JP2020161491A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

To improve cooling performance of a fuel cell system, and also to suppress an increase in power consumption and NV deterioration.SOLUTION: A fuel cell system used in a vehicle comprises: a fuel cell; a pump which discharges a cooling medium for cooling the fuel cell; a heat exchanger in which the cooling medium circulates; a fan which cools the cooling medium; a heat dissipation path which circulates the cooling medium heated by the fuel cell to the fuel cell via the heat exchanger; a bypass path which circulates the cooling medium heated by the fuel cell to the fuel cell not via the heat exchanger; a valve which switches an output path of the cooling medium heated by the fuel cell; ;and a control device which controls the fan, the pump, and the valve. The control device comprises a climbing determining unit which determines a climbing state of the vehicle, and a cooling control unit which controls the valve so that the cooling medium flows in the heat dissipation path when the vehicle is in a climbing state, and controls the fan and the pump without reference to whether the vehicle is in the climbing state.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.

近年、燃料ガスと参加ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギー源とする燃料電池システムが注目されている。燃料電池は、温度特性を有するため、所定の温度範囲となるように制御する必要がある。そのため、燃料電池システムでは、燃料電池に冷却水を循環させ、ラジエータを介して放熱することが行われる。 In recent years, a fuel cell system using a fuel cell as an energy source, which generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and a participating gas, has attracted attention. Since the fuel cell has a temperature characteristic, it is necessary to control it so as to be within a predetermined temperature range. Therefore, in the fuel cell system, cooling water is circulated in the fuel cell and heat is dissipated through the radiator.

ところで、燃料電池は、エンジンに比較して発熱量が小さいため、冷却水と外気との温度差が小さく、ラジエータによる冷却能力が低い。また、燃料電池では、目標温度から動作温度上限までの温度差が小さい。そのため、外気温上昇時や高負荷運転時において、冷却水の温度が上限を超えないように、発電能力を調整する場合がある。 By the way, since the heat generation amount of the fuel cell is smaller than that of the engine, the temperature difference between the cooling water and the outside air is small, and the cooling capacity by the radiator is low. Further, in a fuel cell, the temperature difference from the target temperature to the upper limit of the operating temperature is small. Therefore, the power generation capacity may be adjusted so that the temperature of the cooling water does not exceed the upper limit when the outside air temperature rises or when the load is high.

発電能力の調整は、車両走行性能に影響するため好ましくない。そこで、例えば、特許文献１には、ナビゲーション装置等の外部情報提供手段から提供される、冷却水の温度に影響を与える情報に基づいて冷却水の温度の予測値を算出し、当該予測値に基づいて冷却水を所定温度に制御する手法が開示されている。これにより、冷却水の温度が上限に達するまでの時間を長くし、車両走行性能への影響を抑制することができる。 Adjusting the power generation capacity is not preferable because it affects the running performance of the vehicle. Therefore, for example, in Patent Document 1, a predicted value of the cooling water temperature is calculated based on information that affects the temperature of the cooling water provided by an external information providing means such as a navigation device, and the predicted value is used as the predicted value. Based on this, a method of controlling the cooling water to a predetermined temperature is disclosed. As a result, it is possible to prolong the time until the temperature of the cooling water reaches the upper limit and suppress the influence on the vehicle running performance.

特開２００５−３４３３９６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-343396

たしかに、特許文献１に開示される手法によれば、冷却水の温度が上限に達するまでの時間を長くすることが可能である。しかしながら、冷却水の温度の予測値に基づいて、冷却水の目標温度を低下させるだけでは、ウォータポンプやファン等の消費電力増加や、ＮＶ（Ｎｏｉｓｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）の悪化を招く可能性がある。 Certainly, according to the method disclosed in Patent Document 1, it is possible to lengthen the time until the temperature of the cooling water reaches the upper limit. However, simply lowering the target temperature of the cooling water based on the predicted value of the temperature of the cooling water may lead to an increase in power consumption of a water pump, a fan, or the like, or deterioration of NV (Noise Vibration).

