JP2020136205A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

To deal with occurrence of problems in a cooling system, in a system configuration where the cooling system is provided, respectively, for multiple fuel cell stacks.SOLUTION: A cooling system provided, respectively, for multiple fuel cell stacks has an introduction path of a cooling medium to the fuel cell stacks, and a reflux path for reflowing the cooling medium, discharged from the fuel cell stacks, to the introduction path. One cooling system and the other cooling system share a communication introduction path for communicating the introduction paths of both cooling systems, a communication reflux path for communicating the reflux paths, an introduction path on-off valve built in the communication introduction path, and a reflux path on-off valve built in the communication reflux path. When stack cooling is normal in all of the multiple cooling systems, the introduction path on-off valve and the reflux path on-off valve are subjected to valve closing control, and when stack cooling is abnormal, the introduction path on-off valve and the reflux path on-off valve, shared by the cooling system having abnormal stack cooling with the other cooling system, are subjected to valve opening control.SELECTED DRAWING: Figure 1

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.

燃料電池システムに複数の燃料電池スタックを備え付け、複数の燃料電池で得られる発電電力をモーター等の駆動源の駆動電力として用いる手法が提案されている(例えば、特許文献1)。 A method has been proposed in which a plurality of fuel cell stacks are provided in a fuel cell system, and the generated power obtained from the plurality of fuel cells is used as the drive power of a drive source such as a motor (for example, Patent Document 1).

特開2011−8916号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-8916

特許文献1では、単一の冷却システムから複数の燃料電池スタックに冷媒を供給して、氷点下環境でのシステム始動時において、個々の燃料電池スタックの昇温促進が図られている。ところで、燃料電池スタックの運転状況は、複数の燃料電池スタックで通常は相違する。このため、燃料電池スタックごとにスタック温度を管理することが、発電運転の高効率化や燃費向上に有益となる。燃料電池スタックごとの温度管理は、燃料電池スタックごとに独立に冷却システムを設けることで達成できる。しかしながら、燃料電池スタックごとに冷却システムを独立に設けただけでは、冷却システムに冷媒の圧送不良等の不具合が起きた場合の対処が必要となることが指摘されるに至った。より具体的には、不具合が起きた冷却システムの冷却対象である燃料電池スタックでは、発熱反応である燃料と酸素の電気化学反応の進行が冷却不備のために阻害されるので、発電運転を控えたり停止する必要がある。そうすると、他の燃料電池スタックでの発電運転の負荷が過剰となり、燃費が低下する。 In Patent Document 1, a single cooling system supplies a refrigerant to a plurality of fuel cell stacks to promote the temperature rise of each fuel cell stack when the system is started in a subfreezing environment. By the way, the operating condition of the fuel cell stack is usually different among a plurality of fuel cell stacks. Therefore, managing the stack temperature for each fuel cell stack is beneficial for improving the efficiency of power generation operation and improving fuel efficiency. Temperature control for each fuel cell stack can be achieved by providing an independent cooling system for each fuel cell stack. However, it has been pointed out that if a cooling system is provided independently for each fuel cell stack, it is necessary to take measures when a problem such as a poor pumping of refrigerant occurs in the cooling system. More specifically, in the fuel cell stack that is the cooling target of the defective cooling system, the progress of the electrochemical reaction between fuel and oxygen, which is an exothermic reaction, is hindered due to insufficient cooling, so refrain from power generation operation. Or need to stop. Then, the load of the power generation operation in the other fuel cell stack becomes excessive, and the fuel consumption is lowered.

本発明は、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention can be realized as the following forms.

(1)本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、複数の燃料電池スタックと、該燃料電池スタックに冷媒を循環還流させてスタック冷却を図るよう前記燃料電池スタックごとに対応付けて設けられた複数の冷却システムと、該冷却システムによる前記スタック冷却を制御する制御部とを有する燃料電池システムであって、前記複数の冷却システムのそれぞれは、前記対応付けられた前記燃料電池スタックに前記冷媒を導入する導入路と、前記対応付けられた前記燃料電池スタックから排出された前記冷媒を導いて前記導入路に還流させる還流路とを有し、前記複数の冷却システムは、一つの冷却システムと他の冷却システムとにおいて、前記一つの冷却システムの前記導入路を前記他の冷却システムの前記導入路に連通させる連通導入路と、前記一つの冷却システムの前記還流路を前記他の冷却システムの前記還流路に連通させる連通還流路と、前記連通導入路に組み込まれた導入路開閉弁と、前記連通還流路に組み込まれた還流路開閉弁とを共有し、前記制御部は、前記複数の冷却システムの全てにおいて前記スタック冷却が正常である状況下では、前記導入路開閉弁と前記還流路開閉弁を閉弁制御し、前記複数の冷却システムの一部において前記スタック冷却が非正常である状況下では、前記スタック冷却が非正常の前記冷却システムが前記他の冷却システムと共有する前記導入路開閉弁と前記還流路開閉弁とを開弁制御する。この形態の燃料電池システムによれば、スタック冷却が非正常となった冷却システム(以下、非正常冷却システムと称する)の導入路に、スタック冷却が正常の他の冷却システム(以下、正常冷却システムと称する)の導入路から連通導入路を経て冷媒を導いて、非正常冷却システムに対応付けられた燃料電池スタックに冷媒を導入できる。また、非正常冷却システムに対応付けられた燃料電池スタックから排出された冷媒を、非正常冷却システムの還流路から正常冷却システムの還流路に連通還流路を経て導くことができる。これにより、非正常冷却システムに対応付けられた燃料電池スタックではスタック冷却が継続されるので、非正常冷却システムに対応付けられた燃料電池スタックにおいて発電運転を控えたり発電を停止したりする必要がなくなる。この結果、ある冷却システムでスタック冷却が非正常となっても、非正常冷却システムに対応付けられた燃料電池スタック以外の燃料電池スタックに必要以上の発電運転の負荷が掛からないようにできるので、燃費の悪化の回避、或いは抑制が可能となる。 (1) According to one embodiment of the present invention, a fuel cell system is provided. This fuel cell system includes a plurality of fuel cell stacks, a plurality of cooling systems provided in association with each fuel cell stack so as to circulate and recirculate the refrigerant in the fuel cell stack to cool the stack, and the cooling system. A fuel cell system having a control unit for controlling the stack cooling by the above, and each of the plurality of cooling systems is associated with an introduction path for introducing the refrigerant into the associated fuel cell stack. The plurality of cooling systems have a recirculation path for guiding the refrigerant discharged from the fuel cell stack and returning the refrigerant to the introduction path, and the plurality of cooling systems are described in one cooling system and another cooling system. A communication introduction path for communicating the introduction path of the cooling system with the introduction path of the other cooling system, and a communication return path for communicating the return path of the one cooling system with the return path of the other cooling system. , The introduction path on-off valve incorporated in the communication introduction path and the return path on-off valve incorporated in the communication return path are shared, and the control unit performs the stack cooling normally in all of the plurality of cooling systems. In the situation where the introduction path on-off valve and the return path on-off valve are closed and controlled, and the stack cooling is abnormal in a part of the plurality of cooling systems, the stack cooling is abnormal. The introduction path on-off valve and the return path on-off valve shared by the cooling system with the other cooling system are controlled to open. According to this form of fuel cell system, another cooling system (hereinafter, normal cooling system) in which stack cooling is normal is provided in the introduction path of a cooling system in which stack cooling is abnormal (hereinafter referred to as an abnormal cooling system). The refrigerant can be introduced into the fuel cell stack associated with the abnormal cooling system by guiding the refrigerant from the introduction path (referred to as) through the communication introduction path. Further, the refrigerant discharged from the fuel cell stack associated with the abnormal cooling system can be guided from the reflux path of the abnormal cooling system to the reflux path of the normal cooling system via the communication return path. As a result, stack cooling is continued in the fuel cell stack associated with the abnormal cooling system, so it is necessary to refrain from power generation operation or stop power generation in the fuel cell stack associated with the abnormal cooling system. It disappears. As a result, even if the stack cooling becomes abnormal in a certain cooling system, it is possible to prevent the fuel cell stack other than the fuel cell stack associated with the abnormal cooling system from being overloaded with power generation operation. It is possible to avoid or suppress the deterioration of fuel efficiency.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池システムの運転制御方法等の形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various aspects. For example, it can be realized in the form of an operation control method of a fuel cell system.

