JP2018088389A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.
従来の燃料電池システムには、ラジエータ破損等による冷却水漏れを、冷却水ポンプの使用電力の変動に基づいて検出するものがある。また、燃料電池システムの冷却液不足を、冷却水の循環ポンプの回転数と発電源の冷却液の入口および出口の液温センサにおける計測結果の異常から検出するという技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Some conventional fuel cell systems detect cooling water leaks due to radiator breakage or the like based on fluctuations in power used by the cooling water pump. Further, a technique is disclosed in which a shortage of coolant in the fuel cell system is detected from an abnormality in the measurement results of the coolant temperature at the inlet and outlet of the coolant of the cooling water circulation pump and the coolant of the generator (for example, , See Patent Document 1).
しかし、ラジエータ破損等による冷却水漏れを早期に発見することは難しい。 However, it is difficult to detect a cooling water leak due to a radiator breakage at an early stage.
そこで、本発明は、ラジエータ破損等による冷却水漏れを早期に発見することを可能とする燃料電池システムを提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a fuel cell system that enables early detection of coolant leakage due to radiator breakage or the like.
本発明の一態様に係るシステムは、燃料電池を有する燃料電池システムであって、
燃料電池の冷却水出口側の冷却水の温度を測定する第1の温度センサと、
冷却水を加熱する水加熱ヒータの冷却水入口側の冷却水の水温を測定する第2の温度センサと、
水加熱ヒータの冷却水出口側の冷却水の水温を測定する第3の温度センサと、
冷却水を循環させる冷却水ポンプと、
第1の温度センサ、第2の温度センサおよび第3の温度センサによる測定値を受信し、冷却水ポンプおよび水加熱ヒータの駆動を制御する制御装置と、
を備え、
水加熱ヒータ、第2の温度センサおよび第3の温度センサは、冷却水ポンプおよび第1の温度センサよりも重力方向上方に配置されており、
制御装置は、「第1の温度センサによる測定温度T1≠第2の温度センサによる測定温度T2」である場合、あるいは、「測定温度T2と第3の温度センサによる測定温度T3との間に温度差ΔTが無い」場合に、冷却水漏れが生じていると判定するように構成されている。
A system according to an aspect of the present invention is a fuel cell system including a fuel cell,
A first temperature sensor for measuring the temperature of the cooling water on the cooling water outlet side of the fuel cell;
A second temperature sensor for measuring the temperature of the cooling water on the cooling water inlet side of the water heater for heating the cooling water;
A third temperature sensor for measuring the temperature of the cooling water on the cooling water outlet side of the water heater;
A cooling water pump for circulating cooling water;
A control device that receives measurement values from the first temperature sensor, the second temperature sensor, and the third temperature sensor, and controls driving of the cooling water pump and the water heater;
With
The water heater, the second temperature sensor, and the third temperature sensor are disposed above the cooling water pump and the first temperature sensor in the gravity direction,
In the case where “the measured temperature T1 by the first temperature sensor is not equal to the measured temperature T2 by the second temperature sensor”, or “the temperature between the measured temperature T2 and the measured temperature T3 by the third temperature sensor”. When there is no difference ΔT ”, it is determined that a cooling water leak has occurred.
この燃料電池システムにおいては、冷却水が漏れて水加熱ヒータに届かない程度にまで水位が低下している場合は、第1の温度センサと第2の温度センサとの間に冷却水が存在せず、温度差が生じることから、温度差の有無を検出することで冷却水漏れを判定できる。また、冷却水の流れる方向に沿って水加熱ヒータの前後(上流側と下流側)に冷却水が存在しない場合は、発熱体の熱は移動せずにその場に留まることから、配管内の空気を暖められたとしても発熱体の熱が流れることはなく、測定温度T2と測定温度T3との間に温度差ΔTが発生しないため、温度差の有無を検出することで冷却水漏れを検出することができる。 In this fuel cell system, when the water level is lowered to such an extent that the cooling water leaks and does not reach the water heater, there is no cooling water between the first temperature sensor and the second temperature sensor. Therefore, since a temperature difference occurs, it is possible to determine cooling water leakage by detecting the presence or absence of the temperature difference. Also, if there is no cooling water before and after the water heater along the flow direction of the cooling water (upstream side and downstream side), the heat of the heating element does not move and stays there, Even if the air is warmed, the heat of the heating element does not flow, and a temperature difference ΔT does not occur between the measurement temperature T2 and the measurement temperature T3. Therefore, the leakage of the cooling water is detected by detecting the presence or absence of the temperature difference. can do.
