JP2006302739A - Temperature estimation device of fuel cell and fuel cell system controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池に冷却水として循環する水分の温度から燃料電池の温度を推定する温度推定装置と、その推定温度に応じて水分の解凍判断を行う燃料電池システム制御装置に関するものである。 The present invention relates to a temperature estimation device that estimates the temperature of a fuel cell from the temperature of water that circulates as cooling water in the fuel cell, and a fuel cell system control device that performs thawing determination of moisture according to the estimated temperature.
従来、燃料電池セルの温度に応じて燃料電池に供給する空気を加熱することで、燃料電池を加熱するものが知られている。これによれば、燃料電池に供給する空気で暖機することができるため、装置を小型化できると共に、システム始動時の燃料電池の発電効率を向上させ、または氷点下等での低温起動時に装置内で生成された氷を解凍する暖機時間を短縮することを達成している。(例えば、特許文献1、参照。)
上記従来の燃料電池が排出する空気の温度を前記燃料電池の温度と推定する方法や、前記燃料電池に供給する空気の温度から燃料電池の温度を推定する方法では、車両等に搭載する燃料電池においては、燃料電池の温度を推定する空気等の温度を検出する部分によって、温度変化の速度が異なるため、正確に燃料電池の温度を推定することが困難であり、推定温度の信頼性が得られないという問題があった。 In the method of estimating the temperature of the air discharged from the conventional fuel cell as the temperature of the fuel cell or the method of estimating the temperature of the fuel cell from the temperature of the air supplied to the fuel cell, the fuel cell mounted on a vehicle or the like However, since the speed of temperature change differs depending on the part that detects the temperature of air or the like that estimates the temperature of the fuel cell, it is difficult to accurately estimate the temperature of the fuel cell, and the reliability of the estimated temperature is obtained. There was a problem that it was not possible.
そこで本発明は、温度変化の速度が異なる燃料電池が排出する冷却水の温度等を用いて前記燃料電池の温度推定する場合でも、燃料電池の温度を正確に推定することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to accurately estimate the temperature of the fuel cell even when the temperature of the fuel cell is estimated using the temperature of the cooling water discharged from the fuel cell having a different temperature change rate.
本発明に係る燃料電池の温度推定装置では、燃料電池に水分を循環させる循環通路と、前記加熱手段の下流にて、燃料電池が排出した水分を冷却する冷却手段とを備える燃料電池を前提として、燃料電池出口の水分温度を検出する第1の温度検出手段と、前記冷却手段入口の水分温度を検出する第2の温度検出手段と、前記第1と第2の温度検出手段で検出した温度の温度差と前記燃料電池の放熱量に基づいて前記燃料電池の温度を推定することを特徴とする。 The fuel cell temperature estimation apparatus according to the present invention is premised on a fuel cell comprising a circulation passage for circulating water in the fuel cell and a cooling means for cooling the water discharged from the fuel cell downstream of the heating means. The first temperature detecting means for detecting the water temperature at the fuel cell outlet, the second temperature detecting means for detecting the water temperature at the cooling means inlet, and the temperature detected by the first and second temperature detecting means. The temperature of the fuel cell is estimated on the basis of the difference in temperature and the amount of heat released from the fuel cell.
また、本発明に係る燃料電池システム制御装置では、燃料電池に水分を循環させる循環通路と、燃料電池が排出した水分を冷却する冷却手段とを備える燃料電池システムを前提として、燃料電池出口の水分温度を検出する第1の温度検出手段と、前記冷却手段入口の水分温度を検出する第2の温度検出手段と、外気温度を検出する第3の温度検出手段と、前記循環通路の水分を加熱する加熱手段を備え、前記第3の温度検出手段で検出した外気温度が氷点下、かつ、前記燃料電池の推定温度が氷点下のときは、前記循環通路の水分を加熱することを特徴とする。 Further, in the fuel cell system control device according to the present invention, on the premise of a fuel cell system comprising a circulation passage for circulating water in the fuel cell and a cooling means for cooling the water discharged from the fuel cell, the moisture at the fuel cell outlet First temperature detecting means for detecting temperature, second temperature detecting means for detecting moisture temperature at the inlet of the cooling means, third temperature detecting means for detecting outside air temperature, and heating the moisture in the circulation passage Heating means that heats the water in the circulation passage when the outside temperature detected by the third temperature detecting means is below freezing and the estimated temperature of the fuel cell is below freezing.
