JP2010135246A - Fuel cell system and method for controlling the same - Google Patents

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清志 笠原
Mikihiro Suzuki
幹浩 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of changing the warming-up finish temperature by a heating means in response to a deterioration degree of a fuel cell. <P>SOLUTION: The fuel cell system 1 includes a fuel cell 10 for generating electric power by reaction of reactant gas, a refrigerant circulating passage 31 capable of circulating a refrigerant by passing through the fuel cell, and a combustion heater 36 arranged in the refrigerant circulating passage and heating the refrigerant, and also includes a fuel cell deterioration detecting part for detecting the deterioration degree of the fuel cell, and a heating finish threshold value changing part for changing a heating finish threshold value for finishing operation of the combustion heater 36 based on the deterioration degree of the fuel cell, and operates the combustion heater 36 over a long period by changing the heating finish threshold value as the deterioration degree of the fuel cell becomes high. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムおよびその制御方法に関する。詳しくは、燃料電池を低温起動する場合に加熱手段を用いて燃料電池を暖機する燃料電池システムおよびその制御方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell system and a control method thereof. More specifically, the present invention relates to a fuel cell system that warms up a fuel cell using a heating means when the fuel cell is started at a low temperature, and a control method thereof.

近年、自動車の新たな動力源として燃料電池システムが注目されている。燃料電池システムは、例えば、反応ガスを化学反応させて発電する燃料電池と、反応ガス流路を介して燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給装置とを備える。   In recent years, fuel cell systems have attracted attention as a new power source for automobiles. The fuel cell system includes, for example, a fuel cell that generates a power by chemically reacting a reaction gas, and a reaction gas supply device that supplies the reaction gas to the fuel cell via a reaction gas channel.

燃料電池は、例えば、数十個から数百個のセルが積層されたスタック構造である。ここで、各セルは、膜電極構造体（ＭＥＡ）を一対のセパレータで挟持して構成され、膜電極構造体は、アノード電極（陽極）およびカソード電極（陰極）の２つの電極と、これら電極に挟持された固体高分子電解質膜とで構成される。   The fuel cell has, for example, a stack structure in which several tens to several hundreds of cells are stacked. Here, each cell is configured by sandwiching a membrane electrode structure (MEA) between a pair of separators. The membrane electrode structure includes two electrodes, an anode electrode (anode) and a cathode electrode (cathode), and these electrodes. And a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between the two.

この燃料電池のアノード電極に反応ガスとしての水素ガスを供給し、カソード電極に反応ガスとしてのエア（酸素を含む空気）を供給すると、電気化学反応により発電する。この発電時に生成されるのは、基本的に無害な水だけであるため、環境への影響や利用効率の観点から、燃料電池システムが注目されている。   When hydrogen gas as a reaction gas is supplied to the anode electrode of this fuel cell and air (air containing oxygen) as a reaction gas is supplied to the cathode electrode, power is generated by an electrochemical reaction. Since only harmless water is generated at the time of power generation, a fuel cell system has attracted attention from the viewpoint of environmental impact and utilization efficiency.

ところで、燃料電池における固体高分子電解質膜には温度特性が存在し、低温では固体高分子電解質膜のイオン導電性が著しく低下することが確認されている。そのため、例えば氷点下などの低温から燃料電池を起動する際には、適宜の加熱手段を用いて燃料電池を暖機することが必要である。   By the way, the solid polymer electrolyte membrane in the fuel cell has temperature characteristics, and it has been confirmed that the ionic conductivity of the solid polymer electrolyte membrane is remarkably lowered at a low temperature. Therefore, for example, when starting the fuel cell from a low temperature such as below freezing point, it is necessary to warm up the fuel cell using appropriate heating means.

そこで、燃料電池を低温起動する際に、燃料電池を通って循環される冷媒を加熱手段により加熱することで暖機を開始し、燃料電池スタックがあらかじめ決められた所定温度になった時点で加熱手段による加熱を終了していた（特許文献１参照）。
特開２００７−２９４３０５号公報 Therefore, when starting the fuel cell at a low temperature, the refrigerant circulating through the fuel cell is heated by the heating means to start warming up and heated when the fuel cell stack reaches a predetermined temperature. The heating by the means was completed (see Patent Document 1).
JP 2007-294305 A

しかしながら、燃料電池は使用環境、使用回数等により劣化を起こし発電性能が低下するため、劣化の度合いによっては、所定温度まで暖機したとしても充分な発電性能を確保できないおそれがある。   However, since the fuel cell deteriorates depending on the use environment, the number of times of use, and the like, and the power generation performance is lowered, depending on the degree of deterioration, there is a possibility that sufficient power generation performance cannot be ensured even when warmed up to a predetermined temperature.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、燃料電池の劣化度合いに応じて、加熱手段による暖気終了温度を変更することのできる燃料電池システムおよびその制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of changing the warm-up end temperature by the heating means in accordance with the degree of deterioration of the fuel cell, and a control method thereof. And

本発明の燃料電池システム（例えば、後述の燃料電池システム１）は、反応ガスの反応により発電する燃料電池（例えば、後述の燃料電池１０）と、前記燃料電池を通って冷媒が循環可能な冷媒循環経路（例えば、後述の冷媒循環経路３１）と、前記冷媒循環経路に設けられ冷媒を加熱する加熱手段（例えば、後述の燃焼ヒータ３６）と、を備え、前記燃料電池の低温起動時に前記加熱手段により前記冷媒を加熱し当該燃料電池の暖機を行った後に当該燃料電池の発電を開始する燃料電池システムであって、前記燃料電池の劣化度合いを検出する燃料電池劣化検出手段（例えば、後述の燃料電池劣化検出部４２）と、前記燃料電池の劣化度合いに基づいて前記加熱手段の運転を終了させる加熱終了閾値を変更する加熱終了閾値変更手段（例えば、後述の加熱終了閾値変更部４３）と、をさらに備え、前記燃料電池の劣化度合いが高いほど前記加熱終了閾値を変更することにより前記加熱手段を長期間運転することを特徴とする。   A fuel cell system (for example, a fuel cell system 1 described later) of the present invention includes a fuel cell (for example, a fuel cell 10 described later) that generates power by reaction of a reaction gas, and a refrigerant in which the refrigerant can circulate through the fuel cell. A circulation path (for example, a refrigerant circulation path 31 described later) and heating means (for example, a combustion heater 36 described later) provided in the refrigerant circulation path for heating the refrigerant, and the heating at the time of low temperature startup of the fuel cell A fuel cell system for starting power generation of the fuel cell after heating the refrigerant by means for warming up the fuel cell, and for detecting the degree of deterioration of the fuel cell (for example, described later) And a heating end threshold changing means (for example, a heating end threshold changing means for changing the heating end threshold for ending the operation of the heating means based on the degree of deterioration of the fuel cell). Heating the end threshold value changing section 43) will be described later, further comprising a, characterized in that operation a long period of time the heating means by the degree of deterioration of the fuel cell is changed as the heating end threshold value high.