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、燃料電池システムの冷却性能を向上させるとともに、消費電力増加やＮＶ悪化を抑制するものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is intended to improve the cooling performance of the fuel cell system and suppress the increase in power consumption and the deterioration of NV.

本発明の一側面に係る燃料電池システムは、燃料電池と、燃料電池を冷却する冷却媒体を吐出するポンプと、冷却媒体が流通する熱交換器と、冷却媒体を冷却するファンと、燃料電池で加熱された冷却媒体を、熱交換器を介して燃料電池に循環させる放熱経路と、燃料電池で加熱された冷却媒体を、熱交換器を介さずに燃料電池に循環させるバイパス経路と、燃料電池で加熱された冷却媒体の出力経路を切り替えるバルブと、ファン、ポンプ及びバルブを制御する制御装置と、を備え、制御装置は、車両の登坂状態を判定する登坂判定部と、登坂状態にある場合、冷却媒体が放熱経路を流れるようバルブを制御するとともに、登坂状態によらずに、ファン及びポンプを制御する冷却制御部と、を備える。 The fuel cell system according to one aspect of the present invention includes a fuel cell, a pump that discharges a cooling medium that cools the fuel cell, a heat exchanger through which the cooling medium flows, a fan that cools the cooling medium, and a fuel cell. A heat dissipation path that circulates the heated cooling medium to the fuel cell via a heat exchanger, a bypass path that circulates the cooling medium heated by the fuel cell to the fuel cell without going through the heat exchanger, and a fuel cell. A valve for switching the output path of the cooling medium heated by the above, a control device for controlling the fan, the pump, and the valve are provided, and the control device includes a climbing determination unit for determining the climbing state of the vehicle and a climbing state. It is provided with a cooling control unit that controls the valve so that the cooling medium flows through the heat dissipation path and controls the fan and the pump regardless of the climbing state.

本発明によれば、燃料電池システムの冷却性能を向上させるとともに、消費電力増加やＮＶ悪化を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve the cooling performance of the fuel cell system and suppress an increase in power consumption and deterioration of NV.

本発明の一実施形態である燃料電池システム１０の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell system 10 which is one Embodiment of this invention. 冷却水の温度及び冷却水の目標温度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the temperature of the cooling water and the target temperature of the cooling water. 車速及び勾配の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of a vehicle speed and a gradient. アクセル開度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the accelerator opening degree. 登坂状態の判定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the judgment result of the climbing state. ロータリバルブ３２の制御状態を示すグラフである。It is a graph which shows the control state of a rotary valve 32. ファン２４及びウォータポンプ２６の制御状態を示すグラフである。It is a graph which shows the control state of a fan 24 and a water pump 26. 燃料電池システム１０における冷却制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the cooling control in a fuel cell system 10.

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態である燃料電池システム１０の構成を示す図である。燃料電池システム１０は、移動体である車両に搭載され、動力源として用いられる。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system 10 according to an embodiment of the present invention. The fuel cell system 10 is mounted on a moving vehicle and is used as a power source.

図１に示すように、燃料電池システム１０は、燃料電池（ＦＣスタック）２０、ラジエータ（熱交換器）２２、ファン２４、ウォータポンプ２６、放熱経路２８、バイパス経路３０、ロータリバルブ３２、温度センサ３４、及び制御装置３６を備える。 As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 includes a fuel cell (FC stack) 20, a radiator (heat exchanger) 22, a fan 24, a water pump 26, a heat dissipation path 28, a bypass path 30, a rotary valve 32, and a temperature sensor. 34 and a control device 36 are provided.

燃料電池２０は、例えば、固体高分子電解質型燃料電池であり、基本単位となるセルが複数積層されて構成されている。燃料電池システム１０では、燃料電池２０を動作に適切な温度とするため、放熱経路２８及びバイパス経路３０を流れる冷却水（冷却媒体）により、燃料電池２０が冷却される。 The fuel cell 20 is, for example, a solid polymer electrolyte fuel cell, and is configured by stacking a plurality of cells as basic units. In the fuel cell system 10, in order to bring the fuel cell 20 to an appropriate temperature for operation, the fuel cell 20 is cooled by the cooling water (cooling medium) flowing through the heat dissipation path 28 and the bypass path 30.

