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公開番号2025043486
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-01
出願番号2023150793
出願日2023-09-19
発明の名称燃料電池システム
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 8/04537 20160101AFI20250325BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池システムの出力を維持できる燃料電池システムを提供する。
【解決手段】燃料電池システムであって、燃料電池スタックと、冷却流路と、ラジエータと、バイパス流路と、冷却水を前記ラジエータに流すか又は前記バイパス流路に流すかを切り替える切替バルブと、前記切替バルブに電力を供給する電源と、前記電源の電圧を測定する電圧計と、二次電池と、を備え、前記電圧計で測定した前記電源の電圧が、所定電圧以上の場合は、前記二次電池からの出力上限を第1出力とし、前記電源の電圧が前記所定電圧未満の場合は、前記二次電池からの出力上限を前記第1出力よりも大きい第2出力とする。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムは、燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックを冷却する冷却水を前記燃料電池スタックの内外で循環させる冷却流路と、
前記冷却流路上に配置されるラジエータと、
前記冷却流路の前記ラジエータよりも上流で前記冷却流路から分岐し、前記ラジエータを迂回して、前記冷却流路の前記ラジエータよりも下流で前記冷却流路と合流する、バイパス流路と、
前記冷却流路の前記バイパス流路との分岐点に配置され、前記燃料電池スタックから排出される前記冷却水を前記ラジエータに流すか又は前記バイパス流路に流すかを切り替える切替バルブと、
前記切替バルブに電力を供給する電源と、
前記電源の電圧を測定する電圧計と、
二次電池と、を備え、
前記電圧計で測定した前記電源の電圧が、所定電圧以上の場合は、前記二次電池からの出力上限を第１出力とし、前記電源の電圧が前記所定電圧未満の場合は、前記二次電池からの出力上限を前記第１出力よりも大きい第２出力とする、燃料電池システム。
続きを表示（約 170 文字）【請求項２】
前記電圧計で測定した前記電源の電圧に基づいて、前記切替バルブの応答時間を推測し、
前記応答時間に基づいて、前記燃料電池スタックに流入する前記冷却水の温度を推測し、
前記冷却水の推測温度が、所定温度以下の場合は、前記二次電池からの出力上限を前記第２出力とする、請求項１に記載の燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池システムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１－２において開示されるような燃料電池（ＦＣ）に関して様々な技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－１７０３７８号公報
特開２００８－１３０４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、燃料電池の冷却水温をコントロールするのにウォータポンプと切替バルブを用いた回路で燃料電池水温をコントロールしている。燃料電池システムにおいて、冷却水の切替バルブのモータトルクは電源電圧により変動するため、電源電圧低下時にはモータトルクが十分に出せず、切替バルブの応答性が低下する。切替バルブの応答性の低下により、燃料電池の出力が低下し、燃料電池システムの出力が低下する。
【０００５】
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池システムの出力を維持できる燃料電池システムを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１実施形態においては、燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムは、燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックを冷却する冷却水を前記燃料電池スタックの内外で循環させる冷却流路と、
前記冷却流路上に配置されるラジエータと、
前記冷却流路の前記ラジエータよりも上流で前記冷却流路から分岐し、前記ラジエータを迂回して、前記冷却流路の前記ラジエータよりも下流で前記冷却流路と合流する、バイパス流路と、
前記冷却流路の前記バイパス流路との分岐点に配置され、前記燃料電池スタックから排出される前記冷却水を前記ラジエータに流すか又は前記バイパス流路に流すかを切り替える切替バルブと、
前記切替バルブに電力を供給する電源と、
前記電源の電圧を測定する電圧計と、
二次電池と、を備え、
前記電圧計で測定した前記電源の電圧が、所定電圧以上の場合は、前記二次電池からの出力上限を第１出力とし、前記電源の電圧が前記所定電圧未満の場合は、前記二次電池からの出力上限を前記第１出力よりも大きい第２出力とする、燃料電池システムを提供する。
【０００７】
本開示の第２実施形態においては、第１実施形態において、前記電圧計で測定した前記電源の電圧に基づいて、前記切替バルブの応答時間を推測し、
前記応答時間に基づいて、前記燃料電池スタックに流入する前記冷却水の温度を推測し、
前記冷却水の推測温度が、所定温度以下の場合は、前記二次電池からの出力上限を前記第２出力としてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の燃料電池システムは、燃料電池システムの出力を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
パルスレートと駆動トルクと電源電圧との関係の一例を示すグラフである。
電源電圧が高い場合の燃料電池の出力と二次電池の出力の割合と、電源電圧が低い場合の燃料電池の出力と二次電池の出力の割合の一例を示す図である。
本開示の燃料電池システムの一例を示すシステム構成図である。
本開示の燃料電池システムの制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示による実施の形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本開示の実施に必要な事柄（例えば、本開示を特徴付けない燃料電池システムの一般的な構成および製造プロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本開示は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
また、図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。
本開示において、燃料電池のアノードに供給されるガスは、燃料ガス（アノードガス）であり、燃料電池のカソードに供給されるガスは酸化剤ガス（カソードガス）である。燃料ガスは、主に水素を含有するガスであり、水素であってもよい。酸化剤ガスは、酸素を含有するガスであり、酸素、空気（エア）等であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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