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the schematic structure of the fuel cell system which concerns on embodiment of this invention. 燃料電池システムが有する制御部によって実行される冷却監視制御の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of the cooling monitoring control executed by the control part which the fuel cell system has.

図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム10の概略構成を示す説明図である。燃料電池システム10は、複数の燃料電池スタックとして、第1燃料電池スタック11〜第3燃料電池スタック13を備えるほか、燃料電池スタックごとの第1冷却システム200,第2冷却システム300,第3冷却システム400と、制御部500と、ガス給排機構600と、電池出力制御部700とを備える。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system 10 according to an embodiment of the present invention. The fuel cell system 10 includes a first fuel cell stack 11 to a third fuel cell stack 13 as a plurality of fuel cell stacks, and also has a first cooling system 200, a second cooling system 300, and a third cooling for each fuel cell stack. It includes a system 400, a control unit 500, a gas supply / exhaust mechanism 600, and a battery output control unit 700.

第1燃料電池スタック11と第2燃料電池スタック12および第3燃料電池スタック13は、ガス給排機構600から燃料ガス、例えば水素ガスと酸素含有の空気の供給を受け、それぞれ発電する。この発電電力は、電池出力制御部700に送られ、燃料電池システム10が駆動力生成用に燃料電池車両に搭載されたシステムであれば、駆動用モーター等の負荷800の駆動電力に用いられる。燃料電池システム10が商工業施設の電力生成用に施設配置されたシステムであれば、各燃料電池スタックの発電電力は、商工業施設の電灯や各種の電気器具装置等の負荷800の駆動電力に用いられる。なお、電池出力制御部700による出力制御を、後述の制御部500により行うようにしてもよい。 The first fuel cell stack 11, the second fuel cell stack 12, and the third fuel cell stack 13 receive fuel gas, for example, hydrogen gas and oxygen-containing air from the gas supply / exhaust mechanism 600, and generate electricity, respectively. This generated power is sent to the battery output control unit 700, and if the fuel cell system 10 is a system mounted on a fuel cell vehicle for generating driving force, it is used as driving power for a load 800 such as a driving motor. If the fuel cell system 10 is a system arranged for power generation in a commercial and industrial facility, the generated power of each fuel cell stack is used as the driving power of a load of 800 such as electric lights and various electric appliances of the commercial and industrial facility. Used. The output control by the battery output control unit 700 may be performed by the control unit 500 described later.

第1冷却システム200と第2冷却システム300および第3冷却システム400は、同一の機器構成を備えており、対応付けられた燃料電池スタックに冷媒を循環還流させてスタック冷却を図る。第1冷却システム200を例に上げて構成を説明すると、第1冷却システム200は、第1燃料電池スタック11に冷媒を循環還流させてスタック冷却を図るため、ラジエーター211から第1燃料電池スタック11に至る導入路210と、第1燃料電池スタック11からラジエーター211に至る還流路220とを備える。導入路210と還流路220を連続させるラジエーター211は、ファン212からの冷風の吹き付けを受けて、冷媒、例えば冷却水を冷却する。ラジエーター211で冷却済みの冷媒は、導入路210の管路に配設された圧送ポンプ213がポンプモーター214により回転駆動することで、図中に矢印で示すように、第1燃料電池スタック11に導入される。 The first cooling system 200, the second cooling system 300, and the third cooling system 400 have the same equipment configuration, and the refrigerant is circulated and returned to the associated fuel cell stack to cool the stack. The configuration will be described by taking the first cooling system 200 as an example. In the first cooling system 200, the radiator 211 to the first fuel cell stack 11 are used to circulate and return the refrigerant to the first fuel cell stack 11 to cool the stack. It is provided with an introduction path 210 leading to the above and a return path 220 leading from the first fuel cell stack 11 to the radiator 211. The radiator 211 that connects the introduction path 210 and the return path 220 receives the blowing of cold air from the fan 212 to cool the refrigerant, for example, the cooling water. The refrigerant cooled by the radiator 211 is transferred to the first fuel cell stack 11 as shown by an arrow in the figure by rotationally driving the pump 213 arranged in the pipeline of the introduction path 210 by the pump motor 214. be introduced.

第1燃料電池スタック11に導入された冷媒は、第1燃料電池スタック11を通過する間にスタックを冷却して第1燃料電池スタック11から排出される。第1燃料電池スタック11から排出された冷媒は、還流路220に導かれ、導入路210に還流される。この冷媒の還流は、ラジエーター211を経由して行われる他、ラジエーター211をバイパスするバイパス路223を経由しても行われる。第1燃料電池スタック11から排出された冷媒の温度は、還流路220に配設された温度センサー221により検出され、その検出温度(冷媒温度)は、制御部500に送信されて、スタック冷却の制御パラメータに用いられる。 The refrigerant introduced into the first fuel cell stack 11 cools the stack while passing through the first fuel cell stack 11 and is discharged from the first fuel cell stack 11. The refrigerant discharged from the first fuel cell stack 11 is guided to the return path 220 and returned to the introduction path 210. This reflux of the refrigerant is performed not only via the radiator 211, but also via a bypass path 223 that bypasses the radiator 211. The temperature of the refrigerant discharged from the first fuel cell stack 11 is detected by the temperature sensor 221 arranged in the return path 220, and the detected temperature (refrigerant temperature) is transmitted to the control unit 500 to cool the stack. Used for control parameters.

