燃料電池システム
【課題】簡易な構成にしつつ、温度管理可能な燃料電池システムを提供する。
【解決手段】水素及び空気が供給されることで発電する燃料電池１０と、水素を循環させる燃料ガス循環系と、循環する水素を排出する燃料ガス排出手段と、ラジエータ液冷却液を循環させる冷却液循環系と、を備える燃料電池システム１であって、アノードオフガスの温度Ｔａを検出する温度センサ２５と、カソードオフガスの温度Ｔｃを検出する温度センサ３２と、ＥＣＵ７０と、を備え、ＥＣＵ７０は、推定開始時の温度Ｔａと推定終了時の温度Ｔａとに基づいて、温度変化量ΔＴａを算出し、温度変化量ΔＴａに基づいて、温度変化量ΔＴｃを推定し、推定開始時の温度Ｔｃと、温度変化量ΔＴｃと、に基づいて、推定終了時の温度Ｔｃを推定する。
【解決手段】水素及び空気が供給されることで発電する燃料電池１０と、水素を循環させる燃料ガス循環系と、循環する水素を排出する燃料ガス排出手段と、ラジエータ液冷却液を循環させる冷却液循環系と、を備える燃料電池システム１であって、アノードオフガスの温度Ｔａを検出する温度センサ２５と、カソードオフガスの温度Ｔｃを検出する温度センサ３２と、ＥＣＵ７０と、を備え、ＥＣＵ７０は、推定開始時の温度Ｔａと推定終了時の温度Ｔａとに基づいて、温度変化量ΔＴａを算出し、温度変化量ΔＴａに基づいて、温度変化量ΔＴｃを推定し、推定開始時の温度Ｔｃと、温度変化量ΔＴｃと、に基づいて、推定終了時の温度Ｔｃを推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素（燃料ガス）がアノードに、酸素（酸化剤ガス）がカソードに、それぞれ供給されることで、電気化学反応が生じ発電する固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）等の燃料電池の開発が盛んである。燃料電池は、その発電電力によって走行する燃料電池自動車や、家庭用電源等の広範囲で適用されつつあり、今後もその適用範囲の拡大が期待されている（特許文献１参照）。
【０００３】
このような燃料電池は、好適に発電する温度（好適発電温度）を固有している。例えば、固体高分子型燃料電池の場合、その好適発電温度は、７０〜８０℃である。なお、このような好適発電温度は、燃料電池を構成するＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）のアノード及びカソードに含まれる触媒（Ｐｔ等）の種類に主に依存する。
【０００４】
したがって、燃料電池を効率的に発電させるために、燃料電池の温度を管理することは重要である。そこで、一般には、燃料電池から排出された水素、空気、冷却液の温度を検出する温度センサをそれぞれ設け、これらの温度を検出し、燃料電池の温度を管理する燃料電池システムが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１７９１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、温度センサは、一般に電力によって作動するものであるので、例えば、複数の温度センサを備える燃料電池システムの場合、温度センサの作動回数、つまり、温度の検出回数を減らし、システムの制御構成を簡易にしたいという要望がある。また、温度センサの数を減らし、簡易な構成のシステムにしたいという要望もある。
【０００６】
そこで、本発明は、簡易な構成にしつつ、温度管理可能な燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されることで発電する燃料電池と、前記燃料電池から排出された未反応の燃料ガスを、当該燃料電池の上流側に戻し、燃料ガスを循環させる燃料ガス循環系と、循環する燃料ガスを排出する燃料ガス排出手段と、前記燃料電池を経由するように冷却液を循環させる冷却液循環系と、を備える燃料電池システムであって、前記燃料電池から排出された燃料ガス、及び、前記燃料電池から排出された酸化剤ガス又は冷却液、の一方である第１流体の温度を検出する第１温度検出手段と、前記燃料電池から排出された燃料ガス、及び、前記燃料電池から排出された酸化剤ガス又は冷却液、の他方である第２流体の温度を検出する第２温度検出手段と、前記第１流体の温度に基づいて、第２流体の温度を推定する推定手段と、を備え、前記推定手段は、前記第１流体の推定開始時の検出温度と推定終了時の検出温度とに基づいて、前記第１流体の温度変化量を算出し、当該第１流体の温度変化量に基づいて、前記第２流体の温度変化量を推定し、前記第２流体の推定開始時の検出温度と、前記第２流体の温度変化量と、に基づいて、当該第２流体の推定終了時の温度を推定することを特徴とする燃料電池システムである。
【０００８】
ここで、燃料電池から排出された燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却液は、連続的に流れている必要は無く、滞留していてもよいものとする。
このような燃料電池システムによれば、推定手段が、第１流体の推定開始時の温度と推定終了時の温度とに基づいて、第１流体の温度変化量を算出する。そして、推定手段が、第１流体の温度変化量に基づいて、第２流体の温度変化量を推定する。次いで、推定手段が、第２流体の推定開始時の温度と、第２流体の温度変化量と、に基づいて、第２流体の推定終了時の温度を推定する。
これにより、推定終了時において、第２温度検出手段を作動させずに、第２流体の温度を把握することができ、燃料電池の温度を管理しつつ、システムの制御構成が簡易となる。また、第２温度検出手段の作動回数を減らすことによって、推定終了時における第２温度検出手段の電力消費を抑えることができる。
【０００９】
ここで、本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガス循環系と燃料ガス排出手段とを備えるものであるので、燃料ガス排出手段（例えば、パージ弁）によって燃料ガスが排出される場合、一般に燃料ガス供給手段として使用される水素タンクから、断熱膨張した低温の水素（燃料ガス）が燃料電池に流れ込む。そうすると、燃料電池から排出される水素の温度は、燃料電池の温度でなく、前記断熱膨張の影響を受けることになり、燃料電池から排出される水素の温度がばらつくことになる。
そこで、第１流体を酸化剤ガス又は冷却液とし、第２流体を燃料ガスとすれば、推定終了時に燃料ガス排出手段によって燃料ガスが排出され、燃料電池から排出された燃料ガスが前記断熱膨張の影響を受けてばらついていたとしても、この影響を受けずに、燃料電池の温度に本来依存する燃料ガスの温度を推定することができる。
【００１０】
また、推定終了時における前記第２流体の推定温度と検出温度との差が、所定値以下でない場合、前記第１温度検出手段又は前記第２温度検出手段が故障していると判定する故障判定手段を、さらに備えたことを特徴とする。
【００１１】
このような燃料電池システムによれば、故障判定手段によって、推定終了時における第２流体の推定温度と検出温度との差が、所定値以下でない場合、第１温度検出手段又は第２温度検出手段が故障していると判定することができる。
【００１２】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されることで発電する燃料電池と、前記燃料電池から排出された未反応の燃料ガスを、当該燃料電池の上流側に戻し、燃料ガスを循環させる燃料ガス循環系と、循環する燃料ガスを排出する燃料ガス排出手段と、前記燃料電池を経由するように冷却液を循環させる冷却液循環系と、を備える燃料電池システムであって、前記燃料電池から排出された燃料ガス、及び、前記燃料電池から排出された酸化剤ガス又は冷却液、の一方である第１流体の温度を検出する第１温度検出手段と、前記第１流体の温度に基づいて、前記燃料電池から排出された燃料ガス、及び、前記燃料電池から排出された酸化剤ガス又は冷却液、の他方である第２流体の温度を推定する推定手段と、を備え、前記推定手段は、前記第１流体の推定開始時の検出温度に基づいて、前記第２流体の推定開始時の温度を推定し、前記第１流体の推定開始時の検出温度と推定終了時の検出温度とに基づいて、前記第１流体の温度変化量を算出し、当該第１流体の温度変化量に基づいて、前記第２流体の温度変化量を推定し、前記第２流体の推定開始時の推定温度と、前記第２流体の温度変化量と、に基づいて、推定終了時における前記第２流体の温度を推定することを特徴とする燃料電池システムである。
【００１３】
このような燃料電池システムによれば、推定手段が、第１流体の推定開始時の温度に基づいて、第２流体の推定開始時の温度を推定する。そして、推定手段が、第１流体の推定開始時の温度と推定終了時の温度とに基づいて、第１流体の温度変化量を算出する。次いで、推定手段が、第１流体の温度変化量に基づいて、第２流体の温度変化量を推定する。その後、推定手段が、第２流体の推定開始時の推定温度と、第２流体の温度変化量と、に基づいて、推定終了時における第２流体の温度を推定する。
このように、第２流体の温度を検出する第２温度検出手段を備えず、システム構成を簡易としつつ、第２流体の温度を把握し、燃料電池の温度を管理することができる。また、第２温度検出手段による電力消費を抑えることができる。
【００１４】
また、前記推定開始時は前記燃料電池の発電停止時であり、前記推定終了時は前記燃料電池の発電開始時であることを特徴とする。
【００１５】
このような燃料電池システムによれば、第２温度検出手段を備える場合、推定手段が、第１流体の燃料電池の発電停止時（推定開始時）の検出温度と、発電開始時（推定終了時）の検出温度とに基づいて、第１流体の温度変化量を算出し、これに基づいて、第２流体の温度変化量を推定する。そして、推定手段が、第２流体の発電停止時の温度と、第２流体の温度変化量と、に基づいて、第２流体の発電開始時の温度を推定することができる。
これにより、発電開始時（推定終了時）において第２温度検出手段を作動させる必要がなく、システム制御構成が簡易になると共に、電力消費を抑えることができる。
【００１６】
また、第２温度検出手段を備えない場合、推定手段が、第１流体の発電停止時（推定開始時）の検出温度に基づいて、第２流体の発電停止時の温度を推定する。そして、推定手段が、第１流体の発電停止時の検出温度と発電開始時（推定終了時）の検出温度とに基づいて、第１流体の温度変化量を算出し、この温度変化量に基づいて、第２流体の温度変化量を推定する。そして、推定手段が、第２流体の発電停止時の推定温度と、第２流体の温度変化量と、に基づいて、発電停止時における前記第２流体の温度を推定する。
このようにして、第２流体の温度を把握しつつ、燃料電池システムを簡易な構成とでき、さらに、第２温度検出手段による電力消費を抑えることができる。
【００１７】
また、前記推定手段は、前記燃料電池の発電中に、前記第１流体の温度に基づいて、前記第２流体の温度を推定することを特徴とする。
【００１８】
このような燃料電池システムによれば、推定手段が、燃料電池の発電中において、第１流体の温度に基づいて、第２流体の温度を推定することができる。
【００１９】
また、前記推定手段は、第２流体の温度を累積的に推定するように構成されており、今回の第２流体の温度変化量と、前回の第２流体の推定温度と、に基づいて、今回の推定終了時の第２流体の温度を推定することを特徴とする。
【００２０】
このような燃料電池システムによれば、推定手段が、今回の第２流体の温度変化量と、前回の推定終了時であって今回の推定開始時の第２流体の推定温度と、に基づいて、今回の推定終了時の第２流体の温度を累積的に推定することができる。
【００２１】
また、前記第１流体又は前記第２流体は冷却液であり、前記推定手段は、前記燃料電池の発電中に、前記循環する冷却液の温度変化特性に基づいて、前記第２流体の温度変化量を推定することを特徴とする。
【００２２】
このような燃料電池システムによれば、推定手段が、燃料電池の発電中に、循環する冷却液の温度変化特性に基づいて、第２流体の温度変化量を推定することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、簡易な構成にしつつ、温度管理可能な燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
≪第１実施形態≫
以下、本発明の第１実施形態について、図面を適宜参照して説明する。
【００２５】
＜燃料電池システムの構成＞
図１に示す第１実施形態に係る燃料電池システム１は、図示しない燃料電池自動車に搭載されている。燃料電池システム１は、燃料電池１０の出力端子（図示しない）に接続された走行モータ５１を備えている。走行モータ５１は燃料電池１０の発電電力によって駆動し、これにより、燃料電池自動車が走行するようになっている。
【００２６】
燃料電池システム１は、燃料電池１０と、燃料電池１０のアノードに対して水素（燃料ガス、反応ガス）を供給及び排出するアノード系と、燃料電池１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を供給及び排出するカソード系と、燃料電池を経由するように、ラジエータ液（冷却液）を循環させるラジエータ液循環系（冷却液循環系）と、走行モータ５１と、ＩＧ６１（イグニッション）と、これらを電子制御するＥＣＵ７０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を主に備えている。
【００２７】
［燃料電池］