ラジエータ２２は、冷却水を冷却するために設けられている。放熱経路２８を流れる冷却水がラジエータ２２を流通し、ラジエータ２２で放熱することにより、冷却水が冷却される。ファン２４は、ラジエータ２２の表面に強制的に風を送り出すことにより、ラジエータ２２における冷却水の冷却能力を向上させる。ファン２４の回転数は、制御装置３６により制御される。ファン２４の回転数が高くなるほど、ラジエータ２２の冷却能力は高くなる。 The radiator 22 is provided to cool the cooling water. The cooling water flowing through the heat radiating path 28 circulates in the radiator 22, and the cooling water is cooled by radiating heat in the radiator 22. The fan 24 improves the cooling capacity of the cooling water in the radiator 22 by forcibly blowing air to the surface of the radiator 22. The rotation speed of the fan 24 is controlled by the control device 36. The higher the rotation speed of the fan 24, the higher the cooling capacity of the radiator 22.

ウォータポンプ２６は、冷却水を吐出するポンプである。ウォータポンプ２６から吐出された冷却水が燃料電池２０を通ることにより、燃料電池２０が冷却される。燃料電池２０を冷却した冷却水は、放熱経路２８又はバイパス経路３０を介して循環する。ウォータポンプ２６による冷却水の吐出量（単位時間あたり）は、制御装置３６により制御される。ウォータポンプ２６による冷却水の吐出量が大きくなるほど、ラジエータ２２の冷却能力は高くなる。 The water pump 26 is a pump that discharges cooling water. The cooling water discharged from the water pump 26 passes through the fuel cell 20 to cool the fuel cell 20. The cooling water that has cooled the fuel cell 20 circulates through the heat dissipation path 28 or the bypass path 30. The amount of cooling water discharged by the water pump 26 (per unit time) is controlled by the control device 36. The larger the amount of cooling water discharged by the water pump 26, the higher the cooling capacity of the radiator 22.

放熱経路２８は、燃料電池２０で加熱された冷却水の温度を低下させるために、ラジエータ２２経由で冷却水を循環させるための経路である。バイパス経路３０は、ラジエータ２２を経由せずに冷却水を循環させるための経路である。ロータリバルブ３２は、冷却水の経路を制御するために設けられている。具体的には、ロータリバルブ３２は、燃料電池２０で加熱された冷却水の出力経路を切り替えることができる。例えば、冷却水を全て放熱経路２８に出力することもできるし、冷却水を全てバイパス経路に出力することもできる。また例えば、冷却水の一部を放熱経路２８に出力し、残りをバイパス経路３０に出力することもできる。ロータリバルブ３２の開閉は、制御装置３６により制御される。放熱経路２８に流れる冷却水の割合が大きくなるほど、ラジエータ２２の冷却能力は高くなる。 The heat dissipation path 28 is a path for circulating the cooling water via the radiator 22 in order to lower the temperature of the cooling water heated by the fuel cell 20. The bypass route 30 is a route for circulating the cooling water without passing through the radiator 22. The rotary valve 32 is provided to control the path of the cooling water. Specifically, the rotary valve 32 can switch the output path of the cooling water heated by the fuel cell 20. For example, all the cooling water can be output to the heat dissipation path 28, or all the cooling water can be output to the bypass path. Further, for example, a part of the cooling water can be output to the heat dissipation path 28, and the rest can be output to the bypass path 30. The opening and closing of the rotary valve 32 is controlled by the control device 36. The larger the proportion of the cooling water flowing through the heat dissipation path 28, the higher the cooling capacity of the radiator 22.

温度センサ３４は、冷却水の温度を検出するためのセンサである。温度センサ３４は、図１に示すように、冷却水の循環経路における燃料電池２０からの出口付近に設けられている。なお、温度センサ３４の配設位置はこれに限られない。例えば、冷却水の循環経路における燃料電池２０の入口付近に設けられていてもよい。 The temperature sensor 34 is a sensor for detecting the temperature of the cooling water. As shown in FIG. 1, the temperature sensor 34 is provided near the outlet from the fuel cell 20 in the cooling water circulation path. The arrangement position of the temperature sensor 34 is not limited to this. For example, it may be provided near the inlet of the fuel cell 20 in the cooling water circulation path.