バイパス路223は、還流路220に配設された三方弁222に一端が接続され、他端が導入路210に接続され、管路途中に、イオン交換器224を有する。イオン交換器224は、バイパス路223を通過する冷媒に電荷を帯びて溶解している各種イオン、例えば、導入路210等の管路壁から溶解した鉄イオン等を冷媒から除去する。三方弁222は、後述する制御部500の制御下で駆動し、ラジエーター211への冷媒通過とバイパス路223への冷媒通過を切り替えるほか、ラジエーター211への冷媒通過とバイパス路223への冷媒通過とを、冷媒通過量比を調整しつつ実行する。例えば、温度センサー221の検出温度から、冷媒の急冷や大きな冷却が必要であると制御部500が判断すると、三方弁222は、ラジエーター211への冷媒通過だけを行うよう駆動される。また、図示しないイオン濃度センサー等の出力により、或いは、所定時間を越える冷媒還流がなされたりして、イオン除去が必要であると制御部500が判断すると、三方弁222は、バイパス路223への冷媒通過だけを行うよう駆動制御されたり、冷媒通過量比が調整された上でラジエーター211への冷媒通過とバイパス路223への冷媒通過とを行うよう、駆動制御される。 The bypass path 223 has one end connected to a three-way valve 222 arranged in the return path 220 and the other end connected to the introduction path 210, and has an ion exchanger 224 in the middle of the pipeline. The ion exchanger 224 removes various ions charged and dissolved in the refrigerant passing through the bypass path 223, for example, iron ions dissolved from the pipeline wall of the introduction path 210 and the like from the refrigerant. The three-way valve 222 is driven under the control of the control unit 500, which will be described later, to switch between passing the refrigerant through the radiator 211 and passing the refrigerant through the bypass path 223, as well as passing the refrigerant through the radiator 211 and passing the refrigerant through the bypass path 223. Is executed while adjusting the refrigerant passage amount ratio. For example, when the control unit 500 determines from the temperature detected by the temperature sensor 221 that the refrigerant needs to be rapidly cooled or greatly cooled, the three-way valve 222 is driven so as to only pass the refrigerant to the radiator 211. Further, when the control unit 500 determines that ion removal is necessary due to the output of an ion concentration sensor or the like (not shown) or due to the reflux of the refrigerant exceeding a predetermined time, the three-way valve 222 is transferred to the bypass path 223. Drive control is performed so that only the refrigerant passes, or drive control is performed so that the refrigerant passes through the radiator 211 and the refrigerant passes through the bypass path 223 after the refrigerant passage amount ratio is adjusted.

第2冷却システム300と第3冷却システム400は、既述した第1冷却システム200と同一の構成であり、第2冷却システム300は、対応する第2燃料電池スタック12のスタック冷却を図り、第3冷却システム400は、対応する第3燃料電池スタック13のスタック冷却を図る。なお、以下の説明においては、同一の部材については同一の部材名を用い、符合にて、第2冷却システム300に属する部材か第3冷却システム400に属する部材かを区別することとする。 The second cooling system 300 and the third cooling system 400 have the same configuration as the first cooling system 200 described above, and the second cooling system 300 attempts to cool the corresponding second fuel cell stack 12 in a stack. The 3 cooling system 400 attempts to cool the corresponding third fuel cell stack 13 in a stack. In the following description, the same member name is used for the same member, and a member belonging to the second cooling system 300 or a member belonging to the third cooling system 400 is distinguished by a code.

上記した三つの冷却システムにおける一つの冷却システム、例えば第1冷却システム200と、他の冷却システム、例えば第2冷却システム300は、第1冷却システム200における導入路210を第1冷却システム200における導入路310に連通する連通導入路230と、第1冷却システム200における還流路220を第2冷却システム300における還流路320に連通する連通還流路240と、連通導入路230に組み込まれた導入路開閉弁250と、連通還流路240に組み込まれた還流路開閉弁260とを共有して備える。連通導入路230は、導入路210と導入路310を冷却システム間で連通し、連通還流路240は、還流路220と還流路320を冷却システム間で連通する。 In one cooling system in the above three cooling systems, for example, the first cooling system 200, and another cooling system, for example, the second cooling system 300, the introduction path 210 in the first cooling system 200 is introduced in the first cooling system 200. The communication introduction path 230 communicating with the path 310, the communication return path 240 communicating the return path 220 in the first cooling system 200 with the return path 320 in the second cooling system 300, and the introduction path opening / closing incorporated in the communication introduction path 230. The valve 250 and the return path on-off valve 260 incorporated in the communication return path 240 are shared and provided. The communication introduction path 230 communicates the introduction path 210 and the introduction path 310 between the cooling systems, and the communication return path 240 communicates the return path 220 and the return path 320 between the cooling systems.

また、第2冷却システム300と第3冷却システム400は、第2冷却システム300における導入路310を第3冷却システム400における導入路410に連通する連通導入路330と、第2冷却システム300における還流路320を第3冷却システム400における還流路420に連通する連通還流路340と、連通導入路330に組み込まれた導入路開閉弁350と、連通還流路340に組み込まれた還流路開閉弁360とを共有して備える。これらの流路構成を、第1冷却システム200と第2冷却システム300と第3冷却システム400を含む複数の冷却システムから見ると、この複数の冷却システムは、既述した連通導入路230と連通導入路330、連通還流路240と連通還流路340、導入路開閉弁250と還流路開閉弁360、および還流路開閉弁260と還流路開閉弁360を有することになる。 Further, in the second cooling system 300 and the third cooling system 400, the communication introduction path 330 that connects the introduction path 310 in the second cooling system 300 to the introduction path 410 in the third cooling system 400 and the recirculation in the second cooling system 300. A communication return path 340 that connects the path 320 to the return path 420 in the third cooling system 400, an introduction path on-off valve 350 incorporated in the communication introduction path 330, and a return path on-off valve 360 incorporated in the communication return path 340. Share and prepare. Looking at these flow path configurations from a plurality of cooling systems including the first cooling system 200, the second cooling system 300, and the third cooling system 400, the plurality of cooling systems communicate with the communication introduction path 230 described above. It will have an introduction path 330, a communication return path 240 and a communication return path 340, an introduction path on-off valve 250 and a return path on-off valve 360, and a return path on-off valve 260 and a return path on-off valve 360.

本実施形態では、第1冷却システム200と第3冷却システム400は、図1に示すように連続した連通導入路230と連通導入路330とにより、導入路210と導入路410とを連通させている。また、第1冷却システム200と第3冷却システム400は、図1に示すように連続した連通還流路240と連通還流路340とにより、還流路220と還流路420とを連通させている。なお、第1冷却システム200と第3冷却システム400において、導入路210と導入路410とを直に連通させる連通導入路を設けたり、還流路220と還流路420とを直に連通させる連通還流路を設けてもよい。 In the present embodiment, in the first cooling system 200 and the third cooling system 400, as shown in FIG. 1, the introduction path 210 and the introduction path 410 are communicated with each other by the continuous communication introduction path 230 and the communication introduction path 330. There is. Further, in the first cooling system 200 and the third cooling system 400, as shown in FIG. 1, the return path 220 and the return path 420 are communicated with each other by the continuous communication return path 240 and the communication return path 340. In the first cooling system 200 and the third cooling system 400, a communication introduction path for directly communicating the introduction path 210 and the introduction path 410 is provided, or a communication return path for directly communicating the return path 220 and the return path 420 is provided. A road may be provided.