燃料電池１０（燃料電池スタック）は、単セルが複数積層されることによって構成された固体高分子型燃料電池である。単セルは、電解質膜（固体高分子膜）の両面をアノード（燃料極）及びカソード（空気極）で挟んでなるＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、ＭＥＡを挟む一対のセパレータと、を主に備えている。各セパレータには、各単セルを構成するＭＥＡの全面に水素又は空気を供給するための溝や、全単セルに水素、空気を導くための貫通孔等が形成されており、これら溝等がアノード流路１１、カソード流路１２（いずれも反応ガス流路）として機能している。
【００２８】
そして、アノード流路１１を介して各アノードに水素が供給され、カソード流路１２を介して各カソードに酸素を含む空気が供給されると、アノード、カソードに含まれる触媒（Ｐｔ等）上で電気化学反応が起こり、各単セルで電位差（ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）、開回路電圧）が発生するようになっている。次いで、このように各単セルで電位差が発生した燃料電池１０に対して、走行モータ５１等の外部負荷から発電要求があり、電流が取り出されると燃料電池１０が発電するようになっている。
【００２９】
また、前記セパレータには、ラジエータ液流通系から送られ、燃料電池１０と熱交換するラジエータ液が流通するラジエータ液流路１３が形成されている。
【００３０】
［アノード系］
アノード系は、水素が貯蔵された水素タンク２１と、遮断弁２２と、エゼクタ２３と、パージ弁２４と、温度センサ２５（第１温度検出手段）と、を主に備えている。
水素タンク２１は、配管２１ａ、遮断弁２２、配管２２ａ、エゼクタ２３、配管２３ａを順に介して、アノード流路１１の入口に接続されている。そして、遮断弁２２がＥＣＵ７０によって開かれると、水素がアノード流路１１に供給されるようになっている。また、配管２２ａには、図示しない減圧弁が設けられており、水素が所定圧力に減圧されるようになっている。
アノード流路１１の出口には、配管２４ａ、パージ弁２４、配管２４ｂが順に接続されている。また、配管２４ａの途中は、配管２４ｃを介して、エゼクタ２３に接続されている。
【００３１】
パージ弁２４は、例えばゲート弁等の開閉弁であって、通常は閉じている。そして、このようにパージ弁が閉じている場合、アノード流路１１から排出された未反応の水素を含むアノードオフガス（第１流体）が、燃料電池１０の上流側のエゼクタ２３に戻され、再び、燃料電池１０に供給、つまり、水素が循環するようになっている。一方、アノードオフガス中の水分等の不純物が増加した場合、つまり、循環する水素に同伴する不純物が増加した場合、ＥＣＵ７０によってパージ弁２４は開かれ、アノードオフガスが配管２４ｂを介して、外部に排出されるようになっている。
【００３２】
したがって、第１実施形態において、燃料ガス循環系は、エゼクタ２３、配管２４ｃ等によって構成されている。また、循環する水素を排出する燃料ガス排出手段は、パージ弁２４等によって構成されている。
【００３３】
温度センサ２５は、配管２４ｃの接続点よりも燃料電池１０側の配管２４ａに設けられており、燃料電池１０から排出されたアノードオフガスの温度Ｔａを検出するようになっている。そして、温度センサ２５はＥＣＵ７０と接続されており、ＥＣＵ７０はアノードオフガスの温度Ｔａを検知するようになっている。
因みに、温度センサ２５、及び、後記する温度センサ３２，４４は、燃料電池１０や図示しない蓄電装置（高圧バッテリ）等を電源として作動する。
【００３４】
［カソード系］
カソード系は、コンプレッサ３１（スーパーチャージャ）と、温度センサ３２（第２温度検出手段）と、を主に備えている。
コンプレッサ３１は、配管３１ａを介して、カソード流路１２の入口に接続されている。そして、ＥＣＵ７０の指令に従ってコンプレッサ３１が作動すると、酸素を含む空気が、カソード流路１２に圧送されるようになっている。なお、配管３１ａには加湿器（図示しない）が設けられており、燃料電池１０に送られる空気が適宜に加湿されるようになっている。
【００３５】
カソード流路１２の出口には、配管３２ａが接続されている。そして、カソード流路１２から排出されたカソードオフガス（第２流体）が、配管３２ａを介して外部に排出されるようになっている。
【００３６】
温度センサ３２は、配管３２ａの燃料電池１０側に設けられており、燃料電池１０から排出されたカソードオフガスの温度Ｔｃを検出するようになっている。そして、温度センサ３２はＥＣＵ７０と接続されており、ＥＣＵ７０はカソードオフガスの温度Ｔｃを検知するようになっている。
【００３７】
［ラジエータ液循環系］
ラジエータ液循環系は、ポンプ４１と、サーモスタット４２と、ラジエータ４３（放熱器）とを主に備えている。
そして、ラジエータ液流路１３の出口から、配管４１ａ、ポンプ４１、配管４１ｂ、サーモスタット４２、配管４２ａ、ラジエータ４３、配管４３ａ、ラジエータ液流路１３の入口の順に接続されている。また、サーモスタット４２は、配管４２ｂを介して配管４３ａと接続されている。さらに、サーモスタット４２は、ラジエータ液の温度が所定温度以上の場合に開き、配管４１ｂと配管４２ａとが連通するように構成されており、所定温度未満の場合に閉じ、配管４１ｂと配管４２ｂとが連通するように構成されている。
【００３８】
したがって、ＥＣＵ７０の指令に従ってポンプ４１が作動し、ラジエータ液が所定温度以上である場合、ラジエータ液が燃料電池１０とラジエータ４３との間で循環するようになっている。一方、ラジエータ液が所定温度未満である場合、ラジエータ液がラジエータ４３を迂回するようになっている。
また、サーモスタット４２はＥＣＵ７０と接続されており、ＥＣＵ７０はサーモスタット４２の開弁／閉弁を検知するように構成されている。
【００３９】
［走行モータ、ＩＧ］
走行モータ５１は、燃料電池自動車を走行させる電動モータであり、燃料電池１０の出力端子（図示しない）に接続されている。なお、燃料電池１０と走行モータ５１との間には、ＯＮ／ＯＦＦスイッチであるコンタクタや、燃料電池１０の出力を制御する制御器（いずれも図示しない）等が設けられている。
【００４０】
ＩＧ６１は、燃料電池自動車及び燃料電池システム１の起動スイッチであり、運転席周りに設けられている。また、ＩＧ６１はＥＣＵ７０と接続されており、ＥＣＵ７０はＩＧ６１のＯＮ／ＯＦＦ信号を検知するようになっている。
【００４１】
［ＥＣＵ］
ＥＣＵ７０は、燃料電池システム１を電子制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されている。
そして、ＥＣＵ７０は、ＩＧ６１のＯＮ信号を検知すると、遮断弁２２を開き、コンプレッサ３１及びポンプ４１を作動させ、燃料電池１０の発電を開始するように構成されている。一方、ＥＣＵ７０は、ＩＧ６１のＯＦＦ信号を検知すると、遮断弁２２を閉じ、コンプレッサ３１及びポンプ４１を停止し、燃料電池１０の発電を停止するように構成されている。つまり、第１実施形態では、ＩＧ６１のＯＮ時は燃料電池１０の発電開始時に相当し、ＩＧ６１のＯＦＦ時は燃料電池１０の発電停止時に相当する。
【００４２】
また、ＥＣＵ７０（推定手段、故障判定手段）は、後記する燃料電池システム１の動作において具体的に説明するように、ＩＧ６１のＯＦＦ−ＯＮ間（推定開始時−推定終了時間）における温度Ｔａの温度変化量ΔＴａを算出する機能を有している。また、ＥＣＵ７０は、ＯＦＦ−ＯＮ間の温度変化量ΔＴａに基づいて、ＯＦＦ−ＯＮ間の温度変化量ΔＴｃを推定する機能を有している。さらに、ＥＣＵ７０は、ＯＦＦ時の温度Ｔｃと温度変化量ΔＴｃとに基づいて、ＯＮ時の温度Ｔｃを推定する機能を有している。さらにまた、ＥＣＵ７０は、ＯＮ時に実際に検出された温度Ｔｃと推定された温度Ｔｃとに基づいて、温度センサ２５、３２が故障しているか否かを判定する機能を有している。
【００４３】
≪燃料電池システムの動作≫
次に、燃料電池システム１の動作を、図２を主に参照して、ＥＣＵ７０に設定されたプログラム（フローチャート）の流れと共に説明する。なお、ここでは、ＩＧ６１がＯＦＦされ、燃料電池１０の発電停止時（システム起動時）を推定開始時とし、その後、ＩＧ６１がＯＮされ、燃料電池１０の発電開始時（システム停止時）を推定終了時とした場合を例示する。
【００４４】
ＩＧ６１がＯＦＦされると、このＯＦＦ信号を検知したＥＣＵ７０は、各種処理を実行し、その結果として、図２に示すフローチャートがスタートする。
【００４５】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ７０は、ＩＧ６１のＯＦＦ時における温度Ｔａと、温度Ｔｃとを検出する。そして、ＥＣＵ７０は、内部クロックを利用して、ＩＧ６１のＯＦＦ後、次回ＩＧ６１がＯＮされるまでの時間ｔ１１を計測する。
【００４６】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ７０は、ＩＧ６１がＯＮされたか否かを判定する。ＩＧ６１はＯＮされたと判定した場合（Ｓ１０２・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１０３に進む。ＩＧ６１はＯＮされていないと判定した場合（Ｓ１０２・Ｎｏ）、ステップＳ１０２の判定を繰り返す。
【００４７】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ７０は、推定終了時であるＩＧ６１のＯＮ時（現在）における温度Ｔａを検出する。
【００４８】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ７０は、ＩＧ６１のＯＦＦ、ＯＮ間の時間ｔ１１が、判定時間ｔ１未満であるか否かを判定する。
因みに、判定時間ｔ１は、ＩＧ６１のＯＦＦ後、この時間以上経過していれば、温度低下が進み、温度Ｔａと温度Ｔｃとが略同一となる時間であり（図３参照）、事前試験等によって求められ、ＥＣＵ７０に記憶されている。また、このように温度Ｔａと温度Ｔｃとが略同一となる判定時間ｔ１は、ＩＧ６１のＯＦＦ時の燃料電池１０の温度、つまり、温度Ｔａ及び温度Ｔｃや、外気温度に依存すると考えられる。例えば、温度Ｔａが高い場合や外気温度が低い場合、判定時間ｔ１が長くなるように補正する構成としてもよい。
【００４９】
そして、ＯＦＦ−ＯＮ間の時間ｔ１１が判定時間ｔ１未満であると判定した場合（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１０５に進む。一方、時間ｔ１１が判定時間ｔ１未満でない、つまり、時間ｔ１１が判定時間ｔ１以上である場合（Ｓ１０４・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１０７に進む。
【００５０】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ７０は、ＯＦＦ時の温度Ｔａと、ＯＮ時の温度Ｔａとに基づいて、ＯＦＦ−ＯＮ間における温度Ｔａの温度変化量ΔＴａを算出する。
次いで、ＥＣＵ７０は、温度変化量ΔＴａと、図４のマップとに基づいて、ＯＦＦ−ＯＮ間における温度Ｔｃの温度変化量ΔＴｃを推定する。
なお、図４のマップは、温度Ｔａの温度変化量ΔＴａと、温度Ｔｃの温度変化量ΔＴｃとの相関関係を示すデータベースであり、事前試験等によって求められ、ＥＣＵ７０に記憶されている。
【００５１】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ７０は、現在（ＯＮ時）の温度Ｔｃは、ＯＦＦ時の温度Ｔｃと、温度変化量ΔＴｃと、の和であると推定する。このよう推定することによって、ＯＮ時（推定終了時）における温度Ｔｃを、温度センサ３２による検出動作を行わずに、把握することができる。
【００５２】
ステップＳ１０７において、ＥＣＵ７０は、現在（ＯＮ時）の温度Ｔｃは、ＯＮ時の温度Ｔｃに等しいと推定する。
【００５３】
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ７０は、現在（ＯＮ時）の温度Ｔｃを、温度センサ３２で実際に検出する。
【００５４】
ステップＳ１０９において、ＥＣＵ７０は、実際に検出された現在（ＯＮ時）の温度Ｔｃと、推定された現在（ＯＮ時）の温度Ｔｃと、の差の絶対値が、所定の判定閾値（所定値）以下であるか否かを判定する。なお、所定の判定閾値は、例えば、温度センサ２５及び温度センサ３２の検出誤差を考慮し、事前試験等によって求められ、ＥＣＵ７０に記憶されている。
【００５５】
そして、差の絶対値が、所定の判定閾値以下であると判定した場合（Ｓ１０９・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理は、ステップＳ１１０に進む。一方、差の絶対値が、所定の判定閾値以下でないと判定した場合（Ｓ１０９・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１１１に進む。
【００５６】
ステップＳ１１０において、ＥＣＵ７０は、温度センサ２５及び温度センサ３２が正常であると認識する。
そして、ＥＣＵ７０の処理は、エンドに進み、ＩＧ６１のＯＦＦからＯＮにおける温度Ｔｃの推定処理、温度センサ２５及び温度センサ３２の故障判定処理を終了する。
【００５７】
ステップＳ１１１において、ＥＣＵ７０は、温度センサ２５又は温度センサ３２が故障していると認識する。そして、ＥＣＵ７０は、例えば、運転者に温度センサ２５、３２の点検を促すように、警告ランプを点灯させる。
その後、ＥＣＵ７０の処理は、エンドに進む。
【００５８】
＜燃料電池システムの効果＞
このような第１実施形態に係る燃料電池システム１によれば、主に以下の効果を得ることができる。