この発明によれば、燃料電池が劣化していても、劣化していない場合よりも温度特性上発電性能が高い温度域から発電を開始させることにより、燃料電池の起動性能を確保することができる。また、性能が低い状態で無理やり電流を引いてしまうことによるさらなる劣化を防止することができ、そのため燃料電池の耐久性を向上させることができる。   According to the present invention, even if the fuel cell is deteriorated, the start-up performance of the fuel cell can be ensured by starting the power generation from a temperature range in which the power generation performance is higher in terms of temperature characteristics than when the fuel cell is not deteriorated. . Further, it is possible to prevent further deterioration caused by forcibly pulling the current in a low performance state, and therefore the durability of the fuel cell can be improved.

この場合、前記燃料電池劣化検出手段は、前記燃料電池の総発電時間に基づいて劣化度合いを判定することが好ましい。   In this case, it is preferable that the fuel cell deterioration detection means determines the degree of deterioration based on the total power generation time of the fuel cell.

この発明によれば、総発電時間が長くなると燃料電池の発電性能も膜劣化等により低下するため、燃料電池の劣化度合いを正確に把握することができる。   According to the present invention, when the total power generation time becomes long, the power generation performance of the fuel cell also decreases due to film deterioration or the like, so that the degree of deterioration of the fuel cell can be accurately grasped.

この場合、前記燃料電池劣化検出手段は、前記燃料電池の起動回数に基づいて劣化度合いを判定することが好ましい。   In this case, it is preferable that the fuel cell deterioration detection means determines the degree of deterioration based on the number of activations of the fuel cell.

この発明によれば、燃料電池は起動または停止を繰り返すことによっても劣化が促進されるため、燃料電池の劣化度合いを正確に把握することができる。   According to the present invention, the deterioration of the fuel cell is promoted by repeatedly starting and stopping, so that the degree of deterioration of the fuel cell can be accurately grasped.

この場合、前記燃料電池劣化検出手段は、前記燃料電池の前回の発電時の性能に基づいて劣化度合いを判定することが好ましい。   In this case, it is preferable that the fuel cell deterioration detection means determines the degree of deterioration based on the previous performance of the fuel cell during power generation.

この発明によれば、燃料電池が劣化していると通常発電時の性能も低下するため、前回の発電時の性能を検出することにより、燃料電池の劣化度合いを正確に把握することができる。   According to the present invention, when the fuel cell is deteriorated, the performance at the time of normal power generation is also reduced. Therefore, the degree of deterioration of the fuel cell can be accurately grasped by detecting the performance at the time of the previous power generation.

本発明の燃料電池システムの制御方法は、反応ガスの反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池を通って冷媒が循環可能な冷媒循環経路と、前記冷媒循環経路に設けられ冷媒を加熱する加熱手段と、を備え、前記燃料電池の低温起動時に前記加熱手段により前記冷媒を加熱し当該燃料電池の暖機を行った後に当該燃料電池の発電を開始する燃料電池システムの制御方法であって、前記燃料電池の劣化度合いを検出して、前記燃料電池の劣化度合いに基づいて前記加熱手段の運転を終了させる加熱終了閾値を変更して、前記燃料電池の劣化度合いが高いほど前記加熱手段を長期間運転することを特徴とする。   The fuel cell system control method of the present invention includes a fuel cell that generates power by reaction of a reaction gas, a refrigerant circulation path through which the refrigerant can circulate through the fuel cell, and heating that heats the refrigerant provided in the refrigerant circulation path. And a fuel cell system control method for starting power generation of the fuel cell after heating the refrigerant by the heating means during warm start-up of the fuel cell and warming up the fuel cell, The degree of deterioration of the fuel cell is detected, and a heating end threshold value for terminating the operation of the heating unit is changed based on the degree of deterioration of the fuel cell. The higher the degree of deterioration of the fuel cell, the longer the heating unit. It is characterized by operating for a period.

この発明によれば、上述の効果と同様の効果がある。   According to the present invention, there are effects similar to those described above.

本発明によれば、燃料電池が劣化していても、劣化していない場合よりも温度特性上発電性能が高い温度域から発電を開始させることにより、燃料電池の起動性能を確保することができる。また、性能が低い状態で無理やり電流を引いてしまうことによるさらなる劣化を防止することができ、そのため燃料電池の耐久性を向上させることができる。   According to the present invention, even if the fuel cell is deteriorated, the start-up performance of the fuel cell can be ensured by starting the power generation from a temperature range where the power generation performance is higher in terms of temperature characteristics than when the fuel cell is not deteriorated. . Further, it is possible to prevent further deterioration caused by forcibly pulling the current in a low performance state, and therefore the durability of the fuel cell can be improved.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る燃料電池システム１のブロック図である。
燃料電池システム１は、反応ガスとしての水素ガスおよびエア（空気）を反応させて発電する燃料電池１０と、燃料電池１０に水素ガスおよびエアを供給する供給装置２０と、燃料電池１０を冷却する冷却装置３０と、これらを制御する制御装置４０と、記憶装置５０と、を有する。この燃料電池システム１は、燃料電池１０により発電された電力を動力源とする図示しない燃料電池車両に搭載される。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a fuel cell system 1 according to this embodiment.
The fuel cell system 1 cools the fuel cell 10, a fuel cell 10 that generates power by reacting hydrogen gas and air (air) as a reaction gas, a supply device 20 that supplies the hydrogen gas and air to the fuel cell 10, and the fuel cell 10. It has a cooling device 30, a control device 40 that controls these devices, and a storage device 50. The fuel cell system 1 is mounted on a fuel cell vehicle (not shown) that uses electric power generated by the fuel cell 10 as a power source.

燃料電池１０は、例えば、数十個から数百個のセルが積層されたスタック構造である。各セルは、膜電極構造体（ＭＥＡ）を一対のセパレータで挟持して構成される。膜電極構造体は、アノード電極（陽極）およびカソード電極（陰極）の２つの電極と、これら電極に挟持された固体高分子電解質膜とで構成される。通常、両電極は、固体高分子電解質膜に接して酸化・還元反応を行う触媒層と、この触媒層に接するガス拡散層とから形成される。   The fuel cell 10 has a stack structure in which, for example, several tens to several hundreds of cells are stacked. Each cell is configured by sandwiching a membrane electrode structure (MEA) between a pair of separators. The membrane electrode structure is composed of two electrodes, an anode electrode (anode) and a cathode electrode (cathode), and a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between these electrodes. Usually, both electrodes are formed of a catalyst layer that performs an oxidation / reduction reaction in contact with the solid polymer electrolyte membrane and a gas diffusion layer in contact with the catalyst layer.

