JP2002184435A - Protection device for fuel battery system - Google Patents

Protection device for fuel battery system

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JP2002184435A JP2000383693A JP2000383693A JP2002184435A JP 2002184435 A JP2002184435 A JP 2002184435A JP 2000383693 A JP2000383693 A JP 2000383693A JP 2000383693 A JP2000383693 A JP 2000383693A JP 2002184435 A JP2002184435 A JP 2002184435A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid the lowering of a serviceable life by detecting abnormality of a fuel cell cooling system by a refrigerant flow rate and a refrigerant pressure and controlling the abnormality before exceeding the serviceable life lowering limit temperature. SOLUTION: The interval between an inner refrigerant passage of a fuel cell stack 103 and a radiator 200 is connected by a refrigerant pipe 201 and a refrigerant pump 202 circulates the refrigerant. The refrigerant pipe 201 is provided with a flow rate detector 302 detecting the flow rate of the refrigerant pump 202, a pressure detector 303 detecting the delivery pressure of the refrigerant pump 202, and temperature sensors 300 and 301 measuring the refrigerant temperature. A control device 400 detects the abnormality of the cooling system, when the refrigerant flow rate or the refrigerant pressure becomes out of the normal range, controls the abnormality such as limiting the output of a fuel cell system, stores the abnormality detecting states, and provides information for future failure repair.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池システムの
保護装置に係り、特に、温度異常が検出される以前に冷
却系の故障を検出することができる燃料電池システムの
保護装置に関する。
The present invention relates to a protection device for a fuel cell system, and more particularly to a protection device for a fuel cell system capable of detecting a failure in a cooling system before an abnormal temperature is detected.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の環境問題、特に自動車の排気ガス
による大気汚染や二酸化炭素による地球温暖化の問題に
対して、クリーンな排気及び高いエネルギー効率を可能
とする電力源、あるいは動力源として、燃料電池技術が
注目されている。
2. Description of the Related Art As a power source or a power source capable of achieving clean exhaust and high energy efficiency, in response to recent environmental problems, in particular, the problem of air pollution caused by automobile exhaust gas and global warming caused by carbon dioxide. Fuel cell technology is attracting attention.

【0003】燃料電池は、その燃料となる水素あるいは
水素濃度の高いガス、および酸化剤となる酸素、あるい
は酸素を含んだ空気を電解質と電極触媒との複合体であ
るスタックに供給し、電気化学反応を起こして、化学エ
ネルギーを電気エネルギーに変えるエネルギー変換シス
テムである。燃料電池の中でも特に高い出力密度を有す
る固体高分子電解質型燃料電池が自動車等の移動体用動
力源として注目されている。
[0003] A fuel cell supplies hydrogen or high-concentration gas serving as its fuel, oxygen serving as an oxidizing agent, or air containing oxygen to a stack, which is a composite of an electrolyte and an electrode catalyst. An energy conversion system that reacts and converts chemical energy into electrical energy. Among the fuel cells, a solid polymer electrolyte fuel cell having a particularly high output density has attracted attention as a power source for a mobile body such as an automobile.

【0004】燃料電池は、スタック内の燃料と酸素との
反応熱を外部へ強制的に放出しなければ、スタック温度
が上昇し、電解質等の燃料電池構成部材の耐熱温度を超
えるため、冷媒をスタック内に循環させることで、スタ
ック温度を制御している。固体高分子電解質型燃料電池
は、スタック温度が約85℃以下になるよう制御される
のが一般的なため、冷媒には水を用いることが多い。
[0004] In a fuel cell, unless the reaction heat of the fuel and oxygen in the stack is forcibly released to the outside, the stack temperature rises and exceeds the heat resistant temperature of the fuel cell components such as the electrolyte. The stack temperature is controlled by circulating through the stack. Since the solid polymer electrolyte fuel cell is generally controlled so that the stack temperature becomes about 85 ° C. or lower, water is often used as a refrigerant.

【0005】図16は、従来の燃料電池システムの冷却
系を説明するシステム構成図である。同図において、燃
料電池スタック103は、内部に冷却のための冷媒通路
を有し、この冷媒通路とラジエータ200との間は、冷
媒配管201により接続されている。また冷媒配管20
1上には、冷媒ポンプ202と、燃料電池スタック10
3の入口付近に温度センサ300、同出口付近に温度セ
ンサ301とが設けられている。そして、燃料電池スタ
ック103の内部の冷媒通路と冷媒配管201とラジエ
ータ200との内部には、冷媒が充填され、冷媒ポンプ
202により、これらの間を冷媒が循環して、燃料電池
スタック103を冷媒により冷却するとともに、冷媒の
熱をラジエータ200から外部へ放熱するようになって
いる。
FIG. 16 is a system configuration diagram illustrating a cooling system of a conventional fuel cell system. In the figure, the fuel cell stack 103 has a refrigerant passage for cooling inside, and the refrigerant passage and the radiator 200 are connected by a refrigerant pipe 201. The refrigerant pipe 20
1, the refrigerant pump 202 and the fuel cell stack 10
3, a temperature sensor 300 is provided near the entrance, and a temperature sensor 301 is provided near the exit. The refrigerant is filled in the refrigerant passage, the refrigerant pipe 201, and the radiator 200 inside the fuel cell stack 103, and the refrigerant circulates through the refrigerant pump 202 so that the fuel cell stack 103 is cooled. And the heat of the refrigerant is radiated from the radiator 200 to the outside.

【0006】制御装置400へは、温度センサ300、
301からの温度計測信号が入力される一方、制御装置
400から、冷媒ポンプ202と、ラジエータファン2
03とに対して制御信号を出力し、それぞれ冷媒流量、
ラジエータ200の通風量を制御可能となっている。
[0006] A temperature sensor 300,
While the temperature measurement signal from 301 is input, the refrigerant pump 202 and the radiator fan 2
03 and control signals for the refrigerant flow rate,
The ventilation amount of the radiator 200 can be controlled.

【0007】通常運転時には、制御装置400は、温度
センサ300、301が検出する温度が所定の範囲内と
なるように、冷媒ポンプ202、ラジエータファン20
3を制御することにより、燃料電池スタック103の動
作温度を所定範囲に維持している。一方、冷却系や制御
系に異常が生じて、温度センサ300または301の検
出する温度が所定値を超えた場合には、制御装置400
により温度異常判定がなされ、燃料電池システムの停止
などによる処置を行い、燃料電池スタック103の内部
温度上昇による寿命低下を回避する。
[0007] During normal operation, the control device 400 controls the refrigerant pump 202 and the radiator fan 20 so that the temperatures detected by the temperature sensors 300 and 301 fall within a predetermined range.
3, the operating temperature of the fuel cell stack 103 is maintained within a predetermined range. On the other hand, if an abnormality occurs in the cooling system or the control system and the temperature detected by the temperature sensor 300 or 301 exceeds a predetermined value, the control device 400
Is performed, and measures such as stopping the fuel cell system are performed to avoid a reduction in the life due to an increase in the internal temperature of the fuel cell stack 103.

【0008】また、燃料電池システムには、空気を圧縮
して酸素分圧を高めた圧縮空気を用いるタイプがあり、
このタイプの従来例のシステム構成を図17に示す。同
図において、空気圧縮装置100は燃料電池で使用する
空気を圧縮し、断熱圧縮されて温度が上昇した空気を熱
交換装置101で冷却し、冷却した空気を加湿装置10
2により加湿し、加湿された空気を燃料電池スタック1
03に供給し、燃料電池スタック103から排出される
空気流量を空気流量制御弁104により制御している。
[0008] Further, there is a type of fuel cell system that uses compressed air in which air is compressed to increase the oxygen partial pressure.
FIG. 17 shows a system configuration of a conventional example of this type. In FIG. 1, an air compressor 100 compresses air used in a fuel cell, cools adiabatically compressed air whose temperature has increased by a heat exchanger 101, and cools the cooled air into a humidifier 10.
2 and humidified air is supplied to the fuel cell stack 1
An air flow control valve 104 controls an air flow supplied to the fuel cell stack 03 and discharged from the fuel cell stack 103.

【0009】熱交換装置101は、内部に冷却のための
冷媒通路を有し、この冷媒通路とラジエータ200との
間は、冷媒配管201により接続されている。また冷媒
配管201上には、冷媒ポンプ202と、熱交換装置1
01の冷媒入口付近に冷媒温度センサ301が設けられ
ている。そして、熱交換装置101の内部の冷媒通路と
冷媒配管201とラジエータ200との内部には、冷媒
が充填され、冷媒ポンプ202により、これらの間を冷
媒が循環して、熱交換装置101を冷媒により冷却する
とともに、冷媒の熱をラジエータ200から外部へ放熱
するようになっている。
The heat exchanger 101 has a refrigerant passage for cooling inside, and the refrigerant passage and the radiator 200 are connected by a refrigerant pipe 201. On the refrigerant pipe 201, a refrigerant pump 202 and the heat exchange device 1
A refrigerant temperature sensor 301 is provided in the vicinity of the refrigerant inlet 01. The refrigerant is filled in the refrigerant passage, the refrigerant pipe 201, and the radiator 200 inside the heat exchange device 101, and the refrigerant is circulated therebetween by the refrigerant pump 202, so that the heat exchange device 101 And the heat of the refrigerant is radiated from the radiator 200 to the outside.

【0010】制御装置400へは、空気温度センサ30
0、冷媒温度センサ301からの温度計測信号が入力さ
れる一方、制御装置400から、冷媒ポンプ202と、
ラジエータファン203とに対して制御信号を出力し、
それぞれ冷媒流量、ラジエータ200の通風量を制御可
能となっている。
The control device 400 is provided with an air temperature sensor 30.
0, while the temperature measurement signal from the refrigerant temperature sensor 301 is inputted, the refrigerant pump 202,
A control signal is output to the radiator fan 203,
It is possible to control the flow rate of the refrigerant and the flow rate of the radiator 200 respectively.

【0011】通常運転時には、制御装置400は、空気
温度センサ300、冷媒温度センサ301が検出する温
度が所定の範囲内となるように、冷媒ポンプ202、ラ
ジエータファン203を制御することにより、加湿装置
102に供給される空気の温度を所定範囲に維持してい
る。一方、冷却系や制御系に異常が生じて、空気温度セ
ンサ300または冷媒温度センサ301の検出する温度
が所定値を超えた場合には、制御装置400により温度
異常判定がなされ、空気圧縮装置100の停止や空気流
量制御弁104の開放などによる異常処置を行い、空気
温度の異常上昇による加湿装置102や燃料電池スタッ
ク103の寿命低下を回避する。
At the time of normal operation, the control device 400 controls the refrigerant pump 202 and the radiator fan 203 so that the temperatures detected by the air temperature sensor 300 and the refrigerant temperature sensor 301 fall within predetermined ranges. The temperature of the air supplied to 102 is maintained in a predetermined range. On the other hand, if an abnormality occurs in the cooling system or the control system and the temperature detected by the air temperature sensor 300 or the refrigerant temperature sensor 301 exceeds a predetermined value, the control device 400 makes a temperature abnormality determination, and the air compression device 100 The humidifier 102 and the fuel cell stack 103 are prevented from being shortened in life due to abnormal rise of the air temperature by stopping the operation or opening the air flow control valve 104.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の燃料電池シ
ステムにおいては、燃料電池を冷却する冷媒温度が徐々
に上昇するような故障モードに対しては、温度センサが
温度異常を検出したことにより、異常時の処置を行って
も燃料電池の寿命低下を回避することができた。しかし
ながら、冷媒回路の瞬時閉塞、冷媒漏れ、エアロック、
冷媒ポンプの瞬時停止等の突然故障が生じた場合には、
温度センサが温度異常を検出したときには、既に燃料電
池スタック内部の温度が寿命低下限界を超えていて、燃
料電池の寿命低下が避けられないという問題点があっ
た。
In the conventional fuel cell system described above, the temperature sensor detects an abnormal temperature in a failure mode in which the temperature of the refrigerant for cooling the fuel cell gradually increases. Even if a measure was taken at the time of abnormality, it was possible to avoid a decrease in the life of the fuel cell. However, instantaneous blockage of the refrigerant circuit, refrigerant leakage, airlock,
In case of sudden failure such as instantaneous stop of the refrigerant pump,
When the temperature sensor detects an abnormal temperature, the temperature inside the fuel cell stack has already exceeded the service life limit, and there is a problem that the service life of the fuel cell cannot be reduced.

【0013】以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、温
度センサによる温度異常検出前に、燃料電池システムの
冷却系の異常を検出し、寿命低下限界温度を超える前に
異常制御を行って、突発的な異常発生に基づく寿命低下
を回避することができる燃料電池システムの保護装置を
提供することである。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to detect an abnormality in a cooling system of a fuel cell system before detecting an abnormal temperature by a temperature sensor, and perform an abnormal control before exceeding a service life limit temperature. It is another object of the present invention to provide a protection device for a fuel cell system, which can prevent the life from being shortened due to a sudden abnormality.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、燃料電池の発熱部とラジエ
ータとの間に冷媒を循環させる冷媒ポンプを備えた燃料
電池システムの保護装置であって、冷媒の圧力値を検出
または推定する圧力検知手段と、冷媒の流量値を検出ま
たは推定する流量検知手段と、これら圧力検知手段及び
流量検知手段による圧力値及び流量値が正常か異常かを
判定する判定手段と、この判定手段が異常と判定したと
き燃料電池の出力を制限又は運転を停止させる異常制御
手段と、を備えたことを要旨とする。
In order to achieve the above object, the present invention is directed to a protection device for a fuel cell system having a refrigerant pump for circulating a refrigerant between a heat generating portion of a fuel cell and a radiator. Pressure detecting means for detecting or estimating the pressure value of the refrigerant, flow rate detecting means for detecting or estimating the flow rate value of the refrigerant, and whether the pressure value and the flow rate value by these pressure detecting means and the flow rate detecting means are normal or abnormal. The gist of the present invention is to provide a determination means for determining whether the abnormality has occurred, and an abnormality control means for limiting the output of the fuel cell or stopping the operation when the determination means determines that there is an abnormality.