（１）ステップＳ１０６又はステップＳ１０７の処理により、ＯＮ時（推定終了時）において温度センサ３２を作動させずに、温度Ｔｃを把握することができる（図５参照）。
（２）また、温度センサ２５、３２が検出する流体（水素、空気）の熱マス等の違いにより、ＯＦＦ後の温度Ｔａ、Ｔｃの温度変化量ΔＴａ、ΔＴｃが異なっていたとしても、算出された温度変化量ΔＴａと図４のマップとに基づいて温度変化量ΔＴｃを推定し（Ｓ１０５）、この温度変化量ΔＴｃとＯＦＦ時の温度Ｔｃとに基づいて、ＯＮ時の温度Ｔｃを高精度で推定することができる。すなわち、例えば、実際に検出された温度Ｔａに対して、一定温度をオフセットすることで温度Ｔｃを推定する方法では、熱マス等の違いを考慮できないが、第１実施形態では、熱マス等を考慮しつつ温度Ｔｃを推定することができる。
（３）さらに、ステップＳ１０９の故障判定処理により、温度センサ２５、３２が故障しているか否かを判定することができる（図５参照）。したがって、例えば、温度センサ２５、３２を利用して、温度Ｔａ、Ｔｃを常に検出する燃料電池システムにおいて、このような故障判定処理を併用すれば、温度センサ２５又は温度センサ３２の故障を検知することができる。これにより、異常高温での発電継続による燃料電池１０の破損を防止することができる。
【００５９】
以上、第１実施形態に係る燃料電池システム１について説明したが、これに限定されず、例えば以下のような変更をしてもよい。因みに、後記する実施形態についても同様である。
第１実施形態では、アノードオフガスの温度Ｔａを基準として、カソードオフガスの温度Ｔｃを推定する構成を例示したが、温度Ｔｃを基準として、温度Ｔａを推定する構成としてもよい。また、配管４１ａに燃料電池１０から排出されたラジエータ液の温度Ｔｗを検出する温度センサ４４（図８参照）を設け、温度Ｔａを基準として温度Ｔｗを推定する構成としてもよいし、この逆でもよい。
さらに、例えば、温度Ｔｃ、温度Ｔｗに基づいて、温度Ｔａをそれぞれ推定するように構成し、温度センサ２５、３２、４４のいずれが故障しているかを判定する構成としてもよい。
【００６０】
第１実施形態では、推定開始時をＩＧ６１のＯＦＦ時（燃料電池１０の発電停止時）、推定終了時をＩＧ６１のＯＮ時（燃料電池１０の発電開始時）とした場合を例示したが、これに限定されることはない。例えば、外部負荷からの発電要求がない場合、燃料電池１０の発電を停止させるアイドル停止機能を備える燃料電池システム１の場合、推定開始時をアイドル停止の開始時とし、推定終了時をアイドル停止の終了時（解除時）としてもよい。その他、高速走行からの減速中、走行モータ５１の回生電力を蓄電装置（図示しない）に充電することに並行して、燃料電池１０の発電を一時的に停止させる場合に、このような推定処理を行ってもよい。
【００６１】
≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係る燃料電池システム２について、図１、図６及び図７を参照して説明する。
【００６２】
＜燃料電池システムの動作＞
図１に示すように、第２実施形態に係る燃料電池システム２は、第１実施形態に係る燃料電池システム１と機械的構成は同じであるがＥＣＵ７０に設定されているプログラムが異なる。そこで、このプログラムの流れに基づく、燃料電池システム２の動作について、図１、図６を主に参照して説明する。
なお、ここでは、ＩＧ６１がＯＮされた後の、燃料電池１０の発電中において、推定開始時と推定終了時との区間における温度変化量ΔＴａに基づいて、当該区間における温度変化量ΔＴｂを推定し、推定開始時の温度Ｔｃと温度変化量ΔＴｃとに基づいて、推定終了時の温度Ｔｃを推定する場合を例示する。さらに、この推定された温度Ｔｃと、推定終了時に検出された温度Ｔｃとを比較して、温度センサ２５、３２を故障判定する場合を例示する。さらにまた、検出された温度Ｔｃと推定された温度Ｔｃとの差が小さい場合、温度Ｔｃを累積的に推定し、故障判定する場合を例示する。
【００６３】
ＩＧ６１がＯＮされると図６のフローチャートがスタートし、ステップＳ２０１において、ＥＣＵ７０は、温度センサ２５でＯＮ時の温度Ｔａを、温度センサ３２でＯＮ時の温度Ｔｃを、それぞれ実際に検出する。
【００６４】
ステップＳ２０２において、ＥＣＵ７０は、内部クロックを利用して、ステップＳ２０１で温度Ｔａ、温度Ｔｃを検出した後、所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間は、適宜に設定される時間であり、例えば、３０秒、１分に設定される。
そして、所定時間が経過したと判定した場合（Ｓ２０２・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理は、ステップＳ２０３に進む。一方、所定時間が経過していないと判定した場合（Ｓ２０２・Ｎｏ）、ステップＳ２０２の判定を繰り返す。
なお、後記するステップＳ２１３での判定がＮｏとなる場合、ステップＳ２０２での時間の起算点は、次のステップＳ２０３での温度Ｔａの検出時刻とするように設定されている。
【００６５】
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ７０は、温度センサ２５で所定時間経過後の温度Ｔａを実際に検出する。そして、ＥＣＵ７０は、この温度Ｔａと、ステップＳ２０１で検出された温度Ｔａと、に基づいて、これらの差である温度変化量ΔＴａを算出する。
なお、後記するステップＳ２１３での判定がＮｏとなる場合、前回ステップＳ２０３で検出された温度Ｔａと、今回ステップＳ２０３で検出された温度Ｔａと、に基づいて、温度変化量ΔＴａを算出する。
【００６６】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２０３で算出した温度変化量ΔＴａと、図４のマップと、に基づいて、温度変化量ΔＴｃを推定する。
【００６７】
ステップＳ２０５において、ＥＣＵ７０は、温度Ｔｃの推定が１回目であるか否かを、ＦｌａｇＡを参照して判定する。ＦｌａｇＡが０である場合、推定が１回目（初回推定）であると判定して（Ｓ２０５・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ２０６に進む。ＦｌａｇＡが０でない場合、推定が１回目でない、つまり、累積推定中と判定して（Ｓ２０５・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ２０８に進む。
【００６８】
ステップＳ２０６において、ＥＣＵ７０は、現在の温度Ｔｃは、ステップＳ２０１で検出された温度Ｔｃと、ステップＳ２０４で推定した温度変化量ΔＴｃとの和であると推定する。
ステップＳ２０７において、ＥＣＵ７０は、１回目の推定が完了したことを一時的に記憶するために、ＦｌａｇＡに１を代入する。
【００６９】
ステップＳ２０８において、ＥＣＵ７０は、現在（今回）の温度Ｔｃは、前回のステップＳ２０６又はステップＳ２０８で推定した温度Ｔｃと、今回ステップＳ２０４で推定した温度変化量ΔＴｃとの和であると推定する。
このようにして、ステップＳ２０６、Ｓ２０８において、現在（今回）の温度Ｔｃを把握することができるので、温度センサ３２による検出回数を少なくすることができる。
【００７０】
ステップＳ２０９において、ＥＣＵ７０は、温度センサ３２によって、現在の温度Ｔｃを実際に検出する。
【００７１】
ステップＳ２１０において、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２０９で検出された現在の温度Ｔｃと、ステップＳ２０６又はステップＳ２０８で推定された現在の温度Ｔｃと、の差の絶対値が、所定の判定閾値以下であるか否かを判定する。
そして、差の絶対値が、所定の判定閾値以下であると判定した場合（Ｓ２１０・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理は、ステップＳ２１１に進む。一方、差の絶対値が、所定の判定閾値以下でない場合（Ｓ２１０・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ２１２に進む。
【００７２】
都合上、ステップＳ２１２を先に説明する。
ステップＳ２１２において、ＥＣＵ７０は、温度センサ２５又は温度センサ３２が故障していると認識する。そして、ＥＣＵ７０は、例えば、運転者に温度センサ２５、３２の点検を促すように、警告ランプを点灯させる。
その後、ＥＣＵ７０の処理は、エンドに進む。
【００７３】
ステップＳ２１１において、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２１０の判定回数を数えるため、内蔵するカウンタを１つ加算し、一時的に記憶する。
【００７４】
ステップＳ２１３において、ＥＣＵ７０は、カウンタ数、つまり、ステップＳ２１０の判定回数がｎ回（例えば１０回）以上であるか否かを判定する。
そして、カウンタ数がｎ回以上であると判定した場合（Ｓ２１３・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ２１４に進む。一方、カウンタ数がｎ回以上でないと判定した場合（Ｓ２１３・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理は、ステップＳ２０２に進む。
【００７５】
ステップＳ２１４において、ＥＣＵ７０は、温度センサ２５及び温度センサ３２が正常であると認識する。
ステップＳ２１５において、ＥＣＵ７０は、カウンタをリセットし、ＦｌａｇＡに０を代入する。
その後、ＥＣＵ７０の処理は、リターンを介して、スタートに戻る。
【００７６】
＜燃料電池システムの効果＞
このような第２実施形態に係る燃料電池システム１によれば、主に以下の効果を得ることができる。
（１）ステップＳ２０６又はステップＳ２０８の処理により、現在（推定終了時）において、温度センサ３２を作動させずに、温度Ｔｃを把握することができる（図７参照）。
これに加えて、ステップＳ２０８では、前回推定された温度Ｔｃと今回推定された温度変化量ΔＴｃとに基づいて、今回（現在）の温度Ｔｃを推定するので、つまり、累積的に温度Ｔｃを推定するので、１回目に温度Ｔｃを実際に検出すれば、その後、検出することなく温度Ｔｃを把握することができる（図７参照）。
（２）また、第１実施形態と同様に、水素と空気との熱マス等の違いが考慮された図４のマップを参照して、温度変化量ΔＴｃを推定するので、今回（現在）の温度Ｔｃを高精度で推定することができる。
（３）さらに、ステップＳ２１０の故障判定処理により、温度センサ２５、３２が故障しているか否かを判定することができる。これに加えて、実際に検出された温度Ｔｃと推定された温度Ｔｃとの差が小さく、判定閾値以下である場合（Ｓ２１０・Ｎｏ）、累積的に推定した温度Ｔｃに基づいて次回故障判定するので、誤判定が防止されている。
【００７７】
以上、第２実施形態に係る燃料電池システム２について説明したが、これに限定されず、例えば以下のような変更をしてもよい。因みに、後記する実施形態についても同様である。
第２実施形態では、温度Ｔａに基づいて温度Ｔｃを推定する構成を例示したが、これに限定されず、温度Ｔｃ及び／又は温度Ｔｗに基づいて、温度Ｔａを推定する構成としてもよい。このように温度Ｔａを推定する構成とすれば、パージ弁２４が開かれた場合、水素タンク２１から流出する低温の水素によって実際の温度Ｔａがばらつくことになるが、この影響を受けずに、燃料電池１０の温度に依存した温度Ｔａを把握することができる。
【００７８】
≪第３実施形態≫
次に、第３実施形態に係る燃料電池システムについて、図８から図１０を参照して説明する。
【００７９】
＜燃料電池システムの構成＞
図８に示すように、第３実施形態に係る燃料電池システム３は、温度センサ４４を備えている。温度センサ４４は、配管４１ａの燃料電池１０側に設けられており、燃料電池１０から排出されたラジエータ液の温度Ｔｗを検出するようになっている。そして、温度センサ４４はＥＣＵ７０と接続されており、ＥＣＵ７０は温度Ｔｗを検知するようになっている。
また、ここでは、ラジエータ液（第１流体）の温度Ｔｗを基準として、アノードオフガス（第２流体）の温度Ｔａを推定する場合を例示する。そして、温度センサ４４が第１温度検出手段に、温度センサ２５が第２温度検出手段に、それぞれ相当する。
【００８０】
次に、第３実施形態の特徴について、図８及び図９を主に参照して説明する。
図８に示すサーモスタット４２は、第１実施形態で説明したように、その内部を流れるラジエータ液の温度Ｔｗが所定温度以上である場合に開き、ラジエータ液がラジエータ４３に流れる。したがって、図９に示すように、ＩＧ６１がＯＮされた後であって、燃料電池１０が暖機中であり、ラジエータ液の温度Ｔｗが所定温度以上でない場合、サーモスタット４２は閉じた状態にある。一方、燃料電池１０の暖機が完了し、ラジエータ液の温度Ｔｗが所定温度以上となった場合、サーモスタット４２が開いた状態にある。
【００８１】
これを踏まえた上で、鋭意研究を重ねたところ、発明者らは、図９に示すように、サーモスタット４２が開／閉状態のいずれにおいても、ラジエータ液の温度Ｔｗの上昇低下の傾向に遅れて、アノードオフガスの温度Ｔａが上昇低下するものの、サーモスタット４２が閉じている場合の遅れは、サーモスタット４２が開いている場合よりも大きいという知見を得た。すなわち、サーモスタット４２が閉じている場合と開いている場合とでは、ラジエータ液の温度変化特性が異なるという知見を得た。つまり、発電によって自己発熱する燃料電池１０の温度に対するラジエータ液の温度の追従性は、サーモスタット４２の開／閉状態で異なることを得た。