制御装置３６は、燃料電池システム１０において冷却水を冷却するための制御を行う電子制御ユニットである。制御装置３６は、例えば、プロセッサ及びメモリを備え、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが実行することにより各種機能を実現することができる。具体的には、制御装置３６は、登坂判定部３８及び冷却制御部４０を備える。 The control device 36 is an electronic control unit that controls for cooling the cooling water in the fuel cell system 10. The control device 36 includes, for example, a processor and a memory, and various functions can be realized by the processor executing a program stored in the memory. Specifically, the control device 36 includes a climbing determination unit 38 and a cooling control unit 40.

登坂判定部３８は、ナビゲーション装置から取得されるナビゲーション情報や、車両に関する様々な情報である車両情報等に基づいて、登坂状態（上り坂を進む状態）であるかどうかを判定する。ナビゲーション情報には、例えば、地図情報や経路情報が含まれる。地図情報には、例えば、道路（リンク・ノード）に関する情報や、道路の勾配に関する情報が含まれる。また、地図情報には、例えば、車両の現在位置や進行方向を示す情報が含まれる。経路情報には、出発地、目的地、及び経路に関する情報が含まれる。車両情報には、例えば、車両の速度を示す車速情報や、アクセルの開度を示すアクセル開度情報、車両の出力トルクを示すトルク情報が含まれる。 The climbing determination unit 38 determines whether or not the vehicle is in a climbing state (a state of traveling uphill) based on navigation information acquired from the navigation device, vehicle information which is various information about the vehicle, and the like. Navigation information includes, for example, map information and route information. The map information includes, for example, information on roads (link nodes) and information on road slopes. Further, the map information includes, for example, information indicating the current position and the traveling direction of the vehicle. Route information includes information about origins, destinations, and routes. The vehicle information includes, for example, vehicle speed information indicating the speed of the vehicle, accelerator opening information indicating the opening degree of the accelerator, and torque information indicating the output torque of the vehicle.

登坂判定部３８は、例えば、地図情報又は経路情報に基づいて、車両の進行方向の道路の勾配を検出し、その検出結果に基づいて、登坂状態を判定することができる。なお、登坂判定部３８は、車両が上り坂にさしかかることを予測した時点（車両が実際に上り坂にさしかかる前の時点）で、登坂状態であると判定してもよい。 The climbing determination unit 38 can detect the slope of the road in the traveling direction of the vehicle based on, for example, map information or route information, and determine the climbing state based on the detection result. The climbing determination unit 38 may determine that the vehicle is in the climbing state at the time when the vehicle predicts that the vehicle is approaching the uphill (the time before the vehicle actually approaches the uphill).

また、登坂判定部３８は、車両情報に基づいて、登坂状態を判定してもよい。例えば、登坂判定部３８は、アクセル開度が所定値以上である場合に、登坂状態であると判定してもよい。なお、登坂判定部３８は、アクセル開度に加えて、ファン２４及びウォータポンプ２６が所定レベル以上で動作していることを、登坂状態と判定する際の条件としてもよい。また例えば、登坂判定部３８は、車速情報及びトルク情報に基づいて、登坂状態を判定してもよい。具体的には、登坂判定部３８は、平地走行時の車速及び出力トルクの関係を算出し、現在の車速及び出力トルクと比較することにより、登坂状態を判定してもよい。 Further, the climbing determination unit 38 may determine the climbing state based on the vehicle information. For example, the climbing determination unit 38 may determine that the vehicle is in a climbing state when the accelerator opening degree is equal to or greater than a predetermined value. In addition to the accelerator opening degree, the climbing determination unit 38 may determine that the fan 24 and the water pump 26 are operating at a predetermined level or higher as a condition for determining the climbing state. Further, for example, the climbing determination unit 38 may determine the climbing state based on the vehicle speed information and the torque information. Specifically, the climbing determination unit 38 may determine the climbing state by calculating the relationship between the vehicle speed and the output torque when traveling on flat ground and comparing it with the current vehicle speed and the output torque.

