JP2017084665A - Control method for fuel battery system and fuel battery system - Google Patents

Control method for fuel battery system and fuel battery system Download PDF

Info

Publication number
JP2017084665A
JP2017084665A JP2015213217A JP2015213217A JP2017084665A JP 2017084665 A JP2017084665 A JP 2017084665A JP 2015213217 A JP2015213217 A JP 2015213217A JP 2015213217 A JP2015213217 A JP 2015213217A JP 2017084665 A JP2017084665 A JP 2017084665A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
cooling water
fuel cell
inflow
cell system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015213217A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
英高 西村
Hidetaka Nishimura
英高 西村
武田 大
Masaru Takeda
大 武田
修久 池田
Nobuhisa Ikeda
修久 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2015213217A priority Critical patent/JP2017084665A/en
Publication of JP2017084665A publication Critical patent/JP2017084665A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique capable of suppressing the pressure of cooling water in a circulation passage from decreasing to a tolerance limit negative pressure.SOLUTION: A fuel battery system 100 includes a fuel battery stack 1 for generating electric power upon reception of reaction gas, a circulation passage 41 connected to the fuel battery stack, a circulation pump 45 for circulating cooling water in the circulation passage 41, and a reserve tank 47 connected to the circulation passage 41 via a water amount adjustment valve 46. A controller 5 comprises a step of using a detection value of cooling water pressure measuring means (first pressure sensor) 56 in the circulation passage 41 to predict whether there occurs a state that the amount of cooling water in the circulation passage 41 becomes insufficient during operation of the circulation pump 45, and a step of executing inflow processing of causing the cooling water stored in a reserve tank 47 to flow into the circulation passage 41 through the water amount adjustment valve 46 when it is predicted that the water insufficient state will occur.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、燃料電池システムの制御方法及び燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system control method and a fuel cell system.

特許文献1には、燃料電池に接続される循環通路と、循環通路内の冷却水を循環させる循環ポンプと、冷却水の熱を放熱するラジエータと、ラジエータにラジエータキャップを介して接続されるリザーブタンクと、を備える燃料電池システムが開示されている。   Patent Document 1 discloses a circulation path connected to a fuel cell, a circulation pump that circulates cooling water in the circulation path, a radiator that radiates heat from the cooling water, and a reserve that is connected to the radiator via a radiator cap. A fuel cell system including a tank is disclosed.

特開2005−190704号公報JP 2005-190704 A

上述のような燃料電池システムでは、ラジエータキャップを通じて、循環通路からリザーブタンクに冷却水を流出させたりリザーブタンクから循環通路に冷却水を流入させたりすることで、循環通路内の冷却水圧力及び水量が調整される。   In the fuel cell system as described above, the cooling water pressure and the amount of water in the circulation passage can be obtained by flowing the cooling water from the circulation passage to the reserve tank through the radiator cap or from the reserve tank to the circulation passage. Is adjusted.

しかしながら、このようなリザーブタンクを備える燃料電池システムであっても、燃料電池システムの運転状態によっては、循環ポンプの回転数を上昇させる際に当該循環ポンプの入口側の冷却水圧力が許容限界負圧まで低下する可能性がある。循環ポンプの入口側の冷却水圧力が許容限界負圧まで低下すると、循環ポンプにおいてキャビテーションが発生したり、ゴムや樹脂等の弾性部材で形成された循環通路が変形して冷却水の流れが阻害されたりするという問題が生じる。   However, even in a fuel cell system equipped with such a reserve tank, depending on the operating state of the fuel cell system, the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump may exceed the allowable limit when the rotation speed of the circulation pump is increased. May drop to pressure. When the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump falls to the allowable limit negative pressure, cavitation occurs in the circulation pump, or the circulation passage formed by an elastic member such as rubber or resin is deformed and the flow of the cooling water is obstructed. Problem arises.

本発明の目的は、循環通路内の冷却水圧力が許容限界負圧まで低下することを抑制可能な技術を提供することである。   The objective of this invention is providing the technique which can suppress that the cooling water pressure in a circulation channel falls to an allowable limit negative pressure.

本発明のある態様によれば、反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、燃料電池に接続される循環通路と、循環通路内の冷却水を循環させる循環ポンプと、循環通路に弁部材を介して接続されるリザーブタンクとを備える燃料電池システムの制御方法が提供される。この制御方法は、循環通路内の冷却水の圧力を用いて循環ポンプの駆動中に循環通路内において冷却水量が不足する状態となるか否かを予測する予測ステップと、水不足状態になると予測された場合にリザーブタンクに蓄えられた冷却水を弁部材を通じて循環通路に流入させる流入処理を実行する実行ステップとを備える。   According to an aspect of the present invention, a fuel cell that generates power upon receiving a supply of a reaction gas, a circulation passage connected to the fuel cell, a circulation pump that circulates cooling water in the circulation passage, and a valve member in the circulation passage There is provided a control method for a fuel cell system including a reserve tank connected via a fuel tank. This control method is predicted to predict whether or not the amount of cooling water is insufficient in the circulation passage during driving of the circulation pump using the pressure of the cooling water in the circulation passage, and a water shortage state. And an execution step of executing an inflow process for causing the cooling water stored in the reserve tank to flow into the circulation passage through the valve member.

この態様によれば、循環通路内が水不足状態となる前にリザーブタンクから循環通路に冷却水を供給しておくことができるので、その後の循環ポンプの駆動中にポンプ入口側の冷却水圧力が許容限界負圧まで低下することを抑制できる。   According to this aspect, since the cooling water can be supplied from the reserve tank to the circulation passage before the inside of the circulation passage becomes in a water-deficient state, the cooling water pressure on the pump inlet side is increased during the subsequent driving of the circulation pump. It is possible to suppress a decrease to the allowable limit negative pressure.

図1は、本発明の第1実施形態による燃料電池スタックの縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fuel cell stack according to a first embodiment of the present invention. 図2は、燃料電池スタックを備える燃料電池システムの概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system including a fuel cell stack. 図3Aは、加圧弁開弁時における水量調整弁の縦断面図である。FIG. 3A is a longitudinal sectional view of a water amount adjusting valve when the pressurizing valve is opened. 図3Bは、負圧弁開弁時における水量調整弁の縦断面図である。FIG. 3B is a longitudinal sectional view of the water amount adjusting valve when the negative pressure valve is opened. 図4は、燃料電池システムのコントローラにより実行される循環ポンプ制御を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing the circulation pump control executed by the controller of the fuel cell system. 図5は、燃料電池スタックの出力電流と循環ポンプの目標回転数とを関連付けたマップである。FIG. 5 is a map in which the output current of the fuel cell stack is associated with the target rotational speed of the circulation pump. 図6は、コントローラにより実行される冷却水強制流入処理を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a forced cooling water inflow process executed by the controller. 図7は、第1実施形態による燃料電池システムでの冷却水圧力の挙動を説明するためのタイムチャートである。FIG. 7 is a time chart for explaining the behavior of the coolant pressure in the fuel cell system according to the first embodiment. 図8は、比較例による燃料電池システムでの冷却水圧力の挙動を説明するためのタイムチャートである。FIG. 8 is a time chart for explaining the behavior of the cooling water pressure in the fuel cell system according to the comparative example. 図9は、冷却水強制流入処理の一変形例を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart illustrating a modification of the forced cooling water inflow process. 図10は、冷却水強制流入処理のその他の変形例を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing another modification of the cooling water forced inflow process. 図11は、第2実施形態による燃料電池システムのコントローラにより実行される冷却水強制流入処理を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing a cooling water forced inflow process executed by the controller of the fuel cell system according to the second embodiment. 図12は、第2実施形態による燃料電池システムでの冷却水の挙動を説明するためのタイムチャートである。FIG. 12 is a time chart for explaining the behavior of cooling water in the fuel cell system according to the second embodiment. 図13は、第3実施形態による燃料電池システムのコントローラにより実行される冷却水強制流入処理を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing a cooling water forced inflow process executed by the controller of the fuel cell system according to the third embodiment. 図14は、第3実施形態による燃料電池システムでの冷却水の挙動を説明するためのタイムチャートである。FIG. 14 is a time chart for explaining the behavior of cooling water in the fuel cell system according to the third embodiment.

以下、図面等を参照し、本発明の実施形態について説明する。以下の説明において、正圧とは大気圧よりも高い圧力を意味し、負圧とは大気圧よりも低い圧力を意味する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, positive pressure means a pressure higher than atmospheric pressure, and negative pressure means a pressure lower than atmospheric pressure.

(第1実施形態)
燃料電池は、電解質膜をアノード電極とカソード電極とによって挟むことで構成される。燃料電池は、水素を含有するアノードガス(反応ガス)及び酸素を含有するカソードガス(反応ガス)の供給を受けて発電する。燃料電池のアノード電極及びカソード電極において進行する電極反応は以下の(1)及び(2)の通りである。(1)及び(2)の電極反応によって、燃料電池は1ボルト程度の起電力を生じる。
(First embodiment)
A fuel cell is configured by sandwiching an electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode. The fuel cell generates power by receiving supply of an anode gas (reaction gas) containing hydrogen and a cathode gas (reaction gas) containing oxygen. Electrode reactions that proceed at the anode and cathode electrodes of the fuel cell are as follows (1) and (2). The fuel cell generates an electromotive force of about 1 volt by the electrode reactions (1) and (2).

アノード電極 : 2H2 →4H+ +4e- ・・・(1)
カソード電極 : 4H+ +4e- +O2 →2H2O ・・・(2)
図1は、第1実施形態による燃料電池システムを構成する燃料電池スタック1の縦断面図である。
Anode electrode: 2H 2 → 4H + + 4e (1)
Cathode electrode: 4H + + 4e + O 2 → 2H 2 O (2)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fuel cell stack 1 constituting the fuel cell system according to the first embodiment.

図1に示す燃料電池スタック1は、電気自動車やハイブリッド自動車等の移動車両に用いられる燃料電池スタックである。但し、燃料電池スタック1は、自動車等での使用に限られず、各種電気機器の電源として使用されてもよい。   A fuel cell stack 1 shown in FIG. 1 is a fuel cell stack used for a moving vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. However, the fuel cell stack 1 is not limited to use in an automobile or the like, and may be used as a power source for various electric devices.

燃料電池スタック1は、単位セルとしての燃料電池10を複数積層することにより構成される積層電池である。   The fuel cell stack 1 is a stacked battery configured by stacking a plurality of fuel cells 10 as unit cells.

燃料電池スタック1を構成する燃料電池10は、膜電極接合体(MEA)11の表裏両面に、アノードセパレータ12とカソードセパレータ13とが配置されて構成される。   A fuel cell 10 constituting the fuel cell stack 1 is configured by arranging an anode separator 12 and a cathode separator 13 on both front and back surfaces of a membrane electrode assembly (MEA) 11.

MEA11は、電解質膜11aと、アノード電極11bと、カソード電極11cと、を備える。MEA11は、電解質膜11aの一方の面にアノード電極11bを有し、他方の面にカソード電極11cを有する。   The MEA 11 includes an electrolyte membrane 11a, an anode electrode 11b, and a cathode electrode 11c. The MEA 11 has an anode electrode 11b on one surface of the electrolyte membrane 11a and a cathode electrode 11c on the other surface.

電解質膜11aは、フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜である。アノード電極11bは、触媒層とガス拡散層とを含む。触媒層は、白金又は白金等が担持されたカーボンブラック粒子から形成される。ガス拡散層は、充分なガス拡散性および導電性を有する部材によって形成され、例えば、炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロスで形成される。カソード電極11cもアノード電極11bと同様に、触媒層とガス拡散層とを含む。   The electrolyte membrane 11a is a proton-conductive ion exchange membrane formed of a fluorine-based resin. The anode electrode 11b includes a catalyst layer and a gas diffusion layer. The catalyst layer is formed from carbon black particles carrying platinum or platinum. The gas diffusion layer is formed of a member having sufficient gas diffusibility and conductivity, and is formed of, for example, a carbon cloth woven with yarns made of carbon fibers. Similarly to the anode electrode 11b, the cathode electrode 11c includes a catalyst layer and a gas diffusion layer.

アノードセパレータ12は、アノード電極11bに対して接するように配置される。アノードセパレータ12は、アノード電極11bと接する側に、アノード電極11bにアノードガスを供給するための複数の溝状のアノードガス流路121を有する。アノードセパレータ12は、アノード電極11bと接する面12aの反対側の面に、燃料電池10を冷却する冷却水が流れる冷却水流路122を有する。   The anode separator 12 is disposed in contact with the anode electrode 11b. The anode separator 12 has a plurality of groove-like anode gas passages 121 for supplying anode gas to the anode electrode 11b on the side in contact with the anode electrode 11b. The anode separator 12 has a cooling water channel 122 through which cooling water for cooling the fuel cell 10 flows on the surface opposite to the surface 12a in contact with the anode electrode 11b.

カソードセパレータ13も同様に、カソード電極11cと接する側に、カソード電極11cにカソードガスを供給するための複数の溝状のカソードガス流路131を有する。また、カソードセパレータ13は、カソード電極11cと接する面13aの反対側の面に冷却水流路132を有する。   Similarly, the cathode separator 13 has a plurality of groove-like cathode gas flow paths 131 for supplying cathode gas to the cathode electrode 11c on the side in contact with the cathode electrode 11c. Further, the cathode separator 13 has a cooling water channel 132 on the surface opposite to the surface 13a in contact with the cathode electrode 11c.

隣接するアノードセパレータ12とカソードセパレータ13とに設けられたそれぞれの冷却水流路122,132は、互いに向き合うように形成されており、これら冷却水流路122,132によって1つの冷却水流路14が形成される。   The cooling water flow paths 122 and 132 provided in the adjacent anode separator 12 and cathode separator 13 are formed so as to face each other, and the cooling water flow paths 122 and 132 form one cooling water flow path 14. The

図2は、第1実施形態による燃料電池システム100の概略構成図である。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the fuel cell system 100 according to the first embodiment.

燃料電池システム100は、燃料電池スタック1と、アノードガス給排装置2と、カソードガス給排装置3と、スタック冷却装置4と、コントローラ5と、を備える。   The fuel cell system 100 includes a fuel cell stack 1, an anode gas supply / discharge device 2, a cathode gas supply / discharge device 3, a stack cooling device 4, and a controller 5.

燃料電池スタック1は、複数枚の燃料電池10を積層したものであり、アノードガス及びカソードガスの供給を受けて発電し、車両の駆動に必要な電力(例えばモータを駆動するために必要な電力)を発電する。   The fuel cell stack 1 is formed by stacking a plurality of fuel cells 10, receives power from the anode gas and the cathode gas, generates electric power, and generates electric power necessary for driving the vehicle (for example, electric power necessary for driving the motor). ).

アノードガス給排装置2は、高圧タンク21と、アノードガス供給通路22と、アノード調圧弁23と、アノード圧力センサ24と、アノードガス排出通路25と、バッファタンク26と、パージ通路27と、パージ弁28と、を備える。アノードガス給排装置2は、燃料電池スタック1にアノードガスを供給するとともに、燃料電池スタック1から排出されるアノードオフガスを一旦バッファタンク26に蓄えた後、必要に応じてパージ通路27から排出する。   The anode gas supply / discharge device 2 includes a high pressure tank 21, an anode gas supply passage 22, an anode pressure regulating valve 23, an anode pressure sensor 24, an anode gas discharge passage 25, a buffer tank 26, a purge passage 27, and a purge. And a valve 28. The anode gas supply / discharge device 2 supplies the anode gas to the fuel cell stack 1, temporarily stores the anode off-gas discharged from the fuel cell stack 1 in the buffer tank 26, and then discharges it from the purge passage 27 as necessary. .