燃料電池システムにおいて、制御装置は、
「第1の温度センサによる測定温度T1≠第2の温度センサによる測定温度T2である」場合、あるいは、「測定温度T2と第3の温度センサによる測定温度T3との間に温度差ΔTが無い」場合に、冷却水ポンプをより高回転で駆動し、
「測定温度T1=測定温度T2」または「温度差ΔTが有る」場合に、制御装置により、冷却水の水位レベルが水加熱ヒータより低く燃料電池および冷却水ポンプより高いと判定するように構成されていてもよい。
In the fuel cell system, the control device
"Measured temperature T1 measured by the first temperature sensor ≠ measured temperature T2 measured by the second temperature sensor" or "There is no temperature difference ΔT between the measured temperature T2 and the measured temperature T3 measured by the third temperature sensor" ”Drive the cooling water pump at a higher speed,
When “measured temperature T1 = measured temperature T2” or “there is a temperature difference ΔT”, the control device is configured to determine that the coolant level is lower than the water heater and higher than the fuel cell and the coolant pump. It may be.
燃料電池システムは、冷却水のラジエータと、該ラジエータの冷却水出口側の冷却水の水温を測定する第4の温度センサと、をさらに備えており、
制御装置は、
「第1の温度センサによる測定温度T1≠第2の温度センサによる測定温度T2である」場合、あるいは、「測定温度T2と第3の温度センサによる測定温度T3との間に温度差ΔTが無い」場合に、冷却水ポンプをより高回転で駆動し、
「測定温度T1=測定温度T2」または「温度差ΔTが有る」が成立しない場合であって、「測定温度T1=第4の温度センサによる測定温度T4」でないとき、冷却水の水位レベルが冷却水ポンプの高さよりも低いと判定するように構成されていてもよい。
The fuel cell system further includes a cooling water radiator, and a fourth temperature sensor that measures the temperature of the cooling water on the cooling water outlet side of the radiator,
The control device
"Measured temperature T1 measured by the first temperature sensor ≠ measured temperature T2 measured by the second temperature sensor" or "There is no temperature difference ΔT between the measured temperature T2 and the measured temperature T3 measured by the third temperature sensor" ”Drive the cooling water pump at a higher speed,
If “measurement temperature T1 = measurement temperature T2” or “there is a temperature difference ΔT” does not hold and “measurement temperature T1 = measurement temperature T4 measured by the fourth temperature sensor” is not established, the cooling water level is the cooling level. You may be comprised so that it may determine that it is lower than the height of a water pump.
燃料電池システムは、冷却水のラジエータと、該ラジエータの冷却水出口側の冷却水の水温を測定する第4の温度センサと、をさらに備えており、
制御装置は、
「第1の温度センサによる測定温度T1≠第2の温度センサによる測定温度T2である」場合、あるいは、「測定温度T2と第3の温度センサによる測定温度T3との間に温度差ΔTが無い」場合に、冷却水ポンプをより高回転で駆動し、
「測定温度T1=測定温度T2」または「温度差ΔTが有り」が成立しない場合に、燃料電池の発電を停止させた後、であって、「測定温度T1=第4の温度センサによる測定温度T4」でないとき、冷却水の水位レベルが0であると判定するように構成されていてもよい。
The fuel cell system further includes a cooling water radiator, and a fourth temperature sensor that measures the temperature of the cooling water on the cooling water outlet side of the radiator,
The control device
"Measured temperature T1 measured by the first temperature sensor ≠ measured temperature T2 measured by the second temperature sensor" or "There is no temperature difference ΔT between the measured temperature T2 and the measured temperature T3 measured by the third temperature sensor" ”Drive the cooling water pump at a higher speed,
After “measurement temperature T1 = measurement temperature T2” or “there is a temperature difference ΔT” is not established, after the power generation of the fuel cell is stopped, “measurement temperature T1 = measurement temperature by the fourth temperature sensor” When it is not “T4”, the cooling water level may be determined to be zero.