また、登坂判定部３８は、温度センサ３４から出力される温度情報に基づいて、登坂状態を判定してもよい。具体的には、登坂判定部３８は、冷却水の温度が所定値以上である状態が所定時間以上継続すると、高負荷運転の状態であると判断し、登坂状態であると判定することができる。 Further, the climbing determination unit 38 may determine the climbing state based on the temperature information output from the temperature sensor 34. Specifically, when the state in which the temperature of the cooling water is equal to or higher than a predetermined value continues for a predetermined time or longer, the hill climbing determination unit 38 determines that the vehicle is in a high load operation state and can determine that the hill climbing state is in effect. ..

また、登坂判定部３８は、登坂状態であると判定した後、ナビゲーション情報や車両情報、冷却水の温度情報等に基づいて、登坂状態の解除を判定することができる。例えば、登坂判定部３８は、地図情報又は経路情報に基づいて、車両の進行方向の道路の勾配を検出し、その検出結果に基づいて、登坂状態が解除されたと判定することができる。また例えば、登坂判定部３８は、冷却水の温度が所定値未満である状態が所定時間以上継続すると、低負荷運転の状態であると判断し、登坂状態が解除されたと判定することができる。 Further, the climbing determination unit 38 can determine that the climbing state is canceled based on the navigation information, the vehicle information, the temperature information of the cooling water, and the like after determining that the climbing state is in the climbing state. For example, the climbing determination unit 38 can detect the slope of the road in the traveling direction of the vehicle based on the map information or the route information, and can determine that the climbing state has been released based on the detection result. Further, for example, if the state in which the temperature of the cooling water is lower than the predetermined value continues for a predetermined time or more, the hill climbing determination unit 38 can determine that the hill is in a low load operation state and can determine that the hill climbing state has been released.

冷却制御部４０は、車両情報に基づいて、冷却水の温度が目標温度となるように、ファン２４、ウォータポンプ２６、及びロータリバルブ３２を制御する。例えば、冷却制御部４０は、車速の上昇や冷却水の温度の上昇に応じて、ファン２４の回転数やウォータポンプ２６の吐出量を上昇させたり、より多くの冷却水が放熱経路２８に流れるようロータリバルブ３２を制御したりすることができる。また、冷却制御部４０は、登坂判定部３８の判定結果に基づいて、ロータリバルブ３２を制御することができる。具体的には、登坂状態であると判定されると、冷却制御部４０は、冷却水の目標温度を低下させるとともに、冷却水が全て放熱経路２８を流れるようにロータリバルブ３２を制御することができる。なお、冷却制御部４０は、ファン２４及びウォータポンプ２６については、登坂状態によらずに、例えば、冷却水の目標温度や車速に応じた制御を行うことができる。 The cooling control unit 40 controls the fan 24, the water pump 26, and the rotary valve 32 so that the temperature of the cooling water becomes the target temperature based on the vehicle information. For example, the cooling control unit 40 increases the rotation speed of the fan 24 and the discharge amount of the water pump 26 in response to an increase in vehicle speed or an increase in the temperature of the cooling water, or more cooling water flows in the heat dissipation path 28. The rotary valve 32 can be controlled. Further, the cooling control unit 40 can control the rotary valve 32 based on the determination result of the climbing determination unit 38. Specifically, when it is determined that the vehicle is in an uphill state, the cooling control unit 40 lowers the target temperature of the cooling water and controls the rotary valve 32 so that all the cooling water flows through the heat dissipation path 28. it can. The cooling control unit 40 can control the fan 24 and the water pump 26 according to, for example, the target temperature of the cooling water and the vehicle speed, regardless of the climbing state.

