JP2010123441A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of efficiently raising the temperature of the whole fuel cell stack. <P>SOLUTION: The fuel cell system includes a cooling medium circulation passage L1 circulating a cooling medium exhausted from a fuel cell stack 10 in which a plurality of cells 11b of a fuel cell are stacked and an end plate 11a is arranged at both ends in the stacking direction to the cells 11b of the fuel cell after cooling with a radiator 31; cooling medium heating passages L3, L5 returning the cooling medium blanched from the cooling medium circulation passage L1 and heated with a cooling medium heating heater 41 to the cooling medium circulation passage L1; and end plate heating passages L4, L6 circulating a part of the cooling medium blanched from the cooling medium heating passage L3, heated with the cooling medium heating heater 41 to the end plate 11a, and returning the cooling medium circulated to the end plate 11a to the cooling medium circulation passage L1, and the cooling medium heated with the cooling medium heating heater 41 is directly circulated to the end plate 11a. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池を発電させる燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system for generating power from a fuel cell.

従来より、燃料電池の温度を調整する技術として、下記の特許文献１に記載された燃料電池システムが知られている。   Conventionally, as a technique for adjusting the temperature of a fuel cell, a fuel cell system described in Patent Document 1 below is known.

この燃料電池システムは、複数の燃料電池セルが積層されて構成された燃料電池スタックと、燃料電池スタックを構成する複数の燃料電池セルそれぞれに熱媒体を循環させる熱媒体循環経路と、熱媒体を加熱する熱媒体加熱手段とを備える。このような燃料電池システムにおいて、熱媒体循環経路に、熱媒体加熱手段にて加熱された熱媒体の一部或いは全部を燃料電池スタックの両端部或いは当該両端部の近傍に循環させる熱媒体バイパス経路を設けて、燃料電池の両端部を優先的に加熱している。
特開２００３−３３１８８６号公報 This fuel cell system includes a fuel cell stack configured by stacking a plurality of fuel cells, a heat medium circulation path for circulating a heat medium to each of the plurality of fuel cells constituting the fuel cell stack, and a heat medium. A heating medium heating means for heating. In such a fuel cell system, in the heat medium circulation path, a heat medium bypass path for circulating a part or all of the heat medium heated by the heat medium heating means to both ends of the fuel cell stack or in the vicinity of the both ends. The both ends of the fuel cell are preferentially heated.
JP 2003-331886 A

上述した燃料電池システムでは、熱媒体循環経路から燃料電池スタックにおける燃料電池セルと当該燃料電池スタックの両端部とに熱媒体を供給する構成として、単一の熱媒体循環流路を分岐して燃料電池セルと燃料電池スタックの両端部に熱媒体を供給していた。したがって、上述した燃料電池システムにおいては、燃料電池スタックから排出された熱媒体温度以上には昇温させることができないという問題点がある。このように燃料電池スタックの昇温ができないと、燃料電池スタックの発電効率が低下してしまう。   In the fuel cell system described above, the heat medium is supplied from the heat medium circulation path to the fuel cells in the fuel cell stack and to both ends of the fuel cell stack. A heat medium was supplied to both ends of the battery cell and the fuel cell stack. Therefore, the above-described fuel cell system has a problem that the temperature cannot be raised above the temperature of the heat medium discharged from the fuel cell stack. If the temperature of the fuel cell stack cannot be increased in this way, the power generation efficiency of the fuel cell stack is reduced.

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、効率的に燃料電池スタック全体を昇温することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a fuel cell system capable of efficiently raising the temperature of the entire fuel cell stack.

本発明は、複数の燃料電池セルが積層され積層方向の両端部にエンドプレートが配置された燃料電池スタックを発電させる燃料電池システムにおいて、燃料電池スタックから排出された冷却媒体を冷却手段により冷却して燃料電池セルに循環させる冷却媒体循環流路と、冷却媒体循環流路から分岐し加熱手段により冷却媒体を加熱して冷却媒体循環流路に戻す冷却媒体加熱流路とを備え、上述の課題を解決するために、冷却媒体加熱流路から分岐し加熱手段により加熱した冷却媒体の一部をエンドプレートに循環させ、当該エンドプレートに循環させた冷却媒体を冷却媒体循環流路に戻すエンドプレート加熱流路を備える。このような燃料電池システムは、加熱手段により加熱した冷却媒体を直接的にエンドプレートに循環させる。   The present invention relates to a fuel cell system that generates power from a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked and end plates are arranged at both ends in the stacking direction, and a cooling medium discharged from the fuel cell stack is cooled by a cooling means. A cooling medium circulation channel that circulates to the fuel cell, and a cooling medium heating channel that branches from the cooling medium circulation channel and heats the cooling medium by the heating means to return to the cooling medium circulation channel. In order to solve this problem, an end plate that diverges from the cooling medium heating flow path and circulates a part of the cooling medium heated by the heating means to the end plate and returns the cooling medium circulated to the end plate to the cooling medium circulation flow path. A heating channel is provided. Such a fuel cell system circulates the cooling medium heated by the heating means directly to the end plate.

本発明によれば、加熱手段によって加熱された冷却媒体を直接的にエンドプレート加熱流路に供給すると共に、加熱手段によって加熱された冷却媒体を冷却媒体循環流路の冷却媒体と混合して燃料電池セルに供給するので、熱容量が大きいエンドプレートを効率的に昇温させることができ、燃料電池スタック全体を効率的に昇温させることができる。   According to the present invention, the cooling medium heated by the heating means is directly supplied to the end plate heating flow path, and the cooling medium heated by the heating means is mixed with the cooling medium in the cooling medium circulation flow path to produce fuel. Since the battery cell is supplied, the end plate having a large heat capacity can be efficiently heated, and the entire fuel cell stack can be efficiently heated.

以下、本発明の実施形態として示す燃料電池システムについて図面を参照して説明する。   Hereinafter, a fuel cell system shown as an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

［第１実施形態］
第１実施形態として示す燃料電池システムは、複数の燃料電池セル１１ｂが積層され積層方向の両端部にエンドプレート１１ａが配置された燃料電池スタック１０を備える。複数の燃料電池セル１１ｂには、エンドプレート１１ａと隣接したエンドセル１１ｄが含まれる。 [First Embodiment]
The fuel cell system shown as the first embodiment includes a fuel cell stack 10 in which a plurality of fuel cells 11b are stacked and end plates 11a are disposed at both ends in the stacking direction. The plurality of fuel cells 11b include an end cell 11d adjacent to the end plate 11a.

複数の燃料電池セル１１ｂ内には、当該燃料電池スタック１０の発電反応に必要な燃料ガス（水素）及び酸化剤ガス（酸素）を供給するためのガス流路（図示せず）と、当該燃料電池スタック１０の冷却のための冷却媒体を流すセル冷却流路１２ｂとが設けられている。エンドプレート１１ａには、当該エンドプレート１１ａ内に冷却媒体を流すためのエンドプレート冷却流路１２ａが設けられている。このエンドプレート冷却流路１２ａは、エンドプレート１１ａ内部に流路を設けた構成であっても、エンドプレート１１ａと隣接する集電板１１ｃ等の部品とシール構造により形成された構成であっても良い。   In the plurality of fuel cells 11b, a gas flow path (not shown) for supplying fuel gas (hydrogen) and oxidant gas (oxygen) necessary for power generation reaction of the fuel cell stack 10, and the fuel A cell cooling flow path 12b through which a cooling medium for cooling the battery stack 10 flows is provided. The end plate 11a is provided with an end plate cooling channel 12a for flowing a cooling medium in the end plate 11a. The end plate cooling flow path 12a may have a configuration in which a flow path is provided inside the end plate 11a, or may be configured by a seal structure and components such as a current collecting plate 11c adjacent to the end plate 11a. good.

燃料電池スタック１０は、固体高分子電解質膜を介して一対の反応極（燃料極および酸化剤極）が対設された燃料電池セル１１ｂを、セパレータを介して複数積層することにより構成される。この燃料電池スタック１０は、アノード（燃料極）に燃料ガス（反応ガス）が供給されるとともに、カソード（酸化剤極）に酸化剤ガス（反応ガス）が供給されることにより、燃料ガスおよび酸化剤ガスを電気化学的に反応させて電力を発生する。本実施形態では、燃料ガスとして水素を、酸化剤ガスとして空気を用いるケースについて説明する。燃料電池スタック１０は、アノードに水素ガス、カソードに空気がそれぞれ供給され、以下の（１）、（２）に示す電極の電気化学反応により発電が行われる。   The fuel cell stack 10 is configured by stacking a plurality of fuel cell cells 11b each having a pair of reaction electrodes (a fuel electrode and an oxidant electrode) through a solid polymer electrolyte membrane through a separator. This fuel cell stack 10 is supplied with fuel gas (reactive gas) to the anode (fuel electrode) and oxidant gas (reactive gas) to the cathode (oxidant electrode), so that the fuel gas and the oxidizing gas are supplied. Electric power is generated by electrochemical reaction of the agent gas. In this embodiment, a case where hydrogen is used as the fuel gas and air is used as the oxidant gas will be described. In the fuel cell stack 10, hydrogen gas is supplied to the anode and air is supplied to the cathode, respectively, and power generation is performed by the electrode electrochemical reaction shown in the following (1) and (2).

アノード（水素極）：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ− （１）
カソード（酸素極）：２Ｈ＋＋２ｅ−＋ (１／２)Ｏ２ →Ｈ２Ｏ （２）
燃料電池システムには、燃料電池スタック１０に水素を供給するための水素系と、燃料電池スタック１０に空気を供給するための空気系と、燃料電池スタック１０の温度を調整するための冷却系とが備えられている。これら水素系、空気系及び冷却系は、コントロールユニット１によって動作が制御される。なお、図１においては、水素系及び空気系の図示を省略して冷却系のみを図示しており、主として冷却系の動作について説明する。 Anode (hydrogen electrode): H 2 → 2H + + 2e − (1)
Cathode (oxygen electrode): 2H + + 2e − + (1/2) O 2 → H 2 O (2)
The fuel cell system includes a hydrogen system for supplying hydrogen to the fuel cell stack 10, an air system for supplying air to the fuel cell stack 10, and a cooling system for adjusting the temperature of the fuel cell stack 10. Is provided. The operation of these hydrogen system, air system and cooling system is controlled by the control unit 1. In FIG. 1, the illustration of the hydrogen system and the air system is omitted, and only the cooling system is illustrated, and the operation of the cooling system will be mainly described.