燃料電池システムは、冷却水のラジエータと、該ラジエータの冷却水出口側の冷却水の水温を測定する第4の温度センサと、をさらに備えており、
制御装置は、
「第1の温度センサによる測定温度T1≠第2の温度センサによる測定温度T2である」場合、あるいは、「測定温度T2と第3の温度センサによる測定温度T3との間に温度差ΔTが無い」場合に、冷却水ポンプをより高回転で駆動し、
「測定温度T1=測定温度T2」または「温度差ΔTが有り」が成立しない場合であって、「測定温度T1=第4の温度センサによる測定温度T4」であるとき、冷却水の水位レベルが0であると判定するように構成されていてもよい。
The fuel cell system further includes a cooling water radiator, and a fourth temperature sensor that measures the temperature of the cooling water on the cooling water outlet side of the radiator,
The control device
"Measured temperature T1 measured by the first temperature sensor ≠ measured temperature T2 measured by the second temperature sensor" or "There is no temperature difference ΔT between the measured temperature T2 and the measured temperature T3 measured by the third temperature sensor" ”Drive the cooling water pump at a higher speed,
If “measurement temperature T1 = measurement temperature T2” or “there is a temperature difference ΔT” does not hold, and “measurement temperature T1 = measurement temperature T4 measured by the fourth temperature sensor”, the water level of the cooling water is It may be configured to determine that it is zero.
本発明によれば、ラジエータ破損等による冷却水漏れを早期に発見することを可能とする燃料電池システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel cell system which makes it possible to discover the cooling water leak by a radiator failure etc. at an early stage can be provided.
添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, what attached | subjected the same code | symbol has the same or similar structure.
[第1実施形態]
燃料電池システム1は、燃料電池10、燃料電池10の冷却水が流れる水管60、水管60に設置されたラジエータ40、水管60のバイパス62、水管60に設置された三方弁30、同じく水管60に設置された冷却水ポンプ50、コンピューター(制御装置)などを備える(図1参照)。本実施形態の燃料電池システム1は、さらに、水加熱ヒータ20、第1の温度センサ81、第2の温度センサ82、第3の温度センサ83、第4の温度センサ84などを備える(図1参照)。
[First Embodiment]
The
バイパス62は、ラジエータ40の前段(上流側)で水管60から分岐する迂回流路である。三方弁30を用いてラジエータ40側、バイパス62側それぞれへの流量を調整することができる。
The
水加熱ヒータ20は、水管60のうち燃料電池10の後段(下流側)となる位置に配置された、冷却水加熱用のヒータである。水管60に水加熱用の分岐管61を設け、該分岐管61に水加熱ヒータ20が設けられていてもよい(図1参照)。この場合には、分岐部に設けた三方弁32を利用し、必要時のみ分岐管61と水加熱ヒータ20へ冷却水を送り込むようにしてもよい。また、水加熱ヒータ20は、燃料電池10および冷却水ポンプ50よりも重力方向(鉛直方向)上方に配置されている(図2参照)。
The
ラジエータ40は、ラジエータファン43,44により冷却水の熱を逃がす空冷装置である。なお、符号41はラジエータ40の冷却水入口である。
The
冷却水ポンプ50は、圧力を作用させて冷却水を循環させるためのポンプである。冷却水ポンプ50の配置は特に限定されないが、本実施形態の冷却水ポンプ50は、ラジエータ40の冷却水出口42と燃料電池10の冷却水入口11との間における水管60上に配置されている(図1参照)。なお、本実施形態における冷却水ポンプ50は、燃料電池10と同等の高さに配置されている(図2参照)。
The
温度センサ81〜84は、燃料電池システム1を循環する冷却水の所定の位置における水温を測定するセンサである。
The
第1の温度センサ81は、燃料電池10の冷却水出口12側における冷却水の温度を測定するセンサである。
The
第2の温度センサ82は、水加熱ヒータ20の冷却水入口21側における冷却水の水温を測定するセンサである。第2の温度センサ82によれば、水加熱ヒータ20によって加熱される前の冷却水の水温が測定される。
The
第3の温度センサ83は、水加熱ヒータ20の冷却水出口22側における冷却水の水温を測定するセンサである。第3の温度センサ83によれば、水加熱ヒータ20によって加熱された場合の加熱後の冷却水水温が測定される。
The
第4の温度センサ84は、ラジエータ40の冷却水出口42側における冷却水の水温を測定するセンサである。第4の温度センサ84によれば、ラジエータ40を通過して冷却された後の冷却水の水温が測定される。