図２Ａ〜図２Ｆは、燃料電池システム１０における冷却制御の一例を示す図である。図２Ａ〜図２Ｆに示すグラフの横軸は時刻である。図２Ａは、冷却水の温度及び冷却水の目標温度の変化を示すグラフである。図２Ｂは、車速及び勾配の変化を示すグラフである。図２Ｃは、アクセル開度の変化を示すグラフである。図２Ｄは、登坂状態の判定結果を示すグラフである。図２Ｅは、ロータリバルブ３２の制御状態を示すグラフである。図２Ｆは、ファン２４及びウォータポンプ２６の制御状態を示すグラフである。 2A to 2F are diagrams showing an example of cooling control in the fuel cell system 10. The horizontal axis of the graphs shown in FIGS. 2A to 2F is time. FIG. 2A is a graph showing changes in the temperature of the cooling water and the target temperature of the cooling water. FIG. 2B is a graph showing changes in vehicle speed and gradient. FIG. 2C is a graph showing changes in the accelerator opening degree. FIG. 2D is a graph showing the determination result of the climbing state. FIG. 2E is a graph showing a control state of the rotary valve 32. FIG. 2F is a graph showing a control state of the fan 24 and the water pump 26.

図２Ａ〜図２Ｆに示す例では、登坂判定部３８は、冷却水の温度が基準値（上限）以上である状態が所定時間継続され、かつ、アクセル開度が基準値以上である場合に、登坂状態であると判定している。また、登坂判定部３８は、冷却水の水温が基準値（下限）以下である状態が所定時間継続されると、登坂状態が解除されたと判定している。従って、図２Ｄに示すように、登坂状態の判定結果を示す値が、時刻Ｔ１に「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に変化し、時刻Ｔ２に「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に変化している。なお、登坂状態の判定手法はこれに限られず、前述したように、様々な手法を採用することができる。 In the example shown in FIGS. 2A to 2F, the climbing determination unit 38 is used when the temperature of the cooling water is equal to or higher than the reference value (upper limit) for a predetermined time and the accelerator opening is equal to or higher than the reference value. It is determined that the vehicle is climbing a slope. Further, the climbing determination unit 38 determines that the climbing state has been released when the state in which the water temperature of the cooling water is equal to or lower than the reference value (lower limit) is continued for a predetermined time. Therefore, as shown in FIG. 2D, the value indicating the determination result of the climbing state changes from "OFF" to "ON" at the time T1 and changes from "ON" to "OFF" at the time T2. The climbing state determination method is not limited to this, and as described above, various methods can be adopted.

そして、時刻Ｔ１に登坂状態が「ＯＮ」になると、冷却制御部４０は、図２Ａに示すように、冷却水の目標温度を低下させる。そして、冷却制御部４０は、図２Ｅに示すように、ロータリバルブ３２の制御状態を、車速等に応じて制御する通常状態から、冷却水を全て放熱経路２８に流す状態（放熱経路固定）に変化させる。一方、冷却制御部４０は、図２Ｆに示すように、登坂状態によらずに、ファン２４及びウォータポンプ２６を制御する（通常制御）。これにより、ロータリバルブ３２の制御によって冷却性能を向上させるとともに、ファン２４及びウォータポンプ２６を通常制御とすることにより、消費電力増加やＮＶ悪化を抑制することができる。 Then, when the climbing state becomes "ON" at time T1, the cooling control unit 40 lowers the target temperature of the cooling water as shown in FIG. 2A. Then, as shown in FIG. 2E, the cooling control unit 40 changes the control state of the rotary valve 32 from the normal state of controlling according to the vehicle speed and the like to a state in which all the cooling water flows through the heat dissipation path 28 (heat dissipation path fixed). Change. On the other hand, as shown in FIG. 2F, the cooling control unit 40 controls the fan 24 and the water pump 26 regardless of the climbing state (normal control). As a result, the cooling performance can be improved by controlling the rotary valve 32, and the increase in power consumption and the deterioration of NV can be suppressed by controlling the fan 24 and the water pump 26 normally.