この一理由としては、サーモスタット４２が閉じている場合、ラジエータ液の熱がラジエータ４３で放熱されず、ラジエータ液がアノードオフガスに対して昇温しやすいためと考えられる。
そして、このような温度Ｔｗの変化に対しての温度Ｔａの遅れは、事前試験により求められ、ＥＣＵ７０に記憶されている。また、このような遅れを考慮することによって、温度Ｔｗの温度変化量ΔＴｗに基づいて、温度Ｔａの温度変化量ΔＴａを高精度で推定可能となる。
【００８２】
＜燃料電池システムの動作＞
次に、このようなラジエータ液の温度変化特性、つまり、温度Ｔｗに対しての温度Ｔａの遅れを考慮する、燃料電池システム３の動作について、図１０を参照して説明する。
なお、第１実施形態、第２実施形態に対して、主に異なる部分のみを説明する。
【００８３】
ＩＧ６１がＯＮされると、図１０のフローチャートがスタートする。
そして、ステップＳ３０１において、ＥＣＵ７０は、サーモスタット４２が開いているか否かを、サーモスタット４２からの開弁／閉弁信号に基づいて判定する。そして、サーモスタット４２は開いていると判定した場合（Ｓ３０１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ３０２に進む。一方、サーモスタット４２は開いていないと判定した場合（Ｓ３０１・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ３０３に進む。
【００８４】
ステップＳ３０２において、ＥＣＵ７０は、サーモスタット４２が開いている状態用の遅れ（これを開用遅れ）を使用して、温度Ｔａを推定する。詳細には、推定開始時と推定終了時において温度Ｔｗを検出し、これらから算出される温度変化量ΔＴｗと、開用遅れとに基づいて、温度変化量ΔＴａを推定する。そして、推定開始時において実際に検出された温度Ｔａと、温度変化量ΔＴａとに基づいて、推定終了時の温度Ｔａを推定する。
その後、ＥＣＵ７０の処理は、リターンを通って、スタートに戻る。
【００８５】
ステップＳ３０３において、ＥＣＵ７０は、サーモスタット４２が閉じている状態用の遅れ（これを閉用遅れ）を使用して、温度Ｔａを推定する。詳細には、温度変化量ΔＴｗと、閉用遅れに基づいて、温度変化量ΔＴａを推定する。そして、推定開始時において実際に検出された温度Ｔａと、温度変化量ΔＴａとに基づいて、推定終了時の温度Ｔａを推定する。
その後、ＥＣＵ７０の処理は、リターンを通って、スタートに戻る。
【００８６】
＜燃料電池システムの効果＞
このような第３実施形態に係る燃料電池システム３によれば、主に以下の効果を得ることができる。
（１）サーモスタット４２の開閉状態によるラジエータ液の温度変化特性、つまり、温度Ｔｗに対しての温度Ｔａの遅れに基づいて、温度変化量ΔＴａを高精度で推定し、その結果として、推定終了時の温度Ｔａを高精度で推定することができる。
【００８７】
以上、第３実施形態に係る燃料電池システム３について説明したが、これに限定されず、例えば以下のような変更をしてもよい。因みに、後記する実施形態についても同様である。
第３実施形態では、サーモスタット４２の開閉状態に基づいて、ラジエータ液の温度変化特性による遅れを把握する場合を例示したが、これに加えて、車風速（車速）や冷媒流量（ポンプ４１の回転速度）に基づいて、ラジエータ液の温度変化特性を把握してもよい。具体的には、車風速が小さい場合や、冷媒流量が少ない場合、ラジエータ４３における放熱量が低下すると考えられ、ラジエータ液は昇温しやすい温度変化特性となると考えられる。よって、このような場合、温度Ｔｗに対しての温度Ｔａの遅れが大きくなるように補正する構成としてもよい。
【００８８】
≪第４実施形態≫
次に、第４実施形態に係る燃料電池システムについて、図１１、図１２を参照して説明する。なお、第４実施形態に係る燃料電池システムは、カソードオフガス（第２流体）の温度Ｔｃを検出する温度センサ３２（図１参照、第２温度検出手段）を備えていない。以下、第１実施形態に対して異なる部分のみを説明する。
【００８９】
＜燃料電池システムの動作＞
図１１のステップＳ４０１において、ＥＣＵ７０は、温度センサ２５によってＩＧ６１のＯＦＦ時の温度Ｔａを実際に検出する。
【００９０】
ステップＳ４０２において、ＥＣＵ７０は、実際に検出されたＯＦＦ時の温度Ｔａと、事前試験等により求められたＯＦＦ時における温度Ｔａと温度Ｔｃとの相関マップと、に基づいて、ＯＦＦ時の温度Ｔｃを推定する。ここで、通常、燃料電池１０の発電が安定している状態で、ＩＧ６１がＯＦＦされるので、ＯＦＦ時における温度Ｔａと温度Ｔｃとは高い相関を有していると考えられる。よって、ＯＦＦ時の温度Ｔｃは高精度で推定される。
【００９１】
そして、ステップＳ４０３において、ＥＣＵ７０は、現在（ＩＧ６１のＯＮ時）の温度Ｔｃは、ＯＦＦ時に推定された温度Ｔｃと、推定された温度変化量ΔＴｃとの和であると推定する。
【００９２】
＜燃料電池システムの効果＞
このような第４実施形態に係る燃料電池システムによれば、主に以下の効果を得ることができる。
（１）温度Ｔｃ用の温度センサ３２を備えずに、ＩＧ６１のＯＦＦ時（推定開始時）及びＯＮ時（推定終了時）の温度Ｔｃを把握することができる（図１２参照）。すなわち、燃料電池システムの構成を簡易とすることができると共に、温度センサ３２による電力消費を削除することができる。
【００９３】
≪第５実施形態≫
次に、第５実施形態に係る燃料電池システムについて、図１３、図１４を参照して説明する。なお、第５実施形態に係る燃料電池システムは、カソードオフガス（第２流体）の温度Ｔｃ検出する温度センサ３２（図１参照、第２温度検出手段）を備えていない。以下、第２実施形態に対して異なる部分のみを説明する。
【００９４】
＜燃料電池システムの動作＞
ステップＳ５０１において、ＥＣＵ７０は、温度センサ２５によってＩＧ６１のＯＮ時（推定開始時）の温度Ｔａを実際に検出する。
ステップＳ５０２において、ＥＣＵ７０は、ＯＮ時の温度Ｔｃを、例えば第４実施形態に係る推定方法によって推定する。
ステップＳ５０３において、ＥＣＵ７０は、現在（推定終了時）の温度Ｔｃは、ステップＳ５０２で推定した温度Ｔｃと、温度変化量ΔＴｃとの和であると推定する。
【００９５】
なお、図１３に示すように、ステップＳ２０７、Ｓ２０８の後、ＥＣＵ７０の処理は、ステップＳ２０２に進むようになっている。また、２回目以降の推定の場合（Ｓ２０５・Ｎｏ）に進むステップＳ２０８において、ＥＣＵ７０は、現在（今回）の温度Ｔｃは、ステップＳ５０３で推定した前回の温度Ｔｃと、今回推定された温度変化量ΔＴｃとの和であると推定する。
【００９６】
＜燃料電池システムの効果＞
このような第５実施形態に係る燃料電池システムによれば、主に以下の効果を得ることができる。
（１）温度Ｔｃ用の温度センサ３２を備えずに、温度Ｔｃを累積的に推定することができる（図１５参照）。これにより、燃料電池システムの構成を簡易とすることができると共に、温度センサ３２による電力消費を削除することができる。
【００９７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば以下のような変更をすることができる。
前記した各実施形態では、本発明が、燃料電池自動車に搭載された燃料電池システム１に適用された場合について説明したが、これに限定されず、例えば、自動二輪車や列車等の他、家庭用の据え置き型の燃料電池システムや給湯システムに組み込まれた燃料電池システム等に、適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】第１実施形態（第２実施形態）に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】第１実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図３】燃料電池の発電停止後において、温度Ｔａ、温度Ｔｃ及び温度Ｔｗの経時変化を示すグラフである。
【図４】温度変化量ΔＴａと温度変化量ΔＴｃとの相関関係を示す相関マップである。
【図５】第１実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。
【図６】第２実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。
【図８】第３実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図９】第３実施形態の概念を示すグラフである。
【図１０】第３実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図１１】第４実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図１２】第４実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。
【図１３】第５実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図１４】第５実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００９９】
１ 燃料電池システム
１０ 燃料電池
１１ アノード流路
１２ カソード流路
１３ ラジエータ液流路
２３ エゼクタ（燃料ガス循環系）
２４ パージ弁（燃料ガス排出手段）
２４ｃ 配管（燃料ガス循環系）
２５ 温度センサ（第１温度検出手段、第２温度検出手段）
３２ 温度センサ（第２温度検出手段）
４１ ポンプ（冷却液循環系）
４２ サーモスタット（冷却液循環系）
４３ ラジエータ（冷却液循環系）
４４ 温度センサ（第１温度検出手段）
５１ 走行モータ
７０ ＥＣＵ（推定手段、故障判定手段）
Ｔａ アノードオフガスの温度
Ｔｃ カソードオフガスの温度
Ｔｗ ラジエータ液の温度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素（燃料ガス）がアノードに、酸素（酸化剤ガス）がカソードに、それぞれ供給されることで、電気化学反応が生じ発電する固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）等の燃料電池の開発が盛んである。燃料電池は、その発電電力によって走行する燃料電池自動車や、家庭用電源等の広範囲で適用されつつあり、今後もその適用範囲の拡大が期待されている（特許文献１参照）。
【０００３】
このような燃料電池は、好適に発電する温度（好適発電温度）を固有している。例えば、固体高分子型燃料電池の場合、その好適発電温度は、７０〜８０℃である。なお、このような好適発電温度は、燃料電池を構成するＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）のアノード及びカソードに含まれる触媒（Ｐｔ等）の種類に主に依存する。
【０００４】
したがって、燃料電池を効率的に発電させるために、燃料電池の温度を管理することは重要である。そこで、一般には、燃料電池から排出された水素、空気、冷却液の温度を検出する温度センサをそれぞれ設け、これらの温度を検出し、燃料電池の温度を管理する燃料電池システムが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１７９１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、温度センサは、一般に電力によって作動するものであるので、例えば、複数の温度センサを備える燃料電池システムの場合、温度センサの作動回数、つまり、温度の検出回数を減らし、システムの制御構成を簡易にしたいという要望がある。また、温度センサの数を減らし、簡易な構成のシステムにしたいという要望もある。
【０００６】
そこで、本発明は、簡易な構成にしつつ、温度管理可能な燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されることで発電する燃料電池と、前記燃料電池から排出された未反応の燃料ガスを、当該燃料電池の上流側に戻し、燃料ガスを循環させる燃料ガス循環系と、循環する燃料ガスを排出する燃料ガス排出手段と、前記燃料電池を経由するように冷却液を循環させる冷却液循環系と、を備える燃料電池システムであって、前記燃料電池から排出された燃料ガス、及び、前記燃料電池から排出された酸化剤ガス又は冷却液、の一方である第１流体の温度を検出する第１温度検出手段と、前記燃料電池から排出された燃料ガス、及び、前記燃料電池から排出された酸化剤ガス又は冷却液、の他方である第２流体の温度を検出する第２温度検出手段と、前記第１流体の温度に基づいて、第２流体の温度を推定する推定手段と、を備え、前記推定手段は、前記第１流体の推定開始時の検出温度と推定終了時の検出温度とに基づいて、前記第１流体の温度変化量を算出し、当該第１流体の温度変化量に基づいて、前記第２流体の温度変化量を推定し、前記第２流体の推定開始時の検出温度と、前記第２流体の温度変化量と、に基づいて、当該第２流体の推定終了時の温度を推定することを特徴とする燃料電池システムである。
【０００８】
ここで、燃料電池から排出された燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却液は、連続的に流れている必要は無く、滞留していてもよいものとする。