The
なお、本実施形態における第2の温度センサ82と第3の温度センサ83は、水加熱ヒータ20と同様に、冷却水ポンプ50、第1の温度センサ81および燃料電池10よりも重力方向上方に配置されている(図2参照)。
Note that the
コンピューター(制御装置)70は、動作状況に応じて燃料電池10、三方弁30、冷却水ポンプ50などの制御を行う。本実施形態のコンピューター70は、第1の温度センサ81、第2の温度センサ82、第3の温度センサ83および第4の温度センサ84による水温の測定値を受信し、冷却水ポンプ50と水加熱ヒータ20の駆動を制御する(図1等参照)。
The computer (control device) 70 controls the
続いて、本実施形態の燃料電池システム1における冷却水漏れ検出機能について、フローチャートを用いて説明する(図3参照)。
Next, the cooling water leak detection function in the
まず、この燃料電池システム1における冷却水漏れ検出の概要を簡単に説明しておく。この燃料電池システム1においては、冷却水が漏れて水加熱ヒータ20に届かない程度にまで水位が低下している場合は第1の温度センサ81と第2の温度センサ82との間に冷却水が存在せず、第1の温度センサ81による測定温度T1と第2の温度センサ82による測定温度T2との間に温度差ΔTが生じることから、温度差の有無を検出することで冷却水漏れを判定できる。また、冷却水の流れる方向に沿って水加熱ヒータ20の前後(上流側と下流側)に冷却水が存在しない場合は、第2の温度センサ82による測定温度T2と第3の温度センサ83による測定温度T3との間に温度差ΔTが発生しないため、この温度差の有無を検出することで冷却水漏れを検出することができる。
First, an outline of cooling water leak detection in the
また、冷却水漏れ検出の前提として、本実施形態では、燃料電池システム1を循環する冷却水の水位レベルとして以下の4つを設定している(図2参照)。
・「正常水位レベルA(full)」……水位が水加熱ヒータ20を越えているか、または水加熱ヒータ20に届いている、正常な水位レベル。
・「異常水位レベルB(mid)」……水位が水加熱ヒータ20を下回った、異常な水位レベル。
・「異常水位レベルC(low)」……水位が燃料電池10の上面や冷却水ポンプ50の上部を下回った、さらに異常な水位レベル。
・「異常水位レベルD(empty)」……水位がほぼ0となった、もっとも異常な水位レベル。
In the present embodiment, the following four levels are set as the coolant level circulating in the
“Normal water level A (full)”: A normal water level at which the water level exceeds the
・ "Abnormal water level B (mid)" ... An abnormal water level where the water level is below the
“Abnormal water level C (low)”: A further abnormal water level in which the water level is below the upper surface of the
・ "Abnormal water level D (empty)" …… The most abnormal water level where the water level is almost zero.
冷却水漏れ検出は以下のようにして行われる。まず、冷却水ポンプ50を低回転駆動させ、かつ、水加熱ヒータ20を加熱駆動(ヒータをオンにして冷却水を加熱)させる(ステップSP1)。なお、本明細書でいう低回転とは、冷却水を流すときの最低流量を想定した回転をいう。すなわち、水を押し出す力が弱い状況で冷却水が循環するときの回転数である。本実施形態の回転数は、冷却水が漏れておらず、冷却水が十分量あるときには冷却水が循環し、冷却水が漏れており、冷却水が減っているときには冷却水が循環しないような回転数である。
Cooling water leak detection is performed as follows. First, the cooling
ここで、「第1の温度センサ81による測定温度T1≠第2の温度センサ82による測定温度T2」である(冷却水の水位レベルがB以下であると水加熱ヒータ20の内部に冷却水が流れ込まないため、冷却水と接しない第2の温度センサ82による測定温度T2と第1の温度センサ81による測定温度T1とが異なってくる)か、または「測定温度T2と第3の温度センサ83による測定温度T3との間に温度差ΔTが無い」のいずれかである場合(ステップSP2にてYes)、コンピューター70は、燃料電池システム1において冷却水漏れが生じていると判定する。この場合は、ステップSP3以降に進み、冷却水の漏れの程度を判定する。
Here, “the measured temperature T1 by the
一方、「第1の温度センサ81による測定温度T1≠第2の温度センサ82による測定温度T2」と「測定温度T2と第3の温度センサ83による測定温度T3との間に温度差ΔTが無い」のいずれにも該当しない場合(ステップSP2にてNo)、コンピューター70は、冷却水漏れは生じておらず、水位レベルは正常である(正常水位レベルA)と判定し(ステップSP6)、冷却水漏れ検出フローを終了する。
On the other hand, there is no temperature difference ΔT between “the measured temperature T1 by the
ステップSP3では、冷却水ポンプ50を高回転駆動させ、かつ、水加熱ヒータ20を加熱駆動させる(ステップSP3)。なお、本明細書でいう高回転とは、燃料電池システム1の発熱をラジエータ40に到達させるに足る回転をいう。本実施形態では、冷却水を流すことができる回転数としている。なお、冷却水ポンプ50の回転数を上げることで空気を含みながらでも冷却水を流すことができれば、センサを用いた判定を実施することができる。