制御部500は、図示しない周知のCPU、ROM、RAM、メモリおよび入出力ポートを備えたコンピューターとして構成されている。入出力ポートには、温度センサー221等の各種センサーが接続されている。例えば、本実施形態の燃料電池システム10が燃料電池車両に搭載されたシステムであれば、入出力ポートには、イグニッションスイッチや、駆動輪の回転速度を検出する車輪速センサー、ブレーキペダルの踏み込み状況を検出するブレーキペダルセンサー、アクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度センサーなどが接続される。これらセンサーは、後述の電池出力制御部700にも接続されており、その検出信号は、負荷800への電力付加の制御パラメータとして用いられる。そして、制御部500は、CPUがROMに記憶済みのコンピュータープログラムをRAMにロードして実行することで、機能部としての監視部510、第1制御部520および第2制御部530を構築する。これら機能部については、後述する。 The control unit 500 is configured as a computer having a well-known CPU, ROM, RAM, memory, and input / output ports (not shown). Various sensors such as a temperature sensor 221 are connected to the input / output port. For example, if the fuel cell system 10 of the present embodiment is a system mounted on a fuel cell vehicle, the input / output ports include an ignition switch, a wheel speed sensor that detects the rotation speed of the drive wheels, and a depression state of the brake pedal. A brake pedal sensor that detects fuel, an accelerator opening sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal as the accelerator opening, and the like are connected. These sensors are also connected to the battery output control unit 700, which will be described later, and the detection signal is used as a control parameter for adding power to the load 800. Then, the control unit 500 constructs the monitoring unit 510, the first control unit 520, and the second control unit 530 as functional units by loading the computer program stored in the ROM into the RAM and executing the CPU program. These functional parts will be described later.

ガス給排機構600は、制御部500或いは電池出力制御部700の制御を受けて、第1燃料電池スタック11〜第3燃料電池スタック13のそれぞれに、燃料ガス(例えば、水素ガス)と酸素含有の空気を供給する。また、ガス給排機構600は、未消費の燃料ガスの循環供給、および、排ガスのシステム外への排出も行う。なお、燃料ガスや空気の供給量や供給タイミングは、制御部500或いはガス給排機構600で規定される。 Under the control of the control unit 500 or the battery output control unit 700, the gas supply / exhaust mechanism 600 contains fuel gas (for example, hydrogen gas) and oxygen in each of the first fuel cell stack 11 to the third fuel cell stack 13. Supply air. The gas supply / exhaust mechanism 600 also circulates and supplies unconsumed fuel gas and discharges exhaust gas to the outside of the system. The supply amount and supply timing of fuel gas and air are defined by the control unit 500 or the gas supply / discharge mechanism 600.

電池出力制御部700は、制御部500と同様、図示しない周知のCPU、ROM、RAM、メモリおよび入出力ポートを備えたコンピューターとして構成されている。入出力ポートには、燃料電池スタックごとの既述した温度センサーの他、イグニッションスイッチ、車輪速センサー等の各種センサーが接続されている。そして、電池出力制御部700は、車輪速センサー等のセンサー出力を制御パラメータにして、第1燃料電池スタック11〜第3燃料電池スタック13を発電制御すると共に、負荷800への電力の付加制御を行う。 Like the control unit 500, the battery output control unit 700 is configured as a computer having a well-known CPU, ROM, RAM, memory, and input / output ports (not shown). In addition to the temperature sensors described above for each fuel cell stack, various sensors such as an ignition switch and a wheel speed sensor are connected to the input / output ports. Then, the battery output control unit 700 uses the sensor output of the wheel speed sensor or the like as a control parameter to control the power generation of the first fuel cell stacks 11 to 3 and the third fuel cell stack 13, and also controls the addition of electric power to the load 800. Do.

図2は、燃料電池システム10が有する制御部500によって実行される冷却監視制御の制御手順を示すフローチャートである。この冷却監視制御は、第1燃料電池スタック11〜第3燃料電池スタック13へのガス給排機構600からのガス供給と電池出力制御部700による発電制御が実行されている間に繰り返し実行される。制御部500は、まず、第1燃料電池スタック11と第2燃料電池スタック12と第3燃料電池スタック13の冷却状態をセンシングする(ステップS100)。このセンシングでは、スタック冷却の適否判定のパラメータとなる温度センサー221〜温度センサー421の検出温度の入力がなされる。この他、第1冷却システム200〜第3冷却システム400でのスタック冷却に用いる各種機器、具体的には、ファン212〜ファン412、圧送ポンプ213〜圧送ポンプ413、三方弁222〜三方弁422、イオン交換器224〜イオン交換器424について、これら機器の駆動異常や故障を検知するための各種パラメータのセンシングとして、ファン駆動モーターやポンプモーター214〜ポンプモーター414の出力センシングや三方弁の駆動センシング、イオン交換器のイオン濃度センシングなどがなされる。 FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure of cooling monitoring control executed by the control unit 500 included in the fuel cell system 10. This cooling monitoring control is repeatedly executed while the gas supply from the gas supply / discharge mechanism 600 to the first fuel cell stack 11 to the third fuel cell stack 13 and the power generation control by the battery output control unit 700 are being executed. .. First, the control unit 500 senses the cooling state of the first fuel cell stack 11, the second fuel cell stack 12, and the third fuel cell stack 13 (step S100). In this sensing, the detection temperature of the temperature sensors 221 to 421, which is a parameter for determining the suitability of stack cooling, is input. In addition, various devices used for stack cooling in the first cooling system 200 to the third cooling system 400, specifically, fans 212 to fan 412, pumps 213 to pumps 413, three-way valves 222 to three-way valves 422, Regarding the ion exchangers 224 to 424, as sensing of various parameters for detecting drive abnormalities and failures of these devices, output sensing of fan drive motors and pump motors 214 to pump motors 414 and drive sensing of three-way valves, Ion concentration sensing of the ion exchanger is performed.

ステップS100で行ったセンシングの結果に基づき、制御部500は、第1冷却システム200〜第3冷却システム400の全てにおいて、スタック冷却が正常に機能しているか否かを判定する(ステップS110)。このステップS110で、第1冷却システム200〜第3冷却システム400の全てでスタック冷却が正常であると肯定判定すると、制御部500は、連通導入路230の導入路開閉弁250、連通導入路330の導入路開閉弁350に加え、連通還流路240の還流路開閉弁260、および連通還流路340の還流路開閉弁360を全閉駆動する(ステップS120)。つまり、ステップS110で肯定判定されると、第1冷却システム200〜第3冷却システム400の全てにおいてスタック冷却が正常である状況下で、上記した導入路開閉弁と還流路開閉弁が閉弁制御されることになる。 Based on the result of the sensing performed in step S100, the control unit 500 determines whether or not the stack cooling is functioning normally in all of the first cooling system 200 to the third cooling system 400 (step S110). In step S110, when it is determined affirmatively that the stack cooling is normal in all of the first cooling system 200 to the third cooling system 400, the control unit 500 determines the introduction path on-off valve 250 and the communication introduction path 330 of the communication introduction path 230. In addition to the introduction path on-off valve 350, the return path on-off valve 260 of the open-flow path 240 and the return path on-off valve 360 of the open-flow path 340 are fully closed (step S120). That is, if an affirmative determination is made in step S110, the introduction path on-off valve and the return path on-off valve described above are controlled to close under the condition that the stack cooling is normal in all of the first cooling system 200 to the third cooling system 400. Will be done.

ステップS120に続き、制御部500は、第1冷却システム200〜第3冷却システム400の全てを継続運転し(ステップS130)、一旦、本ルーチンを終了する。これにより、第1冷却システム200〜第3冷却システム400は、それぞれスタック冷却を正常に機能し続けることになる。 Following step S120, the control unit 500 continuously operates all of the first cooling system 200 to the third cooling system 400 (step S130), and temporarily ends this routine. As a result, the first cooling system 200 to the third cooling system 400 will continue to function the stack cooling normally.