【0015】上記目的を達成するため、請求項2記載の
発明は、請求項1記載の燃料電池システムの保護装置に
おいて、前記流量検知手段は、前記冷媒ポンプ出口付近
に設けた第1の圧力検出手段と、該第1の圧力検出手段
とは異なる冷媒流路の位置に設けた第2の圧力検出手段
と、を備え、第1、第2の圧力検出手段の検出した圧力
値の差分に基づいて冷媒の流量値を推定することを要旨
とする。
In order to achieve the above object, according to a second aspect of the present invention, in the protection device for a fuel cell system according to the first aspect, the flow rate detecting means includes a first pressure detecting means provided near an outlet of the refrigerant pump. Means, and second pressure detecting means provided at a position of a refrigerant flow path different from the first pressure detecting means, and based on a difference between pressure values detected by the first and second pressure detecting means. The gist is to estimate the flow rate value of the refrigerant.

【0016】上記目的を達成するため、請求項3記載の
発明は、請求項1記載の燃料電池システムの保護装置に
おいて、前記判定手段による判定に際し、前記圧力値及
び前記流量値の組合せが正常範囲より圧力値が高い方へ
偏移、または流量値が少ない方へ偏移している場合、前
記冷媒の流路の閉塞故障または冷媒ポンプの故障がある
と判定し、前記圧力値及び前記流量値の組合せが正常範
囲より圧力値が低い方へ偏移、または流量値が多い方へ
偏移している場合、前記冷媒の漏洩故障またはエアロッ
ク故障があると判定することを要旨とする。
According to a third aspect of the present invention, in the protection device for a fuel cell system according to the first aspect, the combination of the pressure value and the flow rate value is in a normal range when the determination is made by the determination means. If the pressure value is shifted to a higher value, or if the flow value is shifted to a smaller value, it is determined that there is a blockage failure of the refrigerant flow path or a failure of the refrigerant pump, and the pressure value and the flow value are determined. If the combination is shifted to a lower pressure value or to a higher flow value than the normal range, the gist is to judge that there is a refrigerant leakage failure or an airlock failure.

【0017】上記目的を達成するため、請求項4記載の
発明は、燃料電池の発熱部とラジエータとの間に冷媒を
循環させる冷媒ポンプを備えた燃料電池システムの保護
装置であって、前記冷媒ポンプの駆動トルク値を検出す
るトルク検出手段と、前記冷媒ポンプの回転速度値を検
出する回転速度検出手段と、これら検出された駆動トル
ク値および回転速度値が正常か異常かを判定する判定手
段と、この判定手段が異常と判定したとき、燃料電池の
出力を制限又は運転を停止させる異常制御手段と、を備
えたことを要旨とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a protection device for a fuel cell system including a refrigerant pump for circulating a refrigerant between a heat generating portion of a fuel cell and a radiator. Torque detection means for detecting a drive torque value of a pump, rotation speed detection means for detecting a rotation speed value of the refrigerant pump, and determination means for determining whether the detected drive torque value and rotation speed value are normal or abnormal And an abnormality control means for limiting the output of the fuel cell or stopping the operation when the determination means determines that the fuel cell is abnormal.

【0018】上記目的を達成するため、請求項5記載の
発明は、請求項4記載の燃料電池システムの保護装置に
おいて、前記判定手段は、前記冷媒ポンプの回転速度が
一定でない場合に、前記駆動トルク値を補正して正常か
異常かを判定することを要旨とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the protection device for a fuel cell system according to the fourth aspect of the present invention, when the rotational speed of the refrigerant pump is not constant, the determining means determines whether or not the driving speed of the refrigerant pump is constant. The gist is to correct the torque value and determine whether it is normal or abnormal.

【0019】上記目的を達成するため、請求項6記載の
発明は、請求項4または請求項5記載の燃料電池システ
ムの保護装置において、前記判定手段による判定に際
し、前記駆動トルク値及び前記回転速度値の組合せが正
常範囲より駆動トルク値が大きい方へ偏移している場
合、前記冷媒の流路の閉塞故障または冷媒ポンプ故障が
あると判定し、前記駆動トルク値及び前記回転速度値の
組合せが正常範囲より駆動トルク値が小さい方へ偏移し
ている場合、前記冷媒の漏洩故障またはエアロック故障
があると判定することを要旨とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the protection device for a fuel cell system according to the fourth or fifth aspect, the driving torque value and the rotational speed are determined when the determination unit determines. When the combination of the values is shifted to the one where the drive torque value is larger than the normal range, it is determined that there is a blockage failure of the refrigerant flow path or the refrigerant pump failure, and the combination of the drive torque value and the rotation speed value is determined. When the driving torque value shifts to a direction in which the driving torque value is smaller than the normal range, the gist is to judge that there is a refrigerant leakage failure or an airlock failure.

【0020】上記目的を達成するため、請求項7記載の
発明は、請求項1ないし請求項6のいずれか1項記載の
燃料電池システムの保護装置において、前記判定手段に
よる故障状況の判定結果を記憶する記憶手段を更に備え
たことを要旨とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a protection device for a fuel cell system according to any one of the first to sixth aspects, wherein the determination result of the failure state by the determination means is provided. The gist is that a storage means for storing is further provided.

【0021】上記目的を達成するため、請求項8記載の
発明は、請求項1ないし請求項7のいずれか1項記載の
燃料電池システムの保護装置において、前記燃料電池の
発熱部は、燃料電池スタックであることを要旨とする。
In order to achieve the above object, an invention according to claim 8 is the protection device for a fuel cell system according to any one of claims 1 to 7, wherein the heat generating portion of the fuel cell includes a fuel cell. It should be a stack.

【0022】上記目的を達成するため、請求項9記載の
発明は、請求項1ないし請求項7のいずれか1項記載の
燃料電池システムの保護装置において、前記燃料電池の
発熱部は、燃料電池スタックに供給する圧縮空気を冷却
する冷却器であることを要旨とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the protection device for a fuel cell system according to any one of the first to seventh aspects, the heat generating portion of the fuel cell comprises a fuel cell. The gist is to provide a cooler for cooling the compressed air supplied to the stack.

【0023】[0023]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、燃料電池
の発熱部とラジエータとの間に冷媒を循環させる冷媒ポ
ンプを備えた燃料電池システムの保護装置において、冷
媒の圧力値を検出または推定する圧力検知手段と、冷媒
の流量値を検出または推定する流量検知手段と、これら
圧力検知手段及び流量検知手段による圧力値及び流量値
が正常か異常かを判定する判定手段と、この判定手段が
異常と判定したとき燃料電池の出力を制限又は運転を停
止させる異常制御手段と、を備えたので、冷却系に異常
が生じた場合温度が寿命低下限界に至る前に、確実且つ
速やかに寿命低下回避のための異常制御を行うことがで
きるという効果がある。
According to the first aspect of the present invention, in a protection device for a fuel cell system having a refrigerant pump for circulating a refrigerant between a heat generating portion of a fuel cell and a radiator, a pressure value of the refrigerant is detected or detected. Pressure detecting means for estimating, flow rate detecting means for detecting or estimating the flow rate value of the refrigerant, determining means for determining whether the pressure value and flow rate value by these pressure detecting means and flow rate detecting means are normal or abnormal, and this determining means Abnormality control means for limiting the output of the fuel cell or stopping the operation when it is determined that the temperature is abnormal, so that if the temperature of the cooling system becomes abnormal, the life can be surely and promptly increased before the temperature reaches the life reduction limit. There is an effect that abnormal control for avoiding the decrease can be performed.

【0024】請求項2記載の発明によれば、請求項1記
載の発明の効果に加えて、前記流量検知手段は、前記冷
媒ポンプ出口付近に設けた第1の圧力検出手段と、該第
1の圧力検出手段とは異なる冷媒流路の位置に設けた第
2の圧力検出手段と、を備え、第1、第2の圧力検出手
段の検出した圧力値の差分に基づいて冷媒の流量値を推
定するようにしたので、第1及び第2の圧力検出手段に
より、冷媒の圧力値および流量値を検知できるようにな
り、直接冷媒流量を検出することが困難な構成において
も燃料電池システムの保護装置の検出手段の構成を簡素
化し、コスト低減を可能にするという効果がある。
According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, the flow rate detecting means includes a first pressure detecting means provided near the outlet of the refrigerant pump, And a second pressure detecting means provided at a position of the refrigerant flow path different from the pressure detecting means. The flow rate value of the refrigerant is determined based on a difference between the pressure values detected by the first and second pressure detecting means. Since the estimation is made, the first and second pressure detecting means can detect the pressure value and the flow value of the refrigerant, and the fuel cell system can be protected even in a configuration in which it is difficult to directly detect the refrigerant flow. This has the effect of simplifying the configuration of the detecting means of the device and enabling cost reduction.

【0025】請求項3記載の発明によれば、請求項1記
載の発明の効果に加えて、前記判定手段による判定に際
し、前記圧力値及び前記流量値の組合せが正常範囲より
圧力値が高い方へ偏移、または流量値が少ない方へ偏移
している場合、前記冷媒の流路の閉塞故障または冷媒ポ
ンプの故障があると判定し、前記圧力値及び前記流量値
の組合せが正常範囲より圧力値が低い方へ偏移、または
流量値が多い方へ偏移している場合、前記冷媒の漏洩故
障またはエアロック故障があると判定するようにしたの
で、故障修理時の故障モード判別を容易とすることがで
きるという効果がある。
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, in the determination by the determining means, the combination of the pressure value and the flow rate value having a higher pressure value than the normal range. If the deviation or the flow value is deviated to a smaller value, it is determined that there is a blockage failure of the refrigerant flow path or a refrigerant pump failure, and the combination of the pressure value and the flow value is out of a normal range. If the pressure value shifts to a lower value or the flow value value shifts to a higher value, it is determined that there is a leakage failure of the refrigerant or an airlock failure. There is an effect that it can be facilitated.

【0026】請求項4記載の発明によれば、燃料電池の
発熱部とラジエータとの間に冷媒を循環させる冷媒ポン
プを備えた燃料電池システムの保護装置であって、前記
冷媒ポンプの駆動トルク値を検出するトルク検出手段
と、前記冷媒ポンプの回転速度値を検出する回転速度検
出手段と、これら検出された駆動トルク値および回転速
度値が正常か異常かを判定する判定手段と、この判定手
段が異常と判定したとき、燃料電池の出力を制限又は運
転を停止させる異常制御手段と、を備えたので、冷媒の
漏洩原因となる圧力及び流量の検出センサ類のための冷
媒回路接続部を増加させることなく、冷却系に異常が生
じた場合温度が寿命低下限界に至る前に、確実且つ速や
かに寿命低下回避のための異常制御を行うことができる
という効果がある。特に、冷媒ポンプの制御装置が既に
トルク検出手段と回転速度検出手段とを備えている場合
には、燃料電池システムの保護装置の構成を簡素化しコ
スト低減を可能にするという効果も加えられる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a protection device for a fuel cell system including a refrigerant pump for circulating a refrigerant between a heat generating portion of a fuel cell and a radiator, wherein a drive torque value of the refrigerant pump is provided. , A rotation speed detection unit for detecting a rotation speed value of the refrigerant pump, a determination unit for determining whether the detected drive torque value and the rotation speed value are normal or abnormal, and a determination unit Abnormality control means for limiting the output of the fuel cell or stopping the operation when it is judged that the refrigerant is abnormal, so that the number of refrigerant circuit connections for pressure and flow rate detection sensors that cause refrigerant leakage is increased. Without performing the above, when an abnormality occurs in the cooling system, there is an effect that abnormality control for avoiding a reduction in life can be performed reliably and promptly before the temperature reaches the life reduction limit. In particular, when the control device of the refrigerant pump already includes the torque detecting means and the rotational speed detecting means, the effect of simplifying the configuration of the protection device of the fuel cell system and enabling cost reduction is also added.

【0027】請求項5記載の発明によれば、請求項4記
載の発明の効果に加えて、前記判定手段は、前記冷媒ポ
ンプの回転速度が一定でない場合に、前記駆動トルク値
を補正して正常か異常かを判定するようにしたので、冷
媒ポンプが一定速度でなく、加速時または減速時にも正
確な冷媒圧力を推定して、異常判定を行うことができる
という効果がある。
According to the fifth aspect of the present invention, in addition to the effect of the fourth aspect, the determining means corrects the drive torque value when the rotation speed of the refrigerant pump is not constant. Since it is determined whether the refrigerant pump is normal or abnormal, there is an effect that it is possible to accurately estimate the refrigerant pressure even when the refrigerant pump is accelerating or decelerating, not at a constant speed, and to perform the abnormality determination.

【0028】請求項6記載の発明によれば、請求項4ま
たは請求項5記載の発明の効果に加えて、前記判定手段
による判定に際し、前記駆動トルク値及び前記回転速度
値の組合せが正常範囲より駆動トルク値が大きい方へ偏
移している場合、前記冷媒の流路の閉塞故障または冷媒
ポンプ故障があると判定し、前記駆動トルク値及び前記
回転速度値の組合せが正常範囲より駆動トルク値が小さ
い方へ偏移している場合、前記冷媒の漏洩故障またはエ
アロック故障があると判定するようにしたので、故障修
理時の故障モード判別を容易とすることができるという
効果がある。
According to the invention described in claim 6, in addition to the effect of the invention described in claim 4 or 5, the combination of the drive torque value and the rotation speed value in the determination by the determination means is in a normal range. If the drive torque value is shifted to a larger value, it is determined that there is a blockage failure of the refrigerant flow path or a refrigerant pump failure, and the combination of the drive torque value and the rotation speed value is smaller than the normal range. If the value shifts to a smaller value, it is determined that there is a refrigerant leak failure or an airlock failure, so that it is possible to easily determine the failure mode at the time of repair.

