JP2008517423A - 自動車に搭載される燃料電池システムの温度制御装置および温度制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
−図1は、本発明による燃料電池システムの温度制御装置のブロック図であり;
−図2は、本発明による温度推定機の第1の実施の形態を示すブロック図であり;
−図3は、本発明による温度推定機の第2の実施の形態を示すブロック図であり;
−図4は、本発明による温度推定機の第3の実施の形態を示すブロック図であり;
−図5は、本発明による温度制御装置を示す図である。
TREF IN、TREF OUTは、上流における冷却液の温度と、下流における冷却液の温度であり、単位はK、
TSは、燃料電池の固体要素の平均温度で、単位はK、
Lrefは、循環流路BCすなわち冷却回路の長さで、単位はm、
ρrefは、冷却液の密度で、単位はkg/m3、
Cp,refは、冷却液の比熱容量で、単位はJ/kg/K、
hrefは、循環流路BCの熱伝達係数で、単位はW・m−2・K−1、
Srefは、循環流路と燃料電池との間の熱交換表面積で、単位はm2、
Vrefは、燃料電池内における循環流路の冷却液の容積で、単位はm3、
Wtherm(I,U)は、燃料電池から発散される熱量で、単位はW、
hAは、アノード回路の入り口における熱伝達係数で、単位はW・m−2・K−1、
SAは、アノード回路と燃料電池との間の熱交換表面積で、単位はm2、
hCは、カソード回路の入り口における熱伝達係数で、単位はW・m−2・K−1、SCは、カソード回路と燃料電池との間の熱交換表面積で、単位はm2、
TA OUTは、流体要素すなわちガスの、アノードの出口における温度で、単位はK、
TC OUTは、流体要素すなわちガスの、カソードの出口における温度で、単位はK、
MPACは、燃料電池の質量で、単位はkg、
Cpは、燃料電池の比熱容量で、単位はJ・kg−1・K−1、
である。
kは、AまたはCを表わし、
ρkは、k=Aであればアノードガスの密度、k=Cであればカソードガスの密度、
Pkは、k=Aであればアノードの圧力、k=Cであればカソードの圧力、
Rは、完全ガスのガス常数、
Tk OUTは、k=AであればTA OUTであり、k=CであればTC OUTであり、この式は、
ここに、
Cp,kは、k=Aであればアノードの比熱容量、k=Cであればカソードの比熱容量であり、単位はJ・kg−1・K−1、
Vkは、k=Aであればアノードガスの流速、k=Cであればカソードガスの流速であり、単位はm/s、
Lは、配管の長さであり、単位はmである。
Tk OUTは、k=Aであればアノードの出口における温度、k=Cであればカソードの出口における温度で、単位はK、
Tk INは、k=Aであればアノードの入口における温度、k=Cであればカソードの入口における温度で、単位はK、
Lvは、水の溶解潜熱で、単位はJ/mol、
Nk,H2O(1) OUTは、k=Aであればアノードを出る溶けた水の流量、k=Cであればカソードを出る溶けた水の流量で、単位はmol/s、
であり、循環流路から、
Claims (9)
- 燃料電池(PAC)の温度制御のための冷却液を循環させる循環流路(BC)と、上記燃料電池(PAC)へ酸素を供給する酸素供給手段(GCA)および水素を供給する水素供給手段(R)と、電子制御装置(UCE)とを含む、自動車に搭載される燃料電池システムの温度制御装置において、上記電子制御装置(UCE)は、上記燃料電池(PAC)の固体要素の温度(TS)を推定する温度推定機(EST)を含むことを特徴とする、自動車に搭載される燃料電池システムの温度制御装置。
- 上記電子制御装置(UCE)は、上記循環流路(BC)の動作を制御する制御モジュール(MC)をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の自動車に搭載される燃料電池システムの温度制御装置。
- 上記温度推定機(EST)は、上記燃料電池(PAC)の上流における上記冷却液の温度(TREF IN)と、上記燃料電池(PAC)の下流における上記冷却液の温度(TREF OUT)とを含む入力パラメータを有することを特徴とする、請求項1または2に記載の自動車に搭載される燃料電池システムの温度制御装置。
- 上記温度推定機(EST)は、上記燃料電池(PAC)のカソード(C)を出る流体の温度(TC OUT)を含む入力パラメータを有することを特徴とする、請求項1または2に記載の自動車に搭載される燃料電池システムの温度制御装置。
- 上記温度推定機(EST)は、上記燃料電池(PAC)のアノード(A)を出る流体の温度(TA OUT)を含む入力パラメータを有することを特徴とする、請求項1または2に記載の自動車に搭載される燃料電池システムの温度制御装置。
- 上記温度推定機(EST)によって推定された上記固体要素の上記温度(TS)を、上記電子制御装置(UCE)のメモリに記録された上記固体要素の望ましい温度(TS DES)と比較し、該比較結果を、上記循環流路(BC)の動作を制御する制御モジュール(MC)へ伝達する、比較機(COMP)を含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1つに記載の自動車に搭載される燃料電池システムの温度制御装置。
- 冷却液の循環を利用する、自動車に搭載される燃料電池システムの温度の制御方法において、上記燃料電池の固体要素の温度(TS)を推定し、該推定値に応じて上記燃料電池の温度を制御することを特徴とする、自動車に搭載される燃料電池システムの温度制御方法。
- 上記燃料電池の上記固体要素の上記温度(TS)の推定値と、上記固体要素の望ましい温度(TS DES)とに応じて、上記冷却液の上記循環を操作することを特徴とする、請求項7に記載の自動車に搭載される燃料電池システムの温度制御方法。
- 上記固体要素の上記温度(TS)の推定は、上記燃料電池の上流における上記冷却液の温度(TREF IN)と、上記燃料電池の下流における上記冷却液の温度(TREF OUT)とを含むパラメータに基づいて、または上記燃料電池のカソードを出る流体の温度(TC OUT)を含むパラメータに基づいて、または上記燃料電池のアノード(A)を出る流体の温度(TA OUT)を含むパラメータに基づいて実行されることを特徴とする、請求項7または8に記載の自動車に搭載される燃料電池システムの温度制御方法。
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