本発明によると、燃料電池を冷却する水分の温度等から推定した燃料電池の温度から、燃料電池を起動する際に、前記燃料電池の暖機が必要か否か判断することができる。また、これにより燃料電池の低温起動を効率よく行うことができる。 According to the present invention, it is possible to determine whether or not the fuel cell needs to be warmed up when starting the fuel cell from the temperature of the fuel cell estimated from the temperature of moisture for cooling the fuel cell. In addition, this makes it possible to efficiently start the fuel cell at a low temperature.
第1の実施形態に用いる燃料電池システムの制御装置の概略構成を図1に示す。本実施形態において、反応ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池1を備え、反応ガスとしては水素含有ガスを、酸化剤ガスとしては空気等の酸素含有ガスを用いる。なお、反応ガスはこの限りではなく、例えば改質装置により改質された水素含有ガス等を用いることもできる。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a control device of the fuel cell system used in the first embodiment. In the present embodiment, a
燃料電池1の運転を開始すると、燃料電池1は発電反応によりその温度が上昇するため、燃料電池1を冷却するように、燃料電池1が排出した冷却水を再度燃料電池1に還流する冷却水流路37を備え、さらに冷却水が循環するようにポンプ2を設ける。
When the operation of the
氷点下におけるシステム起動時等の際、冷却水が冷却水流路37で凍結し、冷却水の循環が困難となるので、冷却水を解凍するヒータ11を燃料電池1の下流でポンプ2の上流に設置し、その下流に燃料電池1の発電反応により加熱された冷却水を冷却するラジエータ3を備える。
At the time of starting the system below the freezing point, the cooling water freezes in the cooling
ラジエータ3を迂回するようにバイパス通路42を設け、冷却水流路37からバイパス通路42へ分岐する部分には冷却水の流路を冷却水流路37またはバイパス通路42の何れか一方に切り替える三方弁4を設置する。
A three-way valve 4 that provides a
本システム外部の温度(例えば外気温度)を検出する温度センサ32を備え、燃料電池1が排出した冷却水の温度を検出するように燃料電池1の下流でヒータ11の上流に温度センサ30を備え、ラジエータ3に供給する冷却水の温度を検出するように、温度センサ33をポンプ2の下流でラジエータ3の上流に設置する。バイパス通路42の冷却水の温度を検出するためバイパス通路42に温度センサ31を設置する。
A
氷点下での燃料電池システムの起動においては、冷却水流路37の冷却水が凍結している可能性があるため、ヒータ11により冷却水の加熱または解凍の判断が必要である。一方、氷点を超える温度域での燃料電池システムの起動においては、冷却水流路37の冷却水が凍結せず冷却水は円滑に流通しているので、ヒータ11により加熱する必要がない。そこで、温度センサ32で検出した本システムの外部の温度が氷点下の際、冷却水流路37に上述した温度センサ30,31および33から得た検出値に基づき、冷却水を加熱する必要があるか否かの判断を行う。
In starting the fuel cell system below the freezing point, the cooling water in the
燃料電池システムの外部の温度が低く、燃料電池1が排出した冷却水が冷却水流路37を循環し再度燃料電池1に供給される間に、冷却水が放熱によって冷やされ、燃料電池1を十分冷却できる程度に冷却水の温度が低いときは、燃料電池1が排出した冷却水がラジエータ3を迂回するように、三方弁4の開度を調節し冷却水がバイパス通路42を循環するようにする。
While the temperature outside the fuel cell system is low and the cooling water discharged from the
次に、燃料電池システム起動開始時の温度からは測定が困難な燃料電池1の温度の推定方法について説明する。