【0029】請求項7記載の発明によれば、請求項1な
いし請求項6に記載の発明の効果に加えて、前記判定手
段による故障状況の判定結果を記憶する記憶手段を更に
備えたので、燃料電池システムの修理時に、記憶された
故障状況の判定結果を読み出して、故障原因追求を容易
にするという効果がある。
According to the seventh aspect of the present invention, in addition to the effects of the first to sixth aspects of the present invention, there is further provided storage means for storing the result of the failure condition determination by the determination means. At the time of repair of the fuel cell system, there is an effect that the stored determination result of the failure situation is read out to facilitate the pursuit of the failure cause.

【0030】請求項8記載の発明によれば、請求項1な
いし請求項7に記載の発明の効果に加えて、前記燃料電
池の発熱部は、燃料電池スタックであるとしたので、燃
料電池スタックの温度上昇が検出されるよりも早期に冷
媒循環系の故障を検出し、燃料電池スタックの温度上昇
により引き起こされる寿命低下を回避することができる
という効果がある。
According to the eighth aspect of the invention, in addition to the effects of the first to seventh aspects, the heat generating portion of the fuel cell is a fuel cell stack. This has the effect that the failure of the refrigerant circulation system is detected earlier than when the temperature rise of the fuel cell stack is detected, and the life reduction caused by the temperature rise of the fuel cell stack can be avoided.

【0031】請求項9記載の発明によれば、請求項1な
いし請求項7に記載の発明の効果に加えて、前記燃料電
池の発熱部は、燃料電池スタックに供給する圧縮空気を
冷却する冷却器であるとしたので、圧縮空気の温度上昇
が検出されるよりも早期に圧縮空気冷却系の異常を検出
し、圧縮空気の温度上昇により引き起こされる燃料電池
システムの寿命低下を回避することができるという効果
がある。
According to the ninth aspect of the present invention, in addition to the effects of the first to seventh aspects, the heat generating portion of the fuel cell cools the compressed air supplied to the fuel cell stack. Since it is assumed that the temperature of the compressed air is increased, the abnormality of the compressed air cooling system can be detected earlier than when the temperature of the compressed air is detected, and the life of the fuel cell system caused by the increased temperature of the compressed air can be avoided. This has the effect.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。まず、第1ないし第5実
施形態において、冷却対象となる燃料電池の発熱部を燃
料電池スタックとした実施形態を説明し、次いで、第6
実施形態ないし第9実施形態において冷却対象となる燃
料電池の発熱部を圧縮空気冷却器とした実施形態を説明
する。
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, in the first to fifth embodiments, an embodiment in which the heat generating portion of the fuel cell to be cooled is a fuel cell stack will be described.
An embodiment will be described in which the heat generating portion of the fuel cell to be cooled in the ninth to ninth embodiments is a compressed air cooler.

【0033】〔第1実施形態〕図1は、本発明に係る燃
料電池システムの保護装置の第1実施形態を説明するシ
ステム構成図である。同図において、燃料電池スタック
103は、内部に冷却のための冷媒通路を有し、この冷
媒通路とラジエータ200との間は、冷媒配管201に
より接続されている。また冷媒配管201には、冷媒を
循環させる冷媒ポンプ202と、冷媒ポンプ202の流
量を検出する流量検出器302と、冷媒ポンプ202の
吐出圧力を検出する圧力検出器303と、燃料電池スタ
ック103の入口付近の温度を計測する温度センサ30
0と、同出口付近の温度を計測する温度センサ301と
が設けられている。
[First Embodiment] FIG. 1 is a system configuration diagram for explaining a first embodiment of a protection device for a fuel cell system according to the present invention. In the figure, the fuel cell stack 103 has a refrigerant passage for cooling inside, and the refrigerant passage and the radiator 200 are connected by a refrigerant pipe 201. In the refrigerant pipe 201, a refrigerant pump 202 for circulating the refrigerant, a flow detector 302 for detecting a flow rate of the refrigerant pump 202, a pressure detector 303 for detecting a discharge pressure of the refrigerant pump 202, and a fuel cell stack 103 Temperature sensor 30 for measuring the temperature near the entrance
0 and a temperature sensor 301 for measuring the temperature near the outlet.

【0034】流量検出器302は、特に限定されない
が、冷媒配管201の内部に翼車やスクリュー等の回転
体を設けて流体速度を回転体の回転速度に変換して検出
する速度式流量計、流れの順逆両方向の音速を測定して
流量を検出する超音波流量計、ベルヌーイの定理及び連
続の式に基づく差圧流量計等を利用することができる。
The flow rate detector 302 is not particularly limited, but is provided with a rotating body such as an impeller or a screw inside the refrigerant pipe 201 and converts a fluid speed into a rotating speed of the rotating body to detect the flow rate. An ultrasonic flowmeter that detects the flow rate by measuring the sound velocity in both the forward and reverse directions of the flow, a differential pressure flowmeter based on Bernoulli's theorem and the continuous equation can be used.

【0035】圧力検出器303は、特に限定されない
が、ダイヤフラムの変位を静電容量の変化として検出す
る容量式圧力センサ、半導体ダイアフラムの歪みにより
圧力を検出する半導体圧力センサ等を利用することがで
きる。特に後者は、温度補償回路や増幅回路等も含めて
半導体チップに集積化したもので、実装上好ましい。
The pressure detector 303 is not particularly limited, but may be a capacitive pressure sensor that detects displacement of the diaphragm as a change in capacitance, a semiconductor pressure sensor that detects pressure by distortion of a semiconductor diaphragm, or the like. . In particular, the latter is integrated in a semiconductor chip including a temperature compensation circuit, an amplifier circuit, and the like, and is preferable for mounting.

【0036】そして、燃料電池スタック103の内部の
冷媒通路と冷媒配管201とラジエータ200との内部
には、冷媒が充填され、冷媒ポンプ202により、これ
らの間を冷媒が循環して、燃料電池スタック103を冷
媒により冷却するとともに、冷媒の熱をラジエータ20
0から外部へ放熱するようになっている。
A refrigerant is filled in the refrigerant passage, the refrigerant pipe 201, and the radiator 200 inside the fuel cell stack 103, and the refrigerant is circulated between the refrigerant pump 202 and the fuel cell stack 103. 103 is cooled by the refrigerant, and the heat of the refrigerant is
Heat is radiated from 0 to the outside.

【0037】流量検出器302、圧力検出器303、温
度センサ300、及び温度センサ301からの計測信号
は、それぞれ制御装置400へ入力される。制御装置4
00は、正常流量範囲データ、正常吐出圧力範囲デー
タ、及び正常温度範囲データを記憶する内部データ記憶
部を内蔵し、これらセンサ類からの計測信号を内部デー
タと照合して、正常範囲か否かの判断ができるようにな
っている。また、制御装置400から、冷媒ポンプ20
2と、ラジエータファン203とに対して制御信号を出
力し、それぞれ冷媒流量、ラジエータ200の通風量を
制御可能となっている。
Measurement signals from the flow detector 302, the pressure detector 303, the temperature sensor 300, and the temperature sensor 301 are input to the control device 400. Control device 4
00 has a built-in internal data storage unit for storing normal flow rate range data, normal discharge pressure range data, and normal temperature range data, and compares measurement signals from these sensors with the internal data to determine whether the data is within the normal range. Can be determined. Further, the control device 400 sends the refrigerant pump 20
2 and a radiator fan 203 to output control signals to control the flow rate of the refrigerant and the flow rate of the radiator 200, respectively.

【0038】通常運転時には、制御装置400は、温度
センサ300、301が検出する温度が所定の範囲内と
なるように、冷媒ポンプ202、ラジエータファン20
3を制御することにより、燃料電池スタック103の動
作温度を所定範囲に維持している。
During normal operation, the control device 400 operates the refrigerant pump 202 and the radiator fan 20 so that the temperatures detected by the temperature sensors 300 and 301 fall within a predetermined range.
3, the operating temperature of the fuel cell stack 103 is maintained within a predetermined range.

【0039】一方、冷却系や制御系に異常が生じて、流
量検出器302が検出する流量、または圧力検出器30
3が検出する圧力、または流量と圧力との組合せが所定
の正常範囲から外れた場合には、制御装置400により
冷却系異常判定がなされ、燃料電池システムの出力制限
や発電停止などによる処置を行い、燃料電池スタック1
03の内部温度上昇による寿命低下を回避するようにな
っている。
On the other hand, when an abnormality occurs in the cooling system or the control system, the flow rate detected by the flow rate detector 302 or the pressure
If the detected pressure or the combination of the flow rate and the pressure is out of the predetermined normal range, the controller 400 determines whether the cooling system is abnormal, and takes measures such as limiting the output of the fuel cell system or stopping power generation. , Fuel cell stack 1
03 is prevented from being shortened by an increase in internal temperature.

【0040】図2は、第1実施形態における制御装置4
00による冷却系の異常検出動作を説明するフローチャ
ートである。制御装置400は、この異常検出動作以外
に、燃料電池の出力や冷媒温度に応じた冷媒ポンプ20
2の駆動制御及びラジエータファン203の制御等の主
制御動作を行っているが、本発明の要旨とは直接関係が
ないので説明を省略する。
FIG. 2 shows a control device 4 according to the first embodiment.
6 is a flowchart illustrating an abnormality detection operation of the cooling system according to the first embodiment. In addition to the abnormality detection operation, the control device 400 controls the refrigerant pump 20 according to the output of the fuel cell and the refrigerant temperature.
Although the main control operation such as the drive control of No. 2 and the control of the radiator fan 203 is performed, the description is omitted because it has no direct relation to the gist of the present invention.

【0041】図2のフローチャートによる動作は、特に
限定されないが、例えば、前記主制御動作の中から一定
時間(例えば、0.05sec)毎に呼び出されるサブ
ルーチンとして構成されている。
Although the operation according to the flowchart of FIG. 2 is not particularly limited, it is constituted, for example, as a subroutine called at regular time intervals (for example, 0.05 sec) from the main control operation.

【0042】図2において、まず、流量検出器302に
より冷媒ポンプ202による冷媒の流量が検出され(ス
テップ10、以下ステップをSと略す)、検出された流
量が内部データと照合されて、例えば燃料電池出力に応
じた正常流量範囲か否かが判定される(S12)。正常
流量範囲でなければ、S20の異常判定へ移る。
In FIG. 2, first, the flow rate of the refrigerant by the refrigerant pump 202 is detected by the flow rate detector 302 (Step 10, hereinafter, step is abbreviated as S), and the detected flow rate is collated with the internal data. It is determined whether the flow rate is within the normal flow rate range according to the battery output (S12). If the flow rate is not within the normal flow rate range, the process proceeds to abnormality determination in S20.

【0043】正常流量範囲であれば、次いで圧力検出器
303により冷媒ポンプ202の吐出圧力が検出され
(S14)、検出された吐出圧力が内部データと照合さ
れて、流量に応じた正常吐出圧力範囲か否かが判定され
る(S16)。正常吐出圧力範囲でなければ、S20の
異常判定へ移る。正常吐出圧力範囲であれば、異常はな
いとして処理を終了し、メインルーチンへリターンす
る。
If the flow rate is within the normal flow rate range, the discharge pressure of the refrigerant pump 202 is detected by the pressure detector 303 (S14), and the detected discharge pressure is compared with the internal data to determine the normal discharge pressure range according to the flow rate. It is determined whether or not (S16). If it is not in the normal discharge pressure range, the process proceeds to the abnormality determination in S20. If it is within the normal discharge pressure range, the process is terminated assuming that there is no abnormality, and the process returns to the main routine.

【0044】S20の異常判定では、冷媒流量異常(多
/少)を検出したのか、冷媒吐出圧力異常(高/低)を
検出したのか、或いは流量に対する吐出圧力異常(高/
低)を検出したのかを示す故障モードを修理時の参考の
ために、図示しない不揮発性メモリに記憶する。
In the abnormality determination at S20, whether an abnormality in the refrigerant flow rate (high / low), an abnormality in the refrigerant discharge pressure (high / low) is detected, or an abnormality in the discharge pressure (high / low) with respect to the flow rate is detected.
A failure mode indicating whether or not (low) is detected is stored in a non-volatile memory (not shown) for reference at the time of repair.

【0045】冷媒流量が正常範囲より多い場合、冷媒回
路の漏洩故障または冷媒ポンプ及びその制御の故障のモ
ードとし、冷媒流量が正常範囲より少ない場合、冷媒回
路の閉塞故障または冷媒ポンプ及びその制御の故障のモ
ードとして記憶する。
When the refrigerant flow rate is larger than the normal range, the mode is set to the mode of the leakage failure of the refrigerant circuit or the failure of the refrigerant pump and its control. When the refrigerant flow rate is smaller than the normal range, the blockage failure of the refrigerant circuit or the refrigerant pump and its control. It is stored as a failure mode.

【0046】冷媒ポンプ流量に対する冷媒ポンプ吐出圧
力が正常範囲より高い場合、冷媒回路の詰まり、または
閉塞故障のモードとし、冷媒ポンプ流量に対する冷媒ポ
ンプ吐出圧力が正常範囲より低い場合、冷媒回路の漏
れ、またはエアロック故障のモードとして記憶する。
If the refrigerant pump discharge pressure with respect to the refrigerant pump flow rate is higher than the normal range, the refrigerant circuit is set in a clogging or blockage failure mode. If the refrigerant pump discharge pressure with respect to the refrigerant pump flow rate is lower than the normal range, the refrigerant circuit leaks, Alternatively, it is stored as the airlock failure mode.