このような燃料電池１０は、アノード電極（陽極）側に水素ガスが供給され、カソード電極（陰極）側に酸素を含むエアが供給されると、電気化学反応により発電する。
燃料電池１０には、燃料電池で発電した電流値および電圧値を検出する電流センサ１０１および電圧センサ１０２が設けられる。 Such a fuel cell 10 generates electric power by an electrochemical reaction when hydrogen gas is supplied to the anode electrode (anode) side and air containing oxygen is supplied to the cathode electrode (cathode) side.
The fuel cell 10 is provided with a current sensor 101 and a voltage sensor 102 that detect a current value and a voltage value generated by the fuel cell.

供給装置２０は、燃料電池１０のアノード電極側に水素ガスを供給する水素タンク２１と、燃料電池１０のカソード電極側にエアを供給するエアコンプレッサ２５と、を備える。   The supply device 20 includes a hydrogen tank 21 that supplies hydrogen gas to the anode electrode side of the fuel cell 10, and an air compressor 25 that supplies air to the cathode electrode side of the fuel cell 10.

水素タンク２１は、水素供給路２２を介して、燃料電池１０のアノード電極（陽極）側に水素ガスを供給する。水素供給路２２には、水素タンク２１から供給される水素ガスを減圧する図示しない遮断弁およびレギュレータが設けられている。
水素供給路２２には、水素タンク２１から燃料電池１０への水素ガスの供給を遮断可能な開閉弁２２１が設けられる。また、水素供給路２２には、開閉弁２２１の上流側から分岐した水素分岐路２３が設けられる。水素分岐路２３の先端側は、後述する燃焼ヒータ３６に接続される。水素分岐路２３には、水素分岐路２３を開閉する開閉弁２３１が設けられる。 The hydrogen tank 21 supplies hydrogen gas to the anode electrode (anode) side of the fuel cell 10 through the hydrogen supply path 22. The hydrogen supply path 22 is provided with a shut-off valve and a regulator (not shown) that depressurize the hydrogen gas supplied from the hydrogen tank 21.
The hydrogen supply path 22 is provided with an on-off valve 221 that can shut off the supply of hydrogen gas from the hydrogen tank 21 to the fuel cell 10. The hydrogen supply path 22 is provided with a hydrogen branch path 23 branched from the upstream side of the on-off valve 221. The distal end side of the hydrogen branch path 23 is connected to a combustion heater 36 described later. The hydrogen branch path 23 is provided with an on-off valve 231 that opens and closes the hydrogen branch path 23.

エアコンプレッサ２５は、エア供給路２６を介して、燃料電池１０のカソード電極（陰極）側にエアを供給する。エア供給路２６には、エアコンプレッサ２５から燃料電池１０へのエアの供給を遮断可能な開閉弁２６１が設けられる。また、エア供給路２６には、開閉弁２６１の上流側から分岐したエア分岐路２７が設けられる。エア分岐路２７の先端側は、後述する燃焼ヒータ３６に接続される。エア分岐路２７には、エア分岐路２７を開閉する開閉弁２７１が設けられる。   The air compressor 25 supplies air to the cathode electrode (cathode) side of the fuel cell 10 via the air supply path 26. The air supply path 26 is provided with an on-off valve 261 capable of shutting off the supply of air from the air compressor 25 to the fuel cell 10. The air supply path 26 is provided with an air branch path 27 that branches from the upstream side of the on-off valve 261. The front end side of the air branch path 27 is connected to a combustion heater 36 described later. The air branch path 27 is provided with an on-off valve 271 that opens and closes the air branch path 27.

冷却装置３０は、燃料電池１０を通って冷媒としての冷却水が循環可能な冷媒循環経路３１と、冷媒循環経路３１に設けられ冷却水を循環させる冷却水循環ポンプ３３と、冷媒循環経路３１に設けられ冷却水と外気との熱交換を行うラジエタ３４と、冷媒循環経路３１に設けられ冷却水を加熱する加熱手段としての燃焼ヒータ３６と、を備える。   The cooling device 30 is provided in the refrigerant circulation path 31 through which the cooling water as the refrigerant can circulate through the fuel cell 10, the cooling water circulation pump 33 provided in the refrigerant circulation path 31 for circulating the cooling water, and the refrigerant circulation path 31. A radiator 34 that exchanges heat between the cooling water and the outside air, and a combustion heater 36 that is provided in the refrigerant circulation path 31 and serves as a heating means for heating the cooling water.

冷媒循環経路３１は、冷却水が冷却水循環ポンプ３３からラジエタ３４を通りさらに燃料電池１０を通って循環可能なメイン経路３２と、ラジエタ３４の上流側でメイン経路３２から分岐されてラジエタ３４の下流側でメイン経路３２に合流する第１バイパス経路３５と、ラジエタ３４の上流側でメイン経路３２から分岐されてラジエタ３４の下流側でメイン経路３２に合流する第２バイパス経路３７と、を備える。   The refrigerant circulation path 31 includes a main path 32 through which cooling water can circulate from the cooling water circulation pump 33 through the radiator 34 and further through the fuel cell 10. The refrigerant circulation path 31 is branched from the main path 32 on the upstream side of the radiator 34 and downstream of the radiator 34. A first bypass path 35 that merges with the main path 32 on the side, and a second bypass path 37 that is branched from the main path 32 on the upstream side of the radiator 34 and merges with the main path 32 on the downstream side of the radiator 34.

冷媒循環経路３１のメイン経路３２には、燃料電池１０の出口側における冷却水温度を検出する温度センサ３２１が設けられる。冷媒循環経路３１の第１バイパス経路３５には、燃焼ヒータ３６が設けられる。   The main path 32 of the refrigerant circulation path 31 is provided with a temperature sensor 321 that detects the coolant temperature on the outlet side of the fuel cell 10. A combustion heater 36 is provided in the first bypass path 35 of the refrigerant circulation path 31.

燃焼ヒータ３６は、水素タンク２１から水素分岐路２３を通って供給される水素ガスおよび、エアコンプレッサ２５からエア分岐路２７を通って供給されるエアの燃焼反応によって発熱する。この熱を、第１バイパス経路３５を通る冷却水に熱交換により与えることで、冷却水の温度を上昇させて、燃料電池１０を暖機する。   The combustion heater 36 generates heat by a combustion reaction of hydrogen gas supplied from the hydrogen tank 21 through the hydrogen branch path 23 and air supplied from the air compressor 25 through the air branch path 27. By giving this heat to the cooling water passing through the first bypass path 35 by heat exchange, the temperature of the cooling water is raised and the fuel cell 10 is warmed up.