一方、ステップS110で否定判定すると、制御部500は、第1冷却システム200〜第3冷却システム400の全てにおいて、スタック冷却が非正常であるか否かを判定する(ステップS140)。このステップS140で、第1冷却システム200〜第3冷却システム400の全てでスタック冷却が非正常であると肯定判定すると、制御部500は、全ての冷却システムでスタック冷却が非正常である旨の異常報知を行った上で、第1燃料電池スタック11〜第3燃料電池スタック13をアイドル運転とし、第1冷却システム200〜第3冷却システム400については冷却運転を停止しして(ステップS150)、一旦、本ルーチンを終了する。第1冷却システム200〜第3冷却システム400についてスタック冷却が正常か非正常かを判定するステップS110とステップS140を実行する制御部500の機能部が監視部510に相当する。この監視部510は、第1冷却システム200〜第3冷却システム400の全てについて、スタック冷却が正常か非正常かを監視する。そして、ステップS110の肯定判定に続くステップS120を実行する制御部500の機能部が第1制御部520に相当する。この第1制御部520は、監視部510の監視結果により、第1冷却システム200〜第3冷却システム400の全てにおいてスタック冷却が正常である状況下では、導入路開閉弁と還流路開閉弁を閉弁制御する。 On the other hand, if a negative determination is made in step S110, the control unit 500 determines whether or not the stack cooling is abnormal in all of the first cooling system 200 to the third cooling system 400 (step S140). In step S140, if it is determined affirmatively that the stack cooling is abnormal in all of the first cooling system 200 to the third cooling system 400, the control unit 500 indicates that the stack cooling is abnormal in all the cooling systems. After notifying the abnormality, the first fuel cell stack 11 to the third fuel cell stack 13 are set to idle operation, and the cooling operation of the first cooling system 200 to the third cooling system 400 is stopped (step S150). , End this routine once. For the first cooling system 200 to the third cooling system 400, the functional unit of the control unit 500 that executes steps S110 and step S140 for determining whether the stack cooling is normal or abnormal corresponds to the monitoring unit 510. The monitoring unit 510 monitors whether the stack cooling is normal or abnormal for all of the first cooling system 200 to the third cooling system 400. Then, the functional unit of the control unit 500 that executes the affirmative determination of step S110 and then the step S120 corresponds to the first control unit 520. According to the monitoring result of the monitoring unit 510, the first control unit 520 sets the introduction path on-off valve and the return path on-off valve under the condition that the stack cooling is normal in all of the first cooling system 200 to the third cooling system 400. Control the valve closure.

全ての冷却システムでスタック冷却が非正常である場合の異常報知として、制御部500は、「速やかに停車してシステム保守を行って下さい」等の警告文を、燃料電池システム10の搭載車両のモニターにテキスト表示したり、上記の警告文を車両音響装置を介して読み上げ報知する。燃料電池スタックのアイドル運転への移行は、現状の発電運転から徐々にガス供給量を低減させることでなされ、燃料電池システム10の搭載車両は、減速走行で駐車域まで走行した後、停止する。なお、ステップS150でアイドル運転とした後、バッテリーの充電電力により、車両運転を継続するようにすることもできる。 As an abnormality notification when stack cooling is abnormal in all cooling systems, the control unit 500 issues a warning message such as "Please stop immediately and perform system maintenance" on the vehicle equipped with the fuel cell system 10. The text is displayed on the monitor, and the above warning text is read aloud via the vehicle sound device. The transition of the fuel cell stack to idle operation is made by gradually reducing the gas supply amount from the current power generation operation, and the vehicle equipped with the fuel cell system 10 stops after traveling to the parking area by deceleration traveling. It is also possible to continue the vehicle operation by the charging power of the battery after the idle operation is performed in step S150.

ステップS140で否定判定すると、制御部500は、第1冷却システム200〜第3冷却システム400のどの冷却システムでスタック冷却が非正常であるかを特定し、その特定した冷却システムの冷却運転を停止する(ステップS160)。説明の便宜上、図1に示す第1冷却システム200のスタック冷却が非正常であるとして、以下説明する。 If a negative determination is made in step S140, the control unit 500 identifies in which cooling system of the first cooling system 200 to the third cooling system 400 the stack cooling is abnormal, and stops the cooling operation of the specified cooling system. (Step S160). For convenience of explanation, it will be described below assuming that the stack cooling of the first cooling system 200 shown in FIG. 1 is abnormal.

制御部500は、ステップS160で第1冷却システム200の冷却運転を停止すると、第1冷却システム200のスタック冷却が非正常である旨の異常報知を行う(ステップS170)。この異常報知は、どの冷却システムでスタック冷却が非正常であるかを特定して報知する必要は無く、「冷却システムに異常があるので保守点検場まで走行してシステム保守を行って下さい」等の警告文を、燃料電池システム10の搭載車両のモニターにテキスト表示したり、上記の警告文を車両音響装置を介して読み上げ報知する。これにより、スタック冷却が非正常な冷却システムは、保守点検場で早期のうちに回復され得る。なお、制御部500は、どの冷却システムでスタック冷却が非正常であるかをメモリに記憶し、保守点検場でのシステム保守の際に、スタック冷却が非正常な冷却システムを搭載車両のモニターにテキスト表示する。 When the cooling operation of the first cooling system 200 is stopped in step S160, the control unit 500 notifies an abnormality that the stack cooling of the first cooling system 200 is abnormal (step S170). This abnormality notification does not need to identify and notify which cooling system the stack cooling is abnormal, such as "There is an abnormality in the cooling system, so drive to the maintenance and inspection site to perform system maintenance." The warning text is displayed as text on the monitor of the vehicle equipped with the fuel cell system 10, or the above warning text is read aloud and notified via the vehicle sound device. As a result, a cooling system with abnormal stack cooling can be restored early at the maintenance site. The control unit 500 stores in the memory which cooling system the stack cooling is abnormal, and at the time of system maintenance at the maintenance and inspection site, the control unit 500 mounts the cooling system with the abnormal stack cooling on the monitor of the vehicle. Display text.