コントロールユニット１は、燃料電池システムにおける各センサからのセンサ信号を読み込み、予め内部に保有する制御ロジックに従って各構成部品に制御信号を送り、本システムの制御を行っている。特に、コントロールユニット１は、燃料電池システムの動作命令に従って、水素系を制御して燃料電池スタック１０に供給する水素流量及び水素圧力を調整すると共に酸素系を制御して燃料電池スタック１０に供給する空気流量及び空気圧力を調整する。   The control unit 1 reads the sensor signal from each sensor in the fuel cell system and sends a control signal to each component in accordance with the control logic stored in advance to control this system. In particular, the control unit 1 controls the hydrogen system and adjusts the hydrogen flow rate and the hydrogen pressure supplied to the fuel cell stack 10 in accordance with the operation command of the fuel cell system, and controls the oxygen system to supply the fuel cell stack 10. Adjust air flow and air pressure.

冷却系は、コントロールユニット１の制御によって、燃料電池スタック１０を所定温度範囲に調整する。コントロールユニット１は、冷却媒体温度センサ５１により検出されたセンサ信号によって燃料電池スタック１０に供給する冷却媒体の温度を検出し、当該検出した温度に基づいて冷却系における各部を制御することによって燃料電池スタック１０へ供給する冷却媒体温度を調整し、燃料電池スタック１０を所定温度範囲に調整する。   The cooling system adjusts the fuel cell stack 10 to a predetermined temperature range under the control of the control unit 1. The control unit 1 detects the temperature of the cooling medium supplied to the fuel cell stack 10 based on the sensor signal detected by the cooling medium temperature sensor 51, and controls each part in the cooling system based on the detected temperature. The temperature of the cooling medium supplied to the stack 10 is adjusted, and the fuel cell stack 10 is adjusted to a predetermined temperature range.

冷却系は、燃料電池スタック１０から排出された冷却媒体を冷却して燃料電池セル１１ｂに循環させる冷却媒体循環流路Ｌ１と、冷却媒体循環流路Ｌ１から分岐し冷却媒体を加熱して冷却媒体循環流路Ｌ１に戻す冷却媒体加熱流路（Ｌ３、Ｌ５）と、冷却媒体加熱流路Ｌ３から分岐し加熱した冷却媒体の一部をエンドプレート１１ａに循環させ、当該エンドプレート１１ａに循環させた冷却媒体を冷却媒体循環流路Ｌ１に戻すエンドプレート加熱流路（Ｌ４、Ｌ６）とを備える。なお、以下の説明において、冷却媒体加熱流路（Ｌ３、Ｌ５）のうちＬ３を「第１冷却媒体加熱流路Ｌ３」と呼び、Ｌ５を「第２冷却媒体加熱流路Ｌ５」と呼ぶ。また、エンドプレート加熱流路（Ｌ４、Ｌ６）のうちＬ４を「第１加熱媒体循環流路Ｌ４」と呼び、Ｌ６を「第２加熱媒体循環流路Ｌ６」と呼ぶ。   The cooling system cools the cooling medium discharged from the fuel cell stack 10 and circulates it to the fuel cell 11b. The cooling system circulates to the fuel cell 11b. The cooling medium heating flow path (L3, L5) returning to the circulation flow path L1 and a part of the heated cooling medium branched from the cooling medium heating flow path L3 were circulated to the end plate 11a and circulated to the end plate 11a. And an end plate heating flow path (L4, L6) for returning the cooling medium to the cooling medium circulation flow path L1. In the following description, L3 of the cooling medium heating flow paths (L3, L5) is referred to as “first cooling medium heating flow path L3”, and L5 is referred to as “second cooling medium heating flow path L5”. Of the end plate heating channels (L4, L6), L4 is referred to as “first heating medium circulation channel L4”, and L6 is referred to as “second heating medium circulation channel L6”.

冷却媒体循環流路Ｌ１には、三方弁２１、ラジエタ３１及びラジエタファン３２、及び冷却媒体ポンプ２２が設けられている。三方弁２１は、冷却媒体をラジエタ３１に通過させる流路又は冷却媒体をラジエタ３１からバイパスするバイパス流路Ｌ２に通過させる。この冷却系において、ラジエタ３１及びラジエタファン３２が冷却手段となる。   A three-way valve 21, a radiator 31, a radiator fan 32, and a cooling medium pump 22 are provided in the cooling medium circulation flow path L1. The three-way valve 21 allows a cooling medium to pass through the radiator 31 or a bypass flow path L2 that bypasses the cooling medium from the radiator 31. In this cooling system, the radiator 31 and the radiator fan 32 serve as cooling means.

三方弁２１は、コントロールユニット１から供給された制御信号に従ってラジエタ３１側又はバイパス流路Ｌ２側が開状態とされ、又は、その開度が調整される。これにより、燃料電池システムは、冷却媒体循環流路Ｌ１における冷却媒体の温度が調整可能となる。冷却媒体ポンプ２２は、冷却媒体循環流路Ｌ１に冷却媒体を循環させるために、コントロールユニット１によって駆動量が制御される。ラジエタファン３２は、冷却媒体循環流路Ｌ１に流れる冷却媒体を冷却するために、コントロールユニット１によって駆動量が制御される。   The three-way valve 21 is opened on the radiator 31 side or the bypass flow path L2 side according to the control signal supplied from the control unit 1, or the opening degree thereof is adjusted. Thereby, the fuel cell system can adjust the temperature of the coolant in the coolant circulation path L1. The driving amount of the cooling medium pump 22 is controlled by the control unit 1 in order to circulate the cooling medium in the cooling medium circulation flow path L1. The driving amount of the radiator fan 32 is controlled by the control unit 1 in order to cool the cooling medium flowing through the cooling medium circulation passage L1.

このような冷却媒体循環流路Ｌ１において、コントロールユニット１は、三方弁２１の開閉状態、ラジエタファン３２の駆動量及び冷却媒体ポンプ２２の駆動量を制御して、冷却媒体循環流路Ｌ１の冷却媒体温度を調節する。そして、温度調節された冷却媒体は、燃料電池スタック１０における燃料電池セル１１ｂ内のセル冷却流路１２ｂに供給される。   In such a coolant circulation path L1, the control unit 1 controls the cooling state of the coolant circulation path L1 by controlling the open / close state of the three-way valve 21, the drive amount of the radiator fan 32, and the drive amount of the coolant pump 22. Adjust the medium temperature. The temperature-controlled cooling medium is supplied to the cell cooling flow path 12b in the fuel cell 11b in the fuel cell stack 10.

第１冷却媒体加熱流路Ｌ３には、冷却媒体ポンプ２２から吐出された冷却媒体の一部を加熱する加熱手段としての冷媒加熱用ヒータ４１が設けられている。冷媒加熱用ヒータ４１としては、電気式ヒータ、水素燃焼器を用いた熱交換器を用いることができる。冷媒加熱用ヒータ４１による加熱量は、コントロールユニット１によって制御される。   The first cooling medium heating flow path L3 is provided with a refrigerant heating heater 41 as a heating means for heating a part of the cooling medium discharged from the cooling medium pump 22. As the refrigerant heating heater 41, an electric heater or a heat exchanger using a hydrogen combustor can be used. The amount of heating by the refrigerant heating heater 41 is controlled by the control unit 1.

冷媒加熱用ヒータ４１によって加熱された冷却媒体の一部は、第１冷却媒体加熱流路Ｌ３から第２冷却媒体加熱流路Ｌ５に流れて、冷却媒体ポンプ２２の上流に戻され、冷却媒体ポンプ２２に戻された加熱された冷却媒体と冷却媒体循環流路Ｌ１の冷却媒体とは混合される。冷媒加熱用ヒータ４１によって加熱された冷却媒体の残りの一部は、第１加熱媒体循環流路Ｌ４に流れて、燃料電池スタック１０のエンドプレート冷却流路１２ａに供給される。エンドプレート冷却流路１２ａを通過した冷却媒体は、第２加熱媒体循環流路Ｌ６を通過して冷却媒体循環流路Ｌ１における燃料電池スタック１０の下流に戻される。   A part of the cooling medium heated by the refrigerant heating heater 41 flows from the first cooling medium heating flow path L3 to the second cooling medium heating flow path L5, and is returned to the upstream side of the cooling medium pump 22 to be cooled. The heated cooling medium returned to 22 is mixed with the cooling medium in the cooling medium circulation passage L1. The remaining part of the cooling medium heated by the refrigerant heating heater 41 flows into the first heating medium circulation flow path L4 and is supplied to the end plate cooling flow path 12a of the fuel cell stack 10. The cooling medium that has passed through the end plate cooling flow path 12a passes through the second heating medium circulation flow path L6 and is returned downstream of the fuel cell stack 10 in the cooling medium circulation flow path L1.

第２冷却媒体加熱流路Ｌ５に流れる冷却媒体流量は、当該第２冷却媒体加熱流路Ｌ５における第１冷却媒体加熱流路Ｌ３との分岐点Ｐ１での圧力と、当該第２冷却媒体加熱流路Ｌ５における冷却媒体循環流路Ｌ１との接続点Ｐ２での圧力との差、及び当該第２冷却媒体加熱流路Ｌ５の圧力損失とによって決定される。また、エンドプレート冷却流路１２ａに流れる冷却媒体流量は、第１加熱媒体循環流路Ｌ４における第１冷却媒体加熱流路Ｌ３との分岐点Ｐ１での圧力と、当該第２加熱媒体循環流路Ｌ６における冷却媒体循環流路Ｌ１との接続点Ｐ３での圧力との差と、及び第１加熱媒体循環流路Ｌ４、エンドプレート冷却流路１２ａ、第２加熱媒体循環流路Ｌ６の圧力損失とによって決定される。   The cooling medium flow rate flowing through the second cooling medium heating flow path L5 includes the pressure at the branch point P1 between the second cooling medium heating flow path L5 and the first cooling medium heating flow path L3, and the second cooling medium heating flow. It is determined by the difference from the pressure at the connection point P2 with the cooling medium circulation flow path L1 in the path L5 and the pressure loss of the second cooling medium heating flow path L5. In addition, the flow rate of the cooling medium flowing through the end plate cooling flow path 12a includes the pressure at the branch point P1 of the first heating medium circulation flow path L4 with the first cooling medium heating flow path L3, and the second heating medium circulation flow path. The difference between the pressure at the connection point P3 with the cooling medium circulation flow path L1 in L6, and the pressure loss of the first heating medium circulation flow path L4, the end plate cooling flow path 12a, and the second heating medium circulation flow path L6 Determined by.