ラジエタ３４の上流側で第１バイパス経路３５および第２バイパス経路３７の分岐点の下流側におけるメイン経路３２には、ラジエタ３４の上流側経路を開閉する開閉弁３２２が設けられる。燃焼ヒータ３６の上流側における第１バイパス経路３５には、燃焼ヒータ３６の上流側経路を開閉する開閉弁３５１が設けられる。第２バイパス経路３７には、第２バイパス経路３７を開閉する開閉弁３７１が設けられる。   On the upstream side of the radiator 34, on the downstream side of the branch point of the first bypass path 35 and the second bypass path 37, an opening / closing valve 322 that opens and closes the upstream path of the radiator 34 is provided. The first bypass path 35 on the upstream side of the combustion heater 36 is provided with an on-off valve 351 that opens and closes the upstream path of the combustion heater 36. The second bypass path 37 is provided with an opening / closing valve 371 that opens and closes the second bypass path 37.

図２は、制御装置４０の構成を示すブロック図である。
制御装置４０は、供給装置２０を駆動して燃料電池１０を発電させるほか、冷却装置３０を駆動して燃料電池１０を冷却する。また、制御装置４０は、供給装置２０を駆動して燃焼ヒータ３６を発熱させる。 FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the control device 40.
The control device 40 drives the supply device 20 to generate power in the fuel cell 10 and also drives the cooling device 30 to cool the fuel cell 10. Further, the control device 40 drives the supply device 20 to cause the combustion heater 36 to generate heat.

制御装置４０は、加熱要否判定手段としての加熱要否判定部４１と、燃料電池劣化検出手段としての燃料電池劣化検出部４２と、加熱終了閾値変更手段としての加熱終了閾値変更部４３と、を備える。   The control device 40 includes a heating necessity determining unit 41 as a heating necessity determining unit, a fuel cell deterioration detecting unit 42 as a fuel cell deterioration detecting unit, a heating end threshold changing unit 43 as a heating end threshold changing unit, Is provided.

加熱要否判定部４１は、温度センサ３２１で検出した燃料電池１０の出口側における冷却水温度を、記憶装置５０にあらかじめ記憶されている低温起動時の所定温度と比較する。そして、冷却水の温度が低温起動時の所定温度以下であれば、加熱手段による加熱が必要と判定する。   The heating necessity determination unit 41 compares the coolant temperature at the outlet side of the fuel cell 10 detected by the temperature sensor 321 with a predetermined temperature at the time of low temperature startup stored in the storage device 50 in advance. And if the temperature of a cooling water is below the predetermined temperature at the time of low temperature starting, it will determine with the heating by a heating means being required.

燃料電池劣化検出部４２は、燃料電池１０の劣化度合いを検出する。具体的には、例えば、記憶装置５０に記憶されている燃料電池１０の総発電時間に基づいて劣化度合いを検出する。   The fuel cell deterioration detection unit 42 detects the degree of deterioration of the fuel cell 10. Specifically, for example, the degree of deterioration is detected based on the total power generation time of the fuel cell 10 stored in the storage device 50.

加熱終了閾値変更部４３は、燃料電池１０を暖機するために燃焼ヒータ３６を起動後、燃焼ヒータ３６による加熱を終了させる時点の閾値を変更する。具体的には、図３に示すように、横軸に燃料電池の総発電時間を取り、縦軸に暖機終了温度閾値を取ったグラフに基づく燃料電池劣化テーブルが作成されて、記憶装置５０にあらかじめ記憶されている。図３に示す燃料電池劣化テーブルにおいて、例えば、燃料電池の総発電時間がｔの場合、暖機終了温度閾値はＴとなる。加熱終了閾値変更部４３は、記憶装置５０に記憶されているこの燃料電池劣化テーブルに基づいて、その時点までの燃料電池１０の総発電時間に対応する暖機終了温度閾値を抽出し、この暖機終了温度閾値を燃焼ヒータ３６による加熱を終了させる加熱終了閾値として設定する。   The heating end threshold value changing unit 43 changes the threshold value when the heating by the combustion heater 36 is ended after the combustion heater 36 is started in order to warm up the fuel cell 10. Specifically, as shown in FIG. 3, a fuel cell deterioration table based on a graph in which the horizontal axis indicates the total power generation time of the fuel cell and the vertical axis indicates the warm-up end temperature threshold is created, and the storage device 50 Is stored in advance. In the fuel cell deterioration table shown in FIG. 3, for example, when the total power generation time of the fuel cell is t, the warm-up end temperature threshold is T. The heating end threshold value changing unit 43 extracts a warm-up end temperature threshold value corresponding to the total power generation time of the fuel cell 10 up to that point based on this fuel cell deterioration table stored in the storage device 50, and The machine end temperature threshold value is set as a heating end threshold value at which heating by the combustion heater 36 is ended.

制御装置４０は、以下の手順で燃料電池１０を暖機させる。
すなわち、開閉弁３２２，３７１を閉状態とし、開閉弁３５１を開状態とする。また、開閉弁２２１，２６１を閉状態とし、開閉弁２３１，２７１を開状態とする。この状態で、冷却水循環ポンプ３３を駆動させるとともに、水素タンク２１から水素ガスを供給し、エアコンプレッサ２５からエアを供給する。 The control device 40 warms up the fuel cell 10 according to the following procedure.
That is, the on-off valves 322 and 371 are closed and the on-off valve 351 is opened. Further, the on-off valves 221 and 261 are closed, and the on-off valves 231 and 271 are opened. In this state, the cooling water circulation pump 33 is driven, hydrogen gas is supplied from the hydrogen tank 21, and air is supplied from the air compressor 25.