図３は、燃料電池システム１０における冷却制御の一例を示すフローチャートである。まず、冷却制御部４０は、外気温度が所定温度（例えば２５℃）以上であるかどうかを判定する（Ｓ３０１）。外気温度が所定温度未満である場合（Ｓ３０１：Ｎ）、冷却制御部４０は、冷却水の目標温度や車速に応じて、ファン２４、ウォータポンプ２６、及びロータリバルブ３２を通常状態で制御する（Ｓ３０６）。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of cooling control in the fuel cell system 10. First, the cooling control unit 40 determines whether or not the outside air temperature is equal to or higher than a predetermined temperature (for example, 25 ° C.) (S301). When the outside air temperature is lower than the predetermined temperature (S301: N), the cooling control unit 40 controls the fan 24, the water pump 26, and the rotary valve 32 in a normal state according to the target temperature of the cooling water and the vehicle speed (S301: N). S306).

外気温度が所定温度以上である場合（Ｓ３０１：Ｙ）、登坂判定部３８は、登坂状態であるかどうかを判定する（Ｓ３０２）。登坂状態ではない場合（Ｓ３０２：Ｎ）、冷却制御部４０は、冷却水の目標温度や車速に応じて、ファン２４、ウォータポンプ２６、及びロータリバルブ３２を制御する（Ｓ３０６）。 When the outside air temperature is equal to or higher than the predetermined temperature (S301: Y), the climbing determination unit 38 determines whether or not the climbing state is present (S302). When not in the climbing state (S302: N), the cooling control unit 40 controls the fan 24, the water pump 26, and the rotary valve 32 according to the target temperature of the cooling water and the vehicle speed (S306).

登坂状態である場合（Ｓ３０２：Ｙ）、冷却制御部４０は、冷却水の目標温度を低下させる（Ｓ３０３）。そして、冷却水が全て放熱経路２８を流れるようにロータリバルブ３２を制御する（Ｓ３０４）。このとき、冷却制御部４０は、冷却水の目標温度や車速に応じて、ファン２４及びウォータポンプ２６を制御する（通常制御）。この状態は、登坂状態が継続している間（Ｓ３０５：Ｎ）、維持される。 In the climbing state (S302: Y), the cooling control unit 40 lowers the target temperature of the cooling water (S303). Then, the rotary valve 32 is controlled so that all the cooling water flows through the heat dissipation path 28 (S304). At this time, the cooling control unit 40 controls the fan 24 and the water pump 26 according to the target temperature of the cooling water and the vehicle speed (normal control). This state is maintained as long as the climbing state continues (S305: N).

登坂状態が解除されると（Ｓ３０５：Ｎ）、冷却制御部４０は、冷却水の目標温度を元に戻し、冷却水の目標温度や車速に応じて、ファン２４、ウォータポンプ２６、及びロータリバルブ３２を通常状態で制御する（Ｓ３０６）。 When the climbing state is released (S305: N), the cooling control unit 40 returns the target temperature of the cooling water to the original value, and depending on the target temperature of the cooling water and the vehicle speed, the fan 24, the water pump 26, and the rotary valve 32 is controlled in a normal state (S306).

以上の処理が、車両が走行（稼働）している間継続され（Ｓ３０７：Ｎ）、車両の走行が終了に伴い（Ｓ３０７：Ｙ）、終了する。 The above processing is continued while the vehicle is running (operating) (S307: N), and ends when the running of the vehicle ends (S307: Y).

以上、本実施形態の燃料電池システム１０について説明した。本実施形態の燃料電池システム１０によれば、登坂状態にある場合、冷却制御部４０は、冷却水が全て放熱経路２８を流れるようロータリバルブ３２を制御するとともに、登坂状態によらずに、ファン２４及びウォータポンプ２６を制御する。これにより、登坂状態時に冷却性能を向上させるとともに、消費電力増加やＮＶ悪化を抑制することができる。 The fuel cell system 10 of the present embodiment has been described above. According to the fuel cell system 10 of the present embodiment, when the vehicle is in a climbing state, the cooling control unit 40 controls the rotary valve 32 so that all the cooling water flows through the heat dissipation path 28, and the fan is not affected by the climbing state. 24 and the water pump 26 are controlled. As a result, the cooling performance can be improved in the climbing state, and the increase in power consumption and the deterioration of NV can be suppressed.