冷却媒体ポンプ２２が駆動している時には、点Ｐ１での圧力は点Ｐ２での圧力よりも高く、点Ｐ１での圧力は点Ｐ３での圧力よりも高い。そして、点Ｐ１での圧力と点Ｐ３での圧力との関係、各流路自体の圧力損失によって、第１加熱媒体循環流路Ｌ４に流れる加熱された冷却媒体の流量が決まることになる。そして、この燃料電池システムは、図示はしていないが、各流路にオリフィス、配管断面積の変更を加えることによって圧力損失を調整でき、第１加熱媒体循環流路Ｌ４と第２冷却媒体加熱流路Ｌ５とで流れる加熱された冷却媒体の流量を調整することができる。なお、図１のような構成によって、後述する変形例と比較して、Ｐ１とＰ２の圧力差、Ｐ１とＰ３との圧力差を高いものとすることができる。   When the cooling medium pump 22 is driven, the pressure at the point P1 is higher than the pressure at the point P2, and the pressure at the point P1 is higher than the pressure at the point P3. The flow rate of the heated cooling medium flowing through the first heating medium circulation flow path L4 is determined by the relationship between the pressure at the point P1 and the pressure at the point P3 and the pressure loss of each flow path itself. Although not shown, this fuel cell system can adjust the pressure loss by changing the orifice and the cross-sectional area of the pipe in each flow path, so that the first heating medium circulation flow path L4 and the second cooling medium heating can be adjusted. The flow rate of the heated cooling medium flowing through the flow path L5 can be adjusted. Note that with the configuration shown in FIG. 1, the pressure difference between P1 and P2 and the pressure difference between P1 and P3 can be made higher than in the modification described later.

このような構成により、冷媒加熱用ヒータ４１によって加熱されて第２冷却媒体加熱流路Ｌ５を介して冷却媒体循環流路Ｌ１に供給された冷却媒体は、当該冷却媒体循環流路Ｌ１から燃料電池セル１１ｂに供給される冷却媒体の温度を上昇させることができる。また、冷媒加熱用ヒータ４１によって加熱されて第１加熱媒体循環流路Ｌ４を介してエンドプレート冷却流路１２ａに供給された冷却媒体は、直接的にエンドプレート１１ａを加熱することができる。   With such a configuration, the cooling medium heated by the refrigerant heating heater 41 and supplied to the cooling medium circulation flow path L1 via the second cooling medium heating flow path L5 is transferred from the cooling medium circulation flow path L1 to the fuel cell. The temperature of the cooling medium supplied to the cell 11b can be raised. The cooling medium heated by the refrigerant heater 41 and supplied to the end plate cooling flow path 12a via the first heating medium circulation flow path L4 can directly heat the end plate 11a.

第１加熱媒体循環流路Ｌ４を介してエンドプレート冷却流路１２ａに供給される冷却媒体の温度は、第２冷却媒体加熱流路Ｌ５を介して冷却媒体循環流路Ｌ１にて混合された冷却媒体の温度よりも高い。したがって、燃料電池システムは、燃料電池セル１１ｂを加熱する熱量よりも高い熱量によってエンドプレート冷却流路１２ａを昇温させることができる。   The temperature of the cooling medium supplied to the end plate cooling flow path 12a via the first heating medium circulation flow path L4 is the cooling mixed in the cooling medium circulation flow path L1 via the second cooling medium heating flow path L5. Higher than the temperature of the medium. Therefore, the fuel cell system can raise the temperature of the end plate cooling flow path 12a with a heat quantity higher than the heat quantity for heating the fuel battery cell 11b.

以上説明したように、本発明の第１実施形態として示す燃料電池システムによれば、第１加熱媒体循環流路Ｌ４及び第２加熱媒体循環流路Ｌ６を設けると共に、第２冷却媒体加熱流路Ｌ５を設けることによって、冷媒加熱用ヒータ４１によって加熱された冷却媒体を直接的にエンドプレート冷却流路１２ａに供給すると共に、冷媒加熱用ヒータ４１によって加熱された冷却媒体を冷却媒体循環流路Ｌ１の冷却媒体と混合してセル冷却流路１２ｂに供給することができる。したがって、この燃料電池システムによれば、熱容量が大きいエンドプレート１１ａを効率的に昇温させることができ、燃料電池スタック１０全体を効率的に昇温させることができる。   As described above, according to the fuel cell system shown as the first embodiment of the present invention, the first heating medium circulation channel L4 and the second heating medium circulation channel L6 are provided, and the second cooling medium heating channel is provided. By providing L5, the cooling medium heated by the refrigerant heating heater 41 is directly supplied to the end plate cooling flow path 12a, and the cooling medium heated by the refrigerant heating heater 41 is supplied to the cooling medium circulation flow path L1. The cooling medium can be mixed and supplied to the cell cooling channel 12b. Therefore, according to this fuel cell system, the end plate 11a having a large heat capacity can be efficiently heated, and the entire fuel cell stack 10 can be efficiently heated.

具体的には、エンドプレート１１ａは燃料電池スタック１０のうちでも熱容量が大きく放熱度合いも大きい部品であるために、低温起動時には、エンドプレート１１ａの温度上昇が速やかに行われないために、燃料電池スタック１０の電圧低下を招くことがあった。これに対し、燃料電池スタック１０は、冷媒加熱用ヒータ４１によって加熱された冷却媒体を冷却媒体循環流路Ｌ１に供給して燃料電池スタック１０全体を昇温させつつ、冷媒加熱用ヒータ４１によって加熱された冷却媒体を常にエンドプレート冷却流路１２ａに導入することによって、燃料電池セル１１ｂよりも大きな熱をエンドプレート１１ａに供給して、当該エンドプレート１１ａの昇温を速やかに行うことができる。これによって、燃料電池システムは、低温起動時においてエンドプレート１１ａの温度上昇が遅れることによる燃料電池スタック１０の電圧低下を回避できる。特に、燃料電池スタック１０におけるエンドセル１１ｄでのセル電圧低下を回避できる。   Specifically, since the end plate 11a is a component having a large heat capacity and a large degree of heat dissipation in the fuel cell stack 10, the temperature of the end plate 11a is not rapidly increased at the time of low temperature startup. The voltage of the stack 10 may be reduced. On the other hand, the fuel cell stack 10 is heated by the refrigerant heating heater 41 while the cooling medium heated by the refrigerant heating heater 41 is supplied to the cooling medium circulation passage L1 to raise the temperature of the entire fuel cell stack 10. By always introducing the cooled cooling medium into the end plate cooling flow path 12a, heat larger than that of the fuel cell 11b can be supplied to the end plate 11a, and the temperature of the end plate 11a can be quickly increased. As a result, the fuel cell system can avoid a voltage drop of the fuel cell stack 10 due to a delay in the temperature rise of the end plate 11a at the time of low temperature startup. In particular, the cell voltage drop in the end cell 11d in the fuel cell stack 10 can be avoided.

また、単一の冷媒加熱用ヒータ４１を用いて燃料電池スタック１０の全体の加熱とエンドプレート１１ａの加熱の双方を行うことができ、簡単且つ低コストの構成でエンドプレート１１ａの昇温が可能となる。   Further, the entire heater of the fuel cell stack 10 and the end plate 11a can be heated by using a single heater 41 for heating the refrigerant, and the temperature of the end plate 11a can be increased with a simple and low-cost configuration. It becomes.

「第１実施形態として示す燃料電池システムの変形例」
つぎに、上述した第１実施形態として示した燃料電池システムの変形例について、図２乃至図４を参照して説明する。 “Modification of Fuel Cell System Shown as First Embodiment”
Next, a modification of the fuel cell system shown as the first embodiment will be described with reference to FIGS.

図２に示す燃料電池システムは、図１に示した燃料電池システムにおける第２冷却媒体加熱流路Ｌ５に代えて、第１冷却媒体加熱流路Ｌ３から分岐して燃料電池スタック１０の冷却媒体出口側の冷却媒体循環流路Ｌ１に接続するＬ１１を第１冷却媒体加熱流路としたものである。第１冷却媒体加熱流路Ｌ１１には、冷媒加熱用ヒータ４１によって加熱された冷却媒体が供給され、当該加熱された冷却媒体のうち分岐点Ｐ１と接続点Ｐ４との圧力差に応じた流量を冷却媒体循環流路Ｌ１に導入し、残りの加熱された冷却媒体を第１加熱媒体循環流路Ｌ４に導入する。   The fuel cell system shown in FIG. 2 is branched from the first cooling medium heating flow path L3 instead of the second cooling medium heating flow path L5 in the fuel cell system shown in FIG. L11 connected to the cooling medium circulation flow path L1 on the side is a first cooling medium heating flow path. A cooling medium heated by the refrigerant heating heater 41 is supplied to the first cooling medium heating flow path L11, and a flow rate corresponding to the pressure difference between the branch point P1 and the connection point P4 is included in the heated cooling medium. The refrigerant is introduced into the cooling medium circulation passage L1, and the remaining heated cooling medium is introduced into the first heating medium circulation passage L4.

図３に示す燃料電池システムは、図１に示した燃料電池システムにおける第２冷却媒体加熱流路Ｌ５に代えて、第１冷却媒体加熱流路Ｌ３から分岐して冷却媒体ポンプ２２の下流側の燃料電池スタック１０の冷却媒体入口付近における冷却媒体循環流路Ｌ１に接続するＬ１２を第１冷却媒体加熱流路としたものである。第１冷却媒体加熱流路Ｌ１２には、冷媒加熱用ヒータ４１によって加熱された冷却媒体が供給され、当該加熱された冷却媒体のうち分岐点Ｐ１と接続点Ｐ５との圧力差に応じた流量を冷却媒体循環流路Ｌ１に導入し、残りの加熱された冷却媒体を第１加熱媒体循環流路Ｌ４に導入する。なお、図３に示したように燃料電池スタック１０の冷却媒体入口の冷却媒体循環流路Ｌ１に第１冷却媒体加熱流路Ｌ１２を接続する例に限らず、三方弁２１と冷却媒体ポンプ２２との間のバイパス流路Ｌ２に第１冷却媒体加熱流路Ｌ１２を接続しても良い。   The fuel cell system shown in FIG. 3 is branched from the first cooling medium heating flow path L3 instead of the second cooling medium heating flow path L5 in the fuel cell system shown in FIG. L12 connected to the cooling medium circulation flow path L1 in the vicinity of the cooling medium inlet of the fuel cell stack 10 is a first cooling medium heating flow path. A cooling medium heated by the refrigerant heating heater 41 is supplied to the first cooling medium heating flow path L12, and a flow rate corresponding to a pressure difference between the branch point P1 and the connection point P5 is included in the heated cooling medium. The refrigerant is introduced into the cooling medium circulation passage L1, and the remaining heated cooling medium is introduced into the first heating medium circulation passage L4. As shown in FIG. 3, the present invention is not limited to the example in which the first cooling medium heating flow path L12 is connected to the cooling medium circulation flow path L1 at the cooling medium inlet of the fuel cell stack 10, but the three-way valve 21 and the cooling medium pump 22 The first cooling medium heating flow path L12 may be connected to the bypass flow path L2 between the two.