これにより、冷媒循環経路３１内の冷却水は、冷却水循環ポンプ３３から開閉弁３５１を通って第１バイパス経路３５を流れ、さらに燃料電池１０を流れて冷却水循環ポンプ３３に至る閉回路を循環する。また、水素タンク２１から水素ガスが開閉弁２３１を通って燃焼ヒータ３６に供給されるとともに、エアコンプレッサ２５からエアが開閉弁２７１を通って燃焼ヒータ３６に供給される。そのため、燃焼ヒータ３６は運転を開始して発熱する。燃焼ヒータ３６に供給された水素ガスおよびエアは、発熱に供された後、排気される。
燃焼ヒータ３６の熱と、第１バイパス経路３５を流れる冷却水とが熱交換して冷却水は加熱され、温度が上昇する。この冷却水が燃料電池１０を循環することで、燃料電池１０は暖機される。燃料電池１０の出口側における冷却水温度は、温度センサ３２１によって常時監視され、温度センサ３２１により検出された冷却水の温度は制御装置４０に入力される。 As a result, the cooling water in the refrigerant circulation path 31 flows from the cooling water circulation pump 33 through the on-off valve 351 through the first bypass path 35 and then through the closed circuit reaching the cooling water circulation pump 33 through the fuel cell 10. . Further, hydrogen gas is supplied from the hydrogen tank 21 to the combustion heater 36 through the on-off valve 231, and air from the air compressor 25 is supplied to the combustion heater 36 through the on-off valve 271. Therefore, the combustion heater 36 starts operation and generates heat. The hydrogen gas and air supplied to the combustion heater 36 are exhausted after being provided with heat.
The heat of the combustion heater 36 and the cooling water flowing through the first bypass path 35 exchange heat, and the cooling water is heated and the temperature rises. As the cooling water circulates through the fuel cell 10, the fuel cell 10 is warmed up. The coolant temperature at the outlet side of the fuel cell 10 is constantly monitored by the temperature sensor 321, and the coolant temperature detected by the temperature sensor 321 is input to the control device 40.

制御装置４０は、燃料電池１０の暖機終了後、以下の手順で燃料電池１０を発電させる。
すなわち、開閉弁３５１を閉状態に切り替え、開閉弁３２２，３７１を開状態に切り替える。また、開閉弁２３１，２７１を閉状態に切り替え、開閉弁２２１，２６１を開状態に切り替える。開閉弁２３１，２７１が閉状態に切り替えられることにより、水素タンク２１から燃焼ヒータ３６への水素の供給が停止されるとともに、エアコンプレッサ２５から燃焼ヒータ３６へのエアの供給も停止される。そのため、燃焼ヒータ３６が運転を終了して発熱しなくなる。 The control device 40 causes the fuel cell 10 to generate power in the following procedure after the warm-up of the fuel cell 10 is completed.
That is, the on-off valve 351 is switched to the closed state, and the on-off valves 322 and 371 are switched to the open state. Further, the on-off valves 231 and 271 are switched to the closed state, and the on-off valves 221 and 261 are switched to the open state. By switching the on-off valves 231 and 271 to the closed state, the supply of hydrogen from the hydrogen tank 21 to the combustion heater 36 is stopped, and the supply of air from the air compressor 25 to the combustion heater 36 is also stopped. Therefore, the combustion heater 36 stops operating and does not generate heat.

一方、開閉弁２２１，２６１が開状態に切り替えられることにより、水素タンク２１から水素ガスが開閉弁２２１を通って燃料電池１０のアノード電極側に供給されるとともに、エアコンプレッサ２５からエアが開閉弁２６１を通って燃料電池１０のカソード電極側に供給される。これにより、燃料電池１０は運転を開始して発電する。燃料電池１０に供給された水素ガスおよびエアは、発電に供された後、排気される。   On the other hand, when the on-off valves 221 and 261 are switched to the open state, hydrogen gas is supplied from the hydrogen tank 21 through the on-off valve 221 to the anode electrode side of the fuel cell 10 and air is supplied from the air compressor 25 to the on-off valve. 261 is supplied to the cathode electrode side of the fuel cell 10. Thereby, the fuel cell 10 starts operation and generates electric power. The hydrogen gas and air supplied to the fuel cell 10 are exhausted after being used for power generation.

冷媒循環経路３１内の冷却水は、冷却水循環ポンプ３３から開閉弁３２２を通ってラジエタ３４を流れるとともに、開閉弁３７１を通って第２バイパス経路３７を流れ、さらに燃料電池１０を流れて冷却水循環ポンプ３３に至る閉回路を循環する。
この場合、冷媒循環経路３１内の冷却水の温度が、冷却を必要とするほど高温になっていない場合は、開閉弁３７１の開度を大きく開くとともに、開閉弁３２２の開度を小さく絞るかまたは閉じることで、ラジエタ３４による放熱効果を最少限に抑えるかまたは停止させながら燃料電池１０の発電を行わせることができる。
また、冷媒循環経路３１内の冷却水の温度が、冷却を必要とする温度に上昇した場合は、開閉弁３７１の開度を小さく絞るかまたは閉じるとともに、開閉弁３２２の開度を大きく開くことで、ラジエタ３４による放熱効果を最大にして燃料電池１０の発電を行わせることができる。 Cooling water in the refrigerant circulation path 31 flows from the cooling water circulation pump 33 through the opening / closing valve 322 to the radiator 34, through the opening / closing valve 371, to the second bypass path 37, and further to the fuel cell 10 to circulate the cooling water. It circulates in a closed circuit that reaches the pump 33.
In this case, when the temperature of the cooling water in the refrigerant circulation path 31 is not high enough to require cooling, the opening degree of the on-off valve 371 is greatly opened and the opening degree of the on-off valve 322 is reduced. Alternatively, by closing, it is possible to cause the fuel cell 10 to generate power while minimizing or stopping the heat dissipation effect by the radiator 34.
Further, when the temperature of the cooling water in the refrigerant circulation path 31 rises to a temperature that requires cooling, the opening degree of the on-off valve 372 is reduced or closed and the opening degree of the on-off valve 322 is greatly opened. Thus, the heat dissipation effect of the radiator 34 can be maximized, and the fuel cell 10 can generate power.

燃料電池１０の発電中、冷媒循環経路３１内の冷却水は、ラジエタ３４および燃料電池１０を交互に流れる。そのため冷却水は、ラジエタ３４を流れるとき外気と熱交換されることで放熱して温度が下がり、また、燃料電池１０を流れるとき燃料電池１０から吸熱して温度が上がる。これにより、発電にともなって温度上昇する燃料電池１０を、冷却水が効率よく冷却する。   During power generation of the fuel cell 10, the cooling water in the refrigerant circulation path 31 alternately flows through the radiator 34 and the fuel cell 10. Therefore, when the cooling water flows through the radiator 34, heat is exchanged with the outside air so that the heat is dissipated to lower the temperature, and when flowing through the fuel cell 10, the cooling water absorbs heat from the fuel cell 10 to increase the temperature. Thereby, the cooling water efficiently cools the fuel cell 10 that rises in temperature with power generation.