このような燃料電池システムによれば、推定手段が、第１流体の推定開始時の温度と推定終了時の温度とに基づいて、第１流体の温度変化量を算出する。そして、推定手段が、第１流体の温度変化量に基づいて、第２流体の温度変化量を推定する。次いで、推定手段が、第２流体の推定開始時の温度と、第２流体の温度変化量と、に基づいて、第２流体の推定終了時の温度を推定する。
これにより、推定終了時において、第２温度検出手段を作動させずに、第２流体の温度を把握することができ、燃料電池の温度を管理しつつ、システムの制御構成が簡易となる。また、第２温度検出手段の作動回数を減らすことによって、推定終了時における第２温度検出手段の電力消費を抑えることができる。
【０００９】
ここで、本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガス循環系と燃料ガス排出手段とを備えるものであるので、燃料ガス排出手段（例えば、パージ弁）によって燃料ガスが排出される場合、一般に燃料ガス供給手段として使用される水素タンクから、断熱膨張した低温の水素（燃料ガス）が燃料電池に流れ込む。そうすると、燃料電池から排出される水素の温度は、燃料電池の温度でなく、前記断熱膨張の影響を受けることになり、燃料電池から排出される水素の温度がばらつくことになる。
そこで、第１流体を酸化剤ガス又は冷却液とし、第２流体を燃料ガスとすれば、推定終了時に燃料ガス排出手段によって燃料ガスが排出され、燃料電池から排出された燃料ガスが前記断熱膨張の影響を受けてばらついていたとしても、この影響を受けずに、燃料電池の温度に本来依存する燃料ガスの温度を推定することができる。
【００１０】
また、推定終了時における前記第２流体の推定温度と検出温度との差が、所定値以下でない場合、前記第１温度検出手段又は前記第２温度検出手段が故障していると判定する故障判定手段を、さらに備えたことを特徴とする。
【００１１】
このような燃料電池システムによれば、故障判定手段によって、推定終了時における第２流体の推定温度と検出温度との差が、所定値以下でない場合、第１温度検出手段又は第２温度検出手段が故障していると判定することができる。
【００１２】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されることで発電する燃料電池と、前記燃料電池から排出された未反応の燃料ガスを、当該燃料電池の上流側に戻し、燃料ガスを循環させる燃料ガス循環系と、循環する燃料ガスを排出する燃料ガス排出手段と、前記燃料電池を経由するように冷却液を循環させる冷却液循環系と、を備える燃料電池システムであって、前記燃料電池から排出された燃料ガス、及び、前記燃料電池から排出された酸化剤ガス又は冷却液、の一方である第１流体の温度を検出する第１温度検出手段と、前記第１流体の温度に基づいて、前記燃料電池から排出された燃料ガス、及び、前記燃料電池から排出された酸化剤ガス又は冷却液、の他方である第２流体の温度を推定する推定手段と、を備え、前記推定手段は、前記第１流体の推定開始時の検出温度に基づいて、前記第２流体の推定開始時の温度を推定し、前記第１流体の推定開始時の検出温度と推定終了時の検出温度とに基づいて、前記第１流体の温度変化量を算出し、当該第１流体の温度変化量に基づいて、前記第２流体の温度変化量を推定し、前記第２流体の推定開始時の推定温度と、前記第２流体の温度変化量と、に基づいて、推定終了時における前記第２流体の温度を推定することを特徴とする燃料電池システムである。
【００１３】
このような燃料電池システムによれば、推定手段が、第１流体の推定開始時の温度に基づいて、第２流体の推定開始時の温度を推定する。そして、推定手段が、第１流体の推定開始時の温度と推定終了時の温度とに基づいて、第１流体の温度変化量を算出する。次いで、推定手段が、第１流体の温度変化量に基づいて、第２流体の温度変化量を推定する。その後、推定手段が、第２流体の推定開始時の推定温度と、第２流体の温度変化量と、に基づいて、推定終了時における第２流体の温度を推定する。
このように、第２流体の温度を検出する第２温度検出手段を備えず、システム構成を簡易としつつ、第２流体の温度を把握し、燃料電池の温度を管理することができる。また、第２温度検出手段による電力消費を抑えることができる。
【００１４】
また、前記推定開始時は前記燃料電池の発電停止時であり、前記推定終了時は前記燃料電池の発電開始時であることを特徴とする。
【００１５】
このような燃料電池システムによれば、第２温度検出手段を備える場合、推定手段が、第１流体の燃料電池の発電停止時（推定開始時）の検出温度と、発電開始時（推定終了時）の検出温度とに基づいて、第１流体の温度変化量を算出し、これに基づいて、第２流体の温度変化量を推定する。そして、推定手段が、第２流体の発電停止時の温度と、第２流体の温度変化量と、に基づいて、第２流体の発電開始時の温度を推定することができる。
これにより、発電開始時（推定終了時）において第２温度検出手段を作動させる必要がなく、システム制御構成が簡易になると共に、電力消費を抑えることができる。
【００１６】
また、第２温度検出手段を備えない場合、推定手段が、第１流体の発電停止時（推定開始時）の検出温度に基づいて、第２流体の発電停止時の温度を推定する。そして、推定手段が、第１流体の発電停止時の検出温度と発電開始時（推定終了時）の検出温度とに基づいて、第１流体の温度変化量を算出し、この温度変化量に基づいて、第２流体の温度変化量を推定する。そして、推定手段が、第２流体の発電停止時の推定温度と、第２流体の温度変化量と、に基づいて、発電停止時における前記第２流体の温度を推定する。
このようにして、第２流体の温度を把握しつつ、燃料電池システムを簡易な構成とでき、さらに、第２温度検出手段による電力消費を抑えることができる。
【００１７】
また、前記推定手段は、前記燃料電池の発電中に、前記第１流体の温度に基づいて、前記第２流体の温度を推定することを特徴とする。
【００１８】
このような燃料電池システムによれば、推定手段が、燃料電池の発電中において、第１流体の温度に基づいて、第２流体の温度を推定することができる。
【００１９】
また、前記推定手段は、第２流体の温度を累積的に推定するように構成されており、今回の第２流体の温度変化量と、前回の第２流体の推定温度と、に基づいて、今回の推定終了時の第２流体の温度を推定することを特徴とする。
【００２０】
このような燃料電池システムによれば、推定手段が、今回の第２流体の温度変化量と、前回の推定終了時であって今回の推定開始時の第２流体の推定温度と、に基づいて、今回の推定終了時の第２流体の温度を累積的に推定することができる。
【００２１】
また、前記第１流体又は前記第２流体は冷却液であり、前記推定手段は、前記燃料電池の発電中に、前記循環する冷却液の温度変化特性に基づいて、前記第２流体の温度変化量を推定することを特徴とする。
【００２２】
このような燃料電池システムによれば、推定手段が、燃料電池の発電中に、循環する冷却液の温度変化特性に基づいて、第２流体の温度変化量を推定することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、簡易な構成にしつつ、温度管理可能な燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
≪第１実施形態≫
以下、本発明の第１実施形態について、図面を適宜参照して説明する。
【００２５】
＜燃料電池システムの構成＞
図１に示す第１実施形態に係る燃料電池システム１は、図示しない燃料電池自動車に搭載されている。燃料電池システム１は、燃料電池１０の出力端子（図示しない）に接続された走行モータ５１を備えている。走行モータ５１は燃料電池１０の発電電力によって駆動し、これにより、燃料電池自動車が走行するようになっている。
【００２６】
燃料電池システム１は、燃料電池１０と、燃料電池１０のアノードに対して水素（燃料ガス、反応ガス）を供給及び排出するアノード系と、燃料電池１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を供給及び排出するカソード系と、燃料電池を経由するように、ラジエータ液（冷却液）を循環させるラジエータ液循環系（冷却液循環系）と、走行モータ５１と、ＩＧ６１（イグニッション）と、これらを電子制御するＥＣＵ７０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を主に備えている。
【００２７】
［燃料電池］
燃料電池１０（燃料電池スタック）は、単セルが複数積層されることによって構成された固体高分子型燃料電池である。単セルは、電解質膜（固体高分子膜）の両面をアノード（燃料極）及びカソード（空気極）で挟んでなるＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、ＭＥＡを挟む一対のセパレータと、を主に備えている。各セパレータには、各単セルを構成するＭＥＡの全面に水素又は空気を供給するための溝や、全単セルに水素、空気を導くための貫通孔等が形成されており、これら溝等がアノード流路１１、カソード流路１２（いずれも反応ガス流路）として機能している。
【００２８】
そして、アノード流路１１を介して各アノードに水素が供給され、カソード流路１２を介して各カソードに酸素を含む空気が供給されると、アノード、カソードに含まれる触媒（Ｐｔ等）上で電気化学反応が起こり、各単セルで電位差（ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）、開回路電圧）が発生するようになっている。次いで、このように各単セルで電位差が発生した燃料電池１０に対して、走行モータ５１等の外部負荷から発電要求があり、電流が取り出されると燃料電池１０が発電するようになっている。
【００２９】
また、前記セパレータには、ラジエータ液流通系から送られ、燃料電池１０と熱交換するラジエータ液が流通するラジエータ液流路１３が形成されている。
【００３０】
［アノード系］
アノード系は、水素が貯蔵された水素タンク２１と、遮断弁２２と、エゼクタ２３と、パージ弁２４と、温度センサ２５（第１温度検出手段）と、を主に備えている。
水素タンク２１は、配管２１ａ、遮断弁２２、配管２２ａ、エゼクタ２３、配管２３ａを順に介して、アノード流路１１の入口に接続されている。そして、遮断弁２２がＥＣＵ７０によって開かれると、水素がアノード流路１１に供給されるようになっている。また、配管２２ａには、図示しない減圧弁が設けられており、水素が所定圧力に減圧されるようになっている。
アノード流路１１の出口には、配管２４ａ、パージ弁２４、配管２４ｂが順に接続されている。また、配管２４ａの途中は、配管２４ｃを介して、エゼクタ２３に接続されている。
【００３１】
パージ弁２４は、例えばゲート弁等の開閉弁であって、通常は閉じている。そして、このようにパージ弁が閉じている場合、アノード流路１１から排出された未反応の水素を含むアノードオフガス（第１流体）が、燃料電池１０の上流側のエゼクタ２３に戻され、再び、燃料電池１０に供給、つまり、水素が循環するようになっている。一方、アノードオフガス中の水分等の不純物が増加した場合、つまり、循環する水素に同伴する不純物が増加した場合、ＥＣＵ７０によってパージ弁２４は開かれ、アノードオフガスが配管２４ｂを介して、外部に排出されるようになっている。
【００３２】
したがって、第１実施形態において、燃料ガス循環系は、エゼクタ２３、配管２４ｃ等によって構成されている。また、循環する水素を排出する燃料ガス排出手段は、パージ弁２４等によって構成されている。
【００３３】
温度センサ２５は、配管２４ｃの接続点よりも燃料電池１０側の配管２４ａに設けられており、燃料電池１０から排出されたアノードオフガスの温度Ｔａを検出するようになっている。そして、温度センサ２５はＥＣＵ７０と接続されており、ＥＣＵ７０はアノードオフガスの温度Ｔａを検知するようになっている。
因みに、温度センサ２５、及び、後記する温度センサ３２，４４は、燃料電池１０や図示しない蓄電装置（高圧バッテリ）等を電源として作動する。
【００３４】
［カソード系］
カソード系は、コンプレッサ３１（スーパーチャージャ）と、温度センサ３２（第２温度検出手段）と、を主に備えている。
コンプレッサ３１は、配管３１ａを介して、カソード流路１２の入口に接続されている。そして、ＥＣＵ７０の指令に従ってコンプレッサ３１が作動すると、酸素を含む空気が、カソード流路１２に圧送されるようになっている。なお、配管３１ａには加湿器（図示しない）が設けられており、燃料電池１０に送られる空気が適宜に加湿されるようになっている。
【００３５】
カソード流路１２の出口には、配管３２ａが接続されている。そして、カソード流路１２から排出されたカソードオフガス（第２流体）が、配管３２ａを介して外部に排出されるようになっている。
【００３６】
温度センサ３２は、配管３２ａの燃料電池１０側に設けられており、燃料電池１０から排出されたカソードオフガスの温度Ｔｃを検出するようになっている。そして、温度センサ３２はＥＣＵ７０と接続されており、ＥＣＵ７０はカソードオフガスの温度Ｔｃを検知するようになっている。
【００３７】
［ラジエータ液循環系］
ラジエータ液循環系は、ポンプ４１と、サーモスタット４２と、ラジエータ４３（放熱器）とを主に備えている。
そして、ラジエータ液流路１３の出口から、配管４１ａ、ポンプ４１、配管４１ｂ、サーモスタット４２、配管４２ａ、ラジエータ４３、配管４３ａ、ラジエータ液流路１３の入口の順に接続されている。また、サーモスタット４２は、配管４２ｂを介して配管４３ａと接続されている。さらに、サーモスタット４２は、ラジエータ液の温度が所定温度以上の場合に開き、配管４１ｂと配管４２ａとが連通するように構成されており、所定温度未満の場合に閉じ、配管４１ｂと配管４２ｂとが連通するように構成されている。