【0047】次いで、冷却系に異常が検出された場合の
異常処置、例えば、燃料電池の出力制限、燃料電池の運
転停止等を行い、図示しない警告ランプの点灯または点
滅、図示しない警報ブザーの鳴動等により運転者に異常
発生を告知して(S22)、メインルーチンへリターン
する。
Next, when an abnormality is detected in the cooling system, an abnormal measure is taken, for example, the output of the fuel cell is limited, the operation of the fuel cell is stopped, etc., and a warning lamp (not shown) is turned on or blinking, and a warning buzzer (not shown) is sounded. Then, the driver is notified of the occurrence of the abnormality (S22), and the process returns to the main routine.

【0048】図3は、冷媒ポンプの吐出圧力と吐出流量
との関係を説明するグラフである。図中、正常圧力上限
線Aは流量に対する正常圧力の上限を示し、正常圧力下
限線Bは流量に対する正常圧力の下限を示す。AとBと
に挟まれた領域が正常運転範囲である。
FIG. 3 is a graph for explaining the relationship between the discharge pressure and the discharge flow rate of the refrigerant pump. In the figure, the normal pressure upper limit line A indicates the upper limit of the normal pressure with respect to the flow rate, and the normal pressure lower limit line B indicates the lower limit of the normal pressure with respect to the flow rate. The region between A and B is the normal operation range.

【0049】また、閉塞判定線Cは、この線を圧力が超
えれば、冷媒回路に閉塞が生じたか、或いは圧力損失異
常上昇若しくはポンプ故障が生じたと判定する基準であ
る。漏洩判定線Dは、この線より圧力が低下すれば、冷
媒回路に漏れが生じたか、或いはエアロック故障若しく
はポンプ故障が生じたと判定する基準である。
The blockage determination line C is a criterion for determining, when the pressure exceeds this line, that the refrigerant circuit has been blocked, or that an abnormal rise in pressure loss or pump failure has occurred. The leak determination line D is a criterion for determining that if the pressure drops below this line, the refrigerant circuit has leaked, or an airlock failure or a pump failure has occurred.

【0050】正常運転範囲の上下に沿って存在する領
域、即ちAとCとで挟まれた領域と、BとCとで挟まれ
た領域とは、正常/異常の判定を保留する判定保留領域
としてもよい。この判定保留領域において、測定温度が
正常温度の上限に達したという他の冷却系異常の兆候が
あれば、直ちに異常判定を行って、異常制御へ移る。
The region existing along the upper and lower sides of the normal operation range, that is, the region sandwiched between A and C and the region sandwiched between B and C are a judgment suspension region for suspending the judgment of normal / abnormal. It may be. In this determination suspension area, if there is another sign of a cooling system abnormality that the measured temperature has reached the upper limit of the normal temperature, abnormality determination is immediately performed, and the process proceeds to abnormality control.

【0051】尚、判定保留領域を設けず、正常圧力上限
線Aと閉塞判定線Cとを一致させ、正常圧力下限線Bと
漏洩判定線Dとを一致させた制御を行うことも可能であ
る。
It is also possible to perform control in which the normal pressure upper limit line A and the blockage determination line C coincide with each other, and the normal pressure lower limit line B and the leak determination line D coincide with each other without providing the determination suspension area. .

【0052】〔第2実施形態〕図4は、本発明に係る燃
料電池システムの保護装置の第2実施形態を説明するシ
ステム構成図である。同図において、燃料電池スタック
103は、内部に冷却のための冷媒通路を有し、この冷
媒通路とラジエータ200との間は、冷媒配管201に
より接続されている。また冷媒配管201には、冷媒を
循環させる冷媒ポンプ202と、燃料電池スタック10
3の入口付近の温度を計測する温度センサ300と、同
出口付近の温度を計測する温度センサ301と、冷媒ポ
ンプ202の回転数(回転速度)を検出する回転数検出
器302と、冷媒ポンプ202の駆動トルクを検出する
トルク検出器303とが設けられている。
[Second Embodiment] FIG. 4 is a system configuration diagram illustrating a second embodiment of the protection device for a fuel cell system according to the present invention. In the figure, the fuel cell stack 103 has a refrigerant passage for cooling inside, and the refrigerant passage and the radiator 200 are connected by a refrigerant pipe 201. In the refrigerant pipe 201, a refrigerant pump 202 for circulating a refrigerant and the fuel cell stack 10
3, a temperature sensor 300 for measuring the temperature near the outlet, a temperature sensor 301 for measuring the temperature near the outlet, a rotation speed detector 302 for detecting the rotation speed (rotation speed) of the refrigerant pump 202, and a refrigerant pump 202. And a torque detector 303 for detecting the driving torque of the motor.

【0053】回転数検出器302は、冷媒ポンプ202
を駆動する電動機等の回転数を検出することで冷媒ポン
プ202の回転数を検出するものであってもよい。通
常、冷媒ポンプ202を駆動する電動機には、回転数制
御のための回転数検出器が設けられているので、別途冷
媒ポンプ202のための回転数検出器302を設けるこ
となく、前記検出器の出力を用いてもよい。
The rotational speed detector 302 is connected to the refrigerant pump 202
The number of rotations of the refrigerant pump 202 may be detected by detecting the number of rotations of an electric motor or the like that drives the motor. Usually, a motor for driving the refrigerant pump 202 is provided with a rotation speed detector for controlling the rotation speed, so that the rotation speed detector 302 for the refrigerant pump 202 is not separately provided, The output may be used.

【0054】トルク検出器303は、冷媒ポンプ202
の駆動トルクを検出するもので、上記のように電動機を
駆動源をとして用いる場合、電動機の駆動電流値から負
荷である冷媒ポンプ202の駆動トルクを検出すること
ができる。
The torque detector 303 is connected to the refrigerant pump 202
When the electric motor is used as a driving source as described above, the driving torque of the refrigerant pump 202 as a load can be detected from the driving current value of the electric motor.

【0055】そして、燃料電池スタック103の内部の
冷媒通路と冷媒配管201とラジエータ200との内部
には、冷媒が充填され、冷媒ポンプ202により、これ
らの間を冷媒が循環して、燃料電池スタック103を冷
媒により冷却するとともに、冷媒の熱をラジエータ20
0から外部へ放熱するようになっている。
The refrigerant passage, the refrigerant pipe 201, and the radiator 200 inside the fuel cell stack 103 are filled with a refrigerant, and the refrigerant is circulated between them by a refrigerant pump 202, so that the fuel cell stack 103 is cooled by the refrigerant, and the heat of the refrigerant is
Heat is radiated from 0 to the outside.

【0056】回転数検出器302、トルク検出器30
3、温度センサ300、及び温度センサ301からの計
測信号は、それぞれ制御装置400へ入力される。
The rotation number detector 302 and the torque detector 30
3. Measurement signals from the temperature sensor 300 and the temperature sensor 301 are input to the control device 400, respectively.

【0057】制御装置400は、冷媒ポンプ202の目
標回転数範囲データ、冷媒ポンプ202の回転数を冷媒
流量に変換するポンプ特性データ、冷媒ポンプ202の
トルクを冷媒吐出圧力に変換するポンプ特性データ、正
常流量範囲データ、正常吐出圧力範囲データ、及び正常
温度範囲データを記憶する内部データ記憶部を内蔵し、
これらセンサ類からの計測信号を内部データと照合し
て、正常範囲か否かの判断ができるようになっている。
また、制御装置400から、冷媒ポンプ202と、ラジ
エータファン203とに対して制御信号を出力し、それ
ぞれ冷媒流量、ラジエータ200の通風量を制御可能と
なっている。
The control device 400 includes target rotation speed range data of the refrigerant pump 202, pump characteristic data for converting the rotation speed of the refrigerant pump 202 into a refrigerant flow rate, pump characteristic data for converting the torque of the refrigerant pump 202 into a refrigerant discharge pressure, Built-in internal data storage unit to store normal flow range data, normal discharge pressure range data, and normal temperature range data,
By comparing the measurement signals from these sensors with the internal data, it is possible to determine whether or not it is within the normal range.
In addition, a control signal is output from the control device 400 to the refrigerant pump 202 and the radiator fan 203, so that the flow rate of the refrigerant and the flow rate of the radiator 200 can be controlled, respectively.

【0058】通常運転時には、制御装置400は、温度
センサ300、301が検出する温度が所定の範囲内と
なるように、冷媒ポンプ202、ラジエータファン20
3を制御することにより、燃料電池スタック103の動
作温度を所定範囲に維持している。
At the time of normal operation, the control device 400 controls the refrigerant pump 202 and the radiator fan 20 so that the temperatures detected by the temperature sensors 300 and 301 fall within a predetermined range.
3, the operating temperature of the fuel cell stack 103 is maintained within a predetermined range.

【0059】一方、冷却系や制御系に異常が生じて、回
転数検出器302が検出する冷媒ポンプ回転数、または
冷媒ポンプ回転数に基づく冷媒流量、またはトルク検出
器303が検出する冷媒ポンプ駆動トルクに基づく冷媒
吐出圧力と前記冷媒流量との組合せが所定の正常範囲か
ら外れた場合には、制御装置400により冷却系異常判
定がなされ、燃料電池システムの出力制限や発電停止な
どによる処置を行い、燃料電池スタック103の内部温
度上昇による寿命低下を回避するようになっている。
On the other hand, when an abnormality occurs in the cooling system or the control system, the refrigerant pump rotation speed detected by the rotation speed detector 302, the refrigerant flow rate based on the refrigerant pump rotation speed, or the refrigerant pump drive detected by the torque detector 303 is detected. When the combination of the refrigerant discharge pressure based on the torque and the refrigerant flow rate deviates from a predetermined normal range, the controller 400 determines whether the cooling system is abnormal, and performs a measure such as limiting the output of the fuel cell system or stopping power generation. Further, the life of the fuel cell stack 103 is prevented from being shortened due to an increase in internal temperature.

【0060】図5は、第2実施形態における制御装置4
00による冷却系の異常検出動作を説明するフローチャ
ートであり、特に限定されないが、第1実施形態で説明
したように、一定時間(例えば、0.05sec)毎に
呼び出されるサブルーチンとして構成されている。
FIG. 5 shows a control device 4 according to the second embodiment.
FIG. 7 is a flowchart for explaining an abnormality detection operation of the cooling system at 00, but is not particularly limited, but is configured as a subroutine called at regular intervals (for example, 0.05 sec) as described in the first embodiment.

【0061】図5において、まず、回転数検出器302
により冷媒ポンプ202の回転数が検出され(S3
0)、検出された回転数が制御装置400に記憶された
目標回転数範囲データと照合されて、目標回転数範囲か
否かが判定される(S32)。目標回転数範囲でなけれ
ば、S46の異常判定へ移る。
In FIG. 5, first, the rotation speed detector 302
The rotation speed of the refrigerant pump 202 is thus detected (S3
0), the detected rotation speed is compared with the target rotation speed range data stored in the control device 400, and it is determined whether or not the rotation speed is within the target rotation speed range (S32). If it is not the target rotational speed range, the process proceeds to the abnormality determination in S46.

【0062】目標回転数範囲であれば、トルク検出器3
03により冷媒ポンプ202の駆動トルクが検出される
(S34)。次いで前記回転数と制御装置400内部に
記憶されたポンプ特性データとを使用して、冷媒ポンプ
202の流量を推定し(S36)、前記トルクとポンプ
特性データとを使用して冷媒ポンプ202の吐出圧力を
推定し(S38)、推定した流量が正常流量範囲か否か
を判定する(S40)。正常流量範囲でなければ、S4
6の異常判定へ移る。正常流量範囲であれば、次いで正
常吐出圧力範囲か否かが判定され(S42)、正常吐出
圧力範囲でなければ、S46の異常判定へ移る。正常吐
出圧力範囲であれば、異常はないとして処理を終了し、
メインルーチンへリターンする。
If it is within the target rotation speed range, the torque detector 3
03, the drive torque of the refrigerant pump 202 is detected (S34). Next, the flow rate of the refrigerant pump 202 is estimated using the rotation speed and the pump characteristic data stored in the control device 400 (S36), and the discharge of the refrigerant pump 202 is performed using the torque and the pump characteristic data. The pressure is estimated (S38), and it is determined whether the estimated flow rate is in the normal flow rate range (S40). If not in the normal flow rate range, S4
Move to abnormality determination of 6. If it is within the normal flow rate range, it is then determined whether or not it is within the normal discharge pressure range (S42). If it is not within the normal discharge pressure range, the process proceeds to abnormality determination in S46. If it is within the normal discharge pressure range, the process ends as there is no abnormality,
Return to the main routine.

【0063】S46の異常判定では、冷媒ポンプ回転数
異常(高/低)を検出したのか、冷媒流量異常(多/
少)を検出したのか、冷媒吐出圧力異常(高/低)を検
出したのか、或いは流量に対する吐出圧力異常(高/
低)を検出したのかを示す故障モードを修理時の参考の
ために、図示しない不揮発性メモリに記憶する。
In the abnormality determination in S46, it is determined whether the refrigerant pump rotation speed abnormality (high / low) is detected or the refrigerant flow rate abnormality (high / low).
Is detected, a refrigerant discharge pressure abnormality (high / low) is detected, or a discharge pressure abnormality (high /
A failure mode indicating whether or not (low) is detected is stored in a non-volatile memory (not shown) for reference at the time of repair.

【0064】冷媒ポンプ202の回転数が目標回転数範
囲と異なる場合、冷媒ポンプ若しくは冷媒ポンプ制御装
置の故障モードとして記憶する。
When the rotational speed of the refrigerant pump 202 is different from the target rotational speed range, the information is stored as a failure mode of the refrigerant pump or the refrigerant pump controller.