In step SP3, the cooling
ステップSP3の所定時間の経過後(水加熱ヒータ20によってT2とT3の間での温度差が生じうる程度であれば具体的な時間は問わない)、「測定温度T1=測定温度T2」であり、または、「測定温度T2と測定温度T3との間に温度差ΔTが有る」かどうかを判断する(ステップSP4-1)。ステップSP4-1にてYesの場合は、燃料電池システム1の冷却水が異常水位レベルB(mid)であると判定し(ステップSP9)、冷却水漏れ検出フローを終了する。ちなみに、冷却水ポンプ50の高回転による冷却水の押出しがある場合、測定温度T2と測定温度T3の間に温度差ΔTが発生するので、異常水位レベルBは、冷却水ポンプ50による冷却水の押出しが可能なレベルの高さとなる。一方、ステップSP4-1にてNoの場合は燃料電池10の発電を停止し(ステップSP4-2)、第4の温度センサ84と第1の温度センサ81との間に発熱体が存在しない状態にする。その後、ステップSP5に進む。
After a lapse of a predetermined time in step SP3 (the specific time is not limited as long as the temperature difference between T2 and T3 can be generated by the water heater 20), “measurement temperature T1 = measurement temperature T2”. Alternatively, it is determined whether or not “there is a temperature difference ΔT between the measured temperature T2 and the measured temperature T3” (step SP4-1). If Yes in step SP4-1, it is determined that the cooling water of the
ステップSP5では、「測定温度T1=測定温度T4」かどうかを判断する。ステップSP5にてYesの場合、測定温度T1と測定温度T4との間に温度差ΔTが無いということである。水が存在すれば、第4の温度センサ84から第1の温度センサ81へ向けて水が流れ、それらの間で燃料電池10が発熱していない状態であるため該燃料電池10において水が昇温せず、測定温度T4と測定温度T1とが同じ温度となる。これらの結果から、燃料電池システム1の冷却水が例えば燃料電池10の高さよりも低いが冷却水が流れる程度の異常水位レベルC(low)であると判定し(ステップSP8)、冷却水漏れ検出フローを終了する。なお、異常水位レベルC(low)は、冷却水ポンプ50で冷却水を押し出すことができるレベルであり、そのため、第4の温度センサ84から第1の温度センサ81へと冷却水の移動があり、測定温度T1と第4の温度センサ84による測定温度T4とが同じ温度になる。
In step SP5, it is determined whether or not “measurement temperature T1 = measurement temperature T4”. If Yes in step SP5, this means that there is no temperature difference ΔT between the measured temperature T1 and the measured temperature T4. If water is present, the water flows from the
一方、ステップSP5にてNoの場合、測定温度T1と測定温度T4との間に温度差ΔTが有るということである。水が無ければ、第1の温度センサ81、第4の温度センサ84には水が流れない。このとき、測定温度T1は燃料電池10(のスタック)の温度、測定温度T4はラジエータ40本体の配管からの熱伝導の影響を受けた温度というように各々別の温度となるため、測定温度T1と測定温度T4が異なる温度になる。これらの結果から、燃料電池システム1の冷却水が異常水位レベルD(empty)であると判定し(ステップSP7)、冷却水漏れ検出フローを終了する。なお、異常水位レベルD(empty)は、冷却水がなくなり、測定温度T1と測定温度T4がともにその場の空気温度を捉えるのみとなる。
On the other hand, in the case of No in step SP5, this means that there is a temperature difference ΔT between the measured temperature T1 and the measured temperature T4. If there is no water, no water flows through the
ここまで説明した本実施形態の燃料電池システム1によれば、従来の手法だと冷却水ポンプに冷却水が流れない状態となってはじめて冷却水漏れを判定することができた、換言すれば、従来の手法だと冷却水が抜けるまで冷却水漏れを発見することができなかったのに対し、ラジエータ破損等による冷却水漏れを早期に発見することが可能となる。
According to the
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状およびサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。 The embodiments described above are for facilitating the understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. Each element provided in the embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed. In addition, the structures shown in different embodiments can be partially replaced or combined.