【００３８】
したがって、ＥＣＵ７０の指令に従ってポンプ４１が作動し、ラジエータ液が所定温度以上である場合、ラジエータ液が燃料電池１０とラジエータ４３との間で循環するようになっている。一方、ラジエータ液が所定温度未満である場合、ラジエータ液がラジエータ４３を迂回するようになっている。
また、サーモスタット４２はＥＣＵ７０と接続されており、ＥＣＵ７０はサーモスタット４２の開弁／閉弁を検知するように構成されている。
【００３９】
［走行モータ、ＩＧ］
走行モータ５１は、燃料電池自動車を走行させる電動モータであり、燃料電池１０の出力端子（図示しない）に接続されている。なお、燃料電池１０と走行モータ５１との間には、ＯＮ／ＯＦＦスイッチであるコンタクタや、燃料電池１０の出力を制御する制御器（いずれも図示しない）等が設けられている。
【００４０】
ＩＧ６１は、燃料電池自動車及び燃料電池システム１の起動スイッチであり、運転席周りに設けられている。また、ＩＧ６１はＥＣＵ７０と接続されており、ＥＣＵ７０はＩＧ６１のＯＮ／ＯＦＦ信号を検知するようになっている。
【００４１】
［ＥＣＵ］
ＥＣＵ７０は、燃料電池システム１を電子制御する制御装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されている。
そして、ＥＣＵ７０は、ＩＧ６１のＯＮ信号を検知すると、遮断弁２２を開き、コンプレッサ３１及びポンプ４１を作動させ、燃料電池１０の発電を開始するように構成されている。一方、ＥＣＵ７０は、ＩＧ６１のＯＦＦ信号を検知すると、遮断弁２２を閉じ、コンプレッサ３１及びポンプ４１を停止し、燃料電池１０の発電を停止するように構成されている。つまり、第１実施形態では、ＩＧ６１のＯＮ時は燃料電池１０の発電開始時に相当し、ＩＧ６１のＯＦＦ時は燃料電池１０の発電停止時に相当する。
【００４２】
また、ＥＣＵ７０（推定手段、故障判定手段）は、後記する燃料電池システム１の動作において具体的に説明するように、ＩＧ６１のＯＦＦ−ＯＮ間（推定開始時−推定終了時間）における温度Ｔａの温度変化量ΔＴａを算出する機能を有している。また、ＥＣＵ７０は、ＯＦＦ−ＯＮ間の温度変化量ΔＴａに基づいて、ＯＦＦ−ＯＮ間の温度変化量ΔＴｃを推定する機能を有している。さらに、ＥＣＵ７０は、ＯＦＦ時の温度Ｔｃと温度変化量ΔＴｃとに基づいて、ＯＮ時の温度Ｔｃを推定する機能を有している。さらにまた、ＥＣＵ７０は、ＯＮ時に実際に検出された温度Ｔｃと推定された温度Ｔｃとに基づいて、温度センサ２５、３２が故障しているか否かを判定する機能を有している。
【００４３】
≪燃料電池システムの動作≫
次に、燃料電池システム１の動作を、図２を主に参照して、ＥＣＵ７０に設定されたプログラム（フローチャート）の流れと共に説明する。なお、ここでは、ＩＧ６１がＯＦＦされ、燃料電池１０の発電停止時（システム起動時）を推定開始時とし、その後、ＩＧ６１がＯＮされ、燃料電池１０の発電開始時（システム停止時）を推定終了時とした場合を例示する。
【００４４】
ＩＧ６１がＯＦＦされると、このＯＦＦ信号を検知したＥＣＵ７０は、各種処理を実行し、その結果として、図２に示すフローチャートがスタートする。
【００４５】
ステップＳ１０１において、ＥＣＵ７０は、ＩＧ６１のＯＦＦ時における温度Ｔａと、温度Ｔｃとを検出する。そして、ＥＣＵ７０は、内部クロックを利用して、ＩＧ６１のＯＦＦ後、次回ＩＧ６１がＯＮされるまでの時間ｔ１１を計測する。
【００４６】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ７０は、ＩＧ６１がＯＮされたか否かを判定する。ＩＧ６１はＯＮされたと判定した場合（Ｓ１０２・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１０３に進む。ＩＧ６１はＯＮされていないと判定した場合（Ｓ１０２・Ｎｏ）、ステップＳ１０２の判定を繰り返す。
【００４７】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ７０は、推定終了時であるＩＧ６１のＯＮ時（現在）における温度Ｔａを検出する。
【００４８】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ７０は、ＩＧ６１のＯＦＦ、ＯＮ間の時間ｔ１１が、判定時間ｔ１未満であるか否かを判定する。
因みに、判定時間ｔ１は、ＩＧ６１のＯＦＦ後、この時間以上経過していれば、温度低下が進み、温度Ｔａと温度Ｔｃとが略同一となる時間であり（図３参照）、事前試験等によって求められ、ＥＣＵ７０に記憶されている。また、このように温度Ｔａと温度Ｔｃとが略同一となる判定時間ｔ１は、ＩＧ６１のＯＦＦ時の燃料電池１０の温度、つまり、温度Ｔａ及び温度Ｔｃや、外気温度に依存すると考えられる。例えば、温度Ｔａが高い場合や外気温度が低い場合、判定時間ｔ１が長くなるように補正する構成としてもよい。
【００４９】
そして、ＯＦＦ−ＯＮ間の時間ｔ１１が判定時間ｔ１未満であると判定した場合（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１０５に進む。一方、時間ｔ１１が判定時間ｔ１未満でない、つまり、時間ｔ１１が判定時間ｔ１以上である場合（Ｓ１０４・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１０７に進む。
【００５０】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ７０は、ＯＦＦ時の温度Ｔａと、ＯＮ時の温度Ｔａとに基づいて、ＯＦＦ−ＯＮ間における温度Ｔａの温度変化量ΔＴａを算出する。
次いで、ＥＣＵ７０は、温度変化量ΔＴａと、図４のマップとに基づいて、ＯＦＦ−ＯＮ間における温度Ｔｃの温度変化量ΔＴｃを推定する。
なお、図４のマップは、温度Ｔａの温度変化量ΔＴａと、温度Ｔｃの温度変化量ΔＴｃとの相関関係を示すデータベースであり、事前試験等によって求められ、ＥＣＵ７０に記憶されている。
【００５１】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ７０は、現在（ＯＮ時）の温度Ｔｃは、ＯＦＦ時の温度Ｔｃと、温度変化量ΔＴｃと、の和であると推定する。このよう推定することによって、ＯＮ時（推定終了時）における温度Ｔｃを、温度センサ３２による検出動作を行わずに、把握することができる。
【００５２】
ステップＳ１０７において、ＥＣＵ７０は、現在（ＯＮ時）の温度Ｔｃは、ＯＮ時の温度Ｔｃに等しいと推定する。
【００５３】
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ７０は、現在（ＯＮ時）の温度Ｔｃを、温度センサ３２で実際に検出する。
【００５４】
ステップＳ１０９において、ＥＣＵ７０は、実際に検出された現在（ＯＮ時）の温度Ｔｃと、推定された現在（ＯＮ時）の温度Ｔｃと、の差の絶対値が、所定の判定閾値（所定値）以下であるか否かを判定する。なお、所定の判定閾値は、例えば、温度センサ２５及び温度センサ３２の検出誤差を考慮し、事前試験等によって求められ、ＥＣＵ７０に記憶されている。
【００５５】
そして、差の絶対値が、所定の判定閾値以下であると判定した場合（Ｓ１０９・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理は、ステップＳ１１０に進む。一方、差の絶対値が、所定の判定閾値以下でないと判定した場合（Ｓ１０９・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ１１１に進む。
【００５６】
ステップＳ１１０において、ＥＣＵ７０は、温度センサ２５及び温度センサ３２が正常であると認識する。
そして、ＥＣＵ７０の処理は、エンドに進み、ＩＧ６１のＯＦＦからＯＮにおける温度Ｔｃの推定処理、温度センサ２５及び温度センサ３２の故障判定処理を終了する。
【００５７】
ステップＳ１１１において、ＥＣＵ７０は、温度センサ２５又は温度センサ３２が故障していると認識する。そして、ＥＣＵ７０は、例えば、運転者に温度センサ２５、３２の点検を促すように、警告ランプを点灯させる。
その後、ＥＣＵ７０の処理は、エンドに進む。
【００５８】
＜燃料電池システムの効果＞
このような第１実施形態に係る燃料電池システム１によれば、主に以下の効果を得ることができる。
（１）ステップＳ１０６又はステップＳ１０７の処理により、ＯＮ時（推定終了時）において温度センサ３２を作動させずに、温度Ｔｃを把握することができる（図５参照）。
（２）また、温度センサ２５、３２が検出する流体（水素、空気）の熱マス等の違いにより、ＯＦＦ後の温度Ｔａ、Ｔｃの温度変化量ΔＴａ、ΔＴｃが異なっていたとしても、算出された温度変化量ΔＴａと図４のマップとに基づいて温度変化量ΔＴｃを推定し（Ｓ１０５）、この温度変化量ΔＴｃとＯＦＦ時の温度Ｔｃとに基づいて、ＯＮ時の温度Ｔｃを高精度で推定することができる。すなわち、例えば、実際に検出された温度Ｔａに対して、一定温度をオフセットすることで温度Ｔｃを推定する方法では、熱マス等の違いを考慮できないが、第１実施形態では、熱マス等を考慮しつつ温度Ｔｃを推定することができる。
（３）さらに、ステップＳ１０９の故障判定処理により、温度センサ２５、３２が故障しているか否かを判定することができる（図５参照）。したがって、例えば、温度センサ２５、３２を利用して、温度Ｔａ、Ｔｃを常に検出する燃料電池システムにおいて、このような故障判定処理を併用すれば、温度センサ２５又は温度センサ３２の故障を検知することができる。これにより、異常高温での発電継続による燃料電池１０の破損を防止することができる。
【００５９】
以上、第１実施形態に係る燃料電池システム１について説明したが、これに限定されず、例えば以下のような変更をしてもよい。因みに、後記する実施形態についても同様である。
第１実施形態では、アノードオフガスの温度Ｔａを基準として、カソードオフガスの温度Ｔｃを推定する構成を例示したが、温度Ｔｃを基準として、温度Ｔａを推定する構成としてもよい。また、配管４１ａに燃料電池１０から排出されたラジエータ液の温度Ｔｗを検出する温度センサ４４（図８参照）を設け、温度Ｔａを基準として温度Ｔｗを推定する構成としてもよいし、この逆でもよい。
さらに、例えば、温度Ｔｃ、温度Ｔｗに基づいて、温度Ｔａをそれぞれ推定するように構成し、温度センサ２５、３２、４４のいずれが故障しているかを判定する構成としてもよい。
【００６０】
第１実施形態では、推定開始時をＩＧ６１のＯＦＦ時（燃料電池１０の発電停止時）、推定終了時をＩＧ６１のＯＮ時（燃料電池１０の発電開始時）とした場合を例示したが、これに限定されることはない。例えば、外部負荷からの発電要求がない場合、燃料電池１０の発電を停止させるアイドル停止機能を備える燃料電池システム１の場合、推定開始時をアイドル停止の開始時とし、推定終了時をアイドル停止の終了時（解除時）としてもよい。その他、高速走行からの減速中、走行モータ５１の回生電力を蓄電装置（図示しない）に充電することに並行して、燃料電池１０の発電を一時的に停止させる場合に、このような推定処理を行ってもよい。
【００６１】
≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係る燃料電池システム２について、図１、図６及び図７を参照して説明する。
【００６２】
＜燃料電池システムの動作＞
図１に示すように、第２実施形態に係る燃料電池システム２は、第１実施形態に係る燃料電池システム１と機械的構成は同じであるがＥＣＵ７０に設定されているプログラムが異なる。そこで、このプログラムの流れに基づく、燃料電池システム２の動作について、図１、図６を主に参照して説明する。
なお、ここでは、ＩＧ６１がＯＮされた後の、燃料電池１０の発電中において、推定開始時と推定終了時との区間における温度変化量ΔＴａに基づいて、当該区間における温度変化量ΔＴｂを推定し、推定開始時の温度Ｔｃと温度変化量ΔＴｃとに基づいて、推定終了時の温度Ｔｃを推定する場合を例示する。さらに、この推定された温度Ｔｃと、推定終了時に検出された温度Ｔｃとを比較して、温度センサ２５、３２を故障判定する場合を例示する。さらにまた、検出された温度Ｔｃと推定された温度Ｔｃとの差が小さい場合、温度Ｔｃを累積的に推定し、故障判定する場合を例示する。
【００６３】
ＩＧ６１がＯＮされると図６のフローチャートがスタートし、ステップＳ２０１において、ＥＣＵ７０は、温度センサ２５でＯＮ時の温度Ｔａを、温度センサ３２でＯＮ時の温度Ｔｃを、それぞれ実際に検出する。
【００６４】
ステップＳ２０２において、ＥＣＵ７０は、内部クロックを利用して、ステップＳ２０１で温度Ｔａ、温度Ｔｃを検出した後、所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間は、適宜に設定される時間であり、例えば、３０秒、１分に設定される。
そして、所定時間が経過したと判定した場合（Ｓ２０２・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理は、ステップＳ２０３に進む。一方、所定時間が経過していないと判定した場合（Ｓ２０２・Ｎｏ）、ステップＳ２０２の判定を繰り返す。
なお、後記するステップＳ２１３での判定がＮｏとなる場合、ステップＳ２０２での時間の起算点は、次のステップＳ２０３での温度Ｔａの検出時刻とするように設定されている。
【００６５】