【0065】冷媒流量が正常範囲より多い場合、冷媒回
路の漏洩故障または冷媒ポンプ及びその制御の故障のモ
ードとし、冷媒流量が正常範囲より少ない場合、冷媒回
路の閉塞故障または冷媒ポンプ及びその制御の故障のモ
ードとして記憶する。
When the refrigerant flow rate is higher than the normal range, the mode is set to the mode of the leakage failure of the refrigerant circuit or the failure of the refrigerant pump and its control. When the refrigerant flow rate is lower than the normal range, the blockage failure of the refrigerant circuit or the refrigerant pump and its control. It is stored as a failure mode.

【0066】冷媒ポンプ流量に対する冷媒ポンプ吐出圧
力が正常範囲より高い場合、冷媒回路の詰まり、または
閉塞故障のモードとし、冷媒ポンプ流量に対する冷媒ポ
ンプ吐出圧力が正常範囲より低い場合、冷媒回路の漏
れ、またはエアロック故障のモードとして記憶する。
When the refrigerant pump discharge pressure with respect to the refrigerant pump flow rate is higher than the normal range, the mode of the refrigerant circuit is clogged or blocked. When the refrigerant pump discharge pressure with respect to the refrigerant pump flow rate is lower than the normal range, the refrigerant circuit leaks, Alternatively, it is stored as the airlock failure mode.

【0067】次いで、冷却系に異常が検出された場合の
異常処置、例えば、燃料電池の出力制限、燃料電池の運
転停止等を行い、図示しない警告ランプの点灯または点
滅、図示しない警報ブザーの鳴動等により運転者に異常
発生を告知して(S48)、メインルーチンへリターン
する。
Next, when an abnormality is detected in the cooling system, an abnormal measure is taken, for example, the output of the fuel cell is limited, the operation of the fuel cell is stopped, etc., and a warning lamp (not shown) is turned on or blinking, and a warning buzzer (not shown) is sounded. The driver is notified of the occurrence of an abnormality by, for example, (S48), and the process returns to the main routine.

【0068】〔第3実施形態〕図6は、本発明に係る燃
料電池システムの保護装置の第3実施形態の動作を説明
するフローチャートである。第3実施形態の構成は、図
4に示した第2実施形態の構成と同様である。第3実施
形態では、冷媒ポンプ202の回転数が定常状態ではな
く、加速または減速過程にある場合に、冷媒及び冷媒ポ
ンプの慣性エネルギが変化することにより生じる、冷媒
ポンプ202の駆動トルクと冷媒ポンプ202の吐出圧
力との相関ずれを補正し、冷媒ポンプ回転数が変化過程
にあっても精度よく冷媒ポンプ202の吐出圧力を推定
可能としたものである。
[Third Embodiment] FIG. 6 is a flow chart for explaining the operation of the third embodiment of the protection device for a fuel cell system according to the present invention. The configuration of the third embodiment is the same as the configuration of the second embodiment shown in FIG. In the third embodiment, when the rotation speed of the refrigerant pump 202 is not in a steady state but is in an accelerating or decelerating process, the driving torque of the refrigerant pump 202 and the refrigerant pump due to a change in the inertia energy of the refrigerant and the refrigerant pump. A correlation deviation between the discharge pressure of the refrigerant pump 202 and the discharge pressure of the refrigerant pump 202 is corrected so that the discharge pressure of the refrigerant pump 202 can be accurately estimated even when the rotational speed of the refrigerant pump is changing.

【0069】このため、図6のS34の次に、冷媒ポン
プ回転数変化速度検出ステップ(S35)が追加されて
いる。
Therefore, a step (S35) for detecting the change speed of the rotation speed of the refrigerant pump is added after S34 in FIG.

【0070】S30における最初の冷媒ポンプ回転数を
N1、S35における冷媒ポンプ回転数をN2、S30
の実行時刻からS35の実行時刻までの時間をtとすれ
ば、冷媒ポンプ回転数の変化速度(変化率)αは、次の
式(1)で示される。
The initial refrigerant pump rotational speed in S30 is N1, the refrigerant pump rotational speed in S35 is N2, S30
Assuming that the time from the execution time to the execution time of S35 is t, the change speed (change rate) α of the rotation speed of the refrigerant pump is expressed by the following equation (1).

【0071】[0071]

【数1】α=(N2−N1)/t …(1) そして、S38における冷媒ポンプ吐出圧力推定におい
て、この変化速度αを参照して、この変化速度αが正の
時は、その変化速度に応じて冷媒及び冷媒ポンプを加速
するために駆動トルクが使われるので、冷媒吐出圧力は
その分だけ低く推定し、逆に変化速度αが負の時は、そ
の変化速度に応じて冷媒及び冷媒ポンプの慣性力が働く
ために、駆動トルクに比べて冷媒吐出圧力はその分だけ
高く推定する。
Α = (N2−N1) / t (1) In the refrigerant pump discharge pressure estimation in S38, this change speed α is referred to, and when this change speed α is positive, the change speed Since the drive torque is used to accelerate the refrigerant and the refrigerant pump according to, the refrigerant discharge pressure is estimated to be lower by that amount. Conversely, when the change speed α is negative, the refrigerant and the refrigerant are calculated according to the change speed. Since the inertial force of the pump acts, the refrigerant discharge pressure is estimated to be higher by that amount than the drive torque.

【0072】このような冷媒ポンプ回転数変化速度に応
じた冷媒ポンプ吐出圧力推定値の補正値は、冷媒回路の
シミュレーション結果や燃料電池装置における実験値等
に基づいて作成し、制御装置400の内部データとして
記憶しておくものとする。
The correction value of the refrigerant pump discharge pressure estimated value according to the refrigerant pump rotation speed changing speed is created based on the simulation result of the refrigerant circuit, the experimental value in the fuel cell device, and the like. It shall be stored as data.

【0073】その他のステップは、第2実施形態の同じ
ステップ番号が付与されたステップと同じ動作であるの
で、説明を省略する。
The other steps are the same as the steps of the second embodiment to which the same step numbers are assigned, and thus the description is omitted.

【0074】本実施形態によれば、冷媒ポンプ回転数が
一定速度ではなく、加速または減速している場合にも冷
媒吐出圧力を正確に推定して、燃料電池スタックの温度
上昇が検出されるよりも早期に冷媒循環系の故障を検出
し、燃料電池スタックの温度上昇により引き起こされる
寿命低下を回避することができる。
According to the present embodiment, even when the rotation speed of the refrigerant pump is not constant but is accelerating or decelerating, the refrigerant discharge pressure is accurately estimated, and the temperature rise of the fuel cell stack is detected. Also, it is possible to detect a failure of the refrigerant circulation system at an early stage, and to avoid a shortening of the service life caused by an increase in the temperature of the fuel cell stack.

【0075】〔第4実施形態〕次に、本発明に係る燃料
電池システムの保護装置の第4実施形態を説明する。本
実施形態における流量検知手段は、冷媒ポンプ出口付近
に設けた第1の圧力検出手段と、該第1の圧力検出手段
とは異なる冷媒流路の位置に設けた第2の圧力検出手段
とを備え、第1、第2の圧力検出手段の検出した圧力値
の差分に基づいて冷媒の流量値を推定するものである。
[Fourth Embodiment] Next, a fourth embodiment of the protection device for a fuel cell system according to the present invention will be described. The flow rate detecting means in the present embodiment includes a first pressure detecting means provided near a refrigerant pump outlet, and a second pressure detecting means provided at a position of a refrigerant flow path different from the first pressure detecting means. And estimating the flow rate value of the refrigerant based on the difference between the pressure values detected by the first and second pressure detecting means.

【0076】図7は、本発明に係る燃料電池システムの
保護装置の第4実施形態を説明するシステム構成図であ
る。同図において、燃料電池スタック103は、内部に
冷却のための冷媒通路を有し、この冷媒通路とラジエー
タ200との間は、冷媒配管201により接続されてい
る。また冷媒配管201には、冷媒を循環させる冷媒ポ
ンプ202と、燃料電池スタック103の入口付近の温
度を計測する温度センサ300と、同出口付近の温度を
計測する温度センサ301と、冷媒ポンプ202の吐出
圧力を検出する第1の圧力検出手段である圧力検出器3
02と、第2の圧力検出手段である燃料電池スタック1
03の出口付近の冷媒圧力を検出する圧力検出器303
とが設けられている。
FIG. 7 is a system configuration diagram illustrating a fourth embodiment of the protection device for a fuel cell system according to the present invention. In the figure, the fuel cell stack 103 has a refrigerant passage for cooling inside, and the refrigerant passage and the radiator 200 are connected by a refrigerant pipe 201. In the refrigerant pipe 201, a refrigerant pump 202 for circulating the refrigerant, a temperature sensor 300 for measuring the temperature near the inlet of the fuel cell stack 103, a temperature sensor 301 for measuring the temperature near the outlet, and a refrigerant pump 202 Pressure detector 3 as first pressure detecting means for detecting discharge pressure
02 and the fuel cell stack 1 as the second pressure detecting means
03 pressure detector 303 for detecting the refrigerant pressure near the outlet of 03
Are provided.

【0077】圧力検出器302、303は、特に限定さ
れないが、ダイヤフラムの変位を静電容量の変化として
検出する容量式圧力センサ、半導体ダイアフラムの歪み
により圧力を検出する半導体圧力センサ等を利用するこ
とができる。特に後者は、温度補償回路や増幅回路等も
含めて半導体チップに集積化したもので、実装上好まし
い。
The pressure detectors 302 and 303 are not particularly limited. For example, a capacitance type pressure sensor for detecting displacement of the diaphragm as a change in capacitance, a semiconductor pressure sensor for detecting pressure by distortion of a semiconductor diaphragm, or the like may be used. Can be. In particular, the latter is integrated in a semiconductor chip including a temperature compensation circuit, an amplifier circuit, and the like, and is preferable for mounting.

【0078】圧力検出器302は、冷媒ポンプ202の
出口付近に設けられ、冷媒ポンプ202の吐出圧力を検
出する。圧力検出器303は、圧力検出器302とは異
なる冷媒配管201の位置に設けられている。そして、
制御装置400は、第1の圧力検出器302の設置位置
から第2の圧力検出器303の設置位置までの冷媒回路
の回路圧損に関するデータを記憶し、圧力検出器30
2、303からの圧力信号の差分と回路圧損データによ
り、冷媒流量を推定可能となっている。
The pressure detector 302 is provided near the outlet of the refrigerant pump 202 and detects the discharge pressure of the refrigerant pump 202. The pressure detector 303 is provided at a position of the refrigerant pipe 201 different from the pressure detector 302. And
The control device 400 stores data relating to the circuit pressure loss of the refrigerant circuit from the installation position of the first pressure detector 302 to the installation position of the second pressure detector 303, and
The refrigerant flow rate can be estimated from the difference between the pressure signals from the circuits 2 and 303 and the circuit pressure loss data.

【0079】そして、燃料電池スタック103の内部の
冷媒通路と冷媒配管201とラジエータ200との内部
には、冷媒が充填され、冷媒ポンプ202により、これ
らの間を冷媒が循環して、燃料電池スタック103を冷
媒により冷却するとともに、冷媒の熱をラジエータ20
0から外部へ放熱するようになっている。
A refrigerant is filled in the refrigerant passage, the refrigerant pipe 201, and the radiator 200 inside the fuel cell stack 103, and the refrigerant is circulated between them by the refrigerant pump 202, so that the fuel cell stack 103 is cooled by the refrigerant, and the heat of the refrigerant is
Heat is radiated from 0 to the outside.

【0080】温度センサ300、301、及び圧力検出
器302、303からの計測信号は、それぞれ制御装置
400へ入力される。制御装置400は、正常流量範囲
データ、正常吐出圧力範囲データ、及び正常温度範囲デ
ータを記憶する内部データ記憶部を内蔵し、これらセン
サ類からの計測信号を内部データと照合して、正常範囲
か否かの判断ができるようになっている。また、制御装
置400から、冷媒ポンプ202と、ラジエータファン
203とに対して制御信号を出力し、それぞれ冷媒流
量、ラジエータ200の通風量を制御可能となってい
る。
The measurement signals from the temperature sensors 300 and 301 and the pressure detectors 302 and 303 are input to the control device 400, respectively. The control device 400 has an internal data storage unit for storing normal flow rate range data, normal discharge pressure range data, and normal temperature range data, and compares a measurement signal from these sensors with the internal data to determine whether the data is within the normal range. It is possible to determine whether or not. In addition, a control signal is output from the control device 400 to the refrigerant pump 202 and the radiator fan 203, so that the flow rate of the refrigerant and the flow rate of the radiator 200 can be controlled, respectively.

【0081】通常運転時には、制御装置400は、温度
センサ300、301が検出する温度が所定の範囲内と
なるように、冷媒ポンプ202、ラジエータファン20
3を制御することにより、燃料電池スタック103の動
作温度を所定範囲に維持している。
At the time of normal operation, control device 400 controls refrigerant pump 202 and radiator fan 20 so that the temperatures detected by temperature sensors 300 and 301 fall within a predetermined range.
3, the operating temperature of the fuel cell stack 103 is maintained within a predetermined range.

【0082】一方、冷却系や制御系に異常が生じて、圧
力検出器302が検出する冷媒ポンプ吐出圧力、または
圧力検出器302と303との検出値の差圧に基づく冷
媒流量、または流量と圧力との組合せが所定の正常範囲
から外れた場合には、制御装置400により冷却系異常
判定がなされ、燃料電池システムの出力制限や発電停止
などによる処置を行い、燃料電池スタック103の内部
温度上昇による寿命低下を回避するようになっている。
On the other hand, if an abnormality occurs in the cooling system or the control system, the refrigerant pump discharge pressure detected by the pressure detector 302 or the refrigerant flow rate based on the differential pressure between the detection values of the pressure detectors 302 and 303, or the refrigerant flow rate When the combination with the pressure is out of the predetermined normal range, the controller 400 determines the abnormality of the cooling system, performs a measure such as limiting the output of the fuel cell system or stopping the power generation, and raises the internal temperature of the fuel cell stack 103. To reduce the life of the battery.