高圧タンク21は、燃料電池スタック1に供給するアノードガス(水素)を高圧状態に保って貯蔵する。   The high-pressure tank 21 stores the anode gas (hydrogen) supplied to the fuel cell stack 1 while maintaining the high-pressure state.

アノードガス供給通路22は、高圧タンク21から排出されたアノードガスを燃料電池スタック1に供給するための通路である。アノードガス供給通路22の一端部は高圧タンク21に接続され、他端部は燃料電池スタック1のアノードガス入口孔15に接続される。   The anode gas supply passage 22 is a passage for supplying the anode gas discharged from the high-pressure tank 21 to the fuel cell stack 1. One end of the anode gas supply passage 22 is connected to the high-pressure tank 21, and the other end is connected to the anode gas inlet hole 15 of the fuel cell stack 1.

アノード調圧弁23は、アノードガス供給通路22に設けられる。アノード調圧弁23は、高圧タンク21から排出されたアノードガスを所望の圧力に調節して燃料電池スタック1に供給する。アノード調圧弁23は連続的又は段階的に開度を調節することができる電磁弁であり、その開度はコントローラ5によって制御される。   The anode pressure regulating valve 23 is provided in the anode gas supply passage 22. The anode pressure regulating valve 23 adjusts the anode gas discharged from the high-pressure tank 21 to a desired pressure and supplies it to the fuel cell stack 1. The anode pressure regulating valve 23 is an electromagnetic valve whose opening degree can be adjusted continuously or stepwise, and the opening degree is controlled by the controller 5.

アノード圧力センサ24は、アノード調圧弁23よりも下流のアノードガス供給通路22に設けられる。アノード圧力センサ24は、アノード調圧弁23よりも下流のアノードガス供給通路22を流れるアノードガスの圧力を検出する。以下では、このアノード圧力センサ24の検出値をアノード圧力といい、このアノード圧力を燃料電池スタック内部の各アノードガス流路121を含むアノード系全体の圧力として代用する。   The anode pressure sensor 24 is provided in the anode gas supply passage 22 downstream of the anode pressure regulating valve 23. The anode pressure sensor 24 detects the pressure of the anode gas flowing through the anode gas supply passage 22 downstream of the anode pressure regulating valve 23. Hereinafter, the detected value of the anode pressure sensor 24 is referred to as an anode pressure, and this anode pressure is used as the pressure of the entire anode system including the anode gas passages 121 inside the fuel cell stack.

アノードガス排出通路25の一端部は燃料電池スタック1のアノードガス出口孔16に接続され、他端部はバッファタンク26に接続される。アノードガス排出通路25には、電極反応に使用されなかった余剰のアノードガスと、カソード側からアノードガス流路121へと透過してきた窒素等の不純ガスと、の混合ガス(アノードオフガス)が排出される。   One end of the anode gas discharge passage 25 is connected to the anode gas outlet hole 16 of the fuel cell stack 1, and the other end is connected to the buffer tank 26. A mixed gas (anode offgas) of excess anode gas that has not been used for the electrode reaction and impure gas such as nitrogen that has permeated from the cathode side to the anode gas flow path 121 is discharged to the anode gas discharge passage 25. Is done.

バッファタンク26は、アノードガス排出通路25を通って流れてきたアノードオフガスを蓄える。   The buffer tank 26 stores the anode off gas that has flowed through the anode gas discharge passage 25.

パージ通路27の一端部はアノードガス排出通路25に接続され、他端部は開口端として構成される。バッファタンク26に溜められたアノードオフガスは、アノードガス排出通路25を一旦逆流した後、パージ通路27を通って開口端からシステム外部へと排出される。   One end of the purge passage 27 is connected to the anode gas discharge passage 25, and the other end is configured as an open end. The anode off gas stored in the buffer tank 26 once flows back through the anode gas discharge passage 25 and then is discharged from the open end to the outside of the system through the purge passage 27.

パージ弁28は、パージ通路27に設けられる。パージ弁28は、コントローラ5によって開閉制御される電磁弁である。パージ弁28を開くことで、バッファタンク26に溜められたアノードオフガスがパージ通路27を通って外部へと排出される。   The purge valve 28 is provided in the purge passage 27. The purge valve 28 is an electromagnetic valve whose opening / closing is controlled by the controller 5. By opening the purge valve 28, the anode off gas stored in the buffer tank 26 is discharged to the outside through the purge passage 27.

カソードガス給排装置3は、カソードガス供給通路31と、カソードガス排出通路32と、フィルタ33と、エアフローセンサ34と、カソードコンプレッサ35と、カソード圧力センサ36と、水分回収装置(Water Recovery Device;以下「WRD」という。)37と、カソード調圧弁38と、を備える。カソードガス給排装置3は、燃料電池スタック1にカソードガスを供給するとともに、燃料電池スタック1から排出されるカソードオフガスを外部へと排出する。   The cathode gas supply / discharge device 3 includes a cathode gas supply passage 31, a cathode gas discharge passage 32, a filter 33, an air flow sensor 34, a cathode compressor 35, a cathode pressure sensor 36, and a water recovery device (Water Recovery Device; (Hereinafter referred to as “WRD”) 37 and a cathode pressure regulating valve 38. The cathode gas supply / discharge device 3 supplies the cathode gas to the fuel cell stack 1 and discharges the cathode off-gas discharged from the fuel cell stack 1 to the outside.

カソードガス供給通路31は、燃料電池スタック1に供給するカソードガスが流れる通路である。カソードガス供給通路31の一端はフィルタ33に接続され、他端は燃料電池スタック1のカソードガス入口孔17に接続される。   The cathode gas supply passage 31 is a passage through which the cathode gas supplied to the fuel cell stack 1 flows. One end of the cathode gas supply passage 31 is connected to the filter 33, and the other end is connected to the cathode gas inlet hole 17 of the fuel cell stack 1.

カソードガス排出通路32は、燃料電池スタック1から排出されるカソードオフガスが流れる通路である。カソードガス排出通路32の一端は燃料電池スタック1のカソードガス出口孔18に接続され、他端は開口端として構成されている。カソードオフガスは、カソードガスと、電極反応によって生じた水蒸気と、の混合ガスである。   The cathode gas discharge passage 32 is a passage through which the cathode off gas discharged from the fuel cell stack 1 flows. One end of the cathode gas discharge passage 32 is connected to the cathode gas outlet hole 18 of the fuel cell stack 1, and the other end is configured as an open end. The cathode off gas is a mixed gas of the cathode gas and water vapor generated by the electrode reaction.

フィルタ33は、カソードガス供給通路31に取り込むカソードガス中の異物を取り除く。   The filter 33 removes foreign matters in the cathode gas taken into the cathode gas supply passage 31.

エアフローセンサ34は、カソードコンプレッサ35よりも上流のカソードガス供給通路31に設けられる。エアフローセンサ34は、カソードコンプレッサ35に供給されて、最終的に燃料電池スタック1に供給されるカソードガスの流量を検出する。   The air flow sensor 34 is provided in the cathode gas supply passage 31 upstream of the cathode compressor 35. The air flow sensor 34 is supplied to the cathode compressor 35 and detects the flow rate of the cathode gas finally supplied to the fuel cell stack 1.

カソードコンプレッサ35は、カソードガス供給通路31に設けられる。カソードコンプレッサ35は、フィルタ33を介してカソードガスとしての空気(外気)をカソードガス供給通路31に取り込み、燃料電池スタック1に供給する。   The cathode compressor 35 is provided in the cathode gas supply passage 31. The cathode compressor 35 takes air (outside air) as cathode gas into the cathode gas supply passage 31 through the filter 33 and supplies the air to the fuel cell stack 1.

カソード圧力センサ36は、カソードコンプレッサ35とWRD37との間のカソードガス供給通路31に設けられる。カソード圧力センサ36は、WRD37のカソードガス入口部近傍のカソードガスの圧力を検出する。以下では、このカソード圧力センサ36の検出値をカソード圧力という。   The cathode pressure sensor 36 is provided in the cathode gas supply passage 31 between the cathode compressor 35 and the WRD 37. The cathode pressure sensor 36 detects the pressure of the cathode gas in the vicinity of the cathode gas inlet of the WRD 37. Hereinafter, the detection value of the cathode pressure sensor 36 is referred to as a cathode pressure.

WRD37は、カソードガス供給通路31及びカソードガス排出通路32のそれぞれに接続されて、カソードガス排出通路32を流れるカソードオフガス中の水分を回収し、その回収した水分でカソードガス供給通路31を流れるカソードガスを加湿する。   The WRD 37 is connected to each of the cathode gas supply passage 31 and the cathode gas discharge passage 32, collects moisture in the cathode off-gas flowing through the cathode gas discharge passage 32, and cathode that flows through the cathode gas supply passage 31 with the collected moisture. Humidify the gas.

カソード調圧弁38は、WRD37よりも下流のカソードガス排出通路32に設けられる。カソード調圧弁38は、コントローラ5によって開閉制御されて、燃料電池スタック1に供給されるカソードガスの圧力を所望の圧力に調節する。   The cathode pressure regulating valve 38 is provided in the cathode gas discharge passage 32 downstream of the WRD 37. The cathode pressure regulating valve 38 is controlled to be opened and closed by the controller 5 and adjusts the pressure of the cathode gas supplied to the fuel cell stack 1 to a desired pressure.

スタック冷却装置4は、循環通路41と、ラジエータ42と、バイパス通路43と、サーモスタット44と、循環ポンプ45と、水量調整弁46と、リザーブタンク47と、水温センサ55と、第1圧力センサ56と、第2圧力センサ57と、を備える。   The stack cooling device 4 includes a circulation passage 41, a radiator 42, a bypass passage 43, a thermostat 44, a circulation pump 45, a water amount adjustment valve 46, a reserve tank 47, a water temperature sensor 55, and a first pressure sensor 56. And a second pressure sensor 57.

循環通路41は、燃料電池スタック1を冷却する冷却水が流れる通路である。循環通路41の一端は燃料電池スタック1の冷却水入口孔19に接続され、他端は冷却水出口孔20に接続される。冷却水入口孔19から燃料電池スタック1の内部に導入された冷却水は、各燃料電池10の冷却水流路14を流れた後、冷却水出口孔20から排出される。   The circulation passage 41 is a passage through which cooling water for cooling the fuel cell stack 1 flows. One end of the circulation passage 41 is connected to the cooling water inlet hole 19 of the fuel cell stack 1, and the other end is connected to the cooling water outlet hole 20. The cooling water introduced into the fuel cell stack 1 from the cooling water inlet hole 19 flows through the cooling water flow path 14 of each fuel cell 10 and is then discharged from the cooling water outlet hole 20.

循環通路41は、冷却水への金属イオンの溶出を防止して絶縁性を確保するため、ゴムや樹脂等の弾性部材により形成される。以下では、燃料電池スタック1の冷却水出口孔20側を循環通路41の上流として扱い、燃料電池スタック1の冷却水入口孔19側を循環通路41の下流として扱う。   The circulation passage 41 is formed of an elastic member such as rubber or resin in order to prevent the elution of metal ions into the cooling water and ensure insulation. Hereinafter, the coolant outlet hole 20 side of the fuel cell stack 1 is treated as upstream of the circulation passage 41, and the coolant inlet hole 19 side of the fuel cell stack 1 is treated as downstream of the circulation passage 41.

ラジエータ42は、循環通路41に設けられ、通過する冷却水の熱を放熱する。したがって、冷却水がラジエータ42を通過することにより、冷却水の温度は低下する。   The radiator 42 is provided in the circulation passage 41 and radiates heat of the cooling water passing therethrough. Therefore, the temperature of the cooling water decreases as the cooling water passes through the radiator 42.

バイパス通路43は、ラジエータ42をバイパスさせて冷却水を循環させる通路である。バイパス通路43の一端はラジエータ42よりも上流側の循環通路41に接続され、他端はラジエータ42よりも下流側に配置されたサーモスタット44に接続される。バイパス通路43も循環通路41と同様に、ゴムや樹脂等の弾性部材により形成される。   The bypass passage 43 is a passage through which the coolant is circulated by bypassing the radiator 42. One end of the bypass passage 43 is connected to the circulation passage 41 on the upstream side of the radiator 42, and the other end is connected to a thermostat 44 disposed on the downstream side of the radiator 42. Similarly to the circulation passage 41, the bypass passage 43 is also formed of an elastic member such as rubber or resin.

サーモスタット44は、ラジエータ42よりも下流側の循環通路41に設けられる。サーモスタット44は、内部を流れる冷却水の温度に応じて開閉する開閉弁である。サーモスタット44は、冷却水温度が所定の開弁温度よりも低いときは閉弁状態となり、バイパス通路43を経由してきた冷却水を燃料電池スタック1に供給する。一方、サーモスタット44は、冷却水温度が開弁温度以上になると開弁状態となり、ラジエータ42を経由してきた冷却水を燃料電池スタック1に供給する。   The thermostat 44 is provided in the circulation passage 41 on the downstream side of the radiator 42. The thermostat 44 is an on-off valve that opens and closes according to the temperature of the cooling water flowing inside. The thermostat 44 is closed when the coolant temperature is lower than a predetermined valve opening temperature, and supplies the coolant that has passed through the bypass passage 43 to the fuel cell stack 1. On the other hand, the thermostat 44 is opened when the cooling water temperature becomes equal to or higher than the valve opening temperature, and supplies the cooling water that has passed through the radiator 42 to the fuel cell stack 1.

なお、サーモスタット44は、例えば開弁温度が60[℃]程度となるように構成されている。燃料電池システム100では、サーモスタット44を採用しているが、サーモスタット44の代わりに三方弁を採用してもよい。   The thermostat 44 is configured such that the valve opening temperature is about 60 [° C.], for example. In the fuel cell system 100, the thermostat 44 is employed, but a three-way valve may be employed instead of the thermostat 44.

循環ポンプ45は、電動ポンプであって、サーモスタット44よりも下流側の循環通路41に設けられる。循環ポンプ45は、循環通路41内の冷却水を循環させる。循環ポンプ45の吐出流量は、コントローラ5によって制御される循環ポンプの回転数に応じて連続的に変化する。   The circulation pump 45 is an electric pump and is provided in the circulation passage 41 on the downstream side of the thermostat 44. The circulation pump 45 circulates the cooling water in the circulation passage 41. The discharge flow rate of the circulation pump 45 continuously changes according to the rotation speed of the circulation pump controlled by the controller 5.

水温センサ55は、燃料電池スタック1の冷却水出口孔20の近傍の循環通路41に設けられ、燃料電池スタック1から排出された冷却水の温度を検出する。   The water temperature sensor 55 is provided in the circulation passage 41 near the cooling water outlet hole 20 of the fuel cell stack 1 and detects the temperature of the cooling water discharged from the fuel cell stack 1.

第1圧力センサ56は、循環ポンプ45よりも上流側の循環通路41に設けられ、循環ポンプ45の入口側の冷却水圧力(ポンプ入口圧力)を検出する圧力検出部である。これに対して、第2圧力センサ57は、循環ポンプ45と燃料電池スタック1との間の循環通路41に設けられ、循環ポンプ45の出口側の冷却水圧力(ポンプ出口圧力)を検出する圧力検出部である。   The first pressure sensor 56 is a pressure detection unit that is provided in the circulation passage 41 on the upstream side of the circulation pump 45 and detects the coolant pressure (pump inlet pressure) on the inlet side of the circulation pump 45. On the other hand, the second pressure sensor 57 is provided in the circulation passage 41 between the circulation pump 45 and the fuel cell stack 1, and detects the coolant pressure (pump outlet pressure) on the outlet side of the circulation pump 45. It is a detection unit.