Next, a method for estimating the temperature of the
燃料電池1に発熱がなく、外気により冷却される際に、燃料電池1内部の温度分布を考慮しない場合には燃料電池1の放熱量の式(1)が成立する。式(1)の微分方程式を解くことにより、式(2)が導出される。
When the
ここで、Cは燃料電池1の熱容量、Tは燃料電池1の温度、Hは燃料電池1の熱伝達率、Aは燃料電池1の放熱面積、T0は燃料電池1の加熱前の温度、Tairは外気の温度、△tは放置中の経過時
間、βは定数(β=−H・A/C)、αは定数(α=Ln(T0−Tair))とする。式(2)の定数を以上のように整理すると、式(3)が得られる。
Here, C is the heat capacity of the
同様に、温度センサ30と温度センサ31温度検出部において式(4)と式(5)が成り立つ。ただし、温度TT1、TT2は温度センサ30および温度センサ31により検出した値である。
Similarly, Expression (4) and Expression (5) are established in the
なお、式(4)及び式(5)で用いたβは、温度を検出する部分により異なる固定値である。そのため、各々の温度測定位置の冷却水の熱容量、熱伝達率、放熱面積からβ1及びβ2が定まる。ここで、燃料電池システム停止直前の前記2箇所の温度TT1とTT2の温度はT0とほぼ等しいので、α1とα2もαとほぼ等しい。また、β1とβ2は、温度測定位置による固定値であるから、式(4)と式(5)より経過時間△tとシステム停止直前の冷却水経路の温度T0を求めることができる。
したがって、燃料電池システム起動時の燃料電池の推定温度Tsについても、燃料電池システム停止時の燃料電池が排出した冷却水の温度T0として、式(2)を用いることによって、燃料電池システム起動時の燃料電池の温度を推定することができる。そして、この温度が氷点下のときは、後述する燃料電池システムの解凍制御を行い、氷点を超えるときは燃料電池システムの起動を開始する。
Note that β used in the equations (4) and (5) is a fixed value that varies depending on the temperature detection portion. Therefore, β 1 and β 2 are determined from the heat capacity, heat transfer coefficient, and heat radiation area of the cooling water at each temperature measurement position. Here, since the temperatures of the two locations TT 1 and TT 2 immediately before the stop of the fuel cell system are substantially equal to T 0 , α 1 and α 2 are also substantially equal to α. Since β 1 and β 2 are fixed values depending on the temperature measurement position, the elapsed time Δt and the temperature T 0 of the cooling water path immediately before the system stop can be obtained from the equations (4) and (5). .
Accordingly, the estimated temperature T s of the fuel cell at the time of starting the fuel cell system is also determined by using the equation (2) as the temperature T 0 of the cooling water discharged from the fuel cell at the time of stopping the fuel cell system. The fuel cell temperature at the time can be estimated. And when this temperature is below freezing point, thawing control of the fuel cell system mentioned later is performed, and when it exceeds freezing point, starting of the fuel cell system is started.