図４に示す燃料電池システムは、図３に示した燃料電池システムに対し、第１冷却媒体加熱流路Ｌ１２が冷却媒体循環流路Ｌ１に接続する点Ｐ５と冷却媒体循環流路Ｌ１と第１冷却媒体加熱流路Ｌ３との分岐点との間に、絞り手段としての可変開度弁２３を設けたものである。可変開度弁２３は、コントロールユニット１の制御によって開度が調整可能である。可変開度弁２３の開度を小さくすることにより点Ｐ５の冷却媒体圧力を高くでき、可変開度弁２３の開度を大きくすることにより点Ｐ５の冷却媒体圧力を低くできる。したがって、燃料電池システムは、点Ｐ１と点Ｐ５との冷却媒体圧力差を調整して、第１冷却媒体加熱流路Ｌ１２に流れる加熱された冷却媒体の流量を調整でき、同時に第１加熱媒体循環流路Ｌ４に流れる加熱された冷却媒体の流量を調整できる。これにより、燃料電池システムは、Ｐ１とＰ５との圧力差を大きくすることによって、第１冷却媒体加熱流路Ｌ１２での加熱された冷却媒体の流量を確保できる。なお、冷却媒体循環流路Ｌ１における冷却媒体流量を絞るものであれば、可変開度弁２３でなくても、配管断面積の縮小箇所を設けても良く、オリフィスを設けても良い。   The fuel cell system shown in FIG. 4 is different from the fuel cell system shown in FIG. 3 in that the first cooling medium heating passage L12 is connected to the cooling medium circulation passage L1, the point P5, the cooling medium circulation passage L1, and the first. A variable opening valve 23 is provided as a throttle means between the branch point with the cooling medium heating flow path L3. The opening degree of the variable opening valve 23 can be adjusted by the control unit 1. The coolant pressure at the point P5 can be increased by decreasing the opening of the variable opening valve 23, and the coolant pressure at the point P5 can be decreased by increasing the opening of the variable opening valve 23. Therefore, the fuel cell system can adjust the flow rate of the heated cooling medium flowing through the first cooling medium heating flow path L12 by adjusting the cooling medium pressure difference between the points P1 and P5, and at the same time, the first heating medium circulation The flow rate of the heated cooling medium flowing in the flow path L4 can be adjusted. Thereby, the fuel cell system can secure the flow rate of the heated cooling medium in the first cooling medium heating flow path L12 by increasing the pressure difference between P1 and P5. As long as the cooling medium flow rate in the cooling medium circulation flow path L1 is reduced, the pipe opening area may be reduced or an orifice may be provided instead of the variable opening valve 23.

［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態として示す燃料電池システムについて説明する。なお、上述の第１実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。 [Second Embodiment]
Next, a fuel cell system shown as the second embodiment will be described. In addition, about the part similar to the above-mentioned 1st Embodiment, the detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

第２実施形態として示す燃料電池システムは、図５に示すように、燃料電池セル１１ｂに循環させる冷却媒体の流れ方向とエンドプレート１１ａに循環させる冷却媒体の流れ方向とを逆としたことを特徴とするものである。この燃料電池システムは、第１冷却媒体加熱流路Ｌ３の点Ｐ１から分岐し、セル冷却流路１２ｂの冷却媒体出口側を、エンドプレート冷却流路１２ａにおける加熱された冷却媒体の入口側とする第１加熱媒体循環流路Ｌ１３と、セル冷却流路１２ｂの冷却媒体入口側を、エンドプレート冷却流路１２ａにおける加熱された冷却媒体の出口側とする第２加熱媒体循環流路Ｌ１４とを備える。   As shown in FIG. 5, the fuel cell system shown as the second embodiment is characterized in that the flow direction of the cooling medium circulated in the fuel cell 11b and the flow direction of the cooling medium circulated in the end plate 11a are reversed. It is what. This fuel cell system branches from a point P1 of the first cooling medium heating flow path L3, and the cooling medium outlet side of the cell cooling flow path 12b is the inlet side of the heated cooling medium in the end plate cooling flow path 12a. A first heating medium circulation channel L13, and a second heating medium circulation channel L14 in which the cooling medium inlet side of the cell cooling channel 12b is the outlet side of the heated cooling medium in the end plate cooling channel 12a. .

この燃料電池システムは、第２冷却媒体加熱流路Ｌ５におけるＰ１とＰ２との圧力差によって当該第２冷却媒体加熱流路Ｌ５における加熱された冷却媒体の流量が決定され、Ｐ１とＰ３との圧力差によって当該第１加熱媒体循環流路Ｌ１３、エンドプレート冷却流路１２ａ、第２加熱媒体循環流路Ｌ１４における加熱された冷却媒体の流量が決定される。   In this fuel cell system, the flow rate of the heated cooling medium in the second cooling medium heating flow path L5 is determined by the pressure difference between P1 and P2 in the second cooling medium heating flow path L5, and the pressure between P1 and P3 The flow rate of the heated cooling medium in the first heating medium circulation channel L13, the end plate cooling channel 12a, and the second heating medium circulation channel L14 is determined by the difference.

ここで、燃料電池スタック１０の発電時において、当該燃料電池スタック１０の発熱により複数の燃料電池セル１１ｂ内のセル温度及び冷却媒体温度は、セル冷却流路１２ｂの上流から下流となるに従い高くなる。そこで、エンドプレート冷却流路１２ａの冷却媒体の流れ方向を、セル冷却流路１２ｂの冷却媒体の流れ方向とは逆にする。これにより、燃料電池セル１１ｂとエンドプレート１１ａとが熱交換をすることにより、当該燃料電池セル１１ｂ及びエンドプレート１１ａの冷却媒体の出入口付近においては、エンドプレート１１ａの温度を燃料電池セル１１ｂの温度よりも高くしつつ、燃料電池セル１１ｂとエンドプレート１１ａとの熱交換によって燃料電池セル１１ｂとエンドプレート１１ａとの温度差を小さくできる。したがって、燃料電池システムは、燃料電池スタック１０の全体を安定して昇温でき、低温起動時におけるセル電圧の低下を回避でき、起動性能を向上させることができる。   Here, at the time of power generation of the fuel cell stack 10, the cell temperature and the cooling medium temperature in the plurality of fuel cells 11 b increase as the temperature decreases from the upstream side to the downstream side of the cell cooling channel 12 b due to the heat generated by the fuel cell stack 10. . Therefore, the flow direction of the cooling medium in the end plate cooling flow path 12a is reversed from the flow direction of the cooling medium in the cell cooling flow path 12b. Thus, heat exchange between the fuel cell 11b and the end plate 11a causes the temperature of the end plate 11a to be the temperature of the fuel cell 11b in the vicinity of the inlet / outlet of the cooling medium of the fuel cell 11b and the end plate 11a. The temperature difference between the fuel battery cell 11b and the end plate 11a can be reduced by heat exchange between the fuel battery cell 11b and the end plate 11a. Therefore, the fuel cell system can stably raise the temperature of the entire fuel cell stack 10, can avoid a decrease in cell voltage during low temperature startup, and can improve startup performance.

［第３実施形態］
つぎに、第３実施形態として示す燃料電池システムについて説明する。なお、上述の第１実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。 [Third Embodiment]
Next, a fuel cell system shown as the third embodiment will be described. In addition, about the part similar to the above-mentioned 1st Embodiment, the detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

第３実施形態として示す燃料電池システムは、図６に示すように、第１加熱媒体循環流路Ｌ４に、冷却媒体流量を調整する流量調整手段としての第１流量調整バルブ２４を設けた点で、第１実施形態として示した燃料電池システムとは異なる。このような燃料電池システムは、コントロールユニット１によって第１流量調整バルブ２４の開度が調整される。   As shown in FIG. 6, the fuel cell system shown as the third embodiment is provided with a first flow rate adjusting valve 24 as a flow rate adjusting means for adjusting the coolant flow rate in the first heating medium circulation flow path L4. This is different from the fuel cell system shown as the first embodiment. In such a fuel cell system, the opening degree of the first flow rate adjusting valve 24 is adjusted by the control unit 1.

ここで、冷却媒体循環流路Ｌ１によって循環させている冷却媒体温度は、燃料電池スタック１０の発電電力に応じた発熱量によって変動する。そして、燃料電池スタック１０の発電電力に応じた発熱量が大きいほど、燃料電池スタック１０を冷却する必要があるために、冷却媒体流量は多くなる。また、冷却媒体温度が高く又は低くなった場合には、当該冷却媒体温度を所望の温度範囲とするように、コントロールユニット１の制御によって、冷却媒体流量は変動される。   Here, the temperature of the cooling medium circulated by the cooling medium circulation flow path L <b> 1 varies depending on the amount of heat generated according to the power generated by the fuel cell stack 10. As the amount of heat generated according to the power generated by the fuel cell stack 10 increases, the fuel cell stack 10 needs to be cooled, and thus the coolant flow rate increases. Further, when the coolant temperature is high or low, the coolant flow rate is changed by the control of the control unit 1 so that the coolant temperature falls within a desired temperature range.

そして、冷却媒体循環流路Ｌ１における冷却媒体流量が少ない場合には、第１流量調整バルブ２４の開度を大きくする。これにより、第１流量調整バルブ２４による圧損が少なくなりエンドプレート１１ａへの加熱した冷却媒体の流量を多くする。逆に、冷却媒体循環流路Ｌ１における冷却媒体流量が多い場合には、第１流量調整バルブ２４の開度を小さくする。これにより、エンドプレート１１ａへの加熱された冷却媒体の流量を少なくする。このように燃料電池システムは、エンドプレート冷却流路１２ａへの加熱された冷却媒体流量を調整でき、エンドプレート１１ａの温度を制御することができる。したがって、燃料電池システムは、低温起動時におけるセル電圧の低下を回避でき、起動性能を向上させることができる。   When the cooling medium flow rate in the cooling medium circulation channel L1 is small, the opening degree of the first flow rate adjustment valve 24 is increased. Thereby, the pressure loss by the 1st flow regulating valve 24 decreases, and the flow volume of the heated cooling medium to the end plate 11a is increased. Conversely, when the coolant flow rate in the coolant circulation path L1 is large, the opening degree of the first flow rate adjustment valve 24 is reduced. Thereby, the flow rate of the heated cooling medium to the end plate 11a is reduced. As described above, the fuel cell system can adjust the flow rate of the heated cooling medium to the end plate cooling flow path 12a, and can control the temperature of the end plate 11a. Therefore, the fuel cell system can avoid a decrease in the cell voltage at the time of low temperature startup, and can improve the startup performance.