水量調整弁46は、サーモスタット44と第1圧力センサ56の間に位置する循環通路41に設けられる。水量調整弁46は、循環通路41内の冷却水の圧力に応じて、循環通路41内の冷却水量を調整する弁部材である。水量調整弁46は、接続通路を介してリザーブタンク47に接続されている。リザーブタンク47は、冷却水を蓄える容器である。   The water amount adjustment valve 46 is provided in the circulation passage 41 located between the thermostat 44 and the first pressure sensor 56. The water amount adjustment valve 46 is a valve member that adjusts the amount of cooling water in the circulation passage 41 according to the pressure of the cooling water in the circulation passage 41. The water amount adjusting valve 46 is connected to the reserve tank 47 through a connection passage. The reserve tank 47 is a container for storing cooling water.

図3Aに示すように、水量調整弁46は、加圧弁46Aと、加圧弁46Aを弁シートに向けて付勢する第1ばね46Bと、加圧弁46Aに対して移動可能に設けられる負圧弁46Cと、負圧弁46Cを加圧弁46Aに向けて付勢する第2ばね46Dと、を備える。   As shown in FIG. 3A, the water amount adjustment valve 46 includes a pressurization valve 46A, a first spring 46B that urges the pressurization valve 46A toward the valve seat, and a negative pressure valve 46C that is movable relative to the pressurization valve 46A. And a second spring 46D that urges the negative pressure valve 46C toward the pressurizing valve 46A.

水量調整弁46は、循環ポンプ45の入口側の冷却水圧力が予め設定された流出圧力以上になると、負圧弁46Cが閉弁した状態で加圧弁46Aが第1ばね46Bのばね力に抗して開弁するように構成されている。このように加圧弁46Aが開弁すると、循環通路41とリザーブタンク47とが連通し、図3Aの破線矢印に示すように循環通路41内の冷却水がリザーブタンク47へと流出する。   When the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump 45 becomes equal to or higher than the preset outflow pressure, the water amount adjusting valve 46 has the pressurizing valve 46A against the spring force of the first spring 46B with the negative pressure valve 46C closed. Are configured to open. When the pressurization valve 46A is thus opened, the circulation passage 41 and the reserve tank 47 communicate with each other, and the cooling water in the circulation passage 41 flows out to the reserve tank 47 as shown by the broken line arrow in FIG.

さらに、水量調整弁46は、循環ポンプ45の入口側の冷却水圧力が予め設定された流入圧力以下になると、加圧弁46Aが閉弁した状態で負圧弁46Cが第2ばね46Dのばね力に抗して開弁するように構成されている。このように負圧弁46Cが開弁すると、循環通路41とリザーブタンク47とが連通し、図3Bの破線矢印に示すようにリザーブタンク47内の冷却水が循環通路41へと流入する。   Further, when the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump 45 becomes equal to or lower than a preset inflow pressure, the water amount adjusting valve 46 causes the negative pressure valve 46C to become the spring force of the second spring 46D while the pressurizing valve 46A is closed. It is configured to open against the valve. When the negative pressure valve 46C is thus opened, the circulation passage 41 and the reserve tank 47 communicate with each other, and the cooling water in the reserve tank 47 flows into the circulation passage 41 as shown by the broken line arrows in FIG.

上述の通り、水量調整弁46は、循環ポンプ45の入口側の冷却水圧力が所定の流出圧力以上になると循環通路41からリザーブタンク47への冷却水の流出を許容し、循環ポンプ45の入口側の冷却水圧力が所定の流入圧力以下になるとリザーブタンク47から循環通路41への冷却水の流入を許容するように構成されている。このように、スタック冷却装置4では、水量調整弁46及びリザーブタンク47を用いて循環通路41内の冷却水の水量及び圧力が調整される。   As described above, the water amount adjusting valve 46 allows the cooling water to flow out from the circulation passage 41 to the reserve tank 47 when the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump 45 becomes equal to or higher than a predetermined outflow pressure. When the cooling water pressure on the side becomes equal to or lower than a predetermined inflow pressure, the inflow of cooling water from the reserve tank 47 to the circulation passage 41 is allowed. Thus, in the stack cooling device 4, the amount and pressure of the cooling water in the circulation passage 41 are adjusted using the water amount adjustment valve 46 and the reserve tank 47.

なお、本実施形態では、水量調整弁46の流出圧力は、例えば標準大気圧よりも高い140kPaに設定されている。また、水量調整弁46の流入圧力は、例えば許容限界負圧よりも高く且つ標準大気圧よりも低い80kPaに設定されている。   In the present embodiment, the outflow pressure of the water amount adjustment valve 46 is set to 140 kPa, which is higher than the standard atmospheric pressure, for example. The inflow pressure of the water amount adjusting valve 46 is set to 80 kPa, for example, higher than the allowable limit negative pressure and lower than the standard atmospheric pressure.

図2に戻り、燃料電池システム100を統括的に制御するコントローラ5について説明する。   Returning to FIG. 2, the controller 5 that comprehensively controls the fuel cell system 100 will be described.

コントローラ5は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。   The controller 5 includes a microcomputer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface).

コントローラ5には、アノード圧力センサ24、エアフローセンサ34、カソード圧力センサ36、水温センサ55、第1圧力センサ56及び第2圧力センサ57の検出信号が入力される。また、コントローラ5には、燃料電池スタック1の出力電流(燃料電池スタック1にかかる負荷)を検出する電流センサ51や燃料電池スタック1の出力電圧を検出する電圧センサ52、大気圧を検出する大気圧センサ53、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルストロークセンサ54等の燃料電池システム100の運転状態を検出するための各種信号が入力される。   Detection signals from the anode pressure sensor 24, the air flow sensor 34, the cathode pressure sensor 36, the water temperature sensor 55, the first pressure sensor 56, and the second pressure sensor 57 are input to the controller 5. Further, the controller 5 includes a current sensor 51 for detecting the output current of the fuel cell stack 1 (load applied to the fuel cell stack 1), a voltage sensor 52 for detecting the output voltage of the fuel cell stack 1, and a large pressure for detecting atmospheric pressure. Various signals for detecting the operation state of the fuel cell system 100 such as the atmospheric pressure sensor 53 and the accelerator stroke sensor 54 for detecting the depression amount of the accelerator pedal are input.

コントローラ5は、燃料電池システム100の運転状態に基づいて、アノード調圧弁23を開閉し、アノード圧力を周期的に昇降圧させる脈動運転を行う。脈動運転では、基本的に燃料電池スタック1の目標出力電流に応じて設定される脈動上限圧及び脈動下限圧の範囲内でアノード圧力を周期的に昇降圧させて、アノード圧を脈動させる。このような脈動運転を行うことで、アノード圧力の昇圧時にアノードガス流路121の内部の液水をアノードガス流路121の外部へ排出することができ、燃料電池スタック1の排水性能及び出力性能を向上させることができる。   Based on the operating state of the fuel cell system 100, the controller 5 performs a pulsating operation that opens and closes the anode pressure regulating valve 23 and periodically raises and lowers the anode pressure. In the pulsation operation, the anode pressure is periodically raised and lowered within the range of the pulsation upper limit pressure and the pulsation lower limit pressure set according to the target output current of the fuel cell stack 1 to pulsate the anode pressure. By performing such pulsation operation, the liquid water inside the anode gas passage 121 can be discharged to the outside of the anode gas passage 121 when the anode pressure is increased, and the drainage performance and output performance of the fuel cell stack 1 can be discharged. Can be improved.

また、コントローラ5は、燃料電池スタック1の出力電流に応じてスタック冷却装置4の循環ポンプ45の回転数を制御する。燃料電池スタック1の出力電流が大きくなると、燃料電池スタック1での発熱量が増大するため、コントローラ5は、燃料電池スタック1の出力電流が増大するほど燃料電池スタック1に供給される冷却水の流量が増えるように循環ポンプ45の回転数を増加させる。   Further, the controller 5 controls the rotational speed of the circulation pump 45 of the stack cooling device 4 according to the output current of the fuel cell stack 1. When the output current of the fuel cell stack 1 increases, the amount of heat generated in the fuel cell stack 1 increases. Therefore, the controller 5 increases the cooling water supplied to the fuel cell stack 1 as the output current of the fuel cell stack 1 increases. The rotational speed of the circulation pump 45 is increased so that the flow rate increases.

従来から、燃料電池システムでは、ラジエータキャップ等の水量調整弁を通じて、循環通路からリザーブタンクに冷却水を流出させたりリザーブタンクから循環通路に冷却水を流入させたりすることで、循環通路内の冷却水の圧力及び水量が調整される。   Conventionally, in a fuel cell system, the cooling water in the circulation passage is cooled by flowing the cooling water from the circulation passage to the reserve tank or the cooling water from the reserve tank to the circulation passage through a water amount adjusting valve such as a radiator cap. Water pressure and volume are adjusted.

しかしながら、このようなリザーブタンクを備える燃料電池システムであっても、燃料電池システムの運転状態によっては、循環ポンプの回転数を上昇させる際に当該循環ポンプの入口側の冷却水圧力が許容限界負圧まで低下する可能性がある。許容限界負圧は、上述した水量調整弁の流入圧力よりも低い圧力である。循環ポンプの入口側の冷却水圧力が許容限界負圧まで低下すると、循環ポンプにおいてキャビテーションが発生したり、ゴムや樹脂等の弾性材料で形成された循環通路が変形して冷却水の流れが阻害されたりする。   However, even in a fuel cell system equipped with such a reserve tank, depending on the operating state of the fuel cell system, the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump may exceed the allowable limit when the rotation speed of the circulation pump is increased. May drop to pressure. The allowable limit negative pressure is a pressure lower than the inflow pressure of the water amount adjusting valve described above. When the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump falls to the allowable limit negative pressure, cavitation occurs in the circulation pump, or the circulation passage formed of an elastic material such as rubber or resin is deformed to obstruct the flow of the cooling water. Or

本実施形態による燃料電池システム100は、スタック冷却装置4の循環ポンプ45の入口側の冷却水圧力が許容限界負圧まで低下することを抑制可能な循環ポンプ制御を実行するように構成されている。   The fuel cell system 100 according to the present embodiment is configured to execute a circulation pump control capable of suppressing the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump 45 of the stack cooling device 4 from being lowered to the allowable limit negative pressure. .

図4は、燃料電池システム100のコントローラ5により実行される循環ポンプ制御を示すフローチャートである。循環ポンプ制御は、燃料電池システム起動中に繰り返し実行される。以下で説明する各種制御のフローチャートでは、制御に矛盾が生じない範囲で、各処理の順番を変更したり、特定の処理を省略したりすることができる。   FIG. 4 is a flowchart showing the circulation pump control executed by the controller 5 of the fuel cell system 100. The circulation pump control is repeatedly executed while the fuel cell system is activated. In the flowcharts of various controls described below, the order of each process can be changed or a specific process can be omitted as long as no contradiction occurs in the control.

S101において、コントローラ5は、スタック冷却装置4の循環通路41の冷却水のポンプ入口圧力Piが第1基準圧力P1よりも小さいか否かを判定する。なお、コントローラ5は、循環ポンプ45が停止している場合や循環ポンプ45がゼロに近い低回転数以下で動作している場合に、S101の処理を実行するように構成されてもよい。   In S101, the controller 5 determines whether or not the pump inlet pressure Pi of the cooling water in the circulation passage 41 of the stack cooling device 4 is smaller than the first reference pressure P1. The controller 5 may be configured to execute the process of S101 when the circulation pump 45 is stopped or when the circulation pump 45 is operating at a low rotation speed close to zero.

ポンプ入口圧力Piは、第1圧力センサ56の検出値に基づいて算出される圧力値である。第1基準圧力P1は、循環ポンプ45の回転数を上昇させた場合に循環ポンプ45の入口側の冷却水圧力が許容限界負圧まで低下してしまうおそれがあることを予測可能な値として予め設定されている。より具体的には、第1基準圧力P1は、水量調整弁46の流出圧力PHよりも小さく、流入圧力PLよりも大きな値に設定される。 The pump inlet pressure Pi is a pressure value calculated based on the detection value of the first pressure sensor 56. The first reference pressure P1 is preliminarily set to a value that can predict that the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump 45 may decrease to the allowable limit negative pressure when the rotation speed of the circulation pump 45 is increased. Is set. More specifically, the first reference pressure P1 is smaller than the outlet pressure P H of the water amount adjusting valve 46 is set to a value greater than the inflow pressure P L.

コントローラ5は、ポンプ入口圧力Piと第1基準圧力P1とを比較することで、循環ポンプ45の駆動中に、循環ポンプ45の入口側の冷却水圧力が許容限界負圧まで低下してしまう状態となるか否か、つまり循環通路41内における冷却水量が不足した状態となるか否かを予測する。このように、S101は予測ステップであり、コントローラ5は循環ポンプ45の駆動中に循環通路41内における冷却水量が不足した状態となるか否かを予測する予測部として機能する。   The controller 5 compares the pump inlet pressure Pi with the first reference pressure P1 so that the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump 45 decreases to the allowable limit negative pressure while the circulation pump 45 is being driven. Whether or not, that is, whether or not the amount of cooling water in the circulation passage 41 is insufficient is predicted. In this way, S101 is a prediction step, and the controller 5 functions as a prediction unit that predicts whether or not the amount of cooling water in the circulation passage 41 will be insufficient while the circulation pump 45 is being driven.

ポンプ入口圧力Piが第1基準圧力P1よりも小さい場合、コントローラ5は、循環通路41内の冷却水量が不足した状態であってポンプ入口圧力Piが許容限界負圧まで低下するおそれがあると判断し、S105の冷却水強制流入処理を実行する。S105の冷却水強制流入処理は、リザーブタンク47に蓄えられた冷却水を循環通路41へ流入させるための処理である。S105は冷却水強制流入処理を実行する実行ステップであり、コントローラ5は水不足状態になると予測された場合にリザーブタンク47に蓄えられた冷却水を循環通路41へ流入させる流入処理実行部として機能する。冷却水強制流入処理については、図6を参照して後述する。   When the pump inlet pressure Pi is smaller than the first reference pressure P1, the controller 5 determines that the amount of cooling water in the circulation passage 41 is insufficient and the pump inlet pressure Pi may be reduced to the allowable limit negative pressure. And the cooling water forced inflow process of S105 is performed. The forced cooling water inflow process of S105 is a process for causing the cooling water stored in the reserve tank 47 to flow into the circulation passage 41. S105 is an execution step for executing the cooling water forced inflow process, and the controller 5 functions as an inflow process execution unit that causes the cooling water stored in the reserve tank 47 to flow into the circulation passage 41 when it is predicted that a water shortage state will occur. . The cooling water forced inflow process will be described later with reference to FIG.