以上のように、燃料電池システム起動開始時の温度から測定困難な燃料電池1の温度が推定可能であり、この温度と予め定めた所定温度を比較して、燃料電池システムの解凍判断を適切に行うことが可能である。ここに、所定温度とは燃料電池1に解凍制御が必要か否かを判断するための温度であり、予め実験または計算等により求めておきデータベースとしてマイクロコンピュータに記憶しておく。
As described above, the temperature of the
この燃料電池システムにおいて、コントロールユニット20が実行する燃料電池システムの解凍判断の制御について図2のフローチャートに従い説明する。各フローチャートの処理はコントロールユニット20により周期的に実行される。
In this fuel cell system, control of the fuel cell system thawing determination executed by the
S201において、燃料電池システムの起動要求の有無を判断する。燃料電池システムの起動の要求がなかった場合には、燃料電池システムは停止したままであり、起動の要求があった場合には、S202へ進む。このステップで、温度センサ32により燃料電池システムの外部温度(Tair)を検出する。なお、ここで外部温度Tairを定数としたが、外部温度が図2に示した制御中に変化しても燃料電池1が排出する冷却水の温度変化に比べ十分小さいので、温度の推定に与える影響は無視できる程度である。
In S201, it is determined whether or not there is a request for starting the fuel cell system. If there is no request for activation of the fuel cell system, the fuel cell system remains stopped. If there is a request for activation, the process proceeds to S202. In this step, the
S203では、温度センサ32で検出した外部温度(Tair)が氷点下か否か判断する。外部温度が氷点より高い場合、冷却水流路37の冷却水は凍結することなく円滑に流通していると考えて、ヒータ11において冷却水を加熱することなく通常の起動を行う。一方、外部温度が氷点下の場合、冷却水流路37の冷却水が凍結している場合の考えられるため以下の方法により、燃料電池システムの解凍判断を行う。
In S203, it is determined whether or not the external temperature (T air ) detected by the
S204へ進み、温度センサ30(T1)、温度センサ31(T2)および温度センサ33(T3)により、本システムの各部の温度を検出する。 Proceeding to S204, the temperature of each part of the system is detected by the temperature sensor 30 (T 1 ), the temperature sensor 31 (T 2 ), and the temperature sensor 33 (T 3 ).
S205で、T1、T2、T3のそれぞれの温度が氷点下か否か判断し、全て氷点下のときは冷却水が凍結しているとみなし、以下に述べるS211の氷点下解凍起動制御(S301〜S304)を行った後、本システムを起動する。一方、T1、T2、T3のいずれか一つでも氷点以上の場合は、本システムの冷却水が凍結しているか否か判断しがたいため、S206へ進み、冷却水流路フラグの値が“1”か否か判断し、燃料電池システム停止直前に冷却水が流通していた流路を選択する。なお、氷点付近に設定した基準温度が正確に氷点である必要はない。 In S205, it is determined whether or not the temperatures of T 1 , T 2 , and T 3 are below freezing point. If all of them are below freezing point, it is considered that the cooling water is frozen. After performing S304), the present system is activated. On the other hand, if any one of T 1 , T 2 , and T 3 is above the freezing point, it is difficult to determine whether or not the cooling water of this system is frozen. Is selected as “1”, and the flow path through which the cooling water has circulated immediately before the stop of the fuel cell system is selected. Note that the reference temperature set near the freezing point does not have to be the freezing point accurately.
燃料電池1の運転により、燃料電池1が排出した冷却水が十分な冷却を行うことができない程度まで冷却水の温度が上昇したときは、燃料電池1が排出した冷却水がラジエータ3を通過し冷却されるように三方弁4の開度を調節する。このとき、冷却水流路フラグを前者の場合には“1”とし、後者の場合には“0”と設定する。このような制御を行うように、マイクロコンピュータで構成されるコントロールユニット20が備えられる。
When the temperature of the cooling water rises to such an extent that the cooling water discharged from the
冷却水流路フラグが“1”の場合、すなわち、本システム停止時、冷却水がラジエータ3を迂回するようにバイパス通路42を流通していた場合は、S207へ進み温度センサ30と温度センサ31より検出した運転開始時の温度T1をTT1に入力し、T2をTT2に入力する。
When the cooling water flow path flag is “1”, that is, when the cooling water flows through the
一方、冷却水流路フラグが“0”のとき、すなわち、本システム停止時、冷却水の大部分がラジエータ3を介して冷却水流路37を還流している場合は、S208へ進み、温度センサ30と温度センサ33より検出した運転開始時の温度T1をTT1に入力し、T3をTT2に入力する。
