供給流量及び前記分配前の冷媒流量に基づいて、前記第１燃料電池以外の少なくとも一つの第２燃料電池に個別に供給される冷媒流量である第２個別供給流量を算出する、
    　燃料電池システムの冷媒流量推定方法。
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