これに対して、ポンプ入口圧力Piが第1基準圧力P1以上である場合、コントローラ5は、循環通路41内の冷却水量が十分な状態であってポンプ入口圧力Piが許容限界負圧まで低下するおそれはないと判断し、S102〜S104の通常時循環ポンプ制御を実行する。   On the other hand, when the pump inlet pressure Pi is equal to or higher than the first reference pressure P1, the controller 5 has a sufficient amount of cooling water in the circulation passage 41 and the pump inlet pressure Pi decreases to the allowable limit negative pressure. It is determined that there is no fear, and the normal time circulation pump control of S102 to S104 is executed.

S102では、コントローラ5は、電流センサ51を用いて、燃料電池スタック1の出力電流を検出する。   In S <b> 102, the controller 5 detects the output current of the fuel cell stack 1 using the current sensor 51.

S103では、コントローラ5は、S102で検出された出力電流に基づいて循環ポンプ45の目標回転数を算出する。   In S103, the controller 5 calculates the target rotational speed of the circulation pump 45 based on the output current detected in S102.

循環ポンプ45の目標回転数は、図5に例示するような燃料電池スタック1の出力電流と循環ポンプ45の目標回転数とを関連付けたマップを参照することにより算出される。図5に示すように、燃料電池スタック1の出力電流が大きくなるほど、循環ポンプ45の目標回転数は大きくなる。このように、通常時循環ポンプ制御においては、燃料電池スタック1の出力電流が大きくなって燃料電池スタック1での発熱量が増大する場合、循環ポンプ45の目標回転数を大きくすることで、燃料電池スタック1に供給される冷却水の流量を増加させる。   The target rotational speed of the circulation pump 45 is calculated by referring to a map in which the output current of the fuel cell stack 1 and the target rotational speed of the circulation pump 45 are associated as illustrated in FIG. As shown in FIG. 5, the target rotational speed of the circulation pump 45 increases as the output current of the fuel cell stack 1 increases. Thus, in the normal-time circulation pump control, when the output current of the fuel cell stack 1 increases and the amount of heat generated in the fuel cell stack 1 increases, the target rotational speed of the circulation pump 45 is increased to increase the fuel The flow rate of the cooling water supplied to the battery stack 1 is increased.

図3のS103の処理後、S104において、コントローラ5はポンプ回転数がS103で決定された目標回転数となるように循環ポンプ45を制御する。したがって、通常時循環ポンプ制御(S102〜S104)では、燃料電池スタック1の出力電流に応じて循環ポンプ45が制御され、燃料電池スタック1の冷却が行われる。   After the process of S103 of FIG. 3, in S104, the controller 5 controls the circulation pump 45 so that the pump rotation speed becomes the target rotation speed determined in S103. Therefore, in the normal circulation pump control (S102 to S104), the circulation pump 45 is controlled according to the output current of the fuel cell stack 1, and the fuel cell stack 1 is cooled.

図6を参照し、循環ポンプ45の入口側の冷却水圧力が許容限界負圧まで低下するおそれがあると予測された場合、つまり循環通路41内の冷却水量が不足した状態になると予測された場合に実行される冷却水強制流入処理について説明する。   Referring to FIG. 6, when it is predicted that the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump 45 may be reduced to the allowable limit negative pressure, that is, the amount of cooling water in the circulation passage 41 is predicted to be insufficient. The cooling water forced inflow process executed in this case will be described.

冷却水強制流入処理が実行されると、コントローラ5は、S201において循環ポンプの目標回転数を強制流入時回転数に設定する。強制流入時回転数は、循環ポンプ45の入口側の冷却水圧力が水量調整弁46の流入圧力となるように設定される回転数である。   When the cooling water forced inflow process is executed, the controller 5 sets the target rotational speed of the circulation pump to the forced inflow rotational speed in S201. The forced inflow rotation speed is a rotation speed set so that the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump 45 becomes the inflow pressure of the water amount adjustment valve 46.

S202では、コントローラ5はポンプ回転数がS201で決定された目標回転数(強制流入時回転数)となるように循環ポンプ45を制御する。このように、コントローラ5は様々な条件において循環ポンプ45を制御するポンプ制御部として機能する。   In S202, the controller 5 controls the circulation pump 45 so that the pump rotational speed becomes the target rotational speed determined in S201 (the rotational speed at forced inflow). Thus, the controller 5 functions as a pump control unit that controls the circulation pump 45 under various conditions.

S202の制御を実行すると、ポンプ入口圧力が水量調整弁46の流入圧力となり、水量調整弁46の負圧弁46C(図3(B)参照)が開弁し、リザーブタンク47内の冷却水が循環通路41へと流入する。このように本実施形態の燃料電池システム100では、循環ポンプ45を用いてポンプ入口圧力を水量調整弁46の流入圧力まで低下させ、冷却水を強制的に循環通路41内に供給することで、循環通路41内の冷却水の水量を増加させることができる。   When the control of S202 is executed, the pump inlet pressure becomes the inflow pressure of the water amount adjusting valve 46, the negative pressure valve 46C (see FIG. 3B) of the water amount adjusting valve 46 is opened, and the cooling water in the reserve tank 47 is circulated. It flows into the passage 41. Thus, in the fuel cell system 100 of this embodiment, the pump inlet pressure is reduced to the inflow pressure of the water amount adjusting valve 46 using the circulation pump 45, and the cooling water is forcibly supplied into the circulation passage 41. The amount of cooling water in the circulation passage 41 can be increased.

S203では、コントローラ5は、冷却水強制流入処理の開始後から所定時間経過したか否かを判定する。所定時間は、例えば数秒から数十秒であり、スタック冷却装置4の循環通路41内の容積に応じて定められる。S203は冷却水強制流入処理を終了する終了処理実行ステップであり、コントローラ5は冷却水強制流入処理を終了する終了処理実行部として機能する。   In S203, the controller 5 determines whether or not a predetermined time has elapsed since the start of the forced cooling water inflow process. The predetermined time is, for example, several seconds to several tens of seconds, and is determined according to the volume in the circulation passage 41 of the stack cooling device 4. S203 is an end process execution step for ending the cooling water forced inflow process, and the controller 5 functions as an end process execution unit for ending the cooling water forced inflow process.

コントローラ5は、冷却水強制流入処理を開始してからの時間をタイマにより検出し、検出された時間が所定時間よりも小さい場合にS201以降の処理を繰り返し実行する。一方、検出された時間が所定時間以上である場合には、コントローラ5は冷却水強制流入処理を終了する。このように、冷却水強制流入処理は、当該処理を開始してから所定時間を経過するまでの間継続される。   The controller 5 detects the time from the start of the forced cooling water inflow process using a timer, and repeatedly executes the processes after S201 when the detected time is smaller than the predetermined time. On the other hand, when the detected time is equal to or longer than the predetermined time, the controller 5 ends the cooling water forced inflow process. Thus, the cooling water forced inflow process is continued from the start of the process until a predetermined time elapses.

上述の通り、燃料電池スタック1では、循環通路41内において水不足状態になると予測された場合に、リザーブタンク47に蓄えられた冷却水を水量調整弁46を通じて循環通路41に強制的に流入させる。これにより、その後に循環ポンプ45の回転数を急上昇させた場合等であっても、循環ポンプ45の入口側の冷却水圧力がスタック冷却装置4における許容限界負圧よりも低下してしまうことを防止できる。   As described above, in the fuel cell stack 1, the cooling water stored in the reserve tank 47 is forced to flow into the circulation passage 41 through the water amount adjustment valve 46 when it is predicted that the water shortage will occur in the circulation passage 41. Thereby, even when the rotational speed of the circulation pump 45 is rapidly increased thereafter, the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump 45 is reduced below the allowable limit negative pressure in the stack cooling device 4. Can be prevented.

なお、S201及びS202において、コントローラ5は、ポンプ回転数が強制流入時回転数になるように循環ポンプ45を制御するように構成されているが、ポンプ入口圧力が水量調整弁46の流入圧力となるように循環ポンプ45をフィードバック制御するように構成されてもよい。また、冷却水強制流入処理では、ポンプ入口圧力が許容限界負圧を下回らない範囲で水量調整弁46の流入圧力以下となるように、循環ポンプ45を制御してもよい。   In S201 and S202, the controller 5 is configured to control the circulation pump 45 so that the pump rotational speed becomes the rotational speed at the forced inflow, but the pump inlet pressure is equal to the inflow pressure of the water amount adjusting valve 46. The circulation pump 45 may be feedback-controlled so as to be. In the forced cooling water inflow process, the circulation pump 45 may be controlled so that the pump inlet pressure is less than the inflow pressure of the water amount adjustment valve 46 within a range that does not fall below the allowable limit negative pressure.

次に、図7及び図8を参照して、第1実施形態による燃料電池システム100での冷却水圧力の挙動と、比較例による燃料電池システムでの冷却水圧力の挙動について説明する。   Next, the behavior of the cooling water pressure in the fuel cell system 100 according to the first embodiment and the behavior of the cooling water pressure in the fuel cell system according to the comparative example will be described with reference to FIGS.

図7は、本実施形態による燃料電池システム100での冷却水圧力の挙動を説明するためのタイムチャートである。図8は、比較例による燃料電池システムでの冷却水圧力の挙動を説明するためのタイムチャートである。図7及び図8は、走行時アイドルストップを実行した後に当該アイドルストップから復帰する場合について例示している。なお、比較例による燃料電池システムは、冷却水強制流入処理を実行せずに通常時循環ポンプ制御のみを実行するように構成されたシステムである。   FIG. 7 is a time chart for explaining the behavior of the cooling water pressure in the fuel cell system 100 according to the present embodiment. FIG. 8 is a time chart for explaining the behavior of the cooling water pressure in the fuel cell system according to the comparative example. 7 and 8 exemplify a case of returning from the idle stop after the running idle stop is executed. Note that the fuel cell system according to the comparative example is a system configured to execute only the normal time circulation pump control without executing the forced cooling water inflow process.

まず、図8を参照して、比較例による燃料電池システムでの冷却水圧力の挙動について説明する。   First, the behavior of the coolant pressure in the fuel cell system according to the comparative example will be described with reference to FIG.

比較例による燃料電池システムのスタック冷却装置では、燃料電池スタックの出力電流に応じて循環ポンプの回転数が調整され、時刻t12までは燃料電池スタックの出力上昇とともにポンプ回転数が増大する。燃料電池スタックを冷却することにより冷却水の温度は上昇し、温度上昇に伴う熱膨張により循環通路内の冷却水体積(冷却水量)は増加する。時刻t11までは冷却水体積の増大に伴ってポンプ入口圧力は上昇するが、ポンプ入口圧力Piが水量調整弁の流出圧力PHに達すると、水量調整弁の加圧弁が開いて循環通路内の冷却水がリザーブタンクへと流出し、時刻t11〜t12の期間は冷却水の圧力及び体積(水量)が一定に保たれる。 In the stack cooling device of the fuel cell system according to the comparative example, the rotation speed of the circulation pump is adjusted according to the output current of the fuel cell stack, and the pump rotation speed increases as the output of the fuel cell stack increases until time t12. By cooling the fuel cell stack, the temperature of the cooling water rises, and the volume of cooling water (cooling water amount) in the circulation passage increases due to thermal expansion accompanying the temperature rise. Although until time t11 pump inlet pressure with an increase of the cooling water volume increases, the pump inlet pressure Pi reaches the outlet pressure P H of the water amount adjustment valve, the water amount adjustment valve pressure valve is circulating passage open The cooling water flows out to the reserve tank, and the pressure and volume (water amount) of the cooling water are kept constant during the period of time t11 to t12.

時刻t12において燃料電池システムの走行時アイドルストップが実行されると、燃料電池スタックの出力電流はゼロとなり、これに伴ってポンプ回転数もゼロとなる。走行時アイドルストップ中においては車両自体は走行を続けているため、ラジエータ内の冷却水が冷却され、循環通路内の冷却水の温度は低下する。この冷却水温度の低下により循環通路内の冷却水体積は減少し、冷却水体積の減少に伴ってポンプ入口圧力Piも低下する。   When the idling stop during running of the fuel cell system is executed at time t12, the output current of the fuel cell stack becomes zero, and accordingly, the pump rotation speed also becomes zero. Since the vehicle itself continues to travel during the idling stop during traveling, the cooling water in the radiator is cooled and the temperature of the cooling water in the circulation passage is lowered. As the cooling water temperature decreases, the cooling water volume in the circulation passage decreases, and the pump inlet pressure Pi also decreases as the cooling water volume decreases.

時刻t13においてアイドルストップからの復帰処理が実行されると、燃料電池スタックの出力上昇に伴ってポンプ回転数が上昇する。ポンプ入口圧力及び循環通路内の冷却水体積がある程度低下した状態で循環ポンプが駆動されると、復帰処理開始後からポンプ入口圧力Piが低下する。時刻t14において、ポンプ入口圧力Piが水量調整弁の流入圧力PLまで低下すると、リザーブタンク内の冷却水が循環通路に流入し始める。しかしながら、ポンプ回転数の上昇率が大きい場合等には、リザーブタンクからの冷却水の流入が間に合わず、時刻t15においてポンプ入口圧力Piが許容限界負圧PLMまで低下してしまう。 When the return processing from the idle stop is executed at time t13, the pump rotation speed increases with the output increase of the fuel cell stack. When the circulation pump is driven in a state where the pump inlet pressure and the cooling water volume in the circulation passage are reduced to some extent, the pump inlet pressure Pi decreases after the start of the return process. When the pump inlet pressure Pi decreases to the inflow pressure P L of the water amount adjustment valve at time t14, the cooling water in the reserve tank starts to flow into the circulation passage. However, in such case the pump rotation speed increase rate is large, too late inflow of cooling water from the reserve tank, the pump inlet pressure Pi at time t15 decreases to acceptable limits negative pressure P LM.

このように、比較例による燃料電池システムでは、システム運転状態によっては、循環ポンプの入口側の冷却水圧力が許容限界負圧PLMまで低下するおそれがある。循環ポンプの入口側の冷却水圧力が許容限界負圧PLMまで低下すると、循環ポンプにおいてキャビテーションが発生したり、ゴム等で形成された循環通路が変形して冷却水の流れが阻害されたりするため、燃料電池システムにおいてフェイル処理が実行されてしまう。 Thus, in the fuel cell system according to the comparative example, the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump may decrease to the allowable limit negative pressure PLM depending on the system operation state. When the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump is reduced to the allowable limit negative pressure PLM , cavitation occurs in the circulation pump, or the circulation passage formed of rubber or the like is deformed and the flow of the cooling water is obstructed. Therefore, the fail process is executed in the fuel cell system.

図7を参照して、第1実施形態による燃料電池システム100での冷却水圧力の挙動について説明する。燃料電池システム100は、循環ポンプ45の入口側の冷却水圧力が許容限界負圧PLMまで低下することを防止すべく、冷却水強制流入処理を実行する点において比較例の燃料電池システムと異なっている。 With reference to FIG. 7, the behavior of the cooling water pressure in the fuel cell system 100 according to the first embodiment will be described. The fuel cell system 100 differs from the fuel cell system of the comparative example in that the cooling water forced inflow process is executed to prevent the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump 45 from decreasing to the allowable limit negative pressure PLM. ing.