On the other hand, when the cooling water flow path flag is “0”, that is, when most of the cooling water is recirculating through the cooling
S209において、前ステップで検出した値を式(4)〜式(5)に代入し、燃料電池1の温度(Ts)を推定する。S210において、燃料電池1の推定温度が氷点下のときはS211へ進み後述する氷点下解凍起動制御(S301〜S304)を行った後に燃料電池システムを起動する。一方、燃料電池1の推定温度が氷点より高い場合は、S212へ進み燃料電池システムを起動する。
In S209, the value detected in the previous step is substituted into Expressions (4) to (5), and the temperature (T s ) of the
次に、前述した氷点下解凍起動制御について、図3のフローチャートに基づき説明する。S301において、燃料電池システムの冷却水が凍結しているため、冷却水を解凍した際、冷却水流路37のみを循環するように三方弁を制御する。S302において、ポンプ2を起動し燃料電池1が排出した冷却水が冷却水流路37を循環し再度燃料電池1へ供給される。そして、S303へ進み、ヒータ11の電源をONとし、冷却水の加熱を行い解凍する。S304において、温度センサ30により検出した燃料電池1が排出した冷却水の温度(TT1)が、冷却水流路37の冷却水が解凍され円滑に流通できるように氷点より高くなるまで、ヒータ11により冷却水の加熱を続ける。以上の制御によって、燃料電池システムの冷却水を解凍することが可能となる。
Next, the below-freezing thawing start control described above will be described based on the flowchart of FIG. In S301, since the cooling water of the fuel cell system is frozen, the three-way valve is controlled so that only the cooling
氷点下で燃料電池1を起動する際、前記燃料電池1が排出した冷却水の温度から、燃料電池1の温度を推定することにより、従来よりも正確に燃料電池1の温度が把握できるため、冷却水流路37の冷却水の解凍有無の判断をより正確に行うことができる。
Since the temperature of the
車両に燃料電池システムを搭載した際、温度測定の部分が異なると燃料電池1が排出した冷却水の温度と冷却水流路37の冷却水の温度またはバイパス通路42の冷却水の温度が大きく異なる場合があるが、温度センサ30で検出した温度と温度センサ31で検出した温度または温度センサ33で検出した温度の何れか一つを選択し燃料電池1の温度を推定することによって、より正確に冷却水流路37の冷却水の解凍有無の判断が可能となる。
When the fuel cell system is mounted on the vehicle, the temperature of the cooling water discharged from the
本システムにおいて、温度センサ33で検出される冷却水流路37の冷却水の温度は燃料電池1で温められた冷却水が到達するまでの距離が温度センサ31で検出する部分と比較して長く、それだけ冷却されやすいので温度センサ31と温度センサ33で検出される検出値が大きく異なる。したがって、このように冷却水の温度が各部分において異なる場合でも燃料電池1の温度を推定し、冷却水流路37の冷却水の解凍有無の判断が可能となる。
In this system, the temperature of the cooling water in the cooling
第2の実施形態に用いる燃料電池システムの制御装置の概略構成を第1実施形態と異なる部分を中心に図4を用いて説明する。本発明では、燃料電池システムが停止したときから、起動までの時間を測定するタイマー21を備えた。
A schematic configuration of a control device for a fuel cell system used in the second embodiment will be described with reference to FIG. 4 with a focus on differences from the first embodiment. In the present invention, the
次に、この燃料電池システムにおいて、コントロールユニット20が実行する燃料電池システムの解凍判断の制御について図5のフローチャートに従い説明する。
Next, in this fuel cell system, control of the fuel cell system thawing determination executed by the
S501で本システム起動の要求があったか否か検出し、システム起動の要求がないときにはそのまま起動しない。一方、本システム起動の要請があればS502へ進み、タイマー21において本システムの停止中の時間を測定する。ここでは、タイマー21による時間の測定方法(S601〜S605)について詳細を説明しないが、タイマー21による時間の測定は、本システム停止から起動の要請があるまで行う。
In S501, it is detected whether or not there is a request for starting the system. If there is no request for starting the system, the system is not started as it is. On the other hand, if there is a request to start the system, the process proceeds to S502, and the
次に、S503とS504において、温度センサ32より本システムの外部温度を検出し、外気温度が氷点下か否か判断する。外気温度が氷点より高いときは、冷却水が凍結していないと判断して、S511へ進み通常起動をする。外気温度が氷点下のときは、冷却水が凍結している場合もあるので以下の方法で、本システムの解凍判断を行う。
Next, in S503 and S504, the temperature outside the system is detected by the
S505、S506で温度センサ30において冷却水の温度を検出し、TT0へ格納するとともに、S502で得た燃料電池1の停止時間を△tに格納する。なお、△tの測定制御(S601〜S6
05)は後述する。
S505, detects the temperature of the cooling water at the
05) will be described later.