［第４実施形態］
つぎに、第４実施形態として示す燃料電池システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。 [Fourth Embodiment]
Next, a fuel cell system shown as the fourth embodiment will be described. Note that parts similar to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

第４実施形態として示す燃料電池システムは、図７に示すように、第１加熱媒体循環流路Ｌ４に、冷却媒体流量を調整する加熱媒体用ポンプ２５を設けた点で、第１実施形態として示した燃料電池システムとは異なる。このような燃料電池システムは、コントロールユニット１によって加熱媒体用ポンプ２５の駆動量が調整される。この加熱媒体用ポンプ２５の駆動量を調整して、加熱された冷却媒体の流量を調整することができ、第１加熱媒体循環流路Ｌ４，エンドプレート冷却流路１２ａ、第２加熱媒体循環流路Ｌ６の通水抵抗や、Ｐ１とＰ３との圧力差に拘わらずエンドプレート１１ａへの加熱された冷却媒体の供給流量を制御することができる。   As shown in FIG. 7, the fuel cell system shown as the fourth embodiment is the first embodiment in that a heating medium pump 25 for adjusting the flow rate of the cooling medium is provided in the first heating medium circulation flow path L4. It is different from the fuel cell system shown. In such a fuel cell system, the driving amount of the heating medium pump 25 is adjusted by the control unit 1. The flow rate of the heated cooling medium can be adjusted by adjusting the driving amount of the heating medium pump 25, and the first heating medium circulation flow path L4, the end plate cooling flow path 12a, the second heating medium circulation flow can be adjusted. Regardless of the flow resistance of the path L6 and the pressure difference between P1 and P3, the supply flow rate of the heated cooling medium to the end plate 11a can be controlled.

そして、燃料電池スタック１０が低発電電力である時、すなわち冷却媒体循環流路Ｌ１における冷却媒体流量が多い時のポンプ回転数に対し、燃料電池スタック１０が低発電電力である時、すなわち冷却媒体循環流路Ｌ１における冷却媒体流量が少ない時のポンプ回転数を高くする。これにより、燃料電池スタック１０の発熱量が少ない時には、エンドプレート１１ａに対する加熱された冷却媒体の供給流量を多くし、燃料電池スタック１０の発熱量が多い時には、エンドプレート１１ａに対する加熱された冷却媒体の供給流量を少なくする。このように燃料電池システムは、エンドプレート冷却流路１２ａへの加熱された冷却媒体流量を調整でき、エンドプレート１１ａの温度を制御することができる。したがって、燃料電池システムは、低温起動時におけるセル電圧の低下を回避でき、起動性能を向上させることができる。   Then, when the fuel cell stack 10 has low power generation, that is, when the fuel cell stack 10 has low power generation, that is, the cooling medium with respect to the pump rotation speed when the coolant flow rate in the coolant circulation passage L1 is large. The pump speed is increased when the coolant flow rate in the circulation flow path L1 is small. Thus, when the heat generation amount of the fuel cell stack 10 is small, the supply flow rate of the heated cooling medium to the end plate 11a is increased, and when the heat generation amount of the fuel cell stack 10 is large, the heated cooling medium to the end plate 11a. Reduce the supply flow rate. As described above, the fuel cell system can adjust the flow rate of the heated cooling medium to the end plate cooling flow path 12a, and can control the temperature of the end plate 11a. Therefore, the fuel cell system can avoid a decrease in the cell voltage at the time of low temperature startup, and can improve the startup performance.

［第５実施形態］
つぎに、第５実施形態として示す燃料電池システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。 [Fifth Embodiment]
Next, a fuel cell system shown as a fifth embodiment will be described. Note that parts similar to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

第５実施形態として示す燃料電池システムは、図８に示すように、図７に示した燃料電池システムにおける第２加熱媒体循環流路Ｌ６に代えて、エンドプレート冷却流路１２ａから排出された冷却媒体を冷却媒体循環流路Ｌ１における燃料電池スタック１０の冷却媒体入口付近に接続した第２加熱媒体循環流路Ｌ１５を備えたものである。すなわち、エンドプレート１１ａから排出された冷却媒体を冷却媒体循環流路Ｌ１における燃料電池セル１１ｂの入口付近に戻している。   As shown in FIG. 8, the fuel cell system shown as the fifth embodiment is cooled by the end plate cooling passage 12a instead of the second heating medium circulation passage L6 in the fuel cell system shown in FIG. A second heating medium circulation channel L15 is provided in which the medium is connected to the vicinity of the cooling medium inlet of the fuel cell stack 10 in the cooling medium circulation channel L1. That is, the cooling medium discharged from the end plate 11a is returned to the vicinity of the inlet of the fuel cell 11b in the cooling medium circulation passage L1.

このように構成された燃料電池システムは、エンドプレート１１ａにて熱交換された冷却媒体を燃料電池セル１１ｂに戻すことになり、これによって、燃料電池セル１１ｂに供給する冷却媒体温度を高くすることができる。したがって、この燃料電池システムによれば、更に効率的に燃料電池スタック１０の全体を昇温させることができる。したがって、燃料電池システムは、低温起動時におけるセル電圧の低下を回避でき、起動性能を向上させることができる。   In the fuel cell system configured as described above, the coolant exchanged by the end plate 11a is returned to the fuel cell 11b, thereby increasing the temperature of the coolant supplied to the fuel cell 11b. Can do. Therefore, according to this fuel cell system, the temperature of the entire fuel cell stack 10 can be raised more efficiently. Therefore, the fuel cell system can avoid a decrease in the cell voltage at the time of low temperature startup, and can improve the startup performance.

また、この燃料電池システムによれば、加熱媒体用ポンプ２５の駆動量を制御することによって、加熱された冷却媒体がエンドプレート１１ａに供給される流量を調整してエンドプレート１１ａの温度を制御すると共に、冷却媒体循環流路Ｌ１５から燃料電池セル１１ｂに供給する加熱された冷却媒体の流量も制御して当該燃料電池セル１１ｂの温度を制御することができる。   Further, according to this fuel cell system, by controlling the driving amount of the heating medium pump 25, the flow rate of the heated cooling medium supplied to the end plate 11a is adjusted to control the temperature of the end plate 11a. At the same time, the temperature of the fuel battery cell 11b can be controlled by controlling the flow rate of the heated coolant supplied from the coolant circulation path L15 to the fuel battery cell 11b.

［第６実施形態］
つぎに、第６実施形態として示す燃料電池システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。 [Sixth Embodiment]
Next, a fuel cell system shown as the sixth embodiment will be described. Note that parts similar to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

第６実施形態として示す燃料電池システムは、図９に示すように、図１に示した燃料電池システムに対して、第２冷却媒体加熱流路Ｌ５に流量調整手段としての第２流量調整バルブ２６を備えるものである。このような燃料電池システムは、コントロールユニット１によって第２流量調整バルブ２６の開度が調整される。この第２流量調整バルブ２６の開度を調整して、加熱された冷却媒体の流量を調整する。このとき、冷却媒体循環流路Ｌ１における冷却媒体流量が少ない時の第２流量調整バルブ２６の開度を、当該冷却媒体循環流路Ｌ１における冷却媒体流量が多い時における第２流量調整バルブ２６の開度よりも小さくする（閉じる）。   As shown in FIG. 9, the fuel cell system shown as the sixth embodiment is different from the fuel cell system shown in FIG. 1 in that the second flow rate adjusting valve 26 as a flow rate adjusting means is provided in the second cooling medium heating flow path L5. Is provided. In such a fuel cell system, the opening degree of the second flow rate adjusting valve 26 is adjusted by the control unit 1. The flow rate of the heated cooling medium is adjusted by adjusting the opening of the second flow rate adjusting valve 26. At this time, the opening degree of the second flow rate adjustment valve 26 when the cooling medium flow rate in the cooling medium circulation channel L1 is small is set as the opening degree of the second flow rate adjustment valve 26 when the cooling medium flow rate in the cooling medium circulation channel L1 is large. Make it smaller than the opening (close).

第２流量調整バルブ２６の開度を閉側に駆動して第２冷却媒体加熱流路Ｌ５の冷却媒体流量を少なくした場合には、冷媒加熱用ヒータ４１下流における冷却媒体温度が上昇する。同時に、冷媒加熱用ヒータ４１下流の冷却媒体圧力が上昇して、第１加熱媒体循環流路Ｌ４の冷却媒体流量が増加する。これにより、高い温度の冷却媒体の流量を高くしてエンドプレート冷却流路１２ａに供給できる。   When the opening degree of the second flow rate adjustment valve 26 is driven to the closed side and the cooling medium flow rate in the second cooling medium heating flow path L5 is reduced, the cooling medium temperature downstream of the refrigerant heating heater 41 increases. At the same time, the cooling medium pressure downstream of the refrigerant heating heater 41 increases, and the cooling medium flow rate in the first heating medium circulation passage L4 increases. As a result, the flow rate of the high temperature cooling medium can be increased and supplied to the end plate cooling flow path 12a.

このような燃料電池システムは、起動時の外気温度が零下である時のように燃料電池スタック１０の温度が非常に低い発電開始初期に、コントロールユニット１の制御によって、第２流量調整バルブ２６の開度を小さくする。これにより、燃料電池セル１１ｂに加熱された冷却媒体を要求する流量は小さくなるものの、熱容量が大きいエンドプレート１１ａに対して優先して、より高い温度の加熱された冷却媒体を供給できる。そして、エンドセル１１ｄの温度に対してその他の燃料電池セル１１ｂの温度の差が過大とならないように、第２流量調整バルブ２６の開度を開側に変更していく。したがって、燃料電池システムは、低温起動時におけるセル電圧の低下を回避でき、起動性能を向上させることができる。   In such a fuel cell system, the control unit 1 controls the second flow rate adjustment valve 26 at the beginning of power generation when the temperature of the fuel cell stack 10 is very low, such as when the outside air temperature at startup is below zero. Reduce the opening. Thereby, although the flow volume which requires the cooling medium heated to the fuel cell 11b becomes small, the heated cooling medium having a higher temperature can be supplied in preference to the end plate 11a having a large heat capacity. Then, the opening degree of the second flow rate adjustment valve 26 is changed to the open side so that the temperature difference of the other fuel battery cells 11b with respect to the temperature of the end cell 11d does not become excessive. Therefore, the fuel cell system can avoid a decrease in the cell voltage at the time of low temperature startup, and can improve the startup performance.