燃料電池システム100のスタック冷却装置4では、通常時は燃料電池スタック1の出力電流に応じて循環ポンプ45の回転数が調整され、時刻t2までは燃料電池スタック1の出力上昇とともにポンプ回転数が増大する。燃料電池スタック1を冷却することにより冷却水の温度は上昇し、温度上昇に伴う熱膨張により循環通路41内の冷却水体積も増加する。時刻t1までは冷却水体積の増大に伴ってポンプ入口圧力Piは上昇するが、ポンプ入口圧力Piが水量調整弁46の流出圧力PHに達すると、水量調整弁46の加圧弁46Aが開いて循環通路41内の冷却水がリザーブタンク47へと流出し、時刻t1〜t2の期間は冷却水の圧力及び体積(水量)が一定に保たれる。 In the stack cooling device 4 of the fuel cell system 100, the rotational speed of the circulation pump 45 is adjusted in accordance with the output current of the fuel cell stack 1 during normal times, and the pump rotational speed increases with the increase in the output of the fuel cell stack 1 until time t2. Increase. By cooling the fuel cell stack 1, the temperature of the cooling water rises, and the volume of the cooling water in the circulation passage 41 also increases due to thermal expansion accompanying the temperature rise. Although until time t1 pump inlet pressure Pi increases with increasing coolant volume, the pump inlet pressure Pi reaches the outlet pressure P H of the water amount adjustment valve 46, pressure valve 46A of water adjustment valve 46 is opened The cooling water in the circulation passage 41 flows out to the reserve tank 47, and the pressure and volume (water amount) of the cooling water are kept constant during the period from time t1 to time t2.

時刻t2において燃料電池システム100の走行時アイドルストップが実行されると、燃料電池スタック1の出力電流はゼロとなり、これに伴ってポンプ回転数もゼロとなる。走行時アイドルストップ中においては車両自体は走行を続けているため、ラジエータ42内の冷却水が冷却され、循環通路41内の冷却水の温度は低下する。この冷却水温度の低下により循環通路41内の冷却水体積は減少し、冷却水体積の減少に伴ってポンプ入口圧力Piも低下する。   When the idling stop during running of the fuel cell system 100 is executed at time t2, the output current of the fuel cell stack 1 becomes zero, and accordingly, the pump rotation speed becomes zero. Since the vehicle itself continues to travel during the idling stop during traveling, the cooling water in the radiator 42 is cooled, and the temperature of the cooling water in the circulation passage 41 decreases. As the cooling water temperature decreases, the cooling water volume in the circulation passage 41 decreases, and the pump inlet pressure Pi decreases as the cooling water volume decreases.

ポンプ入口圧力Piが第1基準圧力P1まで低下すると、コントローラ5は、循環通路41内の冷却水量が不足した状態になると予測し、今後の循環ポンプ45の駆動状態によってはポンプ入口圧力Piが許容限界負圧PLMまで低下するおそれがあると判断して、冷却水強制流入処理を実行する。時刻t3において冷却水強制流入処理が開始され、ポンプ入口圧力Piが水量調整弁46の流入圧力PLとなるように循環ポンプ45が制御される。この制御により、ポンプ入口圧力Piが水量調整弁46の流入圧力PLまで低下し、時刻t4においてリザーブタンク47内の冷却水が循環通路41に流入し始める。 When the pump inlet pressure Pi decreases to the first reference pressure P1, the controller 5 predicts that the amount of cooling water in the circulation passage 41 becomes insufficient, and the pump inlet pressure Pi is allowed depending on the driving state of the circulation pump 45 in the future. The cooling water forced inflow process is executed because it is determined that there is a risk of lowering to the limit negative pressure PLM . Forced cooling water flowing processing at time t3 is started, the circulating pump 45 is controlled so that the pump inlet pressure Pi becomes inflow pressure P L of water regulating valve 46. This control pump inlet pressure Pi is reduced to the inflow pressure P L of water control valve 46, the coolant in the reserve tank 47 begins to flow into the circulation path 41 at time t4.

冷却水強制流入処理の開始から所定時間が経過した時刻t5において、冷却水強制流入処理が終了し、循環ポンプ45は停止する。循環通路41内にはリザーブタンク47内の冷却水が強制的に注入されているため、時刻t5におけるポンプ入口圧力Piは冷却水強制流入処理開始時(時刻t3)における圧力よりも高くなる。   At a time t5 when a predetermined time has elapsed from the start of the forced cooling water inflow process, the forced cooling water inflow process ends, and the circulation pump 45 stops. Since the cooling water in the reserve tank 47 is forcibly injected into the circulation passage 41, the pump inlet pressure Pi at the time t5 becomes higher than the pressure at the start of the cooling water forced inflow process (time t3).

このようにポンプ入口側の冷却水圧力及び循環通路41内の冷却水体積がある程度高い状態で、アイドルストップからの復帰処理が実行された場合には、時刻t6で燃料電池スタック1の出力上昇に伴ってポンプ回転数が上昇しても、ポンプ入口圧力Piが大きく低下することがない。つまり、燃料電池システム100のスタック冷却装置4では、循環ポンプ45の入口側の冷却水圧力が許容限界負圧PLMまで低下することがない。 In this way, when the return processing from the idle stop is executed with the coolant pressure on the pump inlet side and the coolant volume in the circulation passage 41 being high to some extent, the output of the fuel cell stack 1 increases at time t6. Accordingly, even if the pump speed increases, the pump inlet pressure Pi does not drop significantly. That is, in the stack cooling device 4 of the fuel cell system 100, the coolant pressure on the inlet side of the circulation pump 45 does not decrease to the allowable limit negative pressure PLM .

上記した第1実施形態による燃料電池システム100によれば、以下の効果を得ることができる。   According to the fuel cell system 100 according to the first embodiment described above, the following effects can be obtained.

燃料電池システム100は、燃料電池スタック1を冷却するスタック冷却装置4と、スタック冷却装置4の循環ポンプ45等を制御するコントローラ5とを備える。燃料電池システム100のコントローラ5は、循環通路41内のポンプ入口側の冷却水圧力(冷却水量に関するパラメータ)を用いて循環ポンプ45の駆動中に循環通路41内において冷却水量が不足する状態となるか否かを予測し、水不足状態になると予測された場合にはリザーブタンク47に蓄えられた冷却水を水量調整弁46を通じて循環通路41に流入させる冷却水強制流入処理を実行する。   The fuel cell system 100 includes a stack cooling device 4 that cools the fuel cell stack 1 and a controller 5 that controls a circulation pump 45 and the like of the stack cooling device 4. The controller 5 of the fuel cell system 100 is in a state where the amount of cooling water is insufficient in the circulation passage 41 during driving of the circulation pump 45 using the cooling water pressure (parameter regarding the amount of cooling water) on the pump inlet side in the circulation passage 41. If it is predicted that the water shortage state will occur, a cooling water forced inflow process is performed in which the cooling water stored in the reserve tank 47 flows into the circulation passage 41 through the water amount adjustment valve 46.

このように循環通路41内が水不足状態となる前にリザーブタンク47から循環通路41に冷却水を供給しておくことで、その後の循環ポンプ45の駆動中にポンプ入口側の冷却水圧力が許容限界負圧まで低下してしまうことを抑制できる。これにより、循環ポンプ45でのキャビテーションの発生やゴム製の循環通路41の変形を抑制でき、燃料電池システム100でのフェイル制御の実行を回避することができる。   Thus, by supplying the cooling water from the reserve tank 47 to the circulation passage 41 before the inside of the circulation passage 41 is in a water-deficient state, the cooling water pressure on the pump inlet side is allowed during the subsequent driving of the circulation pump 45. It can suppress that it falls to a limit negative pressure. Thereby, generation | occurrence | production of the cavitation in the circulation pump 45 and the deformation | transformation of the rubber-made circulation channel | path 41 can be suppressed, and execution of the fail control in the fuel cell system 100 can be avoided.

また、燃料電池システム100では、水不足の予測に用いる冷却水量に関するパラメータとしてポンプ入口側の冷却水圧力を採用しており、当該冷却水圧力は既存の圧力センサを用いて検出できる。したがって、燃料電池システム100によれば、簡素な構成で、循環通路41内の冷却水量の状態を予測することが可能となる。   Further, in the fuel cell system 100, the cooling water pressure on the pump inlet side is adopted as a parameter relating to the cooling water amount used for prediction of water shortage, and the cooling water pressure can be detected using an existing pressure sensor. Therefore, according to the fuel cell system 100, it is possible to predict the state of the cooling water amount in the circulation passage 41 with a simple configuration.

さらに、燃料電池システム100では、コントローラ5は、冷却水強制流入処理の実行中は循環ポンプ45の入口側の冷却水圧力が水量調整弁46の流入圧力以下となるように循環ポンプ45を制御する。このように循環ポンプ45を制御することで、水量調整弁46の負圧弁46Cを開弁状態とし、リザーブタンク47内の冷却水を確実に循環通路41へと流入させることが可能となる。   Further, in the fuel cell system 100, the controller 5 controls the circulation pump 45 so that the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump 45 becomes equal to or lower than the inflow pressure of the water amount adjustment valve 46 during execution of the forced cooling water inflow process. . By controlling the circulation pump 45 in this manner, the negative pressure valve 46C of the water amount adjusting valve 46 can be opened, and the cooling water in the reserve tank 47 can be surely flowed into the circulation passage 41.

さらに、燃料電池システム100では、コントローラ5は、冷却水強制流入処理を開始してから所定時間経過した時に冷却水強制流入処理を終了する。これにより、冷却水強制流入処理を無駄に実行し続けることを回避でき、燃料電池システム100の効率的な制御を実現することが可能となる。   Further, in the fuel cell system 100, the controller 5 ends the forced cooling water inflow process when a predetermined time has elapsed since the forced cooling water inflow process was started. Thereby, it is possible to avoid continuously executing the forced cooling water inflow process, and to realize efficient control of the fuel cell system 100.

なお、コントローラ5は、図6に示す冷却水強制流入処理を実行する代わりに、図9又は図10に示す冷却水強制流入処理を実行してもよい。   The controller 5 may execute the cooling water forced inflow process shown in FIG. 9 or 10 instead of executing the cooling water forced inflow process shown in FIG.

図9に示す冷却水強制流入処理では、コントローラ5(終了処理実行部)は、図6のS203の処理の代わりにS203Aの処理を実行する。図9のS201及びS202の処理は、図6のS201及びS202の処理と同じ処理である。   In the cooling water forced inflow process shown in FIG. 9, the controller 5 (end process execution unit) executes the process of S203A instead of the process of S203 of FIG. The processes in S201 and S202 in FIG. 9 are the same as the processes in S201 and S202 in FIG.

S203Aでは、コントローラ5は、循環通路41内の冷却水平均圧力Paveが流入処理停止圧力Ps以上か否かを判定する。流入処理停止圧力Psは、水量調整弁46の流入圧力よりも高い圧力として設定される。なお、冷却水平均圧力Paveは、第1圧力センサ56により検出される循環ポンプ45の入口側の冷却水圧力と、第2圧力センサ57により検出される循環ポンプ45の出口側の冷却水圧力との平均値として算出される。   In S203A, the controller 5 determines whether or not the average cooling water pressure Pave in the circulation passage 41 is equal to or higher than the inflow processing stop pressure Ps. The inflow processing stop pressure Ps is set as a pressure higher than the inflow pressure of the water amount adjustment valve 46. The average cooling water pressure Pave is the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump 45 detected by the first pressure sensor 56 and the cooling water pressure on the outlet side of the circulation pump 45 detected by the second pressure sensor 57. It is calculated as an average value.

冷却水強制流入処理中は、冷却水がリザーブタンク47から循環通路41へと供給され、循環通路41内の冷却水流量が増加する。そのため、ポンプ入口圧力が一定に保たれた状態であってもポンプ出口圧力が増加することとなり、冷却水平均圧力が増加する。したがって、冷却水平均圧力を監視することにより、循環通路41内に十分な量の冷却水が供給されたか否かを判断することができる。コントローラ5は、冷却水平均圧力Paveが流入処理停止圧力Ps以上である場合には冷却水強制流入処理により十分な冷却水が循環通路41内に流入したと判断し、冷却水強制流入処理を終了する。一方、コントローラ5は、冷却水平均圧力Paveが流入処理停止圧力Psよりも小さい場合には冷却水強制流入処理を継続する。   During the forced cooling water inflow process, the cooling water is supplied from the reserve tank 47 to the circulation passage 41, and the flow rate of the cooling water in the circulation passage 41 increases. For this reason, even if the pump inlet pressure is kept constant, the pump outlet pressure increases, and the average cooling water pressure increases. Therefore, it is possible to determine whether or not a sufficient amount of cooling water has been supplied into the circulation passage 41 by monitoring the cooling water average pressure. When the average cooling water pressure Pave is equal to or higher than the inflow processing stop pressure Ps, the controller 5 determines that sufficient cooling water has flowed into the circulation passage 41 by the forced cooling water inflow processing, and ends the forced cooling water inflow processing. To do. On the other hand, the controller 5 continues the forced cooling water inflow process when the average cooling water pressure Pave is smaller than the inflow process stop pressure Ps.

このようにコントローラ5が図9のS203Aの処理を行うことにより、冷却水強制流入処理を無駄に実行し続けることを回避でき、燃料電池システム100の効率的な制御を実現することが可能となる。   As described above, the controller 5 performs the process of S203A in FIG. 9, so that it is possible to avoid continuously executing the forced cooling water inflow process, and to realize efficient control of the fuel cell system 100. .

次に、コントローラ5が図10に示す冷却水強制流入処理を実行する場合について説明する。この場合には、コントローラ5(終了処理実行部)は、図6のS203の処理の代わりにS203Bの処理を実行する。図10のS201及びS202の処理は、図6のS201及びS202の処理と同じ処理である。   Next, the case where the controller 5 executes the forced cooling water inflow process shown in FIG. In this case, the controller 5 (end process execution unit) executes the process of S203B instead of the process of S203 of FIG. The processes in S201 and S202 in FIG. 10 are the same as the processes in S201 and S202 in FIG.

S203Bでは、コントローラ5は、冷却水強制流入処理中にリザーブタンク47から循環通路41へ流入した冷却水の流入量Vが基準流入量V0以上か否かを判定する。基準流入量V0は、循環通路41内の冷却水量が十分な状態となったか否かを判定するための閾値であって、循環通路41の容積や第1基準圧力等を考慮して予めの実験等により設定された値である。   In S203B, the controller 5 determines whether or not the inflow amount V of the cooling water flowing into the circulation passage 41 from the reserve tank 47 during the forced cooling water inflow process is equal to or larger than the reference inflow amount V0. The reference inflow amount V0 is a threshold value for determining whether or not the amount of cooling water in the circulation passage 41 is sufficient, and has been previously tested in consideration of the volume of the circulation passage 41, the first reference pressure, and the like. It is a value set by

ここで、冷却水流入量Vは、大気圧Pambと冷却水強制流入処理中のポンプ入口圧力Piの偏差を下記(1)式により積分することで算出される。なお、大気圧Pambは大気圧センサ53により検出され、冷却水強制流入処理中のポンプ入口圧力Piは第1圧力センサ56により検出される。   Here, the cooling water inflow amount V is calculated by integrating the deviation between the atmospheric pressure Pamb and the pump inlet pressure Pi during the cooling water forced inflow processing by the following equation (1). The atmospheric pressure Pamb is detected by the atmospheric pressure sensor 53, and the pump inlet pressure Pi during the cooling water forced inflow process is detected by the first pressure sensor 56.

Figure 2017084665
Figure 2017084665

コントローラ5は、冷却水流入量Vが基準流入量V0以上の場合には冷却水強制流入処理により十分な冷却水が循環通路41内に流入したと判断し、冷却水強制流入処理を終了する。一方、コントローラ5は、冷却水流入量Vが基準流入量V0よりも小さい場合には冷却水強制流入処理を継続する。   When the cooling water inflow amount V is equal to or greater than the reference inflow amount V0, the controller 5 determines that sufficient cooling water has flowed into the circulation passage 41 by the cooling water forced inflow processing, and ends the cooling water forced inflow processing. On the other hand, the controller 5 continues the cooling water forced inflow process when the cooling water inflow amount V is smaller than the reference inflow amount V0.