例えば、上述した実施形態では、水加熱ヒータ20の冷却水入口21、冷却水出口22に温度センサ82,83を配置した例を説明したが、ここでいう冷却水入口21や冷却水出口22というのは好適な配置の例にすぎない。要は、この燃料電池システム1において冷却水漏れ検出を実施するには、水管60(または分岐管61)の所定箇所と所定箇所との間における冷却水の温度差を検出することが重要であって、これを達成することができれば温度センサの配置が厳密な位置に特定されることはない。
For example, in the above-described embodiment, the example in which the
また、上述した実施形態で示した燃料電池10、冷却水ポンプ50、第1〜第4の温度センサ81〜84などの配置は一例にすぎず、これとは異なる高さに配置した燃料電池システム1においても同様の仕組み、考え方に基づいて冷却水漏れを早期に発見することが可能である。
Further, the arrangement of the
[第2実施形態]
図4を参照しつつ、燃料電池システム1の第2実施形態を説明する。この燃料電池システム1においては、燃料電池10が冷却水ポンプ50よりも高い位置に配置されている。また、第1の温度センサ81は燃料電池10と同等の高さに、第4の温度センサ84は燃料電池10よりも低く冷却水ポンプ50よりも高い位置にそれぞれ配置されている(図4参照)。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the
このような燃料電池システム1においては、詳しい説明は省略するが、第1実施形態にて説明した仕組み、考え方に準じて、燃料電池システム1を循環する冷却水の水位レベルが、
・「正常水位レベルA(full)」……水位が水加熱ヒータ20を越えている(届いている)正常な水位レベル。
・「異常水位レベルB(mid)」……水位が水加熱ヒータ20を下回った、異常な水位レベル。
・「異常水位レベルC(low)」……水位が燃料電池10の底面や冷却水ポンプ50の上部を下回った、さらに異常な水位レベル。
・「異常水位レベルD(empty)」……水位がほぼ0となった、もっとも異常な水位レベル。
のいずれに該当するかを判定することが可能である。
In such a
“Normal water level A (full)”: The normal water level that the water level exceeds (has reached) the
・ "Abnormal water level B (mid)" ... An abnormal water level where the water level is below the
“Abnormal water level C (low)”: A further abnormal water level in which the water level is below the bottom surface of the
・ "Abnormal water level D (empty)" …… The most abnormal water level where the water level is almost zero.
It is possible to determine which of the following.
[第3実施形態]
上述した第1実施形態では、冷却水漏れ検出の際、ステップSP4-1にてNoの場合(測定温度T2と測定温度T3との間に温度差ΔTが無い場合)は燃料電池10の発電を停止したが(ステップSP4-2)、これとは逆に、燃料電池10の発電を停止させずに冷却水漏れ検出をすることもできる。以下、燃料電池10の発電を停止させない場合の水位レベル判定例を説明する(図5参照)。なお、第1実施形態と同じ内容であるステップSP11〜ステップSP13、ステップSP16、ステップSP19については説明を省略し、ここではステップSP14〜ステップSP18の部分についてのみ説明する(図5参照)。
[Third Embodiment]
In the first embodiment described above, when the cooling water leak is detected, if the answer is No in step SP4-1 (when there is no temperature difference ΔT between the measured temperature T2 and the measured temperature T3), the
ステップSP14にてNoの場合、燃料電池10の発電を停止させることなくステップSP15に進む。ステップSP15では、「測定温度T1=測定温度T4」かどうかを判断する。ステップSP15にてNoの場合、測定温度T1と測定温度T4との間に温度差ΔTが有るということである。水が存在すれば、第4の温度センサ84から第1の温度センサ81へ向けて水が流れ、それらの間に燃料電池10が存在するため該燃料電池10において水が昇温し、測定温度T4と測定温度T1とが異なる温度となる。これらの結果から、燃料電池システム1の冷却水が例えば燃料電池10の高さよりも低いが冷却水が流れる程度の異常水位レベルC(low)であると判定し(ステップSP18)、冷却水漏れ検出フローを終了する。
In the case of No in step SP14, the process proceeds to step SP15 without stopping the power generation of the
一方、ステップSP15にてYesの場合、測定温度T1と測定温度T4との間に温度差ΔTが無いということである。水が無ければ、第1の温度センサ81、第4の温度センサ84には水が流れないため、測定温度T1と測定温度T4が同じ温度になる。これらの結果から、燃料電池システム1の冷却水が異常水位レベルD(empty)であると判定し(ステップSP17)、冷却水漏れ検出フローを終了する。
On the other hand, if Yes in step SP15, there is no temperature difference ΔT between the measured temperature T1 and the measured temperature T4. If there is no water, water does not flow through the
本発明は、燃料電池システムに適用して好適である。 The present invention is suitable for application to a fuel cell system.