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ７０は、温度センサ２５で所定時間経過後の温度Ｔａを実際に検出する。そして、ＥＣＵ７０は、この温度Ｔａと、ステップＳ２０１で検出された温度Ｔａと、に基づいて、これらの差である温度変化量ΔＴａを算出する。
なお、後記するステップＳ２１３での判定がＮｏとなる場合、前回ステップＳ２０３で検出された温度Ｔａと、今回ステップＳ２０３で検出された温度Ｔａと、に基づいて、温度変化量ΔＴａを算出する。
【００６６】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２０３で算出した温度変化量ΔＴａと、図４のマップと、に基づいて、温度変化量ΔＴｃを推定する。
【００６７】
ステップＳ２０５において、ＥＣＵ７０は、温度Ｔｃの推定が１回目であるか否かを、ＦｌａｇＡを参照して判定する。ＦｌａｇＡが０である場合、推定が１回目（初回推定）であると判定して（Ｓ２０５・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ２０６に進む。ＦｌａｇＡが０でない場合、推定が１回目でない、つまり、累積推定中と判定して（Ｓ２０５・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ２０８に進む。
【００６８】
ステップＳ２０６において、ＥＣＵ７０は、現在の温度Ｔｃは、ステップＳ２０１で検出された温度Ｔｃと、ステップＳ２０４で推定した温度変化量ΔＴｃとの和であると推定する。
ステップＳ２０７において、ＥＣＵ７０は、１回目の推定が完了したことを一時的に記憶するために、ＦｌａｇＡに１を代入する。
【００６９】
ステップＳ２０８において、ＥＣＵ７０は、現在（今回）の温度Ｔｃは、前回のステップＳ２０６又はステップＳ２０８で推定した温度Ｔｃと、今回ステップＳ２０４で推定した温度変化量ΔＴｃとの和であると推定する。
このようにして、ステップＳ２０６、Ｓ２０８において、現在（今回）の温度Ｔｃを把握することができるので、温度センサ３２による検出回数を少なくすることができる。
【００７０】
ステップＳ２０９において、ＥＣＵ７０は、温度センサ３２によって、現在の温度Ｔｃを実際に検出する。
【００７１】
ステップＳ２１０において、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２０９で検出された現在の温度Ｔｃと、ステップＳ２０６又はステップＳ２０８で推定された現在の温度Ｔｃと、の差の絶対値が、所定の判定閾値以下であるか否かを判定する。
そして、差の絶対値が、所定の判定閾値以下であると判定した場合（Ｓ２１０・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理は、ステップＳ２１１に進む。一方、差の絶対値が、所定の判定閾値以下でない場合（Ｓ２１０・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ２１２に進む。
【００７２】
都合上、ステップＳ２１２を先に説明する。
ステップＳ２１２において、ＥＣＵ７０は、温度センサ２５又は温度センサ３２が故障していると認識する。そして、ＥＣＵ７０は、例えば、運転者に温度センサ２５、３２の点検を促すように、警告ランプを点灯させる。
その後、ＥＣＵ７０の処理は、エンドに進む。
【００７３】
ステップＳ２１１において、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２１０の判定回数を数えるため、内蔵するカウンタを１つ加算し、一時的に記憶する。
【００７４】
ステップＳ２１３において、ＥＣＵ７０は、カウンタ数、つまり、ステップＳ２１０の判定回数がｎ回（例えば１０回）以上であるか否かを判定する。
そして、カウンタ数がｎ回以上であると判定した場合（Ｓ２１３・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ２１４に進む。一方、カウンタ数がｎ回以上でないと判定した場合（Ｓ２１３・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理は、ステップＳ２０２に進む。
【００７５】
ステップＳ２１４において、ＥＣＵ７０は、温度センサ２５及び温度センサ３２が正常であると認識する。
ステップＳ２１５において、ＥＣＵ７０は、カウンタをリセットし、ＦｌａｇＡに０を代入する。
その後、ＥＣＵ７０の処理は、リターンを介して、スタートに戻る。
【００７６】
＜燃料電池システムの効果＞
このような第２実施形態に係る燃料電池システム１によれば、主に以下の効果を得ることができる。
（１）ステップＳ２０６又はステップＳ２０８の処理により、現在（推定終了時）において、温度センサ３２を作動させずに、温度Ｔｃを把握することができる（図７参照）。
これに加えて、ステップＳ２０８では、前回推定された温度Ｔｃと今回推定された温度変化量ΔＴｃとに基づいて、今回（現在）の温度Ｔｃを推定するので、つまり、累積的に温度Ｔｃを推定するので、１回目に温度Ｔｃを実際に検出すれば、その後、検出することなく温度Ｔｃを把握することができる（図７参照）。
（２）また、第１実施形態と同様に、水素と空気との熱マス等の違いが考慮された図４のマップを参照して、温度変化量ΔＴｃを推定するので、今回（現在）の温度Ｔｃを高精度で推定することができる。
（３）さらに、ステップＳ２１０の故障判定処理により、温度センサ２５、３２が故障しているか否かを判定することができる。これに加えて、実際に検出された温度Ｔｃと推定された温度Ｔｃとの差が小さく、判定閾値以下である場合（Ｓ２１０・Ｎｏ）、累積的に推定した温度Ｔｃに基づいて次回故障判定するので、誤判定が防止されている。
【００７７】
以上、第２実施形態に係る燃料電池システム２について説明したが、これに限定されず、例えば以下のような変更をしてもよい。因みに、後記する実施形態についても同様である。
第２実施形態では、温度Ｔａに基づいて温度Ｔｃを推定する構成を例示したが、これに限定されず、温度Ｔｃ及び／又は温度Ｔｗに基づいて、温度Ｔａを推定する構成としてもよい。このように温度Ｔａを推定する構成とすれば、パージ弁２４が開かれた場合、水素タンク２１から流出する低温の水素によって実際の温度Ｔａがばらつくことになるが、この影響を受けずに、燃料電池１０の温度に依存した温度Ｔａを把握することができる。
【００７８】
≪第３実施形態≫
次に、第３実施形態に係る燃料電池システムについて、図８から図１０を参照して説明する。
【００７９】
＜燃料電池システムの構成＞
図８に示すように、第３実施形態に係る燃料電池システム３は、温度センサ４４を備えている。温度センサ４４は、配管４１ａの燃料電池１０側に設けられており、燃料電池１０から排出されたラジエータ液の温度Ｔｗを検出するようになっている。そして、温度センサ４４はＥＣＵ７０と接続されており、ＥＣＵ７０は温度Ｔｗを検知するようになっている。
また、ここでは、ラジエータ液（第１流体）の温度Ｔｗを基準として、アノードオフガス（第２流体）の温度Ｔａを推定する場合を例示する。そして、温度センサ４４が第１温度検出手段に、温度センサ２５が第２温度検出手段に、それぞれ相当する。
【００８０】
次に、第３実施形態の特徴について、図８及び図９を主に参照して説明する。
図８に示すサーモスタット４２は、第１実施形態で説明したように、その内部を流れるラジエータ液の温度Ｔｗが所定温度以上である場合に開き、ラジエータ液がラジエータ４３に流れる。したがって、図９に示すように、ＩＧ６１がＯＮされた後であって、燃料電池１０が暖機中であり、ラジエータ液の温度Ｔｗが所定温度以上でない場合、サーモスタット４２は閉じた状態にある。一方、燃料電池１０の暖機が完了し、ラジエータ液の温度Ｔｗが所定温度以上となった場合、サーモスタット４２が開いた状態にある。
【００８１】
これを踏まえた上で、鋭意研究を重ねたところ、発明者らは、図９に示すように、サーモスタット４２が開／閉状態のいずれにおいても、ラジエータ液の温度Ｔｗの上昇低下の傾向に遅れて、アノードオフガスの温度Ｔａが上昇低下するものの、サーモスタット４２が閉じている場合の遅れは、サーモスタット４２が開いている場合よりも大きいという知見を得た。すなわち、サーモスタット４２が閉じている場合と開いている場合とでは、ラジエータ液の温度変化特性が異なるという知見を得た。つまり、発電によって自己発熱する燃料電池１０の温度に対するラジエータ液の温度の追従性は、サーモスタット４２の開／閉状態で異なることを得た。
この一理由としては、サーモスタット４２が閉じている場合、ラジエータ液の熱がラジエータ４３で放熱されず、ラジエータ液がアノードオフガスに対して昇温しやすいためと考えられる。
そして、このような温度Ｔｗの変化に対しての温度Ｔａの遅れは、事前試験により求められ、ＥＣＵ７０に記憶されている。また、このような遅れを考慮することによって、温度Ｔｗの温度変化量ΔＴｗに基づいて、温度Ｔａの温度変化量ΔＴａを高精度で推定可能となる。
【００８２】
＜燃料電池システムの動作＞
次に、このようなラジエータ液の温度変化特性、つまり、温度Ｔｗに対しての温度Ｔａの遅れを考慮する、燃料電池システム３の動作について、図１０を参照して説明する。
なお、第１実施形態、第２実施形態に対して、主に異なる部分のみを説明する。
【００８３】
ＩＧ６１がＯＮされると、図１０のフローチャートがスタートする。
そして、ステップＳ３０１において、ＥＣＵ７０は、サーモスタット４２が開いているか否かを、サーモスタット４２からの開弁／閉弁信号に基づいて判定する。そして、サーモスタット４２は開いていると判定した場合（Ｓ３０１・Ｙｅｓ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ３０２に進む。一方、サーモスタット４２は開いていないと判定した場合（Ｓ３０１・Ｎｏ）、ＥＣＵ７０の処理はステップＳ３０３に進む。
【００８４】
ステップＳ３０２において、ＥＣＵ７０は、サーモスタット４２が開いている状態用の遅れ（これを開用遅れ）を使用して、温度Ｔａを推定する。詳細には、推定開始時と推定終了時において温度Ｔｗを検出し、これらから算出される温度変化量ΔＴｗと、開用遅れとに基づいて、温度変化量ΔＴａを推定する。そして、推定開始時において実際に検出された温度Ｔａと、温度変化量ΔＴａとに基づいて、推定終了時の温度Ｔａを推定する。
その後、ＥＣＵ７０の処理は、リターンを通って、スタートに戻る。
【００８５】
ステップＳ３０３において、ＥＣＵ７０は、サーモスタット４２が閉じている状態用の遅れ（これを閉用遅れ）を使用して、温度Ｔａを推定する。詳細には、温度変化量ΔＴｗと、閉用遅れに基づいて、温度変化量ΔＴａを推定する。そして、推定開始時において実際に検出された温度Ｔａと、温度変化量ΔＴａとに基づいて、推定終了時の温度Ｔａを推定する。
その後、ＥＣＵ７０の処理は、リターンを通って、スタートに戻る。
【００８６】
＜燃料電池システムの効果＞
このような第３実施形態に係る燃料電池システム３によれば、主に以下の効果を得ることができる。
（１）サーモスタット４２の開閉状態によるラジエータ液の温度変化特性、つまり、温度Ｔｗに対しての温度Ｔａの遅れに基づいて、温度変化量ΔＴａを高精度で推定し、その結果として、推定終了時の温度Ｔａを高精度で推定することができる。
【００８７】
以上、第３実施形態に係る燃料電池システム３について説明したが、これに限定されず、例えば以下のような変更をしてもよい。因みに、後記する実施形態についても同様である。
第３実施形態では、サーモスタット４２の開閉状態に基づいて、ラジエータ液の温度変化特性による遅れを把握する場合を例示したが、これに加えて、車風速（車速）や冷媒流量（ポンプ４１の回転速度）に基づいて、ラジエータ液の温度変化特性を把握してもよい。具体的には、車風速が小さい場合や、冷媒流量が少ない場合、ラジエータ４３における放熱量が低下すると考えられ、ラジエータ液は昇温しやすい温度変化特性となると考えられる。よって、このような場合、温度Ｔｗに対しての温度Ｔａの遅れが大きくなるように補正する構成としてもよい。
【００８８】
≪第４実施形態≫
次に、第４実施形態に係る燃料電池システムについて、図１１、図１２を参照して説明する。なお、第４実施形態に係る燃料電池システムは、カソードオフガス（第２流体）の温度Ｔｃを検出する温度センサ３２（図１参照、第２温度検出手段）を備えていない。以下、第１実施形態に対して異なる部分のみを説明する。
【００８９】
＜燃料電池システムの動作＞
図１１のステップＳ４０１において、ＥＣＵ７０は、温度センサ２５によってＩＧ６１のＯＦＦ時の温度Ｔａを実際に検出する。
【００９０】
ステップＳ４０２において、ＥＣＵ７０は、実際に検出されたＯＦＦ時の温度Ｔａと、事前試験等により求められたＯＦＦ時における温度Ｔａと温度Ｔｃとの相関マップと、に基づいて、ＯＦＦ時の温度Ｔｃを推定する。ここで、通常、燃料電池１０の発電が安定している状態で、ＩＧ６１がＯＦＦされるので、ＯＦＦ時における温度Ｔａと温度Ｔｃとは高い相関を有していると考えられる。よって、ＯＦＦ時の温度Ｔｃは高精度で推定される。
【００９１】
そして、ステップＳ４０３において、ＥＣＵ７０は、現在（ＩＧ６１のＯＮ時）の温度Ｔｃは、ＯＦＦ時に推定された温度Ｔｃと、推定された温度変化量ΔＴｃとの和であると推定する。
【００９２】
＜燃料電池システムの効果＞
このような第４実施形態に係る燃料電池システムによれば、主に以下の効果を得ることができる。
（１）温度Ｔｃ用の温度センサ３２を備えずに、ＩＧ６１のＯＦＦ時（推定開始時）及びＯＮ時（推定終了時）の温度Ｔｃを把握することができる（図１２参照）。すなわち、燃料電池システムの構成を簡易とすることができると共に、温度センサ３２による電力消費を削除することができる。