【0083】図8は、第4実施形態における制御装置4
00による冷却系の異常検出動作を説明するフローチャ
ートであり、特に限定されないが、第1実施形態で説明
したように、一定時間(例えば、0.05sec)毎に
呼び出されるサブルーチンとして構成されている。
FIG. 8 shows a control device 4 according to the fourth embodiment.
FIG. 7 is a flowchart for explaining an abnormality detection operation of the cooling system at 00, but is not particularly limited, but is configured as a subroutine called at regular intervals (for example, 0.05 sec) as described in the first embodiment.

【0084】図8において、まず、圧力検出器302に
より冷媒ポンプ202の吐出圧力が検出され(S5
0)、検出された圧力が内部データと照合されて、正常
吐出圧力範囲か否かが判定される(S52)。正常吐出
圧力範囲でなければ、S62の異常判定へ移る。
In FIG. 8, first, the discharge pressure of the refrigerant pump 202 is detected by the pressure detector 302 (S5).
0), the detected pressure is collated with the internal data, and it is determined whether or not the pressure is within the normal discharge pressure range (S52). If it is not in the normal discharge pressure range, the process proceeds to the abnormality determination in S62.

【0085】正常吐出圧力範囲であれば、次いで圧力検
出器303により燃料電池スタック103の出口付近の
冷媒圧力が検出され(S54)、この検出された圧力及
びS50で検出された冷媒ポンプ吐出圧力の差圧と、冷
媒回路の回路圧損とに基づいて、冷媒ポンプ流量を推定
し(S56)、推定された冷媒流量と内部データとを照
合して、正常流量範囲か否かを判定する(S58)。正
常流量範囲でなければ、S62の異常判定へ移る。正常
流量範囲であれば、異常はないとして処理を終了し、メ
インルーチンへリターンする。
If it is within the normal discharge pressure range, the refrigerant pressure near the outlet of the fuel cell stack 103 is detected by the pressure detector 303 (S54), and the detected pressure and the refrigerant pump discharge pressure detected at S50 are detected. The refrigerant pump flow rate is estimated based on the differential pressure and the circuit pressure loss of the refrigerant circuit (S56), and the estimated refrigerant flow rate is compared with the internal data to determine whether the flow rate is within the normal flow rate range (S58). . If the flow rate is not within the normal flow rate range, the process proceeds to the abnormality determination in S62. If the flow rate is within the normal flow range, the process is terminated assuming that there is no abnormality and the process returns to the main routine.

【0086】S62の異常判定では、冷媒流量異常(多
/少)を検出したのか、冷媒吐出圧力異常(高/低)を
検出したのか、或いは流量に対する吐出圧力異常(高/
低)を検出したのかを示す故障モードを修理時の参考の
ために、図示しない不揮発性メモリに記憶する。
In the abnormality determination at S62, whether an abnormality in the refrigerant flow rate (high / low), an abnormality in the refrigerant discharge pressure (high / low) is detected, or an abnormality in the discharge pressure (high / low) with respect to the flow rate is detected.
A failure mode indicating whether or not (low) is detected is stored in a non-volatile memory (not shown) for reference at the time of repair.

【0087】冷媒流量が正常範囲より多い場合、冷媒回
路の漏洩故障または冷媒ポンプ及びその制御の故障のモ
ードとし、冷媒流量が正常範囲より少ない場合、冷媒回
路の閉塞故障または冷媒ポンプ及びその制御の故障のモ
ードとして記憶する。
When the refrigerant flow rate is higher than the normal range, the mode is set to the mode of the leakage failure of the refrigerant circuit or the failure of the refrigerant pump and its control. When the refrigerant flow rate is lower than the normal range, the blockage failure of the refrigerant circuit or the refrigerant pump and its control. It is stored as a failure mode.

【0088】冷媒ポンプ流量に対する冷媒ポンプ吐出圧
力が正常範囲より高い場合、冷媒回路の詰まり、または
閉塞故障のモードとし、冷媒ポンプ流量に対する冷媒ポ
ンプ吐出圧力が正常範囲より低い場合、冷媒回路の漏
れ、またはエアロック故障のモードとして記憶する。
When the refrigerant pump discharge pressure with respect to the refrigerant pump flow rate is higher than the normal range, the mode of the refrigerant circuit is clogged or blocked. When the refrigerant pump discharge pressure with respect to the refrigerant pump flow rate is lower than the normal range, the refrigerant circuit leaks. Alternatively, it is stored as the airlock failure mode.

【0089】次いで、冷却系に異常が検出された場合の
異常処置、例えば、燃料電池の出力制限、燃料電池の運
転停止等を行い、図示しない警告ランプの点灯または点
滅、図示しない警報ブザーの鳴動等により運転者に異常
発生を告知して(S64)、メインルーチンへリターン
する。
Next, when an abnormality is detected in the cooling system, an abnormal measure is taken, for example, the output of the fuel cell is limited, the operation of the fuel cell is stopped, etc., and a warning lamp (not shown) is turned on or blinking, and a warning buzzer (not shown) is sounded. The driver is notified of the occurrence of an abnormality by, for example, (S64), and the process returns to the main routine.

【0090】本実施形態によれば、冷媒ポンプ吐出圧力
を検出する第1の圧力検出手段と、冷媒回路の他の部分
の圧力を検出する第2の圧力検出手段により、冷媒の圧
力値および流量値を検知できるようになり、直接冷媒流
量を検出することが困難な構成においても燃料電池シス
テムの保護装置の検出手段の構成を簡素化し、コスト低
減を可能にするという効果がある。
According to this embodiment, the first pressure detecting means for detecting the discharge pressure of the refrigerant pump and the second pressure detecting means for detecting the pressure of the other part of the refrigerant circuit provide the pressure value and flow rate of the refrigerant. This makes it possible to detect the value, and even in a configuration in which it is difficult to directly detect the flow rate of the refrigerant, there is an effect that the configuration of the detection means of the protection device of the fuel cell system can be simplified and the cost can be reduced.

【0091】尚、第1の圧力検出手段である圧力検出器
302は、冷媒ポンプの吐出圧力を検出するために冷媒
ポンプ202の出口付近に配置したが、冷媒流量を推定
するための差圧を得るための第2の圧力検出手段である
圧力検出器303は、冷媒回路内で安定した圧力損失特
性が得られる限りにおいて、取付部位は任意に設定する
ことができる。
Although the pressure detector 302 as the first pressure detecting means is disposed near the outlet of the refrigerant pump 202 for detecting the discharge pressure of the refrigerant pump, the pressure detector 302 detects a differential pressure for estimating the refrigerant flow rate. The mounting portion of the pressure detector 303, which is the second pressure detecting means for obtaining, can be set arbitrarily as long as stable pressure loss characteristics can be obtained in the refrigerant circuit.

【0092】〔第5実施形態〕図9は、本発明に係る燃
料電池システムの保護装置の第5実施形態を説明するシ
ステム構成図である。同図において、燃料電池スタック
103は、内部に冷却のための冷媒通路を有し、この冷
媒通路とラジエータ200との間は、冷媒配管201に
より接続されている。また冷媒配管201には、冷媒を
循環させる冷媒ポンプ202と、燃料電池スタック10
3の入口付近の温度を計測する温度センサ300と、同
出口付近の温度を計測する温度センサ301と、冷媒ポ
ンプ202の吐出圧力を検出する圧力検出器302とが
設けられている。
[Fifth Embodiment] FIG. 9 is a system configuration diagram for explaining a fifth embodiment of the protection device for a fuel cell system according to the present invention. In the figure, the fuel cell stack 103 has a refrigerant passage for cooling inside, and the refrigerant passage and the radiator 200 are connected by a refrigerant pipe 201. In the refrigerant pipe 201, a refrigerant pump 202 for circulating a refrigerant and the fuel cell stack 10
3, a temperature sensor 300 for measuring the temperature near the inlet, a temperature sensor 301 for measuring the temperature near the outlet, and a pressure detector 302 for detecting the discharge pressure of the refrigerant pump 202.

【0093】本実施形態と第4実施形態との構成上の相
違は、第4実施形態における第2の圧力検出手段である
圧力検出器303が削除されていることと、制御装置4
00に、冷媒ポンプ202の回転数制御値(ほぼ流量に
対応する)に対して決まる正常吐出圧力範囲を内部デー
タとして記憶していることである。その他の構成は、第
9実施形態と同様である。
The difference between the present embodiment and the fourth embodiment is that the pressure detector 303 as the second pressure detecting means in the fourth embodiment is eliminated, and that the control device 4
00, the normal discharge pressure range determined for the rotation speed control value of the refrigerant pump 202 (which substantially corresponds to the flow rate) is stored as internal data. Other configurations are the same as in the ninth embodiment.

【0094】図10は、第5実施形態における制御装置
400による冷却系の異常検出動作を説明するフローチ
ャートであり、特に限定されないが、第1実施形態で説
明したように、一定時間(例えば、0.05sec)毎
に呼び出されるサブルーチンとして構成されている。
FIG. 10 is a flowchart for explaining the abnormality detection operation of the cooling system by the control device 400 in the fifth embodiment. Although not particularly limited, as described in the first embodiment, a predetermined time (for example, 0 .05 sec).

【0095】図10において、まず、圧力検出器302
により冷媒ポンプ202の吐出圧力が検出され(S8
0)、検出された圧力と、そのときの冷媒ポンプ回転数
制御値に対応する正常吐出圧力範囲を示す内部データと
の照合により、正常吐出圧力範囲か否かを定する(S8
2)。正常吐出圧力範囲でなければ、S86の異常判定
へ移る。
In FIG. 10, first, the pressure detector 302
As a result, the discharge pressure of the refrigerant pump 202 is detected (S8).
0), it is determined whether or not the pressure is within the normal discharge pressure range by collating the detected pressure with internal data indicating the normal discharge pressure range corresponding to the refrigerant pump rotation speed control value at that time (S8).
2). If it is not in the normal discharge pressure range, the process proceeds to the abnormality determination in S86.

【0096】正常吐出圧力範囲であれば、正常判定とし
て(S84)、処理を終了し、メインルーチンへリター
ンする。
If it is within the normal discharge pressure range, it is determined as normal (S84), the process is terminated, and the process returns to the main routine.

【0097】S86の異常判定では、冷媒吐出圧力異常
(高/低)を検出したのか、或いは冷媒ポンプ回転数制
御値に対する吐出圧力異常(高/低)を検出したのかを
示す故障モードを修理時の参考のために、図示しない不
揮発性メモリに記憶する。
In the abnormality determination of S86, a failure mode indicating whether a refrigerant discharge pressure abnormality (high / low) is detected or a discharge pressure abnormality (high / low) with respect to the refrigerant pump rotation speed control value is detected is repaired. Are stored in a non-volatile memory (not shown) for reference.

【0098】冷媒ポンプ流量に対する冷媒ポンプ吐出圧
力が正常範囲より高い場合、冷媒回路の詰まり、または
閉塞故障のモードとし、冷媒ポンプ流量に対する冷媒ポ
ンプ吐出圧力が正常範囲より低い場合、冷媒回路の漏
れ、またはエアロック故障のモードとして記憶する。
If the refrigerant pump discharge pressure with respect to the refrigerant pump flow rate is higher than the normal range, a mode of clogging or blockage failure of the refrigerant circuit is set. If the refrigerant pump discharge pressure with respect to the refrigerant pump flow rate is lower than the normal range, leakage of the refrigerant circuit will occur. Alternatively, it is stored as the airlock failure mode.

【0099】次いで、冷却系に異常が検出された場合の
異常処置、例えば、燃料電池の出力制限、燃料電池の運
転停止等を行い、図示しない警告ランプの点灯または点
滅、図示しない警報ブザーの鳴動等により運転者に異常
発生を告知して(S88)、メインルーチンへリターン
する。
Next, when an abnormality is detected in the cooling system, an abnormal measure is taken, for example, the output of the fuel cell is limited, the operation of the fuel cell is stopped, etc., and a warning lamp (not shown) is turned on or blinking, and a warning buzzer (not shown) is sounded. Then, the driver is notified of the occurrence of an abnormality (S88), and the process returns to the main routine.

【0100】本実施形態によれば、従来の冷却系に対し
て、冷媒ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出器と、制
御装置の内部データ及び僅かのプログラムの追加だけ
で、冷却系に異常が生じた場合、温度が寿命低下限界に
至る前に、確実且つ速やかに寿命低下回避のための異常
制御を行うことができるという効果がある。
According to the present embodiment, an abnormality in the cooling system can be achieved only by adding the pressure detector for detecting the discharge pressure of the refrigerant pump and the internal data of the control device and a small program to the conventional cooling system. If this occurs, there is an effect that abnormal control for avoiding a reduction in life can be performed reliably and promptly before the temperature reaches the life reduction limit.

【0101】また本実施形態によれば、第1ないし第4
実施形態のような詳細な故障モードの判定は困難である
が、簡易的に冷媒システムの故障状況の記憶が可能であ
り、費用対効果の点からも適用性が高い。
Also, according to the present embodiment, the first through fourth
Although it is difficult to determine the failure mode in detail as in the embodiment, it is possible to easily store the failure state of the refrigerant system, and it is highly applicable in terms of cost effectiveness.