ステップS170の異常報知に続き、制御部500は、第1冷却システム200でスタック冷却が非正常である状況下なので、この非正常の第1冷却システム200についての導入路開閉弁250と還流路開閉弁260を管路全開に開弁制御すると共に、第1冷却システム200の駆動を停止する(ステップS180)。導入路開閉弁250の開弁制御により、第1冷却システム200の導入路210は、第1冷却システム200と第2冷却システム300の間において、連通導入路230で第2冷却システム300の導入路310に連通する。還流路開閉弁260の開弁制御により、第1冷却システム200の還流路220は、第1冷却システム200と第2冷却システム300の間において、連通還流路240で第2冷却システム300の還流路320に連通する。この場合、他の導入路開閉弁350と還流路開閉弁360は、管路全閉の閉弁制御のままである。また、第1冷却システム200の駆動停止により、第1燃料電池スタック11への圧送ポンプ213による冷媒の導入は停止する。そして、ステップS180を実行する制御部500の機能部は第2制御部530に相当し、この第2制御部530は、監視部510の監視結果により、第1冷却システム200〜第3冷却システム400のいずれか、例えば第1冷却システム200においてスタック冷却が非正常である状況下では、非正常であるとされた第1冷却システム200についての導入路開閉弁250と還流路開閉弁260を開弁制御する。 Following the abnormality notification in step S170, the control unit 500 is in a situation where the stack cooling is abnormal in the first cooling system 200. Therefore, the introduction path opening / closing valve 250 and the return path opening / closing of the abnormal first cooling system 200 are performed. The valve 260 is controlled to open fully, and the driving of the first cooling system 200 is stopped (step S180). Due to the valve opening control of the introduction path on-off valve 250, the introduction path 210 of the first cooling system 200 becomes the introduction path of the second cooling system 300 at the communication introduction path 230 between the first cooling system 200 and the second cooling system 300. Communicate with 310. Due to the valve opening control of the return path on-off valve 260, the return path 220 of the first cooling system 200 is a communication return path 240 between the first cooling system 200 and the second cooling system 300, and the return path of the second cooling system 300. Communicate with 320. In this case, the other introduction path on-off valve 350 and the return path on-off valve 360 are still in the valve closing control of the pipeline being fully closed. Further, when the drive of the first cooling system 200 is stopped, the introduction of the refrigerant by the pressure pump 213 into the first fuel cell stack 11 is stopped. Then, the functional unit of the control unit 500 that executes step S180 corresponds to the second control unit 530, and the second control unit 530 has the first cooling system 200 to the third cooling system 400 according to the monitoring result of the monitoring unit 510. In any of the above, for example, in the situation where the stack cooling is abnormal in the first cooling system 200, the introduction path on-off valve 250 and the return path on-off valve 260 for the first cooling system 200 which are considered to be abnormal are opened. Control.

ステップS180に続き、制御部500は、スタック冷却が正常な第2冷却システム300について、冷媒循環量が増大するように圧送ポンプ313を駆動制御し(ステップS190)、本ルーチンを終了する。この際の圧送ポンプ313の循環量増大制御は、圧送ポンプ313が第2燃料電池スタック12だけに冷媒を導入している場合の流量の1.5〜2.0倍の流量である。具体的には、制御部500は、第1燃料電池スタック11から排出される冷媒温度と第2燃料電池スタック12から排出される冷媒温度を、それぞれ温度センサー221と温度センサー221で検出し、検出した冷媒温度比を用いて、増量制御量を規定する。こうして増量して圧送ポンプ313から送り出された冷媒は、導入路310を通過して第2燃料電池スタック12に導入される他、導入路開閉弁250が開弁している連通導入路230を経由して導入路210に流れ込み、第1燃料電池スタック11にも導入される。そして、連通導入路230を経由して導入路210から第1燃料電池スタック11に導入された冷媒は、第1燃料電池スタック11を冷却しつつ当該燃料電池スタックから還流路220に排出され、還流路開閉弁260が開弁している連通還流路240を経由して還流路320に流れ込み、第2冷却システム300で循環還流される。燃料電池システム10の運転中、ステップS190の冷媒循環量の増大制御は継続され、車両停止により燃料電池システム10の運転が停止されると、制御部500は、ステップS180により開弁制御していた導入路開閉弁250と還流路開閉弁260を閉弁制御する。 Following step S180, the control unit 500 drives and controls the pump pump 313 so as to increase the amount of refrigerant circulation in the second cooling system 300 in which the stack cooling is normal (step S190), and ends this routine. At this time, the circulation amount increase control of the pumping pump 313 is 1.5 to 2.0 times the flow rate when the pumping pump 313 introduces the refrigerant only into the second fuel cell stack 12. Specifically, the control unit 500 detects and detects the refrigerant temperature discharged from the first fuel cell stack 11 and the refrigerant temperature discharged from the second fuel cell stack 12 by the temperature sensor 221 and the temperature sensor 221 respectively. The amount of increase control is specified by using the refrigerant temperature ratio. The refrigerant thus increased and sent out from the pressure feed pump 313 passes through the introduction path 310 and is introduced into the second fuel cell stack 12, and also passes through the communication introduction path 230 in which the introduction path on-off valve 250 is open. Then, it flows into the introduction path 210 and is also introduced into the first fuel cell stack 11. Then, the refrigerant introduced from the introduction path 210 to the first fuel cell stack 11 via the communication introduction path 230 is discharged from the fuel cell stack to the return path 220 while cooling the first fuel cell stack 11 and refluxed. The passage opening / closing valve 260 flows into the return passage 320 via the communication return passage 240 in which the valve is open, and is circulated and returned in the second cooling system 300. During the operation of the fuel cell system 10, the control for increasing the amount of refrigerant circulation in step S190 was continued, and when the operation of the fuel cell system 10 was stopped due to the vehicle stop, the control unit 500 controlled the valve opening in step S180. The introduction path on-off valve 250 and the return path on-off valve 260 are controlled to close.

ステップS160において、第2冷却システム300のスタック冷却が非正常であると判定した場合、ステップS180では、第2冷却システム300についての導入路開閉弁250と導入路開閉弁350、および還流路開閉弁260と還流路開閉弁360を管路全開に開弁制御すると共に、第2冷却システム300を駆動停止とする。導入路開閉弁250と導入路開閉弁350、および還流路開閉弁260と還流路開閉弁360は、第1冷却システム200への冷媒導入、第1冷却システム200からの冷媒循環に関与できるからである。なお、導入路開閉弁250と導入路開閉弁350の一方、および還流路開閉弁260と還流路開閉弁360の一方の開閉弁を開弁制御してもよい。 When it is determined in step S160 that the stack cooling of the second cooling system 300 is abnormal, in step S180, the introduction path on-off valve 250, the introduction path on-off valve 350, and the return path on-off valve for the second cooling system 300 are determined. The 260 and the return path on-off valve 360 are controlled to be fully opened, and the second cooling system 300 is stopped. This is because the introduction path on-off valve 250 and the introduction path on-off valve 350, and the return path on-off valve 260 and the return path on-off valve 360 can participate in the introduction of the refrigerant into the first cooling system 200 and the circulation of the refrigerant from the first cooling system 200. is there. One of the introduction path on-off valve 250 and the introduction path on-off valve 350, and one of the on-off passage valve 260 and the on-off passage on-off valve 360 may be controlled to open.

ステップS160において、第3冷却システム400でスタック冷却が非正常であると判定した場合、制御部500は、ステップS180で、第3冷却システム400についての導入路開閉弁350と還流路開閉弁360を管路全開に開弁制御すると共に、第3冷却システム400を駆動停止とする。 When the third cooling system 400 determines in step S160 that the stack cooling is abnormal, the control unit 500 sets the introduction path on-off valve 350 and the return path on-off valve 360 for the third cooling system 400 in step S180. The valve opening is controlled so that the pipeline is fully opened, and the third cooling system 400 is driven and stopped.