図４は、燃料電池システム１における制御装置４０の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１では、加熱要否判定部４１により加熱手段が必要か否かを判定する。すなわち、起動時の温度が低温起動時の所定温度以下であれば、加熱要否判定部４１が、燃焼ヒータ３６による加熱が必要と判定する。具体的には、温度センサ３２１から記憶装置５０に入力される燃料電池１０の出口における冷却水温度と、記憶装置５０に記憶されている低温起動時の所定温度との比較に基づいて、加熱要否判定部４１が、燃焼ヒータ３６による加熱が必要か否かを判定する。
この判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ２に移り、ＮＯの場合は、ステップＳ７に移る。 FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the control device 40 in the fuel cell system 1.
First, in step S1, the heating necessity determination unit 41 determines whether a heating unit is necessary. That is, if the temperature at the time of activation is equal to or lower than the predetermined temperature at the time of low temperature activation, the heating necessity determination unit 41 determines that heating by the combustion heater 36 is necessary. Specifically, based on a comparison between the coolant temperature at the outlet of the fuel cell 10 input from the temperature sensor 321 to the storage device 50 and a predetermined temperature stored at the low temperature start-up stored in the storage device 50, heating is required. The rejection determination unit 41 determines whether heating by the combustion heater 36 is necessary.
If this determination is YES, the process proceeds to step S2, and if NO, the process proceeds to step S7.

ステップＳ２では、燃料電池劣化検出部４２により燃料電池劣化度合いを検出する。すなわち、燃料電池劣化検出部４２が、燃料電池１０の劣化度合いを検出する。具体的には、記憶装置５０に記憶されている燃料電池１０の総発電時間に基づいて、燃料電池１０の劣化度合いを検出する。   In step S2, the fuel cell deterioration detection unit 42 detects the degree of fuel cell deterioration. That is, the fuel cell deterioration detection unit 42 detects the degree of deterioration of the fuel cell 10. Specifically, the degree of deterioration of the fuel cell 10 is detected based on the total power generation time of the fuel cell 10 stored in the storage device 50.

ステップＳ３では、加熱終了閾値変更部４３により燃料電池劣化テーブルより加熱終了閾値を設定する。すなわち、加熱終了閾値変更部４３が、燃焼ヒータ３６による加熱を終了させる燃料電池１０の温度閾値を設定する。具体的には、記憶装置５０に記憶されている燃料電池劣化テーブルに基づいて、燃焼ヒータ３６による加熱を終了させる燃料電池１０の出口における冷却水温度の閾値を設定する。   In step S3, the heating end threshold value changing unit 43 sets the heating end threshold value from the fuel cell deterioration table. That is, the heating end threshold value changing unit 43 sets the temperature threshold value of the fuel cell 10 that ends the heating by the combustion heater 36. Specifically, based on the fuel cell deterioration table stored in the storage device 50, a threshold value of the coolant temperature at the outlet of the fuel cell 10 where the heating by the combustion heater 36 is terminated is set.

ステップＳ４では、加熱手段の運転を開始する。すなわち、燃焼ヒータ３６による加熱を開始する。   In step S4, the operation of the heating means is started. That is, heating by the combustion heater 36 is started.

ステップＳ５では、燃料電池温度が閾値以上であるか否かを判定する。すなわち、温度センサ３２１から入力される燃料電池１０の出口における冷却水温度を監視して、この出口における冷却水温度が、ステップＳ３で設定された温度閾値以上になるまで、ステップＳ５の判定を繰り返す。
この判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ６に移り、ＮＯの場合は、ステップＳ５に戻る。 In step S5, it is determined whether or not the fuel cell temperature is equal to or higher than a threshold value. That is, the coolant temperature at the outlet of the fuel cell 10 input from the temperature sensor 321 is monitored, and the determination in step S5 is repeated until the coolant temperature at the outlet becomes equal to or higher than the temperature threshold set in step S3. .
If this determination is YES, the process moves to step S6, and if NO, the process returns to step S5.

ステップＳ６では、加熱手段の運転を終了する。すなわち、燃焼ヒータ３６による加熱を終了する。   In step S6, the operation of the heating means is finished. That is, the heating by the combustion heater 36 is finished.

ステップＳ７では、燃料電池の運転を開始する。すなわち、燃料電池１０が運転を開始して発電を始める。   In step S7, the operation of the fuel cell is started. That is, the fuel cell 10 starts operation and starts power generation.

ステップＳ８では、イグニッションスイッチがオフにされたか否かを判定する。イグニッションスイッチがオフにされるまでこの判定を続行して、オフにされたら処理を終了する。すなわち、この判定がＮＯの場合は、ステップＳ８に戻り、ＹＥＳの場合は、処理を終了する。   In step S8, it is determined whether or not the ignition switch is turned off. This determination is continued until the ignition switch is turned off, and when it is turned off, the process is terminated. That is, if this determination is NO, the process returns to step S8, and if YES, the process ends.

図５は、上記実施形態に係る燃料電池システム１の暖機運転と、従来の燃料電池システムの暖機運転とを比較するタイミングチャートである。   FIG. 5 is a timing chart comparing the warm-up operation of the fuel cell system 1 according to the above embodiment and the warm-up operation of the conventional fuel cell system.

時刻ｔ１でイグニッションスイッチがオンされると、時刻ｔ２で燃焼ヒータが運転を開始する。すると、時刻ｔ３で、燃料電池の出口水温があらかじめ決められた所定温度Ｔ１に達する。
ここで、従来の燃料電池システムでは、図５中破線で示すように、燃料電池の劣化の度合いにかかわらず、燃料電池の出口水温があらかじめ決められた所定温度Ｔ１に達した時刻ｔ３で、燃焼ヒータの運転を停止させるとともに、燃料電池の発電を開始させていた。
よって、燃料電池が劣化している場合には、発電性能が大きく低下し発電も安定しないなど起動性能を低下させるおそれがある。 When the ignition switch is turned on at time t 1, the combustion heater at time t 2 starts operating. At time t 3 , the outlet water temperature of the fuel cell reaches a predetermined temperature T 1 determined in advance.
Here, in the conventional fuel cell system, as shown by the broken line in FIG. 5, the fuel cell outlet water temperature reaches a predetermined temperature T 1 at a time t 3 regardless of the degree of deterioration of the fuel cell. The operation of the combustion heater was stopped and the power generation of the fuel cell was started.
Therefore, when the fuel cell is deteriorated, there is a possibility that the start-up performance may be lowered such that the power generation performance is greatly reduced and the power generation is not stabilized.