【0102】〔第6実施形態〕図11は、本発明に係る
燃料電池システムの保護装置の第6実施形態を説明する
システム構成図である。同図において、空気圧縮装置1
00は燃料電池で使用する空気を圧縮し、断熱圧縮され
て温度が上昇した空気を熱交換装置101で冷却し、冷
却した空気を加湿装置102により加湿し、加湿された
空気を燃料電池スタック103に供給し、燃料電池スタ
ック103から排出される空気流量を空気流量制御弁1
04により制御している。
Sixth Embodiment FIG. 11 is a system configuration diagram for explaining a sixth embodiment of the protection device for a fuel cell system according to the present invention. In the figure, an air compressor 1
Reference numeral 00 denotes the air used in the fuel cell, which is adiabatically compressed, and the air whose temperature has risen is cooled by the heat exchange device 101, the cooled air is humidified by the humidifier 102, and the humidified air is discharged into the fuel cell stack 103 And the air flow discharged from the fuel cell stack 103 to the air flow control valve 1.
04.

【0103】熱交換装置101は、内部に冷却のための
冷媒通路を有し、この冷媒通路とラジエータ200との
間は、冷媒配管201により接続されている。また冷媒
配管201上には、冷媒ポンプ202と、熱交換装置1
01の冷媒入口付近に冷媒温度センサ301が設けられ
ている。そして、熱交換装置101の内部の冷媒通路と
冷媒配管201とラジエータ200との内部には、冷媒
が充填され、冷媒ポンプ202により、これらの間を冷
媒が循環して、熱交換装置101を冷媒により冷却する
とともに、冷媒の熱をラジエータ200から外部へ放熱
するようになっている。
The heat exchanger 101 has a refrigerant passage for cooling inside, and the refrigerant passage and the radiator 200 are connected by a refrigerant pipe 201. On the refrigerant pipe 201, a refrigerant pump 202 and the heat exchange device 1
A refrigerant temperature sensor 301 is provided in the vicinity of the refrigerant inlet 01. The refrigerant is filled in the refrigerant passage, the refrigerant pipe 201, and the radiator 200 inside the heat exchange device 101, and the refrigerant is circulated therebetween by the refrigerant pump 202, so that the heat exchange device 101 And the heat of the refrigerant is radiated from the radiator 200 to the outside.

【0104】制御装置400へは、空気温度センサ30
0、冷媒温度センサ301からの温度計測信号が入力さ
れる一方、制御装置400から、冷媒ポンプ202と、
ラジエータファン203とに対して制御信号を出力し、
それぞれ冷媒流量、ラジエータ200の通風量を制御可
能となっている。
The control device 400 receives the air temperature sensor 30
0, while the temperature measurement signal from the refrigerant temperature sensor 301 is inputted, the refrigerant pump 202,
A control signal is output to the radiator fan 203,
It is possible to control the flow rate of the refrigerant and the flow rate of the radiator 200 respectively.

【0105】通常運転時には、制御装置400は、熱交
換装置101から加湿装置102に供給される空気温度
を検出する空気温度センサ300、冷媒温度センサ30
1が検出する温度が所定の範囲内となるように、冷媒ポ
ンプ202、ラジエータファン203を制御することに
より、加湿装置102に供給される空気の温度を所定範
囲に維持している。
At the time of normal operation, the control device 400 includes the air temperature sensor 300 for detecting the temperature of the air supplied from the heat exchange device 101 to the humidifying device 102 and the refrigerant temperature sensor 30.
By controlling the refrigerant pump 202 and the radiator fan 203 so that the temperature detected by 1 falls within a predetermined range, the temperature of the air supplied to the humidifier 102 is maintained within a predetermined range.

【0106】一方、冷却系や制御系に異常が生じて、流
量検出器302が検出する流量、または圧力検出器30
3が検出する圧力、または流量と圧力との組合せが所定
の正常範囲から外れた場合には、制御装置400により
冷却系異常判定がなされ、空気圧縮装置100の停止や
空気流量制御弁104の開放などによる異常処置を行
い、空気温度の異常上昇による加湿装置102や燃料電
池スタック103の寿命低下を回避するようになってい
る。
On the other hand, when an abnormality occurs in the cooling system or the control system, the flow rate detected by the flow rate detector 302 or the pressure
If the detected pressure or the combination of the flow rate and the pressure is out of the predetermined normal range, the controller 400 determines whether the cooling system is abnormal, and stops the air compressor 100 and opens the air flow control valve 104. Abnormal measures such as those described above are performed to avoid a reduction in the life of the humidifier 102 and the fuel cell stack 103 due to an abnormal rise in the air temperature.

【0107】第6実施形態における制御装置400によ
る冷却系の異常検出動作を説明するフローチャートは、
第1実施形態で説明した図2とほぼ同様であるが、S2
2の異常処置・告知の内、異常処置が空気圧縮装置10
0の停止や空気流量制御弁104の開放などに置き換わ
る点が第1実施形態と異なる。
The flowchart explaining the abnormality detection operation of the cooling system by the control device 400 in the sixth embodiment is as follows.
Although substantially the same as FIG. 2 described in the first embodiment, S2
Of the abnormal treatments / notifications of 2, the abnormal treatment is performed by the air compressor 10
This embodiment is different from the first embodiment in that it is replaced with a stop of 0 or opening of the air flow control valve 104.

【0108】〔第7実施形態〕図12は、本発明に係る
燃料電池システムの保護装置の第7実施形態を説明する
システム構成図である。図12において、第6実施形態
(図11)の流量検出器302及び圧力検出器303に
代えて、冷媒ポンプ202の回転数を検出する回転数検
出器302及び同駆動トルクを検出するトルク検出器3
03が設けられている点が異なる。その他の構成要素は
同じである。
[Seventh Embodiment] FIG. 12 is a system configuration diagram illustrating a protection device for a fuel cell system according to a seventh embodiment of the present invention. 12, in place of the flow detector 302 and the pressure detector 303 of the sixth embodiment (FIG. 11), a rotation detector 302 for detecting the rotation of the refrigerant pump 202 and a torque detector for detecting the same driving torque 3
03 is provided. Other components are the same.

【0109】回転数検出器302は、冷媒ポンプ202
を駆動する電動機等の回転数を検出することで冷媒ポン
プ202の回転数を検出するものであってもよい。通
常、冷媒ポンプ202を駆動する電動機には、回転数制
御のための回転数検出器が設けられているので、別途冷
媒ポンプ202のための回転数検出器302を設けるこ
となく、前記検出器の出力を用いてもよい。
[0109] The rotation speed detector 302
The number of rotations of the refrigerant pump 202 may be detected by detecting the number of rotations of an electric motor or the like that drives the motor. Usually, a motor for driving the refrigerant pump 202 is provided with a rotation speed detector for controlling the rotation speed, so that the rotation speed detector 302 for the refrigerant pump 202 is not separately provided, The output may be used.

【0110】トルク検出器303は、冷媒ポンプ202
の駆動トルクを検出するもので、上記のように電動機を
駆動源をとして用いる場合、電動機の駆動電流値から負
荷である冷媒ポンプ202の駆動トルクを検出すること
ができる。
The torque detector 303 is connected to the refrigerant pump 202
When the electric motor is used as a driving source as described above, the driving torque of the refrigerant pump 202 as a load can be detected from the driving current value of the electric motor.

【0111】第7実施形態における制御装置400によ
る冷却系の異常検出動作を説明するフローチャートは、
第2実施形態で説明した図5とほぼ同様であるが、S4
8の異常処置・告知の内、異常処置が空気圧縮装置10
0の停止や空気流量制御弁104の開放などに置き換わ
る点が第2実施形態と異なる。
The flowchart for explaining the abnormality detection operation of the cooling system by the control device 400 in the seventh embodiment is as follows.
Although substantially the same as FIG. 5 described in the second embodiment, S4
8. Among the abnormal treatments / notifications of 8, the abnormal treatment is air compression device 10
The second embodiment differs from the second embodiment in that it is replaced with a stop of 0 or opening of the air flow control valve 104.

【0112】〔第8実施形態〕第8実施形態の構成は、
図12に示した第7実施形態の構成と同様である。第8
実施形態では、冷媒ポンプ202の回転数が定常状態で
はなく、加速または減速過程にある場合に、冷媒及び冷
媒ポンプの慣性エネルギが変化することにより生じる、
冷媒ポンプ202の駆動トルクと冷媒ポンプ202の吐
出圧力との相関ずれを補正し、冷媒ポンプ回転数が変化
過程にあっても精度よく冷媒ポンプ202の吐出圧力を
推定可能としたものである。
[Eighth Embodiment] The configuration of the eighth embodiment is as follows.
This is the same as the configuration of the seventh embodiment shown in FIG. 8th
In the embodiment, when the rotation speed of the refrigerant pump 202 is not in a steady state but is in an accelerating or decelerating process, it is caused by a change in the inertia energy of the refrigerant and the refrigerant pump.
The correlation deviation between the drive torque of the refrigerant pump 202 and the discharge pressure of the refrigerant pump 202 is corrected, so that the discharge pressure of the refrigerant pump 202 can be accurately estimated even when the rotational speed of the refrigerant pump is changing.

【0113】第8実施形態における制御装置400によ
る冷却系の異常検出動作を説明するフローチャートは、
第3実施形態で説明した図6とほぼ同様であるが、S4
8の異常処置・告知の内、異常処置が空気圧縮装置10
0の停止や空気流量制御弁104の開放などに置き換わ
る点が第3実施形態と異なる。
The flowchart for explaining the abnormality detection operation of the cooling system by the control device 400 in the eighth embodiment is as follows.
Although substantially the same as FIG. 6 described in the third embodiment,
8. Among the abnormal treatments / notifications of 8, the abnormal treatment is air compression device 10
The third embodiment is different from the third embodiment in that it is replaced with a stop of 0 or opening of the air flow control valve 104.

【0114】〔第9実施形態〕図13は、本発明に係る
燃料電池システムの保護装置の第9実施形態を説明する
システム構成図である。第4実施形態と同様に、本実施
形態における流量検知手段は、冷媒ポンプ出口付近に設
けた第1の圧力検出手段と、該第1の圧力検出手段とは
異なる冷媒流路の位置に設けた第2の圧力検出手段とを
備え、第1、第2の圧力検出手段の検出した圧力値の差
分に基づいて冷媒の流量値を推定するものである。
[Ninth Embodiment] FIG. 13 is a system configuration diagram for explaining a ninth embodiment of a protection device for a fuel cell system according to the present invention. As in the fourth embodiment, the flow rate detecting means in the present embodiment is provided at a first pressure detecting means provided near a refrigerant pump outlet, and at a position of a refrigerant flow path different from the first pressure detecting means. A second pressure detecting means for estimating a refrigerant flow value based on a difference between the pressure values detected by the first and second pressure detecting means.

【0115】図13において、第6実施形態(図11)
の流量検出器302及び圧力検出器303に代えて、冷
媒ポンプ202の吐出圧力を検出する第1の圧力検出手
段である圧力検出器302及び熱交換装置101の出口
付近の冷媒圧力を検出する第2の圧力検出手段である圧
力検出器303が設けられている点が異なる。その他の
構成要素は同じである。
In FIG. 13, the sixth embodiment (FIG. 11)
Instead of the flow detector 302 and the pressure detector 303, the pressure detector 302 which is the first pressure detecting means for detecting the discharge pressure of the refrigerant pump 202 and the second pressure detector which detects the refrigerant pressure near the outlet of the heat exchange device 101 2 in that a pressure detector 303 as pressure detecting means is provided. Other components are the same.

【0116】図14は、第9実施形態における制御装置
400による冷却系の異常検出動作を説明するフローチ
ャートである。同図は、第4実施形態で説明した図8と
ほぼ同様であるが、図8のS54に代えて図14のS5
5で熱交換装置出口の冷媒圧力を検出していること、及
びS64の異常処置・告知の内、異常処置が空気圧縮装
置100の停止や空気流量制御弁104の開放などに置
き換わる点が第4実施形態と異なる。
FIG. 14 is a flow chart for explaining a cooling system abnormality detecting operation by the control device 400 in the ninth embodiment. This figure is almost the same as FIG. 8 described in the fourth embodiment, but replaces S54 in FIG. 8 with S5 in FIG.
The fourth point is that the refrigerant pressure at the outlet of the heat exchange device is detected in step S5, and the abnormal treatment is replaced by stopping the air compressor 100 or opening the air flow control valve 104 among the abnormal treatments and notifications in S64. Different from the embodiment.

【0117】〔第10実施形態〕図15は、本発明に係
る燃料電池システムの保護装置の第10実施形態を説明
するシステム構成図である。
[Tenth Embodiment] FIG. 15 is a system configuration diagram for explaining a tenth embodiment of the protection device for a fuel cell system according to the present invention.

【0118】本実施形態と第9実施形態との構成上の相
違は、第9実施形態における第2の圧力検出手段である
圧力検出器303が削除されていることと、制御装置4
00に、冷媒ポンプ202の回転数制御値(ほぼ流量に
対応する)に対して決まる正常吐出圧力範囲を内部デー
タとして記憶していることである。その他の構成は、第
9実施形態と同様である。
The difference between the present embodiment and the ninth embodiment is that the pressure detector 303 serving as the second pressure detecting means in the ninth embodiment is omitted, and the control device 4
00, the normal discharge pressure range determined for the rotation speed control value of the refrigerant pump 202 (which substantially corresponds to the flow rate) is stored as internal data. Other configurations are the same as in the ninth embodiment.

【0119】第10実施形態における制御装置400に
よる冷却系の異常検出動作を説明するフローチャート
は、第5実施形態で説明した図10とほぼ同様である
が、S88の異常処置・告知の内、異常処置が空気圧縮
装置100の停止や空気流量制御弁104の開放などに
置き換わる点が第5実施形態と異なる。
The flowchart for explaining the abnormality detection operation of the cooling system by the control device 400 in the tenth embodiment is almost the same as that in FIG. 10 described in the fifth embodiment. The difference from the fifth embodiment is that the treatment is replaced by stopping the air compressor 100, opening the air flow control valve 104, and the like.