S507では、燃料電池1の起動時の温度(Ts0)をTT0とし、S508において燃料電池1の推定方法を用いて燃料電池1の温度を推定する。ここで、燃料電池1の推定方法は、本システム停止直前の温度TT0を燃料電池1の温度変数Ts0に入力する。式(2)のT0にはTs0、外気温度Tair、経過時間△tを入力し、得られた温度Tsを燃料電池1の推定温度とする。
In S507, the
S509で燃料電池1の推定温度が氷点下のときは、冷却水が凍結していると判断して氷点下解凍起動制御(S301〜S304)を行い、冷却水を解凍した後にS511において燃料電池1を起動する。一方、燃料電池1の推定温度が氷点以上のときは、冷却水が凍結していないと判断して、氷点下解凍起動制御を行うことなくS511へ進み燃料電池1を起動する。
When the estimated temperature of the
次に、上述した本システムの停止中の時間の測定方法について図6に基づき説明する。 Next, a method for measuring the time during which the system is stopped will be described with reference to FIG.
S601において、本システムのシステム停止要求があったとき、S602、S603において温度センサ30により燃料電池1が排出した冷却水の温度を検出し、温度変数TT1にその検出値を入力する。S604で温度変数の値をデータベースとしてマイクロコンピュータに記憶しておく。その後、S605へ進み、本システムの起動要請があるまで時間の測定を開始する。
In S601, when a system stop request of the system, S602, the
第2実施形態の効果について以下説明する。燃料電池1を停止する際、温度センサ30により検出した燃料電池1が排出する冷却水の温度をそのときの燃料電池1の温度と仮定しマイクロコンピュータに記憶しておく。そして、燃料電池1の停止から起動までの時間(△t)と本システムの外部温度
とから、本システム開始時の燃料電池1の温度を推定するものである。したがって、本システムでは冷却水の温度を検出する温度センサを一箇所とシステム停止時間のみで燃料電池1の温度を推定し冷却水の解凍判断を行うことが可能となる。
The effect of 2nd Embodiment is demonstrated below. When the
第3実施形態について、第2実施形態と異なる部分について以下説明する。なお、本実施形態で用いるシステムの構成は第2実施形態と同様である。 The third embodiment will be described below with respect to differences from the second embodiment. The system configuration used in this embodiment is the same as that in the second embodiment.