このようにコントローラ5が図10のS203Bの処理を行うことにより、冷却水強制流入処理を無駄に実行し続けることを回避でき、燃料電池システム100の効率的な制御を実現することが可能となる。   As described above, the controller 5 performs the process of S203B in FIG. 10, so that it is possible to avoid continuously performing the forced cooling water inflow process, and to realize efficient control of the fuel cell system 100. .

(第2実施形態)
図11を参照して、本発明の第2実施形態による燃料電池システム100について説明する。なお、以下の実施形態では、第1実施形態と同じ機能を果たす構成等には同一の符号を用い、重複する説明を適宜省略する。
(Second Embodiment)
A fuel cell system 100 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that in the following embodiments, the same reference numerals are used for configurations and the like that perform the same functions as those in the first embodiment, and repeated descriptions are omitted as appropriate.

図11は、第2実施形態による燃料電池システム100のコントローラ5が実行する冷却水強制流入処理を示すフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart showing a cooling water forced inflow process executed by the controller 5 of the fuel cell system 100 according to the second embodiment.

冷却水強制流入処理が実行されると、S301において、コントローラ5は、燃料電池スタック1への負荷(出力電流)の増大要求により循環ポンプ45の回転数を増大させる必要があるか否かを判定する。この判定は、強制流入時回転数と、燃料電池スタック1に対する要求負荷に基づいて定まる循環ポンプ45の目標回転数とを比較することにより行われる。コントローラ5は、燃料電池スタック1に対する要求負荷に基づいて定まる目標回転数が強制流入時回転数よりも大きい場合に、循環ポンプ45の回転数を増大させる必要があると判定する。   When the forced cooling water inflow process is executed, in S301, the controller 5 determines whether or not it is necessary to increase the rotation speed of the circulation pump 45 in response to a request to increase the load (output current) to the fuel cell stack 1. To do. This determination is performed by comparing the rotational speed at forced inflow with the target rotational speed of the circulation pump 45 determined based on the required load on the fuel cell stack 1. The controller 5 determines that the rotational speed of the circulation pump 45 needs to be increased when the target rotational speed determined based on the required load on the fuel cell stack 1 is larger than the rotational speed at the time of forced inflow.

S301においてポンプ回転数を増大させる必要がないと判定された場合には、コントローラ5はS201以降の処理を実行する。一方、S301においてポンプ回転数を増大させる必要があると判定された場合には、コントローラ5はS302の処理を実行する。   When it is determined in S301 that it is not necessary to increase the pump rotation speed, the controller 5 executes the processing after S201. On the other hand, if it is determined in S301 that the pump rotational speed needs to be increased, the controller 5 executes the process of S302.

S302では、コントローラ5は、ポンプ回転数の上昇率を制限した状態で、ポンプ回転数が燃料電池スタック1への要求負荷に基づいて定まる目標回転数となるように循環ポンプ45を制御する。そして、コントローラ5は、S302の処理後にS203の処理を実行する。S302の処理でのポンプ回転数の上昇率は、S103等の通常時ポンプ制御で定まるポンプ回転数の上昇率よりも低く設定される。   In S <b> 302, the controller 5 controls the circulation pump 45 so that the pump rotational speed becomes a target rotational speed determined based on the required load on the fuel cell stack 1 in a state where the rate of increase of the pump rotational speed is limited. Then, the controller 5 executes the process of S203 after the process of S302. The rate of increase of the pump speed in the process of S302 is set lower than the rate of increase of the pump speed determined by the normal time pump control such as S103.

冷却水強制流入処理中は、ポンプ入口圧力が水量調整弁46の流入圧力以下に制御されている。そのため、この処理中に燃料電池スタック1の出力に伴って循環ポンプ45の回転数が急に上昇すると、ポンプ入口圧力が許容限界負圧まで低下するおそれがある。しかしながら、燃料電池システム100では、冷却水強制流入処理中に燃料電池スタック1の出力が急激に増大するような状況であっても、循環ポンプ45はポンプ回転数の上昇率が制限された状態で制御されるため、ポンプ回転数が急上昇することを回避できる。これにより、ポンプ回転数の急上昇に伴うポンプ入口圧力の低下を抑制することが可能となる。   During the forced cooling water inflow process, the pump inlet pressure is controlled to be equal to or lower than the inflow pressure of the water amount adjusting valve 46. Therefore, if the rotational speed of the circulation pump 45 suddenly increases with the output of the fuel cell stack 1 during this process, the pump inlet pressure may decrease to the allowable limit negative pressure. However, in the fuel cell system 100, even if the output of the fuel cell stack 1 increases rapidly during the forced cooling water inflow process, the circulation pump 45 is in a state where the rate of increase in the pump rotation speed is limited. Since it is controlled, it is possible to avoid a rapid increase in the pump speed. As a result, it is possible to suppress a decrease in the pump inlet pressure that accompanies a rapid increase in the pump speed.

図12を参照して、第2実施形態による燃料電池システム100での冷却水圧力の挙動について説明する。   With reference to FIG. 12, the behavior of the cooling water pressure in the fuel cell system 100 according to the second embodiment will be described.

時刻t21までは、燃料電池スタック1及び循環ポンプ45が低出力状態で運転されている状況であり、スタック冷却装置4の冷却水は外気等により冷却されている。冷却水が冷却されて冷却水温度が低下すると、冷却水の体積が収縮し、循環ポンプ45の入口側及び出口側の冷却水圧力Pi,Poが低下する。   Until time t21, the fuel cell stack 1 and the circulation pump 45 are operating in a low output state, and the cooling water of the stack cooling device 4 is cooled by outside air or the like. When the cooling water is cooled and the cooling water temperature decreases, the volume of the cooling water contracts, and the cooling water pressures Pi and Po on the inlet side and the outlet side of the circulation pump 45 decrease.

時刻t21においてポンプ入口圧力Piが第1基準圧力P1まで低下すると、コントローラ5は、冷却水体積の低下等に起因して水不足状態となると予測し、冷却水強制流入処理を実行する。冷却水強制流入処理に基づく循環ポンプ制御が実行されると、時刻t22においてポンプ入口圧力Piが水量調整弁46の流入圧力PLまで低下する。これにより、冷却水が水量調整弁46を通じてリザーブタンク47から循環通路41に流入し、循環通路41内の冷却水量が増加するとともにポンプ出口圧力Poが増加する。 When the pump inlet pressure Pi decreases to the first reference pressure P1 at time t21, the controller 5 predicts that the water will be insufficient due to a decrease in the cooling water volume or the like, and executes the cooling water forced inflow process. When the circulation pump control based on the forced cooling water flowing processing is performed, the pump inlet pressure Pi at time t22 decreases to flow into the pressure P L of water regulating valve 46. As a result, the cooling water flows from the reserve tank 47 into the circulation passage 41 through the water amount adjustment valve 46, and the amount of cooling water in the circulation passage 41 increases and the pump outlet pressure Po increases.

時刻t23において燃料電池スタック1に対する要求負荷が増大し、燃料電池スタック1の出力が増大すると、燃料電池スタック1の出力に応じて循環ポンプ45の回転数が上昇する。コントローラ5は、冷却水強制流入処理中に燃料電池スタック1に対する負荷増大要求によりポンプ回転数を増大させる必要がある場合には、実線で示すようにポンプ回転数の上昇率を通常時(破線)よりも制限した状態で循環ポンプ45を制御する。そのため、冷却水強制流入処理中に循環ポンプ45の回転数が急上昇することがなく、時刻t23以降においてポンプ入口圧力Piが破線で示すように許容限界負圧PLMまで低下してしまうことを防止できる。 When the required load on the fuel cell stack 1 increases at time t23 and the output of the fuel cell stack 1 increases, the rotational speed of the circulation pump 45 increases according to the output of the fuel cell stack 1. When it is necessary for the controller 5 to increase the pump rotation speed due to a load increase request to the fuel cell stack 1 during the forced cooling water inflow process, the controller 5 increases the rate of increase in the pump rotation speed at the normal time (broken line) as shown by the solid line. The circulation pump 45 is controlled in a more restricted state. Therefore, to prevent the the rotational speed of the circulation pump 45 in the forced cooling water inflow process rapidly increases without the pump inlet pressure Pi at time t23 or later is reduced to acceptable limits negative pressure P LM as shown by a broken line it can.

上記した第2実施形態による燃料電池システム100によれば、以下の効果を得ることができる。   According to the fuel cell system 100 according to the second embodiment described above, the following effects can be obtained.

燃料電池システム100のコントローラ5は、冷却水強制流入処理中に燃料電池スタックに対する負荷増大要求により循環ポンプ45の回転数を増大させる場合、燃料電池スタック出力に基づいて循環ポンプ45を制御する通常時と比較して循環ポンプ45の回転数の上昇率を制限する。これにより、冷却水強制流入処理中には循環ポンプ45の回転数が急上昇することがなく、燃料電池スタックへの負荷増大要求によりポンプ回転数を増大させる場合であってもポンプ入口圧力Piが許容限界負圧PLMまで低下することを防止できる。 When the controller 5 of the fuel cell system 100 increases the number of rotations of the circulation pump 45 due to a load increase request to the fuel cell stack during the forced cooling water inflow process, the controller 5 controls the circulation pump 45 based on the output of the fuel cell stack during normal time. The increase rate of the rotational speed of the circulation pump 45 is limited as compared with the above. As a result, the rotational speed of the circulation pump 45 does not rapidly increase during the forced cooling water inflow process, and the pump inlet pressure Pi is allowed even when the pump rotational speed is increased due to a load increase request to the fuel cell stack. It is possible to prevent the pressure from decreasing to the limit negative pressure PLM .

(第3実施形態)
図13を参照して、本発明の第3実施形態による燃料電池システム100について説明する。図13は、第3実施形態による燃料電池システム100のコントローラ5が実行する冷却水強制流入処理を示すフローチャートである。
(Third embodiment)
A fuel cell system 100 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a flowchart showing a forced cooling water inflow process executed by the controller 5 of the fuel cell system 100 according to the third embodiment.

冷却水強制流入処理が実行されると、S301において、コントローラ5は、燃料電池スタック1に対する負荷(出力電流)の増大要求により循環ポンプ45の回転数を増大させる必要があるか否かを判定する。   When the cooling water forced inflow process is executed, in S301, the controller 5 determines whether or not it is necessary to increase the rotational speed of the circulation pump 45 due to a load (output current) increase request to the fuel cell stack 1. .

S301において循環ポンプ45の回転数を増大させる必要がないと判定された場合には、コントローラ5はS201以降の処理を実行する。一方、S301において循環ポンプ45の回転数を増大させる必要があると判定された場合には、コントローラ5はS302の処理を実行する。   If it is determined in S301 that it is not necessary to increase the rotational speed of the circulation pump 45, the controller 5 executes the processing from S201 onward. On the other hand, when it is determined in S301 that the rotation speed of the circulation pump 45 needs to be increased, the controller 5 executes the process of S302.

S302では、コントローラ5は、ポンプ回転数の上昇率を制限した状態で、ポンプ回転数が燃料電池スタック1への要求負荷に基づいて定まる目標回転数となるように循環ポンプ45を制御する。このように、コントローラ5はポンプ回転数の上昇率を制限する回転数制限部として機能する。   In S <b> 302, the controller 5 controls the circulation pump 45 so that the pump rotational speed becomes a target rotational speed determined based on the required load on the fuel cell stack 1 in a state where the rate of increase of the pump rotational speed is limited. Thus, the controller 5 functions as a rotation speed limiter that limits the rate of increase of the pump rotation speed.

S303では、コントローラ5は、第1圧力センサ56により検出されるポンプ入口圧力Piが予め設定された第2基準圧力P2よりも小さい否かを判定する。第2基準圧力P2は、水量調整弁46の流入圧力よりも低く、かつ許容限界負圧よりも高く設定されている。   In S303, the controller 5 determines whether or not the pump inlet pressure Pi detected by the first pressure sensor 56 is smaller than a preset second reference pressure P2. The second reference pressure P2 is set lower than the inflow pressure of the water amount adjustment valve 46 and higher than the allowable limit negative pressure.

ポンプ入口圧力Piが第2基準圧力P2よりも小さい場合、コントローラ5は、循環ポンプ45の駆動を継続するとポンプ入口圧力Piが許容限界負圧まで低下する可能性があると判断し、S304の処理を実行する。これに対して、ポンプ入口圧力Piが第2基準圧力P2以上である場合、コントローラ5は、循環ポンプ45の駆動を継続してもポンプ入口圧力Piが許容限界負圧まで低下する可能性がないと判断し、S305の処理を実行する。   When the pump inlet pressure Pi is smaller than the second reference pressure P2, the controller 5 determines that there is a possibility that the pump inlet pressure Pi may decrease to the allowable limit negative pressure if the circulation pump 45 is continuously driven, and the process of S304 Execute. On the other hand, when the pump inlet pressure Pi is equal to or higher than the second reference pressure P2, the controller 5 does not have a possibility that the pump inlet pressure Pi decreases to the allowable limit negative pressure even if the driving of the circulation pump 45 is continued. And the process of S305 is executed.

S304では、コントローラ5は、燃料電池スタック1に供給されるアノードガスの圧力を増大するアノード圧増大処理を実行する。このように、コントローラ5は様々な条件においてアノードガスやカソードガスの圧力を調整するガス圧力調整部として機能する。コントローラ5は、S304の処理実行後、S305の処理を実行する。   In S304, the controller 5 executes an anode pressure increasing process for increasing the pressure of the anode gas supplied to the fuel cell stack 1. As described above, the controller 5 functions as a gas pressure adjusting unit that adjusts the pressure of the anode gas and the cathode gas under various conditions. The controller 5 executes the process of S305 after executing the process of S304.

アノード圧増大処理が実行されると、燃料電池スタック1(図1参照)において、アノードガス流路121内のアノード圧力が増大し、アノードセパレータ12がカソードセパレータ側に押し込まれるように変形する。その結果、燃料電池スタック1内の冷却水流路14の体積がアノード圧増大処理前よりも小さくなり、冷却水流路14及び循環通路41を含む冷却系全体の体積が減少する。このように冷却系全体の体積が小さくなると、循環ポンプ45の回転数が同じでも、冷却系全体の体積が大きい場合と比較してポンプ入口側の冷却水圧力が増加する。したがって、ポンプ入口圧力Piが第2基準圧力P2よりも小さくなった時にアノード圧増大処理を実行して冷却系全体の体積を減少させることで、ポンプ入口圧力Piが許容限界負圧まで低下することを防止することができる。   When the anode pressure increasing process is executed, the anode pressure in the anode gas flow path 121 increases in the fuel cell stack 1 (see FIG. 1), and the anode separator 12 is deformed so as to be pushed toward the cathode separator. As a result, the volume of the cooling water passage 14 in the fuel cell stack 1 becomes smaller than that before the anode pressure increasing process, and the volume of the entire cooling system including the cooling water passage 14 and the circulation passage 41 is reduced. When the volume of the entire cooling system is thus reduced, the coolant pressure on the pump inlet side is increased as compared with the case where the volume of the entire cooling system is large even if the rotation speed of the circulation pump 45 is the same. Accordingly, when the pump inlet pressure Pi becomes smaller than the second reference pressure P2, the anode pressure increasing process is executed to reduce the volume of the entire cooling system, whereby the pump inlet pressure Pi is reduced to the allowable limit negative pressure. Can be prevented.