1…燃料電池システム、10…燃料電池、12…冷却水出口、20…水加熱ヒータ、21…冷却水入口、22…冷却水出口、40…ラジエータ、42…冷却水出口、50…冷却水ポンプ、70…コンピューター(制御装置)、81…第1の温度センサ、82…第2の温度センサ、83…第3の温度センサ、84…第4の温度センサ、T1…第1の温度センサによる測定温度、T2…第2の温度センサによる測定温度、T3…第3の温度センサによる測定温度、T4…第4の温度センサによる測定温度
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記燃料電池の冷却水出口側の冷却水の温度を測定する第1の温度センサと、
冷却水を加熱する水加熱ヒータの冷却水入口側の冷却水の水温を測定する第2の温度センサと、
前記水加熱ヒータの冷却水出口側の冷却水の水温を測定する第3の温度センサと、
冷却水を循環させる冷却水ポンプと、
前記第1の温度センサ、前記第2の温度センサおよび前記第3の温度センサによる測定値を受信し、前記冷却水ポンプおよび前記水加熱ヒータの駆動を制御する制御装置と、
を備え、
前記水加熱ヒータ、前記第2の温度センサおよび前記第3の温度センサは、前記冷却水ポンプおよび第1の温度センサよりも重力方向上方に配置されており、
前記制御装置は、「前記第1の温度センサによる測定温度T1≠前記第2の温度センサによる測定温度T2」である場合、あるいは、「前記測定温度T2と前記第3の温度センサによる測定温度T3との間に温度差ΔTが無い」場合に、冷却水漏れが生じていると判定するように構成されている、燃料電池システム。 A fuel cell system having a fuel cell,
A first temperature sensor for measuring a temperature of cooling water on a cooling water outlet side of the fuel cell;
A second temperature sensor for measuring the temperature of the cooling water on the cooling water inlet side of the water heater for heating the cooling water;
A third temperature sensor for measuring a coolant temperature on the coolant outlet side of the water heater;
A cooling water pump for circulating cooling water;
A control device that receives measurement values from the first temperature sensor, the second temperature sensor, and the third temperature sensor, and controls driving of the cooling water pump and the water heater;
With
The water heater, the second temperature sensor, and the third temperature sensor are disposed above the cooling water pump and the first temperature sensor in the gravity direction,
In the case where “the measured temperature T1 by the first temperature sensor is not equal to the measured temperature T2 by the second temperature sensor”, or “the measured temperature T2 and the measured temperature T3 by the third temperature sensor”. The fuel cell system is configured to determine that a cooling water leak has occurred when there is no temperature difference ΔT.
「前記第1の温度センサによる測定温度T1≠前記第2の温度センサによる測定温度T2である」場合、あるいは、「前記測定温度T2と前記第3の温度センサによる測定温度T3との間に温度差ΔTが無い」場合に、前記冷却水ポンプをより高回転で駆動し、
「測定温度T1=測定温度T2」または「前記温度差ΔTが有る」場合に、前記制御装置により、冷却水の水位レベルが前記水加熱ヒータより低く前記燃料電池および前記冷却水ポンプより高いと判定するように構成されている、請求項1に記載の燃料電池システム。 The controller is
When “measured temperature T1 measured by the first temperature sensor ≠ measured temperature T2 measured by the second temperature sensor” or “a temperature between the measured temperature T2 and the measured temperature T3 measured by the third temperature sensor” When there is no difference ΔT ”, the cooling water pump is driven at a higher speed,
When “measured temperature T1 = measured temperature T2” or “there is the temperature difference ΔT”, the control device determines that the coolant level is lower than the water heater and higher than the fuel cell and the coolant pump. The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is configured to.