【0120】以上、好ましい実施の形態について説明し
たが、これらは本発明を限定するものではない。特に、
各実施形態で示した、冷媒の圧力値を検出または推定す
る圧力検知手段と、冷媒の流量値を検出または推定する
流量検知手段とは、対象システムに応じて適宜選択され
るべきものであり、具体的な手段や組合せは任意であ
る。
Although the preferred embodiments have been described above, they do not limit the present invention. In particular,
In each embodiment, the pressure detection means for detecting or estimating the pressure value of the refrigerant and the flow rate detection means for detecting or estimating the flow rate value of the refrigerant are to be appropriately selected according to the target system, Specific means and combinations are arbitrary.

【0121】また、流量検知手段として、冷媒ポンプ出
口付近に設けた第1の圧力検出手段と、該第1の圧力検
出手段とは異なる冷媒流路の位置に設けた第2の圧力検
出手段と、を備え、第1、第2の圧力検出手段の検出し
た圧力値の差分に基づいて冷媒の流量値を推定する場
合、第2の圧力検出手段は、冷媒回路内で安定した圧力
損失特性が得られる限りにおいて、取付位置は任意に設
定することができる。
As flow rate detecting means, a first pressure detecting means provided near a refrigerant pump outlet and a second pressure detecting means provided at a position of a refrigerant flow path different from the first pressure detecting means are provided. When the flow rate value of the refrigerant is estimated based on the difference between the pressure values detected by the first and second pressure detection means, the second pressure detection means has a stable pressure loss characteristic in the refrigerant circuit. As long as it can be obtained, the mounting position can be set arbitrarily.

【0122】また、冷媒ポンプの流量と圧力とによる異
常判定においては、正常運転範囲と故障判定範囲との間
に第2領域である判定保留領域を設けてもよい。そし
て、流量及び圧力の判定結果が判定保留領域となった場
合、直ちに燃料電池システムの停止処置を行わず、出力
制限して運転を継続し、温度検知信号など他の診断信号
が該信号の判定保留領域となるなど、さらに異常の兆候
が現れたとき、運転停止処置を行うようにすると、さら
に信頼性の高いシステムを構築することができる。
Further, in the abnormality determination based on the flow rate and the pressure of the refrigerant pump, a determination suspension area as a second area may be provided between the normal operation range and the failure determination range. When the determination result of the flow rate and the pressure is in the determination suspension area, the fuel cell system is not immediately stopped, the output is limited, the operation is continued, and another diagnostic signal such as a temperature detection signal is determined based on the determination of the signal. If a sign of an abnormality such as a reserved area appears, if an operation stop operation is performed, a more reliable system can be constructed.

【0123】さらに、実施形態においては、冷媒ポンプ
の回転数と駆動トルクとを検出し、これらに基づいて冷
媒ポンプの流量と吐出圧力とを推定し、流量及び吐出圧
力が正常運転範囲か否かを判定したが、回転数と駆動ト
ルクから流量と吐出圧力を推定する過程を省略し、冷媒
ポンプの回転数や駆動トルクそのもの値の正常運転範囲
との比較に基づいて異常判定を行ってもよい。
Further, in the embodiment, the rotation speed and the driving torque of the refrigerant pump are detected, and the flow rate and the discharge pressure of the refrigerant pump are estimated based on these, and whether or not the flow rate and the discharge pressure are in the normal operation range. However, the process of estimating the flow rate and the discharge pressure from the rotation speed and the driving torque may be omitted, and the abnormality determination may be performed based on the comparison of the rotation speed of the refrigerant pump and the driving torque itself with the normal operation range. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る燃料電池システムの保護装置の第
1実施形態の構成を示すシステム構成図である。
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a configuration of a first embodiment of a protection device for a fuel cell system according to the present invention.

【図2】第1実施形態の動作を説明するフローチャート
である。
FIG. 2 is a flowchart illustrating the operation of the first embodiment.

【図3】冷媒ポンプ吐出流量と冷媒ポンプ吐出圧力との
正常運転範囲、異常範囲、判定を保留する第2領域をそ
れぞれ示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a normal operation range, an abnormal range, and a second region in which determination is suspended between a refrigerant pump discharge flow rate and a refrigerant pump discharge pressure.

【図4】本発明に係る燃料電池システムの保護装置の第
2、第3実施形態の構成を示すシステム構成図である。
FIG. 4 is a system configuration diagram showing the configurations of second and third embodiments of the protection device of the fuel cell system according to the present invention.

【図5】第2実施形態の動作を説明するフローチャート
である。
FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of the second embodiment.

【図6】第3実施形態の動作を説明するフローチャート
である。
FIG. 6 is a flowchart illustrating the operation of the third embodiment.

【図7】本発明に係る燃料電池システムの保護装置の第
4実施形態の構成を示すシステム構成図である。
FIG. 7 is a system configuration diagram showing a configuration of a fourth embodiment of a protection device for a fuel cell system according to the present invention.

【図8】第4実施形態の動作を説明するフローチャート
である。
FIG. 8 is a flowchart illustrating the operation of the fourth embodiment.

【図9】本発明に係る燃料電池システムの保護装置の第
5実施形態の構成を示すシステム構成図である。
FIG. 9 is a system configuration diagram showing a configuration of a fifth embodiment of a protection device for a fuel cell system according to the present invention.

【図10】第5実施形態の動作を説明するフローチャー
トである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating the operation of the fifth embodiment.

【図11】本発明に係る燃料電池システムの保護装置の
第6実施形態の構成を示すシステム構成図である。
FIG. 11 is a system configuration diagram showing a configuration of a sixth embodiment of a protection device for a fuel cell system according to the present invention.

【図12】本発明に係る燃料電池システムの保護装置の
第7、第8実施形態の構成を示すシステム構成図であ
る。
FIG. 12 is a system configuration diagram showing configurations of a protection device for a fuel cell system according to seventh and eighth embodiments of the present invention.

【図13】本発明に係る燃料電池システムの保護装置の
第9実施形態の構成を示すシステム構成図である。
FIG. 13 is a system configuration diagram showing a configuration of a ninth embodiment of a protection device for a fuel cell system according to the present invention.

【図14】第9実施形態の動作を説明するフローチャー
トである。
FIG. 14 is a flowchart illustrating the operation of the ninth embodiment.

【図15】本発明に係る燃料電池システムの保護装置の
第10実施形態の構成を示すシステム構成図である。
FIG. 15 is a system configuration diagram showing a configuration of a tenth embodiment of a protection device for a fuel cell system according to the present invention.

【図16】第1の従来技術の構成を示すシステム構成図
である。
FIG. 16 is a system configuration diagram showing a configuration of a first conventional technique.

【図17】第2の従来技術の構成を示すシステム構成図
である。
FIG. 17 is a system configuration diagram showing a configuration of a second conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

103 燃料電池スタック 200 ラジエータ 201 冷媒配管 202 冷媒ポンプ 203 ラジエータファン 300 温度センサ 301 温度センサ 302 流量検出器 303 圧力検出器 400 制御装置 103 Fuel cell stack 200 Radiator 201 Refrigerant piping 202 Refrigerant pump 203 Radiator fan 300 Temperature sensor 301 Temperature sensor 302 Flow detector 303 Pressure detector 400 Control device

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料電池の発熱部とラジエータとの間に
冷媒を循環させる冷媒ポンプを備えた燃料電池システム
の保護装置であって、 冷媒の圧力値を検出または推定する圧力検知手段と、 冷媒の流量値を検出または推定する流量検知手段と、 これら圧力検知手段及び流量検知手段による圧力値及び
流量値が正常か異常かを判定する判定手段と、 この判定手段が異常と判定したとき燃料電池の出力を制
限又は運転を停止させる異常制御手段と、 を備えたことを特徴とする燃料電池システムの保護装
置。
1. A protection device for a fuel cell system comprising a refrigerant pump for circulating a refrigerant between a heat generating part of a fuel cell and a radiator, comprising: a pressure detecting means for detecting or estimating a pressure value of the refrigerant; Flow rate detecting means for detecting or estimating the flow rate value of the fuel cell; determining means for determining whether the pressure value and flow rate value by the pressure detecting means and the flow rate detecting means are normal or abnormal; An abnormality control means for limiting the output of or stopping the operation of the fuel cell system.
【請求項2】 前記流量検知手段は、前記冷媒ポンプ出
口付近に設けた第1の圧力検出手段と、該第1の圧力検
出手段とは異なる冷媒流路の位置に設けた第2の圧力検
出手段と、を備え、 第1、第2の圧力検出手段の検出した圧力値の差分に基
づいて冷媒の流量値を推定することを特徴とする請求項
1記載の燃料電池システムの保護装置。
2. The flow rate detecting means includes a first pressure detecting means provided near the outlet of the refrigerant pump, and a second pressure detecting means provided at a position of a refrigerant flow path different from the first pressure detecting means. The protection device for a fuel cell system according to claim 1, further comprising: means for estimating a flow rate value of the refrigerant based on a difference between the pressure values detected by the first and second pressure detection means.
【請求項3】 前記判定手段による判定に際し、 前記圧力値及び前記流量値の組合せが正常範囲より圧力
値が高い方へ偏移、または流量値が少ない方へ偏移して
いる場合、前記冷媒の流路の閉塞故障または冷媒ポンプ
の故障があると判定し、 前記圧力値及び前記流量値の組合せが正常範囲より圧力
値が低い方へ偏移、または流量値が多い方へ偏移してい
る場合、前記冷媒の漏洩故障またはエアロック故障があ
ると判定することを特徴とする請求項1記載の燃料電池
システムの保護装置。
3. The method according to claim 2, wherein the determination is performed by the determination unit when the combination of the pressure value and the flow value is shifted to a higher pressure value or a lower flow value from a normal range. It is determined that there is a blockage failure of the flow path or a failure of the refrigerant pump, and the combination of the pressure value and the flow value shifts to a pressure value lower than a normal range, or shifts to a larger flow value. 2. The protection device for a fuel cell system according to claim 1, wherein when there is, it is determined that there is a refrigerant leakage failure or an airlock failure.
【請求項4】 燃料電池の発熱部とラジエータとの間に
冷媒を循環させる冷媒ポンプを備えた燃料電池システム
の保護装置であって、 前記冷媒ポンプの駆動トルク値を検出するトルク検出手
段と、 前記冷媒ポンプの回転速度値を検出する回転速度検出手
段と、 これら検出された駆動トルク値および回転速度値が正常
か異常かを判定する判定手段と、 この判定手段が異常と判定したとき、燃料電池の出力を
制限又は運転を停止させる異常制御手段と、 を備えたことを特徴とする燃料電池システムの保護装
置。
4. A protection device for a fuel cell system comprising a refrigerant pump for circulating a refrigerant between a heat generating part of the fuel cell and a radiator, wherein the torque detection means detects a driving torque value of the refrigerant pump; Rotation speed detection means for detecting the rotation speed value of the refrigerant pump; determination means for determining whether the detected drive torque value and rotation speed value are normal or abnormal; An abnormality control means for limiting the output of the battery or stopping the operation, and a protection device for a fuel cell system, comprising:
【請求項5】 前記判定手段は、 前記冷媒ポンプの回転速度が一定でない場合に、前記駆
動トルク値を補正して正常か異常かを判定することを特
徴とする請求項4記載の燃料電池システムの保護装置。
5. The fuel cell system according to claim 4, wherein said determining means corrects said drive torque value and determines whether said refrigerant pump is normal or abnormal when said rotational speed of said refrigerant pump is not constant. Protection device.
【請求項6】 前記判定手段による判定に際し、 前記駆動トルク値及び前記回転速度値の組合せが正常範
囲より駆動トルク値が大きい方へ偏移している場合、前
記冷媒の流路の閉塞故障または冷媒ポンプ故障があると
判定し、 前記駆動トルク値及び前記回転速度値の組合せが正常範
囲より駆動トルク値が小さい方へ偏移している場合、前
記冷媒の漏洩故障またはエアロック故障があると判定す
ることを特徴とする請求項4または請求項5記載の燃料
電池システムの保護装置。
6. In the determination by the determination means, when the combination of the drive torque value and the rotation speed value is shifted to a larger drive torque value than a normal range, a blockage failure of the refrigerant flow path or It is determined that there is a refrigerant pump failure, and when the combination of the driving torque value and the rotation speed value is shifted to a smaller driving torque value than a normal range, if there is a leakage failure of the refrigerant or an airlock failure. 6. The protection device for a fuel cell system according to claim 4, wherein the determination is performed.
【請求項7】 前記判定手段による故障状況の判定結果
を記憶する記憶手段を更に備えたことを特徴とする請求
項1ないし請求項6のいずれか1項記載の燃料電池シス
テムの保護装置。
7. The protection device for a fuel cell system according to claim 1, further comprising a storage unit configured to store a result of the failure state determination by the determination unit.
【請求項8】 前記燃料電池の発熱部は、燃料電池スタ
ックであることを特徴とする請求項1ないし請求項7の
いずれか1項記載の燃料電池システムの保護装置。
8. The protection device for a fuel cell system according to claim 1, wherein the heat generating portion of the fuel cell is a fuel cell stack.
【請求項9】 前記燃料電池の発熱部は、燃料電池スタ
ックに供給する圧縮空気を冷却する冷却器であることを
特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項記載
の燃料電池システムの保護装置。
9. The fuel cell system according to claim 1, wherein the heat generating portion of the fuel cell is a cooler that cools compressed air supplied to a fuel cell stack. Protection device.
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