S305では、コントローラ5は、燃料電池スタック1に対する負荷(出力電流)の低減要求により循環ポンプ45の回転数を低下させる必要があるか否かを判定する。この判定は、現時点のポンプ回転数と、燃料電池スタック1に対する要求負荷に基づいて定まる循環ポンプ45の目標回転数とを比較することにより行われる。コントローラ5は、燃料電池スタック1に対する要求負荷に基づいて定まる目標回転数が現時点のポンプ回転数よりも小さい場合に、循環ポンプ45の回転数を低下させる必要があると判定する。   In S <b> 305, the controller 5 determines whether or not it is necessary to reduce the rotational speed of the circulation pump 45 in response to a load (output current) reduction request for the fuel cell stack 1. This determination is made by comparing the current pump speed with the target speed of the circulation pump 45 determined based on the required load on the fuel cell stack 1. The controller 5 determines that the rotational speed of the circulation pump 45 needs to be reduced when the target rotational speed determined based on the required load on the fuel cell stack 1 is smaller than the current pump rotational speed.

S305においてポンプ回転数を低下させる必要があると判定された場合には、コントローラ5はS306以降の処理を実行する。これに対して、S305において循環ポンプ45の回転数を低下させる必要がないと判定された場合には、コントローラ5はS309の処理を実行する。   If it is determined in S305 that the pump rotation speed needs to be reduced, the controller 5 executes the processing from S306 onward. On the other hand, when it is determined in S305 that it is not necessary to reduce the rotational speed of the circulation pump 45, the controller 5 executes the process of S309.

S306では、コントローラ5は、循環ポンプ45のポンプ回転数を低下させる処理を実行する。   In S <b> 306, the controller 5 executes a process for reducing the pump speed of the circulation pump 45.

S307では、コントローラ5は、アノード圧増大処理が実行されているか否かを判定する。アノード圧増大処理が実行されているか否かは、例えば、アノード圧増大処理に関するフラグの有無を検出することにより判定することができる。   In S307, the controller 5 determines whether or not an anode pressure increasing process is being executed. Whether or not the anode pressure increasing process is being performed can be determined, for example, by detecting the presence or absence of a flag related to the anode pressure increasing process.

アノード圧増大処理が実行されている場合には、コントローラ5はS308の処理を実行し、その後S309の処理を実行する。これに対して、アノード圧増大処理が実行されていない場合には、コントローラ5はS308の処理を実行せずにS309の処理を実行する。   When the anode pressure increasing process is being executed, the controller 5 executes the process of S308 and then executes the process of S309. On the other hand, when the anode pressure increasing process is not executed, the controller 5 executes the process of S309 without executing the process of S308.

S308では、コントローラ5は、増大させていたアノード圧力を低下させる処理を実行する。コントローラ5は、S304のアノード圧増大処理により増大させていたアノード圧力を、燃料電池スタック1の出力電流に応じた圧力まで低下させる。   In S308, the controller 5 executes a process for reducing the increased anode pressure. The controller 5 reduces the anode pressure, which has been increased by the anode pressure increasing process in S304, to a pressure corresponding to the output current of the fuel cell stack 1.

S303及びS304に示すように、アノード圧増大処理は、ポンプ入口圧力Piが許容限界負圧に近い状態の時に実行される。そのため、ポンプ回転数を低下させる前にアノード圧力を低下させると、アノード圧力の低下に伴う冷却系の体積増加に起因して、ポンプ入口圧力Piが許容限界負圧まで低下してしまうおそれがある。したがって、アノード圧増大処理実行中に燃料電池スタック1の出力を低減させる場合、コントローラ5は、まず循環ポンプ45の回転数を低下させ、その後にアノード圧力を低下させる。このようにアノード圧低下処理より先にポンプ回転数低下処理を実行することで、ポンプ入口圧力Piの大幅な低下を防止することが可能となる。   As shown in S303 and S304, the anode pressure increasing process is executed when the pump inlet pressure Pi is close to the allowable limit negative pressure. Therefore, if the anode pressure is reduced before the pump rotational speed is reduced, the pump inlet pressure Pi may be reduced to the allowable negative pressure due to the increase in the volume of the cooling system accompanying the decrease in the anode pressure. . Therefore, when reducing the output of the fuel cell stack 1 during the execution of the anode pressure increasing process, the controller 5 first decreases the rotational speed of the circulation pump 45 and then decreases the anode pressure. As described above, by executing the pump rotation speed reduction process prior to the anode pressure reduction process, it is possible to prevent a significant decrease in the pump inlet pressure Pi.

S305でポンプ回転数を低下させる必要がないと判定された場合、S307でアノード圧増大処理が実行されていないと判定された場合、及びS308の処理が実行された場合、コントローラ5はS309の処理を実行する。S309では、コントローラ5は、冷却水強制流入処理を開始してから所定時間経過したか否かを判定する。   If it is determined in S305 that it is not necessary to decrease the pump rotation speed, if it is determined in S307 that the anode pressure increasing process is not executed, and if the process in S308 is executed, the controller 5 performs the process in S309. Execute. In S309, the controller 5 determines whether or not a predetermined time has elapsed since the forced cooling water inflow process was started.

コントローラ5は、冷却水強制流入処理を開始してからの時間をタイマにより検出し、検出された時間が所定時間よりも小さい場合にS303以降の処理を繰り返し実行する。一方、検出された時間が所定時間以上である場合には、コントローラ5は冷却水強制流入処理を終了する。   The controller 5 detects the time from the start of the forced cooling water inflow process using a timer, and repeatedly executes the processes after S303 when the detected time is smaller than the predetermined time. On the other hand, when the detected time is equal to or longer than the predetermined time, the controller 5 ends the cooling water forced inflow process.

図14を参照して、第3実施形態による燃料電池システム100での冷却水圧力の挙動について説明する。   With reference to FIG. 14, the behavior of the cooling water pressure in the fuel cell system 100 according to the third embodiment will be described.

時刻t31までは、燃料電池スタック1及び循環ポンプ45が低出力状態で運転されている状況であり、スタック冷却装置4の冷却水は外気等により冷却されている。冷却水が冷却されて冷却水温度が低下すると、冷却水の体積が収縮し、循環ポンプ45の入口側及び出口側の冷却水圧力Pi,Poが低下する。   Until time t31, the fuel cell stack 1 and the circulation pump 45 are operating in a low output state, and the cooling water of the stack cooling device 4 is cooled by outside air or the like. When the cooling water is cooled and the cooling water temperature decreases, the volume of the cooling water contracts, and the cooling water pressures Pi and Po on the inlet side and the outlet side of the circulation pump 45 decrease.

時刻t31においてポンプ入口圧力Piが第1基準圧力P1まで低下すると、コントローラ5は、冷却水体積の低下等に起因して水不足状態となると予測し、冷却水強制流入処理を実行する。これにより、冷却水強制流入処理に基づく循環ポンプ制御が実行され、ポンプ入口圧力Piが水量調整弁46の流入圧力PLまで低下する。これにより、冷却水が水量調整弁46を通じてリザーブタンク47から循環通路41に流入し、循環通路41内の冷却水量が増加するとともにポンプ出口圧力Poが増加する。 When the pump inlet pressure Pi decreases to the first reference pressure P1 at time t31, the controller 5 predicts that the water will be insufficient due to a decrease in the cooling water volume or the like, and executes the cooling water forced inflow process. Thereby, a circulation pump control based on the forced cooling water flowing processing is performed, the pump inlet pressure Pi is reduced to the inlet pressure P L of water regulating valve 46. As a result, the cooling water flows from the reserve tank 47 into the circulation passage 41 through the water amount adjustment valve 46, and the amount of cooling water in the circulation passage 41 increases and the pump outlet pressure Po increases.

時刻t32において燃料電池スタック1に対する要求負荷が増大し、燃料電池スタック1の出力が増大すると、燃料電池スタック1の出力に応じて循環ポンプ45の回転数が上昇する。コントローラ5は、冷却水強制流入処理中に燃料電池スタック1に対する負荷の増大要求によりポンプ回転数を増大させる必要がある場合には、ポンプ回転数の上昇率を通常時よりも制限した状態で循環ポンプ45を制御する。   When the required load on the fuel cell stack 1 increases at time t32 and the output of the fuel cell stack 1 increases, the rotational speed of the circulation pump 45 increases according to the output of the fuel cell stack 1. The controller 5 circulates in a state in which the rate of increase of the pump speed is limited from the normal time when it is necessary to increase the pump speed due to a request to increase the load on the fuel cell stack 1 during the forced cooling water inflow process. The pump 45 is controlled.

循環ポンプ45の回転数の上昇に伴ってポンプ入口圧力Piが水量調整弁46の流入圧力PLと許容限界負圧PLMとの間に設定された第2基準圧力P2まで低下すると、時刻t33において、コントローラ5は、燃料電池スタック1に供給されるアノード圧力Panを増大させるアノード圧増大処理(図13のS304)を実行する。アノード圧増大処理により、冷却水流路14及び循環通路41を含む冷却系全体の体積が減少するため、ポンプ入口圧力Piの低下が抑制される。その結果、循環ポンプ45の回転数の上昇を継続しても、ポンプ入口圧力Piが許容限界負圧PLMまで低下してしまうことを防止できる。 When the pump inlet pressure Pi decreases to the second reference pressure P2 set between the inflow pressure P L of the water amount adjustment valve 46 and the allowable limit negative pressure P LM as the rotational speed of the circulation pump 45 increases, the time t33 The controller 5 executes an anode pressure increasing process (S304 in FIG. 13) for increasing the anode pressure Pan supplied to the fuel cell stack 1. Since the volume of the entire cooling system including the cooling water passage 14 and the circulation passage 41 is reduced by the anode pressure increasing process, a decrease in the pump inlet pressure Pi is suppressed. As a result, even when continued rotation speed increase of the circulation pump 45, it is possible to prevent the pump inlet pressure Pi is reduced to acceptable limits negative pressure P LM.

時刻t34において燃料電池スタック1に対する要求負荷が減少し、燃料電池スタック1の出力が減少すると、コントローラ5は、まず循環ポンプ45の回転数を低下させ(S図13のS306)、その後の時刻t35においてアノード圧力Panを低下させる(図13のS308)。   When the required load on the fuel cell stack 1 decreases at time t34 and the output of the fuel cell stack 1 decreases, the controller 5 first decreases the rotational speed of the circulation pump 45 (S306 in FIG. 13), and thereafter time t35. In step S308, the anode pressure Pan is decreased (S308 in FIG. 13).

燃料電池スタック1の出力減少時に循環ポンプ45の回転数を低下させる前にアノード圧力Panを低下させると、アノード圧力の低下に伴う冷却系の体積増加に起因して、ポンプ入口圧力Piが破線のように許容限界負圧PLMまで低下する可能性がある。しかしながら、時刻t34で循環ポンプ45の回転数を低下させ、時刻t35でアノード圧力Panを低下させることで、ポンプ入口圧力Piがある程度上昇した段階でアノード圧力Panを低下させることとなり、ポンプ入口圧力Piが許容限界負圧PLMまで低下してしまうこと防止できる。 If the anode pressure Pan is reduced before the rotational speed of the circulation pump 45 is reduced when the output of the fuel cell stack 1 is decreased, the pump inlet pressure Pi is increased by a broken line due to the increase in the volume of the cooling system accompanying the decrease in the anode pressure. Thus, there is a possibility that the allowable negative pressure PLM may be reduced. However, by reducing the rotational speed of the circulation pump 45 at time t34 and reducing the anode pressure Pan at time t35, the anode pressure Pan is lowered when the pump inlet pressure Pi rises to some extent, and the pump inlet pressure Pi Can be prevented from decreasing to the allowable limit negative pressure PLM .

コントローラ5は、ポンプ回転数の低下処理後、アノード圧力低下条件が成立した時に、アノード圧力Panを低下させるように構成される。例えば、コントローラ5は、ポンプ回転数低下処理を開始してから所定時間経過した時に、アノード圧力低下条件が成立したと判定する。コントローラ5は、ポンプ回転数低下処理後にポンプ入口圧力Piが所定圧力値まで上昇した時にアノード圧力低下条件が成立したと判定するように構成されてもよい。   The controller 5 is configured to reduce the anode pressure Pan when the anode pressure reduction condition is satisfied after the pump speed reduction process. For example, the controller 5 determines that the anode pressure reduction condition is satisfied when a predetermined time has elapsed since the start of the pump rotation speed reduction process. The controller 5 may be configured to determine that the anode pressure reduction condition is satisfied when the pump inlet pressure Pi rises to a predetermined pressure value after the pump rotation speed reduction process.

上記した第3実施形態による燃料電池システム100によれば、以下の効果を得ることができる。   According to the fuel cell system 100 according to the above-described third embodiment, the following effects can be obtained.

燃料電池システム100のコントローラ5は、冷却水強制流入処理中に燃料電池スタック1に対する負荷増大要求により循環ポンプ45の回転数を増大させる場合、ポンプ入口圧力Piが第2基準圧力P2まで低下した時に、燃料電池スタック1に供給されるアノード圧力Panを増大させるアノード圧増大処理を実行する。これにより、冷却水流路14及び循環通路41を含む冷却系全体の体積が減少するため、ポンプ入口圧力Piの低下が抑制される。その結果、循環ポンプ45の回転数の上昇を継続しても、ポンプ入口圧力Piが許容限界負圧PLMまで低下してしまうことを防止できる。 When the controller 5 of the fuel cell system 100 increases the rotational speed of the circulation pump 45 due to a load increase request to the fuel cell stack 1 during the forced cooling water inflow process, the pump inlet pressure Pi decreases to the second reference pressure P2. Then, an anode pressure increasing process for increasing the anode pressure Pan supplied to the fuel cell stack 1 is executed. Thereby, since the volume of the whole cooling system including the cooling water flow path 14 and the circulation path 41 is reduced, a decrease in the pump inlet pressure Pi is suppressed. As a result, even when continued rotation speed increase of the circulation pump 45, it is possible to prevent the pump inlet pressure Pi is reduced to acceptable limits negative pressure P LM.

さらに、燃料電池システム100のコントローラ5は、冷却水強制流入処理中に燃料電池スタックに対する負荷減少要求により循環ポンプ45の回転数を減少させる場合、循環ポンプ45の回転数を低下させた後に、アノード圧力Panを低下させる。このように先にポンプ回転数を低下させることで、アノード圧力Panを低下させる前にポンプ入口圧力Piをある程度上昇させておくことができ、アノード圧力Panの低下(冷却系体積の増大)に起因してポンプ入口圧力Piが許容限界負圧PLMまで低下してしまうことを防止できる。 Further, when the controller 5 of the fuel cell system 100 decreases the rotation speed of the circulation pump 45 due to a load reduction request to the fuel cell stack during the forced cooling water inflow process, Reduce the pressure Pan. By reducing the pump rotational speed in this way, the pump inlet pressure Pi can be increased to some extent before the anode pressure Pan is decreased, and this is caused by a decrease in the anode pressure Pan (an increase in the cooling system volume). Thus, it is possible to prevent the pump inlet pressure Pi from being lowered to the allowable limit negative pressure PLM .

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.