また、ステップS160で、第1冷却システム200〜第3冷却システム400の二つの冷却システムでスタック冷却が非正常であると判定した場合、制御部500は、ステップS180で、導入路開閉弁250と導入路開閉弁350、および還流路開閉弁260と還流路開閉弁360を管路全開に開弁制御する。導入路開閉弁250と導入路開閉弁350、および還流路開閉弁260と還流路開閉弁360は、スタック冷却が正常の一つの冷却システムからスタック冷却が非正常の二つの冷却システムへの冷媒導入、スタック冷却が非正常の二つの冷却システムからスタック冷却が正常の一つの冷却システムへの冷媒循環に関与できるからである。また、制御部500は、上記した開弁制御と共に、スタック冷却が非正常の二つの冷却システムを駆動停止とする。二つの冷却システムでスタック冷却が非正常の場合、スタック冷却が正常な一つの冷却システム、例えば第2冷却システム300における圧送ポンプ313は、スタック冷却が非正常な第1冷却システム200と第3冷却システム400に対応した第1燃料電池スタック11と第3燃料電池スタック13の冷却のための冷媒循環を達成すべく、2.5〜3.0倍の冷媒循環量となるよう、駆動制御される。スタック冷却が正常の一つの冷却システムが、第1冷却システム200の場合でも、第3冷却システム400の場合でも同様である。 Further, when it is determined in step S160 that the stack cooling is abnormal in the two cooling systems of the first cooling system 200 to the third cooling system 400, the control unit 500 and the introduction path on-off valve 250 in step S180. The introduction path on-off valve 350, the return path on-off valve 260, and the return path on-off valve 360 are controlled to be fully opened. The introduction path on-off valve 250 and the introduction path on-off valve 350, and the return path on-off valve 260 and the return path on-off valve 360 introduce refrigerant from one cooling system in which stack cooling is normal to two cooling systems in which stack cooling is not normal. This is because stack cooling can participate in the refrigerant circulation from two cooling systems with abnormal stack cooling to one cooling system with normal stack cooling. Further, the control unit 500 drives and stops two cooling systems in which stack cooling is abnormal, in addition to the valve opening control described above. When the stack cooling is abnormal in the two cooling systems, one cooling system in which the stack cooling is normal, for example, the pump 313 in the second cooling system 300, has the first cooling system 200 and the third cooling in which the stack cooling is abnormal. Drive control is performed so that the amount of refrigerant circulation is 2.5 to 3.0 times that of the cooling of the first fuel cell stack 11 and the third fuel cell stack 13 corresponding to the system 400. .. The same applies to the case of the first cooling system 200 and the case of the third cooling system 400 as one cooling system in which the stack cooling is normal.

以上説明したように、本実施形態の燃料電池システム10では、例えば、第1冷却システム200においてスタック冷却が非正常となると、第1冷却システム200の導入路210に、スタック冷却が正常の第2冷却システム300の導入路310から連通導入路230を経て冷媒を導いて、第1冷却システム200に対応付けられた第1燃料電池スタック11に冷媒を導入できる。また、本実施形態の燃料電池システム10では、スタック冷却が非正常な第1冷却システム200に対応付けられた第1燃料電池スタック11から排出された冷媒を、第1冷却システム200の還流路220から第2冷却システム300の還流路320に連通還流路240を経て導くことができる。これにより、スタック冷却が非正常な第1冷却システム200に対応付けられた第1燃料電池スタック11ではスタック冷却が継続されるので、スタック冷却が非正常な第1冷却システム200に対応付けられた第1燃料電池スタック11において発電運転を控えたり発電を停止したりする必要がなくなる。この結果、本実施形態の燃料電池システム10によれば、第1燃料電池スタック11〜第3燃料電池スタック13のいずれかでスタック冷却が非正常となっても、スタック冷却が非正常な冷却システム、例えば第1冷却システム200に対応付けられた第1燃料電池スタック11以外の第2燃料電池スタック12や第3燃料電池スタック13に必要以上の発電運転の負荷が掛からないようにできるので、燃費の悪化を回避できる。 As described above, in the fuel cell system 10 of the present embodiment, for example, when the stack cooling is abnormal in the first cooling system 200, the stack cooling is normal in the introduction path 210 of the first cooling system 200. The refrigerant can be introduced from the introduction path 310 of the cooling system 300 through the communication introduction path 230 to the first fuel cell stack 11 associated with the first cooling system 200. Further, in the fuel cell system 10 of the present embodiment, the refrigerant discharged from the first fuel cell stack 11 associated with the first cooling system 200 in which the stack cooling is abnormal is taken into the return path 220 of the first cooling system 200. Can be guided to the return path 320 of the second cooling system 300 via the communication return path 240. As a result, the stack cooling is continued in the first fuel cell stack 11 associated with the first cooling system 200 in which the stack cooling is abnormal, so that the stack cooling is associated with the abnormal first cooling system 200. It is not necessary to refrain from power generation operation or stop power generation in the first fuel cell stack 11. As a result, according to the fuel cell system 10 of the present embodiment, even if the stack cooling becomes abnormal in any of the first fuel cell stacks 11 to the third fuel cell stack 13, the stack cooling is abnormal. For example, the fuel cell stack 12 and the third fuel cell stack 13 other than the first fuel cell stack 11 associated with the first cooling system 200 can be prevented from being overloaded with power generation operation. Can be avoided.

本実施形態の燃料電池システム10は、スタック冷却が正常な第2冷却システム300で第1燃料電池スタック11の冷却用の冷媒循環を賄うに当たり、温度センサー221と温度センサー221の検出冷媒温度を用いて規定した冷媒循環の増量制御量で、第2冷却システム300の圧送ポンプ313を、冷媒循環量が増大するように駆動制御する。よって、圧送ポンプ313への過大な駆動負荷を避けつつ、スタック冷却が非正常の第1冷却システム200に対応した第1燃料電池スタック11をも冷却しつつ、この第1燃料電池スタック11の発電運転を継続できる。 The fuel cell system 10 of the present embodiment uses the detection refrigerant temperature of the temperature sensor 221 and the temperature sensor 221 to cover the refrigerant circulation for cooling the first fuel cell stack 11 in the second cooling system 300 in which the stack cooling is normal. The pressure feed pump 313 of the second cooling system 300 is driven and controlled so that the amount of refrigerant circulation is increased by the amount of increase control of the amount of refrigerant circulation specified in the above section. Therefore, while avoiding an excessive drive load on the pressure feed pump 313 and cooling the first fuel cell stack 11 corresponding to the first cooling system 200 in which the stack cooling is abnormal, the power generation of the first fuel cell stack 11 is performed. You can continue driving.

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be realized by various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each form described in the column of the outline of the invention may be used to solve some or all of the above-mentioned problems, or one of the above-mentioned effects. It is possible to replace or combine as appropriate to achieve a part or all. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be appropriately deleted.