［第７実施形態］
つぎに、第７実施形態として示す燃料電池システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。 [Seventh Embodiment]
Next, a fuel cell system shown as the seventh embodiment will be described. Note that parts similar to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

第７実施形態として示す燃料電池システムは、図１０に示すように、図１に示した燃料電池システムに対して、冷却媒体循環流路Ｌ１における燃料電池スタック１０の出口付近における冷却媒体温度を検出するスタック出口温度センサ５２と、第２加熱媒体循環流路Ｌ６におけるエンドプレート冷却流路１２ａから排出された冷却媒体温度を検出するエンドプレート出口温度センサ５３とを備える。   As shown in FIG. 10, the fuel cell system shown as the seventh embodiment detects the coolant temperature in the vicinity of the outlet of the fuel cell stack 10 in the coolant circulation path L1 with respect to the fuel cell system shown in FIG. A stack outlet temperature sensor 52 and an end plate outlet temperature sensor 53 that detects the temperature of the cooling medium discharged from the end plate cooling flow path 12a in the second heating medium circulation flow path L6.

このような燃料電池システムにおいて、スタック出口温度センサ５２によって検出されたセル冷却流路１２ｂから排出された冷却媒体の温度を示すセンサ信号及びエンドプレート出口温度センサ５３によって検出されたエンドプレート冷却流路１２ａから排出された冷却媒体の温度を示すセンサ信号は、コントロールユニット１によって読み込まれる。コントロールユニット１は、セル冷却流路１２ｂから排出された冷却媒体の温度よりも、エンドプレート冷却流路１２ａから排出された冷却媒体の温度を高くする。このために、コントロールユニット１は、冷媒加熱用ヒータ４１の発熱量を高くして、エンドプレート１１ａにより高い温度の冷却媒体を供給することによって、エンドプレート１１ａの温度を高くする。   In such a fuel cell system, a sensor signal indicating the temperature of the cooling medium discharged from the cell cooling channel 12 b detected by the stack outlet temperature sensor 52 and an end plate cooling channel detected by the end plate outlet temperature sensor 53. A sensor signal indicating the temperature of the cooling medium discharged from 12 a is read by the control unit 1. The control unit 1 makes the temperature of the cooling medium discharged from the end plate cooling flow path 12a higher than the temperature of the cooling medium discharged from the cell cooling flow path 12b. For this purpose, the control unit 1 increases the heat generation amount of the refrigerant heater 41 and supplies the end plate 11a with a high-temperature cooling medium to increase the temperature of the end plate 11a.

また、図９に示したように第２冷却媒体加熱流路Ｌ５に第２流量調整バルブ２６を設けた構成の燃料電池システムにおいては、コントロールユニット１は、第２流量調整バルブ２６の開度を制御して、セル冷却流路１２ｂから排出された冷却媒体の温度よりも、エンドプレート冷却流路１２ａから排出された冷却媒体の温度を高くする。この時、コントロールユニット１は、第２流量調整バルブ２６の開度を小さくして第１冷却媒体加熱流路Ｌ３から冷却媒体循環流路Ｌ１に流れる加熱された冷却媒体の流量を少なくし、第１加熱媒体循環流路Ｌ４からエンドプレート１１ａに流れる加熱された冷却媒体の流量を多くする。   In the fuel cell system having the second flow rate adjustment valve 26 provided in the second cooling medium heating flow path L5 as shown in FIG. 9, the control unit 1 sets the opening degree of the second flow rate adjustment valve 26. By controlling, the temperature of the cooling medium discharged from the end plate cooling flow path 12a is made higher than the temperature of the cooling medium discharged from the cell cooling flow path 12b. At this time, the control unit 1 reduces the flow rate of the heated cooling medium flowing from the first cooling medium heating flow path L3 to the cooling medium circulation flow path L1 by reducing the opening of the second flow rate adjusting valve 26, 1 The flow rate of the heated cooling medium flowing from the heating medium circulation channel L4 to the end plate 11a is increased.

更に、図６に示したように第１加熱媒体循環流路Ｌ４に第１流量調整バルブ２４を設けた構成の燃料電池システムにおいては、コントロールユニット１は、第１流量調整バルブ２４の開度を制御して、セル冷却流路１２ｂから排出された冷却媒体の温度よりも、エンドプレート冷却流路１２ａから排出された冷却媒体の温度を高くする。この時、コントロールユニット１は、第１流量調整バルブ２４の開度を大きくして第１加熱媒体循環流路Ｌ４からエンドプレート１１ａに流れる加熱された冷却媒体の流量を多くする。   Further, in the fuel cell system having the configuration in which the first flow rate adjusting valve 24 is provided in the first heating medium circulation flow path L4 as shown in FIG. 6, the control unit 1 sets the opening degree of the first flow rate adjusting valve 24. By controlling, the temperature of the cooling medium discharged from the end plate cooling flow path 12a is made higher than the temperature of the cooling medium discharged from the cell cooling flow path 12b. At this time, the control unit 1 increases the opening of the first flow rate adjusting valve 24 to increase the flow rate of the heated cooling medium flowing from the first heating medium circulation flow path L4 to the end plate 11a.

更にまた、図７に示したように第１加熱媒体循環流路Ｌ４に加熱媒体用ポンプ２５を設けた構成の燃料電池システムにおいては、コントロールユニット１は、加熱媒体用ポンプ２５の駆動量を制御して、セル冷却流路１２ｂから排出された冷却媒体の温度よりも、エンドプレート冷却流路１２ａから排出された冷却媒体の温度を高くする。この時、コントロールユニット１は、加熱媒体用ポンプ２５の駆動量を高くして、第１冷却媒体加熱流路Ｌ３から冷却媒体循環流路Ｌ１に流れる加熱された冷却媒体の流量を少なくし、第１加熱媒体循環流路Ｌ４からエンドプレート１１ａに流れる加熱された冷却媒体の流量を多くする。   Furthermore, in the fuel cell system in which the heating medium pump 25 is provided in the first heating medium circulation flow path L4 as shown in FIG. 7, the control unit 1 controls the drive amount of the heating medium pump 25. Thus, the temperature of the cooling medium discharged from the end plate cooling flow path 12a is made higher than the temperature of the cooling medium discharged from the cell cooling flow path 12b. At this time, the control unit 1 increases the drive amount of the heating medium pump 25 to reduce the flow rate of the heated cooling medium flowing from the first cooling medium heating flow path L3 to the cooling medium circulation flow path L1, 1 The flow rate of the heated cooling medium flowing from the heating medium circulation channel L4 to the end plate 11a is increased.

なお、第１流量調整バルブ２４、加熱媒体用ポンプ２５、第２流量調整バルブ２６の少なくとも一つの手段を制御することによってセル冷却流路１２ｂから排出された冷却媒体の温度よりも、エンドプレート冷却流路１２ａから排出された冷却媒体の温度を高くできれば良い。   It should be noted that the end plate cooling is performed more than the temperature of the cooling medium discharged from the cell cooling flow path 12b by controlling at least one of the first flow rate adjusting valve 24, the heating medium pump 25, and the second flow rate adjusting valve 26. It is sufficient if the temperature of the cooling medium discharged from the flow path 12a can be increased.

したがって、この燃料電池システムによれば、エンドプレート冷却流路１２ａから排出された冷却媒体の温度を、確実にセル冷却流路１２ｂから排出された冷却媒体の温度よりも高くすることができ、確実にエンドプレート１１ａの温度が燃料電池セル１１ｂの温度よりも高くすることができる。したがって、この燃料電池システムによれば、低温起動時におけるセル電圧の低下を回避でき、起動性能を向上させることができる。   Therefore, according to this fuel cell system, the temperature of the cooling medium discharged from the end plate cooling flow path 12a can be reliably made higher than the temperature of the cooling medium discharged from the cell cooling flow path 12b. Further, the temperature of the end plate 11a can be made higher than the temperature of the fuel battery cell 11b. Therefore, according to this fuel cell system, it is possible to avoid a decrease in cell voltage at the time of low temperature startup, and to improve startup performance.

［第８実施形態］
つぎに、第８実施形態として示す燃料電池システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。 [Eighth Embodiment]
Next, a fuel cell system shown as the eighth embodiment will be described. Note that parts similar to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

第８実施形態として示す燃料電池システムは、図１１に示すように、図１０に示した燃料電池システムに対して、一対のエンドプレート１１ａのそれぞれにエンドプレート温度センサ５４を備えている。   As shown in FIG. 11, the fuel cell system shown as the eighth embodiment includes an end plate temperature sensor 54 in each of the pair of end plates 11a as compared to the fuel cell system shown in FIG.

このような燃料電池システムにおいて、エンドプレート温度センサ５４によって検出されたエンドプレート１１ａの温度を示すセンサ信号は、それぞれコントロールユニット１によって読み込まれる。コントロールユニット１は、エンドプレート１１ａの温度を、スタック出口温度センサ５２によって検出されている燃料電池セル１１ｂのセル冷却流路１２ｂから排出された冷却媒体温度よりも高くする。このために、コントロールユニット１は、冷媒加熱用ヒータ４１の発熱量を高くして、エンドプレート１１ａにより高い温度の冷却媒体を供給することによって、エンドプレート１１ａの温度を高くする。   In such a fuel cell system, the sensor signal indicating the temperature of the end plate 11 a detected by the end plate temperature sensor 54 is read by the control unit 1. The control unit 1 makes the temperature of the end plate 11 a higher than the coolant temperature discharged from the cell cooling flow path 12 b of the fuel cell 11 b detected by the stack outlet temperature sensor 52. For this purpose, the control unit 1 increases the heat generation amount of the refrigerant heater 41 and supplies the end plate 11a with a high-temperature cooling medium to increase the temperature of the end plate 11a.