本実施形態の燃料電池システムにおいて、コントロールユニット20が実行する燃料電池システムの解凍判断の制御について図7のフローチャートに従い説明する。
In the fuel cell system of the present embodiment, control of the fuel cell system thawing determination executed by the
S701からS708は、燃料電池1の停止時から、起動時までの本システムの処理について記載している。具体的には、本システムを停止する前に、温度センサ30において燃料電池1が排出した冷却水の温度Ts0を温度センサ30で検出する。そして、一定の時間間隔毎(△t)に本システムの
外部温度(Tair)を検出し、式(2)に代入して燃料電池1の温度(Ts)推定し、本システムの起動要求を検知するまで更新していく。ここで、一定の時間間隔は予め実験および計算等により、燃料電池1の温度変化に応じて時間の間隔を定めておく。更新した燃料電池1の推定温度は、データベースとして記憶しておく。
S701 to S708 describe the processing of this system from when the
S709においてシステムの起動要求があると、S710で本システムの外部温度を検出し、S711で外部の温度が氷点より大きければS715において、燃料電池1の起動をする。一方、外部の温度が氷点下のとき、S712へ進み上記のように推定した燃料電池1の推定温度を参照する。
If there is a system activation request in S709, the external temperature of the system is detected in S710, and if the external temperature is higher than the freezing point in S711, the
S713において、燃料電池1の推定温度が氷点より高いときはそのまま起動し、推定温度が氷点下のときは、S714において氷点下解凍起動制御を行い、冷却水流路37の冷却水を解凍した後S715で燃料電池1を起動する。
In S713, when the estimated temperature of the
以下第3実施形態の効果について説明する。燃料電池1の停止から燃料電池1の起動まで、一定の時間間隔で温度センサ32により検出されるシステムの外部温度と前記一定時間とから、燃料電池1の温度を予め推定しておくことで、システムの起動時に改めて、燃料電池1の温度を推定する必要がなく速やかに解凍するか否か判断できる。
The effects of the third embodiment will be described below. By preliminarily estimating the temperature of the
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の技術的思想の範囲内で当業者がなしうるさまざまな改良、変更が含まれることは明白である。
It is obvious that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various improvements and modifications that can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the invention described in the claims. .
1 燃料電池
2 ポンプ
3 ラジエータ(冷却手段)
4 三方弁(切り替え手段)
11 ヒータ(加熱手段)
21 タイマー(測定手段)
30 温度センサ(第1の温度検出手段)
31 温度センサ(第4の温度検出手段)
32 温度センサ(第3の温度検出手段)
33 温度センサ(第2の温度検出手段)
37 冷却水流路(循環通路)
42 バイパス通路(分岐通路)
1
4 Three-way valve (switching means)
11 Heater (heating means)
21 Timer (measuring means)
30 Temperature sensor (first temperature detection means)
31. Temperature sensor (fourth temperature detection means)
32 Temperature sensor (third temperature detection means)
33 Temperature sensor (second temperature detection means)
37 Cooling water flow path (circulation passage)
42 Bypass passage (branch passage)
Claims (7)
燃料電池が排出した水分を冷却する冷却手段とを備える燃料電池の温度推定装置において、
燃料電池出口の水分温度を検出する第1の温度検出手段と、
前記冷却手段入口の水分温度を検出する第2の温度検出手段と、
外気温度を検出する第3の温度検出手段とを備え、
前記燃料電池の放熱量に関係する定数と、前記第1から第3の温度検出手段で検出した温度とに基づいて前記燃料電池の温度を推定することを特徴とする燃料電池の温度推定装置。 A circulation passage for circulating water in the fuel cell;
In a fuel cell temperature estimation device comprising cooling means for cooling the water discharged from the fuel cell,
First temperature detecting means for detecting the moisture temperature at the fuel cell outlet;
Second temperature detecting means for detecting the moisture temperature at the cooling means inlet;
A third temperature detecting means for detecting the outside air temperature,
An apparatus for estimating a temperature of a fuel cell, wherein the temperature of the fuel cell is estimated based on a constant related to a heat radiation amount of the fuel cell and a temperature detected by the first to third temperature detecting means.
燃料電池が排出した水分を冷却する冷却手段とを備える燃料電池システム制御装置において、
燃料電池出口の水分温度を検出する第1の温度検出手段と、
前記冷却手段入口の水分温度を検出する第2の温度検出手段と、
外気温度を検出する第3の温度検出手段と、
前記循環通路の水分を加熱する加熱手段を備え、
前記第3の温度検出手段で検出した外気温度が氷点下、かつ、前記燃料電池の推定温度が氷点下のときは、前記循環通路の水分を加熱することを特徴とする燃料電池システム制御装置。 A circulation passage for circulating water in the fuel cell;
In a fuel cell system control device comprising a cooling means for cooling moisture discharged from the fuel cell,
First temperature detecting means for detecting the moisture temperature at the fuel cell outlet;
Second temperature detecting means for detecting the moisture temperature at the cooling means inlet;
Third temperature detecting means for detecting the outside air temperature;
Heating means for heating the water in the circulation passage;
The fuel cell system control device, wherein when the outside air temperature detected by the third temperature detecting means is below freezing point and the estimated temperature of the fuel cell is below freezing point, the water in the circulation passage is heated.