これに対し、上記実施形態に係る燃料電池システム１では、図５中実線で示すように、燃料電池１０の出口水温があらかじめ決められた所定温度Ｔ１に到達しても、燃料電池が劣化している場合には、運転を継続し、時刻ｔ４で燃料電池１０の出口水温が目標温度Ｔ２に到達すると、燃焼ヒータ３６の運転を停止させるとともに、燃料電池１０の発電を開始させる。
よって、燃料電池が劣化している場合には、所定温度Ｔ１より高い温度Ｔ２で燃料電池１０の発電を開始するため、起動性能を確保することができて、良好で安定した発電性能を発揮することができる。 In contrast, in the fuel cell system 1 according to the embodiment, as shown by a solid line in FIG. 5, also the outlet temperature of the fuel cell 10 has reached the predetermined temperatures T 1 to a predetermined fuel cell is degraded If it has, the continued operation, the outlet water temperature of the fuel cell 10 reaches the target temperature T 2 at time t 4, to stop the operation of the combustion heater 36, thereby starting the power generation of the fuel cell 10.
Therefore, when the fuel cell is degraded, to start power generation of the fuel cell 10 at a predetermined temperature T 1 of higher temperatures T 2, it is possible to secure the boot performance, good and stable power generation performance It can be demonstrated.

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）燃料電池１０の劣化度合いに応じて、燃料電池１０の発電を開始させるのに先立って燃料電池１０を暖機することができる。そのため、燃料電池１０が劣化していても、劣化していない場合よりも温度特性上発電性能が高い温度域から発電を開始させることができ、これにより、燃料電池１０の起動性能を確保することができる。 According to this embodiment, there are the following effects.
(1) The fuel cell 10 can be warmed up before starting the power generation of the fuel cell 10 according to the degree of deterioration of the fuel cell 10. Therefore, even if the fuel cell 10 is deteriorated, power generation can be started from a temperature range where the power generation performance is higher in temperature characteristics than in the case where the fuel cell 10 is not deteriorated, thereby ensuring the startup performance of the fuel cell 10. Can do.

（２）燃料電池１０が劣化して、性能が低い状態で無理やり電流を引いてしまうことによるさらなる劣化を防止することができ、そのため燃料電池１０の耐久性を向上させることができる。   (2) It is possible to prevent further deterioration due to the deterioration of the fuel cell 10 and forcibly drawing the current in a low performance state, and thus the durability of the fuel cell 10 can be improved.

（３）燃料電池劣化検出部４２は、燃料電池１０の総発電時間に基づいて劣化度合いを検出する。総発電時間が長くなると燃料電池の発電性能も膜劣化等により低下するため、燃料電池１０の劣化度合いを正確に把握することができる。   (3) The fuel cell deterioration detection unit 42 detects the degree of deterioration based on the total power generation time of the fuel cell 10. When the total power generation time becomes longer, the power generation performance of the fuel cell also decreases due to film deterioration or the like, so that the degree of deterioration of the fuel cell 10 can be accurately grasped.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、加熱手段としての燃焼ヒータ３６を用いたが、これに限らない。すなわち、適宜の電気ヒータを加熱手段として用いることも可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, etc. within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the present embodiment, the combustion heater 36 is used as a heating unit, but the present invention is not limited to this. That is, an appropriate electric heater can be used as the heating means.

また、本実施形態では、燃料電池劣化検出部４２は、記憶装置５０に記憶されている燃料電池１０の総発電時間に基づいて劣化度合いを検出したが、これに限らない。すなわち、例えば、記憶装置５０に記憶されている燃料電池１０の起動回数に基づいて劣化度合いを検出することも可能である。このようにしても、燃料電池は起動または停止を繰り返すことによっても劣化が促進されるため、燃料電池１０の劣化度合いを正確に把握することができる。   In the present embodiment, the fuel cell deterioration detection unit 42 detects the degree of deterioration based on the total power generation time of the fuel cell 10 stored in the storage device 50, but is not limited thereto. That is, for example, the degree of deterioration can be detected based on the number of activations of the fuel cell 10 stored in the storage device 50. Even in this case, since the deterioration of the fuel cell is promoted also by repeatedly starting or stopping, the degree of deterioration of the fuel cell 10 can be accurately grasped.

また、例えば、記憶装置５０に記憶されている燃料電池１０の氷点下での発電回数や、高負荷での発電積算時間などに基づいて、燃料電池１０の劣化度合いを推定することも可能である。   Further, for example, it is possible to estimate the degree of deterioration of the fuel cell 10 based on the number of times of power generation below the freezing point of the fuel cell 10 stored in the storage device 50, the power generation integration time at a high load, or the like.

さらに、例えば、記憶装置５０に記憶されている燃料電池１０の前回の発電時における発電性能に基づいて、劣化度合いを推定することも可能である。このようにしても、燃料電池が劣化していると通常発電時の性能も低下するため、前回の発電時の性能を検出することにより、燃料電池１０の劣化度合いを正確に把握することができる。   Further, for example, the degree of deterioration can be estimated based on the power generation performance of the fuel cell 10 stored in the storage device 50 at the previous power generation. Even if it does in this way, since the performance at the time of normal power generation will also fall if the fuel cell has deteriorated, the deterioration degree of the fuel cell 10 can be correctly grasped | ascertained by detecting the performance at the time of the last power generation. .

また、本実施形態では、加熱終了閾値変更部４３が用いる燃料電池劣化テーブルは、横軸に燃料電池の総発電時間を取り、縦軸に暖機終了温度閾値を取ったグラフに基づいて作成されたが、これに限らない。すなわち、例えば、横軸に燃料電池の起動回数を取り、縦軸に暖機終了温度閾値を取ったグラフに基づいて、燃料電池劣化テーブルを作成することも可能である。   In this embodiment, the fuel cell deterioration table used by the heating end threshold value changing unit 43 is created based on a graph in which the horizontal axis indicates the total power generation time of the fuel cell and the vertical axis indicates the warm-up end temperature threshold value. However, it is not limited to this. That is, for example, the fuel cell deterioration table can be created based on a graph in which the horizontal axis indicates the number of times the fuel cell is started and the vertical axis indicates the warm-up end temperature threshold.

また、例えば、横軸に燃料電池の氷点下での発電回数や、高負荷での発電積算時間などを取り、縦軸に暖機終了温度閾値を取ったグラフに基づいて、燃料電池劣化テーブル作成することも可能である。   In addition, for example, a fuel cell deterioration table is created based on a graph in which the horizontal axis indicates the number of power generations below the freezing point of the fuel cell, the power generation integrated time at a high load, and the vertical axis indicates the warm-up end temperature threshold. It is also possible.