前記制御装置は、
「前記第1の温度センサによる測定温度T1≠前記第2の温度センサによる測定温度T2である」場合、あるいは、「前記測定温度T2と前記第3の温度センサによる測定温度T3との間に温度差ΔTが無い」場合に、前記冷却水ポンプをより高回転で駆動し、
「測定温度T1=測定温度T2」または「前記温度差ΔTが有る」が成立しない場合であって、「測定温度T1=前記第4の温度センサによる測定温度T4」でないとき、冷却水の水位レベルが前記冷却水ポンプの高さよりも低いと判定するように構成されている、請求項1に記載の燃料電池システム。 A cooling water radiator, and a fourth temperature sensor for measuring the temperature of the cooling water on the cooling water outlet side of the radiator,
The controller is
When “measured temperature T1 measured by the first temperature sensor ≠ measured temperature T2 measured by the second temperature sensor” or “a temperature between the measured temperature T2 and the measured temperature T3 measured by the third temperature sensor” When there is no difference ΔT ”, the cooling water pump is driven at a higher speed,
When “measurement temperature T1 = measurement temperature T2” or “there is a temperature difference ΔT” does not hold and “measurement temperature T1 = measurement temperature T4 measured by the fourth temperature sensor” is not established, the water level of the cooling water The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is configured to determine that is lower than a height of the cooling water pump.
前記制御装置は、
「前記第1の温度センサによる測定温度T1≠前記第2の温度センサによる測定温度T2である」場合、あるいは、「前記測定温度T2と前記第3の温度センサによる測定温度T3との間に温度差ΔTが無い」場合に、前記冷却水ポンプをより高回転で駆動し、
「測定温度T1=測定温度T2」または「前記温度差ΔTが有り」が成立しない場合に、前記燃料電池の発電を停止させた後、「測定温度T1=前記第4の温度センサによる測定温度T4」でないとき、冷却水の水位レベルが0であると判定するように構成されている、請求項1に記載の燃料電池システム。 A cooling water radiator, and a fourth temperature sensor for measuring the temperature of the cooling water on the cooling water outlet side of the radiator,
The controller is
When “measured temperature T1 measured by the first temperature sensor ≠ measured temperature T2 measured by the second temperature sensor” or “a temperature between the measured temperature T2 and the measured temperature T3 measured by the third temperature sensor” When there is no difference ΔT ”, the cooling water pump is driven at a higher speed,
When “measurement temperature T1 = measurement temperature T2” or “there is a temperature difference ΔT” is not established, power generation of the fuel cell is stopped, and then “measurement temperature T1 = measurement temperature T4 by the fourth temperature sensor”. When not, the fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is configured to determine that the water level of the cooling water is zero.
前記制御装置は、
「前記第1の温度センサによる測定温度T1≠前記第2の温度センサによる測定温度T2である」場合、あるいは、「前記測定温度T2と前記第3の温度センサによる測定温度T3との間に温度差ΔTが無い」場合に、前記冷却水ポンプをより高回転で駆動し、
「測定温度T1=測定温度T2」または「前記温度差ΔTが有り」が成立しない場合であって、「測定温度T1=前記第4の温度センサによる測定温度T4」であるとき、冷却水の水位レベルが0であると判定するように構成されている、請求項1に記載の燃料電池システム。 A cooling water radiator, and a fourth temperature sensor for measuring the temperature of the cooling water on the cooling water outlet side of the radiator,
The controller is
When “measured temperature T1 measured by the first temperature sensor ≠ measured temperature T2 measured by the second temperature sensor” or “a temperature between the measured temperature T2 and the measured temperature T3 measured by the third temperature sensor” When there is no difference ΔT ”, the cooling water pump is driven at a higher speed,
If “measurement temperature T1 = measurement temperature T2” or “there is a temperature difference ΔT” does not hold, and “measurement temperature T1 = measurement temperature T4 measured by the fourth temperature sensor”, the water level of the cooling water The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is configured to determine that the level is zero.
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