第1実施形態の燃料電池システム100では、コントローラ5は、ポンプ入口圧力Piが第1基準圧力P1よりも小さい場合に冷却水強制流入処理を実行するように構成されている。コントローラ5は、所定期間におけるポンプ入口圧力Piの低下量を算出し、所定期間におけるポンプ入口圧力Piの低下量が基準低下量以上であるか否かに基づいて循環通路41内の水不足状態を予測するように構成されてもよい。そして、コントローラ5は、所定期間におけるポンプ入口側圧力Piの低下量が基準低下量以上である場合に、冷却水強制流入処理を実行する。   In the fuel cell system 100 of the first embodiment, the controller 5 is configured to execute the cooling water forced inflow process when the pump inlet pressure Pi is lower than the first reference pressure P1. The controller 5 calculates a decrease amount of the pump inlet pressure Pi in a predetermined period, and predicts a water shortage state in the circulation passage 41 based on whether or not the decrease amount of the pump inlet pressure Pi in the predetermined period is equal to or more than a reference decrease amount. It may be configured to. And the controller 5 performs a cooling water forced inflow process, when the fall amount of the pump inlet side pressure Pi in a predetermined period is more than a reference | standard fall amount.

第2実施形態における図11のフローチャート及び第3実施形態における図13のフローチャートでは、S203及びS309の処理を図9のS203A及び図10のS203Bの処理と同様の処理としてもよい。   In the flowchart of FIG. 11 in the second embodiment and the flowchart of FIG. 13 in the third embodiment, the processing in S203 and S309 may be the same as the processing in S203A in FIG. 9 and S203B in FIG.

図13のS305に示すように、第3実施形態による燃料電池システム100のコントローラ5は、アノード圧力を上昇させ、冷却系の体積を減少させるように構成されている。コントローラ5は、カソード圧力のみを上昇させることにより、又はアノード圧力及びカソード圧力の両方を上昇させることにより、冷却系の体積を減少させるように構成されてもよい。なお、冷却水強制流入処理中に燃料電池スタック1の出力が低減する場合には、コントローラ5は、ポンプ回転数を低下させた後にアノードガス及びカソードガスの圧力を低下させる。   As shown in S305 of FIG. 13, the controller 5 of the fuel cell system 100 according to the third embodiment is configured to increase the anode pressure and reduce the volume of the cooling system. The controller 5 may be configured to reduce the volume of the cooling system by increasing only the cathode pressure or by increasing both the anode pressure and the cathode pressure. When the output of the fuel cell stack 1 is reduced during the forced cooling water inflow process, the controller 5 reduces the pressures of the anode gas and the cathode gas after reducing the pump speed.

100 燃料電池システム
1 燃料電池スタック
2 アノードガス給排装置
3 カソードガス給排装置
4 スタック冷却装置
5 コントローラ
41 循環通路
42 ラジエータ
43 バイパス通路
44 サーモスタット
45 循環ポンプ
46 水量調整弁
47 リザーブタンク
51 電流センサ
56 第1圧力センサ
57 第2圧力センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Fuel cell system 1 Fuel cell stack 2 Anode gas supply / exhaust device 3 Cathode gas supply / exhaust device 4 Stack cooling device 5 Controller 41 Circulation passage 42 Radiator 43 Bypass passage 44 Thermostat 45 Circulation pump 46 Water quantity adjustment valve 47 Reserve tank 51 Current sensor 56 First pressure sensor 57 Second pressure sensor

Claims (14)

反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、
前記燃料電池に接続される循環通路と、
前記循環通路内の冷却水を循環させる循環ポンプと、
前記循環通路に弁部材を介して接続されるリザーブタンクとを備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記循環通路内の冷却水の圧力を用いて、前記循環ポンプの駆動中に前記循環通路内において冷却水量が不足する状態となるか否かを予測する予測ステップと、
水不足状態になると予測された場合に、前記リザーブタンクに蓄えられた冷却水を前記弁部材を通じて前記循環通路に流入させる流入処理を実行する実行ステップと、
を備える燃料電池システムの制御方法。
A fuel cell that generates power by receiving a supply of a reactive gas; and
A circulation path connected to the fuel cell;
A circulation pump for circulating cooling water in the circulation passage;
A control method of a fuel cell system comprising a reserve tank connected to the circulation passage via a valve member,
A prediction step of predicting whether or not the amount of cooling water is insufficient in the circulation passage during driving of the circulation pump using the pressure of the cooling water in the circulation passage;
An execution step of executing an inflow process for causing cooling water stored in the reserve tank to flow into the circulation passage through the valve member when it is predicted that a water shortage state occurs;
A control method for a fuel cell system comprising:
請求項1に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記弁部材は、前記循環ポンプの入口側の冷却水圧力が流入圧力以下になると前記リザーブタンクから前記循環通路への冷却水の流入を許容するように構成されており、
前記予測ステップでは、前記循環ポンプの入口側の冷却水圧力が前記流入圧力よりも高く設定された第1基準圧力まで低下した場合に、水不足状態になると予測される、
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
A control method for a fuel cell system according to claim 1,
The valve member is configured to allow inflow of cooling water from the reserve tank to the circulation passage when the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump becomes equal to or lower than the inflow pressure.
In the predicting step, when the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump is reduced to the first reference pressure set higher than the inflow pressure, it is predicted that the water shortage state occurs.
A control method for a fuel cell system.
請求項1に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記弁部材は、前記循環ポンプの入口側の冷却水圧力が流入圧力以下になると前記リザーブタンクから前記循環通路への冷却水の流入を許容するように構成されており、
前記予測ステップでは、所定期間における前記循環ポンプの入口側の冷却水圧力の低下量が基準低下量以上となった場合に、水不足状態になると予測される、
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
A control method for a fuel cell system according to claim 1,
The valve member is configured to allow inflow of cooling water from the reserve tank to the circulation passage when the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump becomes equal to or lower than the inflow pressure.
In the predicting step, when the amount of decrease in the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump in a predetermined period is equal to or greater than the reference decrease amount, it is predicted that the water shortage state occurs
A control method for a fuel cell system.
請求項2又は3に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記実行ステップでは、水不足状態になると予測された場合、前記循環ポンプの入口側の冷却水圧力が前記流入圧力以下となるように前記循環ポンプを制御し、前記リザーブタンクの冷却水を前記弁部材を通じて前記循環通路に流入させる、
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
A control method for a fuel cell system according to claim 2 or 3,
In the execution step, when it is predicted that a water shortage state occurs, the circulation pump is controlled so that the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump is equal to or lower than the inflow pressure, and the cooling water in the reserve tank is supplied to the valve member. Through the circulation passage through,
A control method for a fuel cell system.
請求項2から4のいずれか一つに記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記実行ステップでは、前記流入処理中に、前記燃料電池への負荷増大要求により前記循環ポンプの回転数を増大させる場合、前記循環ポンプの回転数の上昇率を制限する、
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
A control method for a fuel cell system according to any one of claims 2 to 4,
In the execution step, when increasing the rotation speed of the circulation pump due to a load increase request to the fuel cell during the inflow process, the rate of increase in the rotation speed of the circulation pump is limited.
A control method for a fuel cell system.
請求項2から5のいずれか一つに記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記実行ステップでは、前記流入処理中に、前記燃料電池への負荷増大要求により前記循環ポンプの回転数を増大させる場合、前記循環ポンプの入口側の冷却水圧力が前記流入圧力よりも低く設定された第2基準圧力まで低下したか否かを判定し、
前記循環ポンプの入口側の冷却水圧力が前記第2基準圧力まで低下した場合には、前記燃料電池に供給される反応ガスの圧力を増大させる、
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
A control method for a fuel cell system according to any one of claims 2 to 5,
In the execution step, when the rotation speed of the circulation pump is increased due to a load increase request to the fuel cell during the inflow process, the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump is set lower than the inflow pressure. To determine whether the pressure has decreased to the second reference pressure,
When the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump is reduced to the second reference pressure, the pressure of the reaction gas supplied to the fuel cell is increased.
A control method for a fuel cell system.
請求項6に記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記実行ステップでは、前記流入処理中に、前記燃料電池への負荷低減要求により前記循環ポンプの回転数を低下させる場合、前記循環ポンプの回転数を低下させた後に前記反応ガスの圧力を低下させる、
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
A control method for a fuel cell system according to claim 6,
In the execution step, when the rotation speed of the circulation pump is decreased due to a load reduction request to the fuel cell during the inflow process, the pressure of the reaction gas is decreased after the rotation speed of the circulation pump is decreased. ,
A control method for a fuel cell system.
請求項1から7のいずれか一つに記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記実行ステップでは、前記流入処理の実行後、所定時間経過した時に、前記流入処理を終了する、
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
A control method for a fuel cell system according to any one of claims 1 to 7,
In the execution step, when the predetermined time has elapsed after the execution of the inflow process, the inflow process is terminated.
A control method for a fuel cell system.
請求項1から7のいずれか一つに記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記実行ステップでは、前記流入処理の実行後、前記循環ポンプの入口側と出口側の冷却水圧力の平均値が前記流入圧力よりも高く設定された停止圧力以上となった時に、前記流入処理を終了する、
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
A control method for a fuel cell system according to any one of claims 1 to 7,
In the execution step, after the execution of the inflow process, the inflow process is performed when an average value of the cooling water pressure on the inlet side and the outlet side of the circulation pump becomes equal to or higher than a set stop pressure higher than the inflow pressure. finish,
A control method for a fuel cell system.
請求項1から7のいずれか一つに記載の燃料電池システムの制御方法であって、
前記実行ステップでは、前記流入処理の実行後、大気圧と前記循環ポンプの入口側の冷却水圧力との差圧に基づいて算出される前記リザーブタンクから前記循環通路への冷却水流入量が基準流入量以上となった時に、前記流入処理を終了する、
ことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
A control method for a fuel cell system according to any one of claims 1 to 7,
In the execution step, the cooling water inflow amount from the reserve tank to the circulation passage calculated based on a differential pressure between the atmospheric pressure and the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump after execution of the inflow processing is a reference. When the inflow amount is exceeded, the inflow process is terminated.
A control method for a fuel cell system.
反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池と、
前記燃料電池に接続される循環通路と、
前記循環通路内の冷却水を循環させる循環ポンプと、
前記循環通路に設けられ、冷却水の熱を放熱するラジエータと、
前記循環通路に弁部材を介して接続されるリザーブタンクと、
前記循環通路内の冷却水の圧力を用いて、前記循環ポンプの駆動中に前記循環通路内において冷却水量が不足する状態となるか否かを予測する予測部と、
前記予測手段により水不足状態になると予測された場合に、前記リザーブタンクに蓄えられた冷却水を前記弁部材を通じて前記循環通路に流入させる流入処理実行部と、
を備える燃料電池システム。
A fuel cell that generates power by receiving a supply of a reactive gas; and
A circulation path connected to the fuel cell;
A circulation pump for circulating cooling water in the circulation passage;
A radiator provided in the circulation passage and dissipating heat of the cooling water;
A reserve tank connected to the circulation passage via a valve member;
A prediction unit that predicts whether or not the amount of cooling water is insufficient in the circulation passage during driving of the circulation pump using the pressure of the cooling water in the circulation passage;
An inflow processing execution unit that causes cooling water stored in the reserve tank to flow into the circulation passage through the valve member when it is predicted that the water shortage state is caused by the prediction unit;
A fuel cell system comprising:
請求項11に記載の燃料電池システムであって、
前記循環ポンプの入口側の冷却水圧力を検出する圧力検出部をさらに備え、
前記弁部材は、前記循環ポンプの入口側の冷却水圧力が流入圧力以下になると前記リザーブタンクから前記循環通路への冷却水の流入を許容するように構成されており、
前記予測部は、検出された前記循環ポンプの入口側の冷却水圧力が前記流入圧力よりも高く設定された第1基準圧力まで低下した場合に、水不足状態になると予測する、
ことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 11, wherein
A pressure detection unit for detecting the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump;
The valve member is configured to allow inflow of cooling water from the reserve tank to the circulation passage when the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump becomes equal to or lower than the inflow pressure.
The predicting unit predicts that a water shortage state occurs when the detected cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump decreases to a first reference pressure set higher than the inflow pressure.
A fuel cell system.
請求項12に記載の燃料電池システムであって、
前記流入処理実行部は、水不足状態になると予測された場合、前記循環ポンプの入口側の冷却水圧力が前記流入圧力以下となるように前記循環ポンプを制御し、前記リザーブタンクの冷却水を前記弁部材を通じて前記循環通路に流入させる、
ことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 12, wherein
When the inflow processing execution unit is predicted to be in a water shortage state, the inflow processing execution unit controls the circulation pump so that the cooling water pressure on the inlet side of the circulation pump is equal to or lower than the inflow pressure, and the cooling water in the reserve tank is Flowing into the circulation passage through a valve member;
A fuel cell system.
請求項11から13のいずれか一つに記載の燃料電池システムであって、
前記流入処理実行部による流入処理の実行後、所定時間経過した時に、当該流入処理を終了する終了処理実行部をさらに備える、
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 11 to 13,
An end process execution unit for ending the inflow process when a predetermined time elapses after the inflow process is executed by the inflow process execution unit;
A fuel cell system.
JP2015213217A 2015-10-29 2015-10-29 Control method for fuel battery system and fuel battery system Pending JP2017084665A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015213217A JP2017084665A (en) 2015-10-29 2015-10-29 Control method for fuel battery system and fuel battery system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015213217A JP2017084665A (en) 2015-10-29 2015-10-29 Control method for fuel battery system and fuel battery system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017084665A true JP2017084665A (en) 2017-05-18

Family

ID=58714265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015213217A Pending JP2017084665A (en) 2015-10-29 2015-10-29 Control method for fuel battery system and fuel battery system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017084665A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113270611A (en) * 2021-04-08 2021-08-17 黄冈格罗夫氢能汽车有限公司 Fuel cell thermal management system and method
US11769892B2 (en) 2021-03-29 2023-09-26 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11769892B2 (en) 2021-03-29 2023-09-26 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell system
CN113270611A (en) * 2021-04-08 2021-08-17 黄冈格罗夫氢能汽车有限公司 Fuel cell thermal management system and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10090539B2 (en) Fuel cell system
JP6225886B2 (en) Fuel cell system and method for discharging fluid in the system
US7867661B2 (en) Fuel cell system and method
CN106941183B (en) Fuel cell system and fuel cell vehicle
EP2722922B1 (en) Fuel cell system and method for controlling fuel cell system
JP5522590B2 (en) Fuel cell system
JP4806886B2 (en) Operation control of fuel cell system
KR101082080B1 (en) Fuel cell system and vehicle mounted with fuel cell system
JP5002955B2 (en) Fuel cell system and method for stopping operation
JP6079227B2 (en) Fuel cell system
JP5199683B2 (en) Fuel cell system
JP2017084665A (en) Control method for fuel battery system and fuel battery system
US10461349B2 (en) Method for controlling fuel cell system
US8241804B1 (en) Method for controlling fuel cell system
JP2013182690A (en) Fuel cell system
JP6155870B2 (en) Fuel cell system
JP2009104955A (en) Fuel cell system and its control method
JP2013182688A (en) Fuel cell system
JP6094214B2 (en) Fuel cell system
JP5170529B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
JP6256270B2 (en) Fuel cell system
JP2013218923A (en) Fuel cell system and fuel cell system activation method
US20230378498A1 (en) Fuel cell system
JP5835151B2 (en) Fuel cell system
JP2013191370A (en) Fuel cell system