さらに、本実施形態では、加熱終了閾値変更部４３により、燃焼ヒータ３６による加熱を終了させる燃料電池１０の温度閾値として設定するが、これに限らない。すなわち、例えば、燃焼ヒータ３６による加熱を行う運転時間を閾値として設定することも可能である。
この場合、図４に示すフローチャートのステップＳ５の表記を、「加熱運転時間≧閾値」と変更すればよい。この場合は、制御装置４０に設けられるタイマ４４によって燃焼ヒータ３６による加熱運転時間を監視して、この加熱運転時間が、ステップＳ３で設定された時間閾値以上になるまで、ステップＳ５の判定を繰り返すことになる。 Further, in the present embodiment, the heating end threshold value changing unit 43 sets the temperature threshold value of the fuel cell 10 that ends the heating by the combustion heater 36, but is not limited thereto. That is, for example, it is possible to set the operation time for heating by the combustion heater 36 as a threshold value.
In this case, what is necessary is just to change the description of step S5 of the flowchart shown in FIG. In this case, the heating operation time by the combustion heater 36 is monitored by the timer 44 provided in the control device 40, and the determination in step S5 is repeated until the heating operation time becomes equal to or greater than the time threshold set in step S3. It will be.

本発明の一実施形態に係る燃料電池システムのブロック図である。1 is a block diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 上記実施形態に係る燃料電池システムの制御装置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 control apparatus of the fuel cell system which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る燃料電池システムにおける燃料電池劣化テーブルに用いる燃料電池総発電時間と暖機終了温度閾値との相関の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the correlation with the fuel cell total power generation time used for the fuel cell degradation table in the fuel cell system which concerns on the said embodiment, and a warming-up completion temperature threshold value. 上記実施形態に係る燃料電池システムにおける制御装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the control apparatus in the fuel cell system which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る燃料電池システムの暖機運転と従来の燃料電池システムの暖機運転とを比較するタイミングチャートである。It is a timing chart which compares the warm-up operation of the fuel cell system which concerns on the said embodiment, and the warm-up operation of the conventional fuel cell system.

符号の説明Explanation of symbols

１…燃料電池システム
１０…燃料電池
２０…供給装置
２１…水素タンク
２２…水素供給路
２３…水素分岐路
２５…エアコンプレッサ
２６…エア供給路
２７…エア分岐路
３０…冷却装置
３１…冷媒循環経路
３２…メイン経路
３３…冷却水循環ポンプ
３４…ラジエタ
３５…第１バイパス経路
３６…燃焼ヒータ（加熱手段）
３７…第２バイパス経路
４０…制御装置
４１…加熱要否判定部（加熱要否判定手段）
４２…燃料電池劣化検出部（燃料電池劣化検出手段）
４３…加熱終了閾値変更部（加熱終了閾値変更手段）
５０…記憶装置
３２１…温度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system 10 ... Fuel cell 20 ... Supply apparatus 21 ... Hydrogen tank 22 ... Hydrogen supply path 23 ... Hydrogen branch path 25 ... Air compressor 26 ... Air supply path 27 ... Air branch path 30 ... Cooling device 31 ... Refrigerant circulation path 32 ... Main path 33 ... Cooling water circulation pump 34 ... Radiator 35 ... First bypass path 36 ... Combustion heater (heating means)
37 ... 2nd bypass path 40 ... Control apparatus 41 ... Heating necessity judgment part (heating necessity judgment means)
42 ... Fuel cell deterioration detector (fuel cell deterioration detector)
43 ... Heating end threshold value changing unit (heating end threshold value changing means)
50 ... Storage device 321 ... Temperature sensor

Claims (5)

反応ガスの反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池を通って冷媒が循環可能な冷媒循環経路と、
前記冷媒循環経路に設けられ冷媒を加熱する加熱手段と、
を備え、前記燃料電池の低温起動時に前記加熱手段により前記冷媒を加熱し当該燃料電池の暖機を行った後に当該燃料電池の発電を開始する燃料電池システムであって、
前記燃料電池の劣化度合いを検出する燃料電池劣化検出手段と、
前記燃料電池の劣化度合いに基づいて前記加熱手段の運転を終了させる加熱終了閾値を変更する加熱終了閾値変更手段と、
をさらに備え、前記燃料電池の劣化度合いが高いほど前記加熱終了閾値を変更することにより前記加熱手段を長期間運転することを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates electricity by reaction of the reaction gas; and
A refrigerant circulation path through which the refrigerant can circulate through the fuel cell;
Heating means provided in the refrigerant circulation path for heating the refrigerant;
A fuel cell system for starting power generation of the fuel cell after heating the refrigerant by the heating means at the time of low temperature startup of the fuel cell and warming up the fuel cell,
Fuel cell deterioration detecting means for detecting the degree of deterioration of the fuel cell;
A heating end threshold changing means for changing a heating end threshold for ending the operation of the heating means based on the degree of deterioration of the fuel cell;
The fuel cell system is characterized in that the heating means is operated for a long period of time by changing the heating end threshold as the degree of deterioration of the fuel cell is higher. 請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池劣化検出手段は、前記燃料電池の総発電時間に基づいて劣化度合いを判定することを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, wherein
The fuel cell deterioration detecting means determines the degree of deterioration based on the total power generation time of the fuel cell. 請求項１または２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池劣化検出手段は、前記燃料電池の起動回数に基づいて劣化度合いを判定することを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1 or 2,
The fuel cell deterioration detecting means determines the degree of deterioration based on the number of activations of the fuel cell. 請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池劣化検出手段は、前記燃料電池の前回の発電時の性能に基づいて劣化度合いを判定することを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
The fuel cell deterioration detecting means determines the degree of deterioration based on the previous performance of the fuel cell during power generation. 反応ガスの反応により発電する燃料電池と、前記燃料電池を通って冷媒が循環可能な冷媒循環経路と、前記冷媒循環経路に設けられ冷媒を加熱する加熱手段と、を備え、前記燃料電池の低温起動時に前記加熱手段により前記冷媒を加熱し当該燃料電池の暖機を行った後に当該燃料電池の発電を開始する燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の劣化度合いを検出して、
前記燃料電池の劣化度合いに基づいて前記加熱手段の運転を終了させる加熱終了閾値を変更して、
前記燃料電池の劣化度合いが高いほど前記加熱手段を長期間運転することを特徴とする燃料電池システムの制御方法。 A fuel cell that generates power by reaction of a reaction gas; a refrigerant circulation path through which the refrigerant can circulate through the fuel cell; and a heating unit that is provided in the refrigerant circulation path and heats the refrigerant. A fuel cell system control method for starting power generation of the fuel cell after heating the refrigerant by the heating means at startup and warming up the fuel cell,
Detecting the degree of deterioration of the fuel cell,
Based on the degree of deterioration of the fuel cell, changing the heating end threshold for terminating the operation of the heating means,
The method of controlling a fuel cell system, wherein the heating means is operated for a longer period as the degree of deterioration of the fuel cell is higher.
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