【００９３】
≪第５実施形態≫
次に、第５実施形態に係る燃料電池システムについて、図１３、図１４を参照して説明する。なお、第５実施形態に係る燃料電池システムは、カソードオフガス（第２流体）の温度Ｔｃ検出する温度センサ３２（図１参照、第２温度検出手段）を備えていない。以下、第２実施形態に対して異なる部分のみを説明する。
【００９４】
＜燃料電池システムの動作＞
ステップＳ５０１において、ＥＣＵ７０は、温度センサ２５によってＩＧ６１のＯＮ時（推定開始時）の温度Ｔａを実際に検出する。
ステップＳ５０２において、ＥＣＵ７０は、ＯＮ時の温度Ｔｃを、例えば第４実施形態に係る推定方法によって推定する。
ステップＳ５０３において、ＥＣＵ７０は、現在（推定終了時）の温度Ｔｃは、ステップＳ５０２で推定した温度Ｔｃと、温度変化量ΔＴｃとの和であると推定する。
【００９５】
なお、図１３に示すように、ステップＳ２０７、Ｓ２０８の後、ＥＣＵ７０の処理は、ステップＳ２０２に進むようになっている。また、２回目以降の推定の場合（Ｓ２０５・Ｎｏ）に進むステップＳ２０８において、ＥＣＵ７０は、現在（今回）の温度Ｔｃは、ステップＳ５０３で推定した前回の温度Ｔｃと、今回推定された温度変化量ΔＴｃとの和であると推定する。
【００９６】
＜燃料電池システムの効果＞
このような第５実施形態に係る燃料電池システムによれば、主に以下の効果を得ることができる。
（１）温度Ｔｃ用の温度センサ３２を備えずに、温度Ｔｃを累積的に推定することができる（図１５参照）。これにより、燃料電池システムの構成を簡易とすることができると共に、温度センサ３２による電力消費を削除することができる。
【００９７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば以下のような変更をすることができる。
前記した各実施形態では、本発明が、燃料電池自動車に搭載された燃料電池システム１に適用された場合について説明したが、これに限定されず、例えば、自動二輪車や列車等の他、家庭用の据え置き型の燃料電池システムや給湯システムに組み込まれた燃料電池システム等に、適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】第１実施形態（第２実施形態）に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】第１実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図３】燃料電池の発電停止後において、温度Ｔａ、温度Ｔｃ及び温度Ｔｗの経時変化を示すグラフである。
【図４】温度変化量ΔＴａと温度変化量ΔＴｃとの相関関係を示す相関マップである。
【図５】第１実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。
【図６】第２実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。
【図８】第３実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図９】第３実施形態の概念を示すグラフである。
【図１０】第３実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図１１】第４実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図１２】第４実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。
【図１３】第５実施形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図１４】第５実施形態に係る燃料電池システムの一動作例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００９９】
１ 燃料電池システム
１０ 燃料電池
１１ アノード流路
１２ カソード流路
１３ ラジエータ液流路
２３ エゼクタ（燃料ガス循環系）
２４ パージ弁（燃料ガス排出手段）
２４ｃ 配管（燃料ガス循環系）
２５ 温度センサ（第１温度検出手段、第２温度検出手段）
３２ 温度センサ（第２温度検出手段）
４１ ポンプ（冷却液循環系）
４２ サーモスタット（冷却液循環系）
４３ ラジエータ（冷却液循環系）
４４ 温度センサ（第１温度検出手段）
５１ 走行モータ
７０ ＥＣＵ（推定手段、故障判定手段）
Ｔａ アノードオフガスの温度
Ｔｃ カソードオフガスの温度
Ｔｗ ラジエータ液の温度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されることで発電する燃料電池と、
前記燃料電池から排出された未反応の燃料ガスを、当該燃料電池の上流側に戻し、燃料ガスを循環させる燃料ガス循環系と、
循環する燃料ガスを排出する燃料ガス排出手段と、
前記燃料電池を経由するように冷却液を循環させる冷却液循環系と、
を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池から排出された燃料ガス、及び、前記燃料電池から排出された酸化剤ガス又は冷却液、の一方である第１流体の温度を検出する第１温度検出手段と、
前記燃料電池から排出された燃料ガス、及び、前記燃料電池から排出された酸化剤ガス又は冷却液、の他方である第２流体の温度を検出する第２温度検出手段と、
前記第１流体の温度に基づいて、第２流体の温度を推定する推定手段と、
を備え、
前記推定手段は、
前記第１流体の推定開始時の検出温度と推定終了時の検出温度とに基づいて、前記第１流体の温度変化量を算出し、
当該第１流体の温度変化量に基づいて、前記第２流体の温度変化量を推定し、
前記第２流体の推定開始時の検出温度と、前記第２流体の温度変化量と、に基づいて、当該第２流体の推定終了時の温度を推定する
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
推定終了時における前記第２流体の推定温度と検出温度との差が、所定値以下でない場合、前記第１温度検出手段又は前記第２温度検出手段が故障していると判定する故障判定手段を、さらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されることで発電する燃料電池と、
前記燃料電池から排出された未反応の燃料ガスを、当該燃料電池の上流側に戻し、燃料ガスを循環させる燃料ガス循環系と、
循環する燃料ガスを排出する燃料ガス排出手段と、
前記燃料電池を経由するように冷却液を循環させる冷却液循環系と、
を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池から排出された燃料ガス、及び、前記燃料電池から排出された酸化剤ガス又は冷却液、の一方である第１流体の温度を検出する第１温度検出手段と、
前記第１流体の温度に基づいて、前記燃料電池から排出された燃料ガス、及び、前記燃料電池から排出された酸化剤ガス又は冷却液、の他方である第２流体の温度を推定する推定手段と、
を備え、
前記推定手段は、
前記第１流体の推定開始時の検出温度に基づいて、前記第２流体の推定開始時の温度を推定し、
前記第１流体の推定開始時の検出温度と推定終了時の検出温度とに基づいて、前記第１流体の温度変化量を算出し、
当該第１流体の温度変化量に基づいて、前記第２流体の温度変化量を推定し、
前記第２流体の推定開始時の推定温度と、前記第２流体の温度変化量と、に基づいて、推定終了時における前記第２流体の温度を推定する
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
前記推定開始時は前記燃料電池の発電停止時であり、前記推定終了時は前記燃料電池の発電開始時である
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記推定手段は、前記燃料電池の発電中に、前記第１流体の温度に基づいて、前記第２流体の温度を推定する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記推定手段は、第２流体の温度を累積的に推定するように構成されており、
今回の第２流体の温度変化量と、前回の第２流体の推定温度と、に基づいて、今回の推定終了時の第２流体の温度を推定する
ことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記第１流体又は前記第２流体は冷却液であり、
前記推定手段は、前記燃料電池の発電中に、前記循環する冷却液の温度変化特性に基づいて、前記第２流体の温度変化量を推定する
ことを特徴とする請求項１から請求項３、請求項５、請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されることで発電する燃料電池と、
前記燃料電池から排出された未反応の燃料ガスを、当該燃料電池の上流側に戻し、燃料ガスを循環させる燃料ガス循環系と、
循環する燃料ガスを排出する燃料ガス排出手段と、
前記燃料電池を経由するように冷却液を循環させる冷却液循環系と、
を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池から排出された燃料ガス、及び、前記燃料電池から排出された酸化剤ガス又は冷却液、の一方である第１流体の温度を検出する第１温度検出手段と、
前記燃料電池から排出された燃料ガス、及び、前記燃料電池から排出された酸化剤ガス又は冷却液、の他方である第２流体の温度を検出する第２温度検出手段と、
前記第１流体の温度に基づいて、第２流体の温度を推定する推定手段と、
を備え、
前記推定手段は、
前記第１流体の推定開始時の検出温度と推定終了時の検出温度とに基づいて、前記第１流体の温度変化量を算出し、
当該第１流体の温度変化量に基づいて、前記第２流体の温度変化量を推定し、
前記第２流体の推定開始時の検出温度と、前記第２流体の温度変化量と、に基づいて、当該第２流体の推定終了時の温度を推定する
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
推定終了時における前記第２流体の推定温度と検出温度との差が、所定値以下でない場合、前記第１温度検出手段又は前記第２温度検出手段が故障していると判定する故障判定手段を、さらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されることで発電する燃料電池と、
前記燃料電池から排出された未反応の燃料ガスを、当該燃料電池の上流側に戻し、燃料ガスを循環させる燃料ガス循環系と、
循環する燃料ガスを排出する燃料ガス排出手段と、
前記燃料電池を経由するように冷却液を循環させる冷却液循環系と、
を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池から排出された燃料ガス、及び、前記燃料電池から排出された酸化剤ガス又は冷却液、の一方である第１流体の温度を検出する第１温度検出手段と、
前記第１流体の温度に基づいて、前記燃料電池から排出された燃料ガス、及び、前記燃料電池から排出された酸化剤ガス又は冷却液、の他方である第２流体の温度を推定する推定手段と、
を備え、
前記推定手段は、
前記第１流体の推定開始時の検出温度に基づいて、前記第２流体の推定開始時の温度を推定し、
前記第１流体の推定開始時の検出温度と推定終了時の検出温度とに基づいて、前記第１流体の温度変化量を算出し、
当該第１流体の温度変化量に基づいて、前記第２流体の温度変化量を推定し、
前記第２流体の推定開始時の推定温度と、前記第２流体の温度変化量と、に基づいて、推定終了時における前記第２流体の温度を推定する
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
前記推定開始時は前記燃料電池の発電停止時であり、前記推定終了時は前記燃料電池の発電開始時である
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記推定手段は、前記燃料電池の発電中に、前記第１流体の温度に基づいて、前記第２流体の温度を推定する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記推定手段は、第２流体の温度を累積的に推定するように構成されており、
今回の第２流体の温度変化量と、前回の第２流体の推定温度と、に基づいて、今回の推定終了時の第２流体の温度を推定する
ことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記第１流体又は前記第２流体は冷却液であり、
前記推定手段は、前記燃料電池の発電中に、前記循環する冷却液の温度変化特性に基づいて、前記第２流体の温度変化量を推定する
ことを特徴とする請求項１から請求項３、請求項５、請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−７７９６１（Ｐ２００８−７７９６１Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５５５６８（Ｐ２００６−２５５５６８）
【出願日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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