前記循環通路または前記分岐通路に流路を切り替える切り替え手段と、
前記分岐通路の水分の温度を検出する第4の温度検出手段と、を備え、
前記温度推定手段は、前記第1と第2または第4の温度検出手段の何れか一つの検出温度に基づいて前記燃料電池の温度を推定することを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システム制御装置。 A branch passage provided in the circulation passage so as to bypass the cooling means;
Switching means for switching the flow path to the circulation path or the branch path;
A fourth temperature detecting means for detecting the temperature of moisture in the branch passage,
3. The fuel cell according to claim 2, wherein the temperature estimation unit estimates the temperature of the fuel cell based on any one of the first, second, and fourth temperature detection units. System controller.
前記燃料電池の停止の際に、前記第2の温度検出手段または前記第4の温度検出手段のうち水分が流通していた側の温度から前記燃料電池の温度を推定することを特徴とする請求項3に記載の燃料電池システム制御装置。 The temperature estimating means includes a temperature detected by the third temperature detecting means and the first temperature detecting means,
The temperature of the fuel cell is estimated from the temperature of the second temperature detecting means or the fourth temperature detecting means on the side where moisture has circulated when the fuel cell is stopped. Item 4. The fuel cell system control device according to Item 3.
第3の温度検出手段で検出した値が氷点下のとき、前記第3の温度検出手段、前記第1の温度検出手段、前記測定手段で検出した値に基づいて前記燃料電池の温度を推定する温度推定手段を備え、
前記温度推定手段において推定した前記燃料電池の温度が氷点下のときは、前記循環通路の水分を加熱することを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システム制御装置。 Comprising measuring means for measuring the time from stop to start of the fuel cell;
The temperature at which the temperature of the fuel cell is estimated based on the values detected by the third temperature detecting means, the first temperature detecting means, and the measuring means when the value detected by the third temperature detecting means is below freezing point. An estimation means,
3. The fuel cell system control device according to claim 2, wherein when the temperature of the fuel cell estimated by the temperature estimation unit is below freezing, the water in the circulation passage is heated.
前記循環通路の水分を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段の下流にて、燃料電池が排出した水分を冷却する冷却手段とを備える燃料電池システム制御装置において、
燃料電池出口の水分温度を検出する第1の温度検出手段と、
外気温度を検出する第2の温度検出手段と、
第2の温度検出手段で検出した値が氷点下のとき、一定時間毎に前記第2と、前記第1の温度検出手段の検出温度と、所定時間との関係に基づいて前記燃料電池の温度を推定する温度推定手段を備え、
前記温度推定手段において推定した前記燃料電池の温度が氷点下のときは、前記循環通路の水分を加熱することを特徴とする燃料電池システム制御装置。 A circulation passage for circulating water in the fuel cell;
Heating means for heating moisture in the circulation passage;
A fuel cell system control device comprising cooling means for cooling the water discharged from the fuel cell downstream of the heating means;
First temperature detecting means for detecting the moisture temperature at the fuel cell outlet;
Second temperature detecting means for detecting the outside air temperature;
When the value detected by the second temperature detection means is below freezing point, the temperature of the fuel cell is determined based on the relationship between the second, the detection temperature of the first temperature detection means, and the predetermined time at regular intervals. Temperature estimation means for estimating,
When the temperature of the fuel cell estimated by the temperature estimating means is below freezing point, the fuel in the circulation passage is heated.
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