また、図９に示したように第２冷却媒体加熱流路Ｌ５に第２流量調整バルブ２６を設けた構成の燃料電池システムにおいては、コントロールユニット１は、第２流量調整バルブ２６の開度を制御して、エンドプレート１１ａの温度を、燃料電池セル１１ｂのセル冷却流路１２ｂから排出された冷却媒体温度よりも高くする。この時、コントロールユニット１は、第２流量調整バルブ２６の開度を小さくして第１冷却媒体加熱流路Ｌ３から冷却媒体循環流路Ｌ１に流れる加熱された冷却媒体の流量を少なくし、第１加熱媒体循環流路Ｌ４からエンドプレート１１ａに流れる加熱された冷却媒体の流量を多くする。   In the fuel cell system having the second flow rate adjustment valve 26 provided in the second cooling medium heating flow path L5 as shown in FIG. 9, the control unit 1 sets the opening degree of the second flow rate adjustment valve 26. The temperature of the end plate 11a is controlled to be higher than the temperature of the cooling medium discharged from the cell cooling flow path 12b of the fuel cell 11b. At this time, the control unit 1 reduces the flow rate of the heated cooling medium flowing from the first cooling medium heating flow path L3 to the cooling medium circulation flow path L1 by reducing the opening of the second flow rate adjusting valve 26, 1 The flow rate of the heated cooling medium flowing from the heating medium circulation channel L4 to the end plate 11a is increased.

更に、図６に示したように第１加熱媒体循環流路Ｌ４に第１流量調整バルブ２４を設けた構成の燃料電池システムにおいては、コントロールユニット１は、第１流量調整バルブ２４の開度を制御して、エンドプレート１１ａの温度を、燃料電池セル１１ｂのセル冷却流路１２ｂから排出された冷却媒体温度よりも高くする。この時、コントロールユニット１は、第１流量調整バルブ２４の開度を大きくして第１加熱媒体循環流路Ｌ４からエンドプレート１１ａに流れる加熱された冷却媒体の流量を多くする。   Further, in the fuel cell system having the configuration in which the first flow rate adjusting valve 24 is provided in the first heating medium circulation flow path L4 as shown in FIG. 6, the control unit 1 sets the opening degree of the first flow rate adjusting valve 24. The temperature of the end plate 11a is controlled to be higher than the temperature of the cooling medium discharged from the cell cooling flow path 12b of the fuel cell 11b. At this time, the control unit 1 increases the opening of the first flow rate adjusting valve 24 to increase the flow rate of the heated cooling medium flowing from the first heating medium circulation flow path L4 to the end plate 11a.

更にまた、図７に示したように第１加熱媒体循環流路Ｌ４に加熱媒体用ポンプ２５を設けた構成の燃料電池システムにおいては、コントロールユニット１は、加熱媒体用ポンプ２５の駆動量を制御して、エンドプレート１１ａの温度を、燃料電池セル１１ｂのセル冷却流路１２ｂから排出された冷却媒体温度よりも高くする。この時、コントロールユニット１は、加熱媒体用ポンプ２５の駆動量を高くして、第１冷却媒体加熱流路Ｌ３から冷却媒体循環流路Ｌ１に流れる加熱された冷却媒体の流量を少なくし、第１加熱媒体循環流路Ｌ４からエンドプレート１１ａに流れる加熱された冷却媒体の流量を多くする。   Furthermore, in the fuel cell system in which the heating medium pump 25 is provided in the first heating medium circulation flow path L4 as shown in FIG. 7, the control unit 1 controls the drive amount of the heating medium pump 25. Then, the temperature of the end plate 11a is set higher than the temperature of the cooling medium discharged from the cell cooling flow path 12b of the fuel battery cell 11b. At this time, the control unit 1 increases the drive amount of the heating medium pump 25 to reduce the flow rate of the heated cooling medium flowing from the first cooling medium heating flow path L3 to the cooling medium circulation flow path L1, 1 The flow rate of the heated cooling medium flowing from the heating medium circulation channel L4 to the end plate 11a is increased.

なお、第１流量調整バルブ２４、加熱媒体用ポンプ２５、第２流量調整バルブ２６の少なくとも一つの手段を制御することによってエンドプレート１１ａの温度を、燃料電池セル１１ｂのセル冷却流路１２ｂから排出された冷却媒体温度よりも高くできれば良い。   The temperature of the end plate 11a is discharged from the cell cooling channel 12b of the fuel cell 11b by controlling at least one of the first flow rate adjusting valve 24, the heating medium pump 25, and the second flow rate adjusting valve 26. What is necessary is just to be able to be higher than the cooling medium temperature.

したがって、この燃料電池システムによれば、エンドプレート１１ａの温度を、確実に燃料電池セル１１ｂのセル冷却流路１２ｂから排出された冷却媒体温度よりも高くすることができ、確実にエンドプレート１１ａの温度が燃料電池セル１１ｂの温度よりも高くすることができる。したがって、この燃料電池システムによれば、低温起動時におけるセル電圧の低下を回避でき、起動性能を向上させることができる。   Therefore, according to this fuel cell system, the temperature of the end plate 11a can be reliably made higher than the temperature of the cooling medium discharged from the cell cooling flow path 12b of the fuel cell 11b, and the end plate 11a The temperature can be higher than the temperature of the fuel battery cell 11b. Therefore, according to this fuel cell system, it is possible to avoid a decrease in cell voltage at the time of low temperature startup, and to improve startup performance.

［第９実施形態］
つぎに、第９実施形態として示す燃料電池システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。 [Ninth Embodiment]
Next, a fuel cell system shown as the ninth embodiment will be described. Note that parts similar to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

第９実施形態として示す燃料電池システムは、図１２に示すように、図１１に示した燃料電池システムに対して、第１加熱媒体循環流路Ｌ４に、冷却媒体流量を調整する第１流量調整バルブ２４を設け、燃料電池セル１１ｂのセル電圧を測定するセル電圧センサ１１ｆを備えたものである。   As shown in FIG. 12, the fuel cell system shown as the ninth embodiment has a first flow rate adjustment for adjusting the coolant flow rate in the first heating medium circulation flow path L4 with respect to the fuel cell system shown in FIG. A valve 24 is provided, and a cell voltage sensor 11f that measures the cell voltage of the fuel battery cell 11b is provided.

このような燃料電池システムは、コントロールユニット１によって第１流量調整バルブ２４の開度が調整される。   In such a fuel cell system, the opening degree of the first flow rate adjusting valve 24 is adjusted by the control unit 1.

セル電圧センサ１１ｆは、複数の燃料電池セル１１ｂのうちのエンドセル１１ｄのセル電圧を含む２以上の燃料電池セル１１ｂのセル電圧を検出する。このセル電圧センサ１１ｆが検出するセル電圧数は、当該検出した複数のセル電圧によって正確な燃料電池スタック１０の平均セル電圧が計算可能な数となっている。セル電圧センサ１１ｆによって検出された複数のセル電圧は、コントロールユニット１によって読み込まれる。なお、平均セル電圧を検出するためには、セル電圧センサ１１ｆに限らず、燃料電池スタック１０全体の発電電圧を読み取る電圧センサを備え、当該燃料電池スタック１０全体の発電電圧を燃料電池セル１１ｂの数で割った電圧をセル電圧としても良い。   The cell voltage sensor 11f detects the cell voltages of two or more fuel cells 11b including the cell voltage of the end cell 11d among the plurality of fuel cells 11b. The number of cell voltages detected by the cell voltage sensor 11f is such that an accurate average cell voltage of the fuel cell stack 10 can be calculated from the detected plurality of cell voltages. A plurality of cell voltages detected by the cell voltage sensor 11 f are read by the control unit 1. In order to detect the average cell voltage, not only the cell voltage sensor 11f but also a voltage sensor that reads the generated voltage of the entire fuel cell stack 10 is provided, and the generated voltage of the entire fuel cell stack 10 is detected by the fuel cell 11b. The voltage divided by the number may be the cell voltage.

このような燃料電池システムは、エンドセル１１ｄのセル電圧が、燃料電池セル１１ｂの平均セル電圧よりも低下した場合に、エンドプレート１１ａの温度を上昇させる。   Such a fuel cell system raises the temperature of the end plate 11a when the cell voltage of the end cell 11d is lower than the average cell voltage of the fuel cell 11b.

このエンドセル１１ｄ付近の燃料電池セルのセル電圧が、燃料電池セル１１ｂの平均セル電圧よりも低下したことは、コントロールユニット１によって判定され、コントロールユニット１は、エンドプレート１１ａの温度を高くする。この時、コントロールユニット１は、エンドプレート温度センサ５４により検出されているエンドプレート１１ａの温度を参照して、第１流量調整バルブ２４の開度を大きくして、エンドプレート冷却流路１２ａに供給する加熱された冷却媒体の流量を多くする。   It is determined by the control unit 1 that the cell voltage of the fuel cell near the end cell 11d is lower than the average cell voltage of the fuel cell 11b, and the control unit 1 increases the temperature of the end plate 11a. At this time, the control unit 1 refers to the temperature of the end plate 11a detected by the end plate temperature sensor 54, increases the opening degree of the first flow rate adjusting valve 24, and supplies it to the end plate cooling flow path 12a. Increase the flow rate of the heated cooling medium.

このような燃料電池システムによれば、エンドプレート１１ａの温度を高くすることによって、エンドセル１１ｄのセル電圧を上昇させることができ、低温起動時におけるセル電圧の低下を回避でき、起動性能を向上させることができる。   According to such a fuel cell system, by increasing the temperature of the end plate 11a, the cell voltage of the end cell 11d can be increased, the decrease in the cell voltage at the time of low temperature startup can be avoided, and the startup performance can be improved. be able to.

なお、燃料電池システムは、エンドセル１１ｄのセル電圧が平均セル電圧に対して所定値以上に低下した場合にエンドプレート１１ａの温度を上昇させても良い。この所定値は、セル電圧及び平均セル電圧の計測誤差を考慮し、燃料電池スタック１０の温度が安定しないことによる燃料電池スタック１０の発電性能が低下していると判定される設定値である。   Note that the fuel cell system may increase the temperature of the end plate 11a when the cell voltage of the end cell 11d drops below a predetermined value with respect to the average cell voltage. This predetermined value is a set value for determining that the power generation performance of the fuel cell stack 10 is degraded due to the temperature of the fuel cell stack 10 not being stable in consideration of measurement errors of the cell voltage and the average cell voltage.

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。   The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made depending on the design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Of course, it is possible to change.