以上説明した各実施形態は、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。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、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、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 Each of the embodiments described above is for facilitating the understanding of the present invention, and is not for limiting the interpretation of the present invention. The present invention can be modified / improved without departing from the spirit thereof, and the present invention also includes an equivalent thereof. That is, those skilled in the art with appropriate design changes to each embodiment are also included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention. For example, each element included in each embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those exemplified, and can be appropriately changed. In addition, the elements included in each embodiment can be combined as technically possible, and the combination thereof is also included in the scope of the present invention as long as the features of the present invention are included.

１０ 燃料電池システム
２０ 燃料電池（ＦＣスタック）
２２ ラジエータ（熱交換器）
２４ ファン
２６ ウォータポンプ
２８ 放熱経路
３０ バイパス経路
３２ ロータリバルブ
３４ 温度センサ
３６ 制御装置
３８ 登坂判定部
４０ 冷却制御部 10 Fuel cell system 20 Fuel cell (FC stack)
22 Radiator (heat exchanger)
24 Fan 26 Water pump 28 Heat dissipation path 30 Bypass path 32 Rotary valve 34 Temperature sensor 36 Control device 38 Climbing judgment unit 40 Cooling control unit

Claims (5)

車両に用いられる燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池を冷却する冷却媒体を吐出するポンプと、
前記冷却媒体が流通する熱交換器と、
前記冷却媒体を冷却するファンと、
前記燃料電池で加熱された前記冷却媒体を、前記熱交換器を介して前記燃料電池に循環させる放熱経路と、
前記燃料電池で加熱された前記冷却媒体を、前記熱交換器を介さずに前記燃料電池に循環させるバイパス経路と、
前記燃料電池で加熱された前記冷却媒体の出力経路を切り替えるバルブと、
前記ファン、ポンプ及びバルブを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記車両の登坂状態を判定する登坂判定部と、
前記登坂状態にある場合、前記冷却媒体が前記放熱経路を流れるよう前記バルブを制御するとともに、前記登坂状態によらずに、前記ファン及び前記ポンプを制御する冷却制御部と、
を備える、
燃料電池システム。 A fuel cell system used in vehicles
With a fuel cell
A pump that discharges a cooling medium that cools the fuel cell,
The heat exchanger through which the cooling medium flows and
A fan that cools the cooling medium and
A heat dissipation path for circulating the cooling medium heated by the fuel cell to the fuel cell via the heat exchanger, and
A bypass path for circulating the cooling medium heated by the fuel cell to the fuel cell without going through the heat exchanger.
A valve that switches the output path of the cooling medium heated by the fuel cell, and
A control device that controls the fan, pump, and valve,
With
The control device is
A climbing determination unit that determines the climbing state of the vehicle,
In the climbing state, the cooling control unit that controls the valve so that the cooling medium flows through the heat dissipation path and controls the fan and the pump regardless of the climbing state.
To prepare
Fuel cell system. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記登坂判定部は、
ナビゲーション装置からの情報に基づいて前記登坂状態を判定する、
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1.
The climbing judgment unit
Judging the climbing state based on the information from the navigation device,
Fuel cell system. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記登坂判定部は、
前記車両のアクセルの開度を示すアクセル開度情報に基づいて前記登坂状態を判定する、
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1.
The climbing judgment unit
The climbing state is determined based on the accelerator opening information indicating the opening of the accelerator of the vehicle.
Fuel cell system. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記登坂判定部は、
前記車両の車速を示す車速情報と、前記車両の出力トルクを示すトルク情報とに基づいて、前記登坂状態を判定する、
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1.
The climbing judgment unit
The climbing state is determined based on the vehicle speed information indicating the vehicle speed of the vehicle and the torque information indicating the output torque of the vehicle.
Fuel cell system. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記登坂判定部は、
前記冷却媒体の温度を示す温度情報に基づいて前記登坂状態を判定する、
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1.
The climbing judgment unit
The climbing state is determined based on the temperature information indicating the temperature of the cooling medium.
Fuel cell system.
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