実施形態の燃料電池システム10では、第1冷却システム200でスタック冷却が非正常であると、導入路開閉弁250と還流路開閉弁260を開弁制御し、導入路開閉弁350と還流路開閉弁360を閉弁制御のままとしたが、これに限らない。つまり、第1冷却システム200でスタック冷却が非正常である場合に、導入路開閉弁250と還流路開閉弁260に加え、導入路開閉弁350と還流路開閉弁360についても開弁制御してもよい。導入路開閉弁250と導入路開閉弁350が開弁すれば、第2冷却システム300の導入路310に加え、第3冷却システム400の導入路410からも、第1冷却システム200の導入路210に、連通導入路230と連通導入路330を経由して冷媒を導入でき、還流路開閉弁260と還流路開閉弁360が開弁すれば、第2冷却システム300の還流路320に加え、第3冷却システム400の還流路420へも、第1冷却システム200の還流路220から、連通還流路240と連通還流路340を経由して冷媒を導入できる。こうすれば、第2冷却システム300と第3冷却システム400の冷媒循環量を増加させる制御を行う際の増量程度を抑制できる。 In the fuel cell system 10 of the embodiment, when the stack cooling is abnormal in the first cooling system 200, the introduction path on-off valve 250 and the recirculation path on-off valve 260 are controlled to open, and the introduction path on-off valve 350 and the recirculation path on-off are opened and closed. The valve 360 was left closed, but not limited to this. That is, when the stack cooling is abnormal in the first cooling system 200, in addition to the introduction path on-off valve 250 and the recirculation path on-off valve 260, the introduction path on-off valve 350 and the recirculation path on-off valve 360 are also controlled to open. May be good. When the introduction path on-off valve 250 and the introduction path on-off valve 350 are opened, the introduction path 210 of the first cooling system 200 is also provided from the introduction path 410 of the third cooling system 400 in addition to the introduction path 310 of the second cooling system 300. If the refrigerant can be introduced via the communication introduction path 230 and the communication introduction path 330 and the return path on-off valve 260 and the return path on-off valve 360 are opened, in addition to the return path 320 of the second cooling system 300, the first 3 Refrigerant can be introduced into the return path 420 of the cooling system 400 from the return path 220 of the first cooling system 200 via the communication return path 240 and the communication return path 340. In this way, it is possible to suppress the degree of increase when controlling to increase the amount of refrigerant circulation in the second cooling system 300 and the third cooling system 400.

実施形態の燃料電池システム10では、第1燃料電池スタック11〜第3燃料電池スタック13の三つの冷却システムを有するが、第1燃料電池スタック11と第2燃料電池スタック12の二つの冷却システム、或いは4以上の冷却システムを有する形態にも適用できる。 The fuel cell system 10 of the embodiment has three cooling systems of the first fuel cell stack 11 to the third fuel cell stack 13, but two cooling systems of the first fuel cell stack 11 and the second fuel cell stack 12. Alternatively, it can be applied to a form having four or more cooling systems.

10…燃料電池システム、11…第1燃料電池スタック、12…第2燃料電池スタック、13…第3燃料電池スタック、200…第1冷却システム、210…導入路、211…ラジエーター、212…ファン、213…圧送ポンプ、214…ポンプモーター、220…還流路、221…温度センサー、222…三方弁、223…バイパス路、224…イオン交換器、230…連通導入路、240…連通還流路、250…導入路開閉弁、260…還流路開閉弁、300…第2冷却システム、310…導入路、311…ラジエーター、312…ファン、313…圧送ポンプ、314…ポンプモーター、320…還流路、321…温度センサー、322…三方弁、323…バイパス路、324…イオン交換器、330…連通導入路、340…連通還流路、350…導入路開閉弁、360…還流路開閉弁、400…第3冷却システム、410…導入路、411…ラジエーター、412…ファン、413…圧送ポンプ、414…ポンプモーター、420…還流路、421…温度センサー、422…三方弁、423…バイパス路、424…イオン交換器、500…制御部、510…監視部、520…第1制御部、530…第2制御部、600…ガス給排機構、700…電池出力制御部、800…負荷 10 ... Fuel cell system, 11 ... 1st fuel cell stack, 12 ... 2nd fuel cell stack, 13 ... 3rd fuel cell stack, 200 ... 1st cooling system, 210 ... Introduction path, 211 ... Radiator, 212 ... Fan, 213 ... pump, 214 ... pump motor, 220 ... return path, 221 ... temperature sensor, 222 ... three-way valve, 223 ... bypass path, 224 ... ion exchanger, 230 ... communication introduction path, 240 ... communication return path, 250 ... Introductory path on-off valve, 260 ... Refrigerating path on-off valve, 300 ... Second cooling system, 310 ... Introductory path, 311 ... Radiator, 312 ... Fan, 313 ... Pump pump, 314 ... Pump motor, 320 ... Refrigerating path, 321 ... Temperature Sensor, 322 ... three-way valve, 323 ... bypass path, 324 ... ion exchanger, 330 ... communication introduction path, 340 ... communication return path, 350 ... introduction path on-off valve, 360 ... return path on-off valve, 400 ... third cooling system , 410 ... Introduction path, 411 ... Radiator, 412 ... Fan, 413 ... Pump pump, 414 ... Pump motor, 420 ... Circulation path, 421 ... Temperature sensor, 422 ... Three-way valve, 423 ... Bypass path, 424 ... Ion exchanger, 500 ... Control unit, 510 ... Monitoring unit, 520 ... First control unit, 530 ... Second control unit, 600 ... Gas supply / exhaust mechanism, 700 ... Battery output control unit, 800 ... Load

Claims (1)

複数の燃料電池スタックと、該燃料電池スタックに冷媒を循環還流させてスタック冷却を図るよう前記燃料電池スタックごとに対応付けて設けられた複数の冷却システムと、該冷却システムによる前記スタック冷却を制御する制御部とを有する燃料電池システムであって、
前記複数の冷却システムのそれぞれは、
前記対応付けられた前記燃料電池スタックに前記冷媒を導入する導入路と、前記対応付けられた前記燃料電池スタックから排出された前記冷媒を導いて前記導入路に還流させる還流路とを有し、
前記複数の冷却システムは、
一つの冷却システムと他の冷却システムとにおいて、前記一つの冷却システムの前記導入路を前記他の冷却システムの前記導入路に連通させる連通導入路と、前記一つの冷却システムの前記還流路を前記他の冷却システムの前記還流路に連通させる連通還流路と、前記連通導入路に組み込まれた導入路開閉弁と、前記連通還流路に組み込まれた還流路開閉弁とを共有し、
前記制御部は、
前記複数の冷却システムの全てにおいて前記スタック冷却が正常である状況下では、前記導入路開閉弁と前記還流路開閉弁を閉弁制御し、
前記複数の冷却システムの一部において前記スタック冷却が非正常である状況下では、前記スタック冷却が非正常の前記冷却システムが前記他の冷却システムと共有する前記導入路開閉弁と前記還流路開閉弁とを開弁制御する、
燃料電池システム。
A plurality of fuel cell stacks, a plurality of cooling systems provided in association with each fuel cell stack so as to circulate and return the refrigerant to the fuel cell stacks to cool the stack, and control of the stack cooling by the cooling system. A fuel cell system having a control unit for
Each of the plurality of cooling systems
It has an introduction path for introducing the refrigerant into the associated fuel cell stack, and a return path for guiding the refrigerant discharged from the associated fuel cell stack and returning the refrigerant to the introduction path.
The plurality of cooling systems
In one cooling system and another cooling system, the communication introduction path for communicating the introduction path of the one cooling system with the introduction path of the other cooling system and the return path of the one cooling system are described. The communication return path that communicates with the return path of another cooling system, the introduction path on-off valve incorporated in the communication introduction path, and the return path on-off valve incorporated in the communication return path are shared.
The control unit
Under the situation where the stack cooling is normal in all of the plurality of cooling systems, the introduction path on-off valve and the return path on-off valve are controlled to be closed.
In a situation where the stack cooling is abnormal in a part of the plurality of cooling systems, the introduction path on-off valve and the recirculation path opening / closing valve shared by the cooling system with the abnormal stack cooling with the other cooling system. Control the valve opening,
Fuel cell system.
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