本発明の第１実施形態として示す燃料電池システムの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a fuel cell system shown as a first embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態として示す燃料電池システムの変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the modification of the fuel cell system shown as 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態として示す燃料電池システムの変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the modification of the fuel cell system shown as 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態として示す燃料電池システムの変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the modification of the fuel cell system shown as 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態として示す燃料電池システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the fuel cell system shown as 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態として示す燃料電池システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the fuel cell system shown as 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態として示す燃料電池システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the fuel cell system shown as 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態として示す燃料電池システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the fuel cell system shown as 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６実施形態として示す燃料電池システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the fuel cell system shown as 6th Embodiment of this invention. 本発明の第７実施形態として示す燃料電池システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the fuel cell system shown as 7th Embodiment of this invention. 本発明の第８実施形態として示す燃料電池システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the fuel cell system shown as 8th Embodiment of this invention. 本発明の第９実施形態として示す燃料電池システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the fuel cell system shown as 9th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ コントロールユニット
１０ 燃料電池スタック
１１ａ エンドプレート
１１ｂ 燃料電池セル
１１ｃ 集電板
１１ｄ エンドセル
１１ｆ セル電圧センサ
１２ａ エンドプレート冷却流路
１２ｂ セル冷却流路
２１ 三方弁
２２ 冷却媒体ポンプ
２３ 可変開度弁
２４ 第１流量調整バルブ
２５ 加熱媒体用ポンプ
２６ 第２流量調整バルブ
３１ ラジエタ
３２ ラジエタファン
４１ 冷媒加熱用ヒータ
５１ 冷却媒体温度センサ
５２ スタック出口温度センサ
５３ エンドプレート出口温度センサ
５４ エンドプレート温度センサ
Ｌ１ 冷却媒体循環流路
Ｌ２ バイパス流路
Ｌ３ 第１冷却媒体加熱流路
Ｌ４ 第１加熱媒体循環流路
Ｌ５ 第２冷却媒体加熱流路
Ｌ６ 第２加熱媒体循環流路
Ｌ１１、Ｌ１２ 第１冷却媒体加熱流路
Ｌ１３ 第１加熱媒体循環流路
Ｌ１４、Ｌ１５ 第２加熱媒体循環流路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control unit 10 Fuel cell stack 11a End plate 11b Fuel cell 11c Current collecting plate 11d End cell 11f Cell voltage sensor 12a End plate cooling flow path 12b Cell cooling flow path 21 Three-way valve 22 Cooling medium pump 23 Variable opening valve 24 First Flow rate adjusting valve 25 Heating medium pump 26 Second flow rate adjusting valve 31 Radiator 32 Radiator fan 41 Heater for refrigerant heating 51 Cooling medium temperature sensor 52 Stack outlet temperature sensor 53 End plate outlet temperature sensor 54 End plate temperature sensor L1 Cooling medium circulating flow Path L2 Bypass path L3 First cooling medium heating path L4 First heating medium circulation path L5 Second cooling medium heating path L6 Second heating medium circulation path L11, L12 First cooling medium heating path L13 First Heating medium circulation Road L14, L15 second heating medium circulation channel

Claims (9)

複数の燃料電池セルが積層され積層方向の両端部にエンドプレートが配置された燃料電池スタックを発電させる燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池スタックから排出された冷却媒体を冷却手段により冷却して前記燃料電池セルに循環させる冷却媒体循環流路と、
前記冷却媒体循環流路から分岐し加熱手段により冷却媒体を加熱して前記冷却媒体循環流路に戻す冷却媒体加熱流路と、
前記冷却媒体加熱流路から分岐し前記加熱手段により加熱した冷却媒体の一部を前記エンドプレートに循環させ、当該エンドプレートに循環させた冷却媒体を前記冷却媒体循環流路に戻すエンドプレート加熱流路と
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 In a fuel cell system for generating power in a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked and end plates are arranged at both ends in the stacking direction,
A cooling medium circulation passage for cooling the cooling medium discharged from the fuel cell stack by a cooling means and circulating the cooling medium to the fuel cell;
A cooling medium heating flow path branched from the cooling medium circulation flow path and heating the cooling medium by a heating means to return to the cooling medium circulation flow path;
An end plate heating flow branching from the cooling medium heating flow path and circulating a part of the cooling medium heated by the heating means to the end plate and returning the cooling medium circulated to the end plate to the cooling medium circulation flow path A fuel cell system comprising: a road. 前記燃料電池セルに循環させる冷却媒体の流れ方向と前記エンドプレートに循環させる冷却媒体の流れ方向とを逆としたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。   2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the flow direction of the cooling medium circulated through the fuel cell and the flow direction of the cooling medium circulated through the end plate are reversed. 前記エンドプレート加熱流路に冷却媒体の流量を調整する第１流量調整バルブを設け、
前記冷却媒体循環流路の冷却媒体流量が少ない場合に前記第１冷却媒体バルブの開度を大きくすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。 A first flow rate adjusting valve for adjusting a flow rate of the cooling medium in the end plate heating flow path;
3. The fuel cell system according to claim 1, wherein an opening degree of the first cooling medium valve is increased when a cooling medium flow rate in the cooling medium circulation passage is small. 前記エンドプレート加熱流路に冷却媒体を循環させるポンプを設け、
前記冷却媒体循環流路の冷却媒体流量が少ない場合に前記ポンプの回転数を高くすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。 A pump for circulating a cooling medium in the end plate heating flow path;
3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the number of revolutions of the pump is increased when the coolant flow rate in the coolant circulation path is small. 前記エンドプレート加熱流路は、前記エンドプレートから排出された冷却媒体を前記冷却媒体循環流路における前記燃料電池セルの入口付近に戻すことを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 4, wherein the end plate heating flow path returns the cooling medium discharged from the end plate to the vicinity of the inlet of the fuel cell in the cooling medium circulation flow path. 前記冷却媒体加熱流路に第２流量調整バルブを設け、
前記冷却媒体加熱流路の冷却媒体流量が少ない場合に前記第２流量調整バルブを閉じることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の燃料電池システム。 A second flow rate adjusting valve is provided in the cooling medium heating flow path;
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, wherein the second flow rate adjustment valve is closed when a cooling medium flow rate in the cooling medium heating channel is small. 前記エンドプレートから排出された冷却媒体温度を、前記燃料電池セルから排出された冷却媒体温度よりも高くすることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 1 to 6, wherein a temperature of the cooling medium discharged from the end plate is set higher than a temperature of the cooling medium discharged from the fuel battery cell. . 前記エンドプレートの温度を、前記燃料電池セルから排出された冷却媒体温度よりも高くすることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 1 to 6, wherein a temperature of the end plate is set higher than a temperature of a cooling medium discharged from the fuel battery cell. 前記エンドプレート付近の燃料電池セルのセル電圧が、前記燃料電池セルの平均セル電圧よりも低下した場合に、前記エンドプレートの温度を上昇させることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の燃料電池システム。   The temperature of the end plate is increased when the cell voltage of the fuel cell near the end plate is lower than the average cell voltage of the fuel cell. A fuel cell system according to claim 1.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102956904A (en) * 2011-08-25 2013-03-06 夏普株式会社 Alkaline fuel cell and alkaline fuel cell system
EP3079193A1 (en) * 2015-04-10 2016-10-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and control method thereof
KR20170129993A (en) * 2016-05-17 2017-11-28 현대자동차주식회사 Thermal Management System for Cold-Start Enhancement of Fuel Cell
US10998560B2 (en) 2014-11-10 2021-05-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell stack
CN113451611A (en) * 2020-03-27 2021-09-28 未势能源科技有限公司 Cooling system of fuel cell, fuel cell assembly and vehicle
CN114725427A (en) * 2020-12-18 2022-07-08 未势能源科技有限公司 Fuel cell temperature control device, fuel cell system, and vehicle
CN114725427B (en) * 2020-12-18 2024-06-07 未势能源科技有限公司 Fuel cell temperature control device, fuel cell system and vehicle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01194271A (en) * 1988-01-28 1989-08-04 Fuji Electric Co Ltd Starting method for fuel battery
JPH02126566A (en) * 1988-11-07 1990-05-15 Sanyo Electric Co Ltd Temperature boosting device for air-cooling type fuel cell
WO2002082573A1 (en) * 2001-04-03 2002-10-17 Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. Polymer electrolyte fuel cell and its operating method
JP2003331886A (en) * 2002-05-09 2003-11-21 Denso Corp Fuel cell system
JP2005141973A (en) * 2003-11-05 2005-06-02 Denso Corp Fuel cell system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01194271A (en) * 1988-01-28 1989-08-04 Fuji Electric Co Ltd Starting method for fuel battery
JPH02126566A (en) * 1988-11-07 1990-05-15 Sanyo Electric Co Ltd Temperature boosting device for air-cooling type fuel cell
WO2002082573A1 (en) * 2001-04-03 2002-10-17 Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. Polymer electrolyte fuel cell and its operating method
JP2003331886A (en) * 2002-05-09 2003-11-21 Denso Corp Fuel cell system
JP2005141973A (en) * 2003-11-05 2005-06-02 Denso Corp Fuel cell system

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102956904A (en) * 2011-08-25 2013-03-06 夏普株式会社 Alkaline fuel cell and alkaline fuel cell system
US9190678B2 (en) 2011-08-25 2015-11-17 Sharp Kabushiki Kaisha Alkaline fuel cell and alkaline fuel cell system
US10998560B2 (en) 2014-11-10 2021-05-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell stack
EP3079193A1 (en) * 2015-04-10 2016-10-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and control method thereof
KR20160121381A (en) * 2015-04-10 2016-10-19 도요타지도샤가부시키가이샤 Fuel cell system and control method thereof
CN106058281A (en) * 2015-04-10 2016-10-26 丰田自动车株式会社 Fuel cell system and control method thereof
KR101884975B1 (en) 2015-04-10 2018-08-02 도요타지도샤가부시키가이샤 Fuel cell system and control method thereof
KR20170129993A (en) * 2016-05-17 2017-11-28 현대자동차주식회사 Thermal Management System for Cold-Start Enhancement of Fuel Cell
KR101923893B1 (en) * 2016-05-17 2019-02-25 현대자동차주식회사 Thermal Management System for Cold-Start Enhancement of Fuel Cell
CN113451611A (en) * 2020-03-27 2021-09-28 未势能源科技有限公司 Cooling system of fuel cell, fuel cell assembly and vehicle
CN114725427A (en) * 2020-12-18 2022-07-08 未势能源科技有限公司 Fuel cell temperature control device, fuel cell system, and vehicle
CN114725427B (en) * 2020-12-18 2024-06-07 未势能源科技有限公司 Fuel cell temperature control device, fuel cell system and vehicle

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