JP4639637B2 - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP4639637B2
JP4639637B2 JP2004141413A JP2004141413A JP4639637B2 JP 4639637 B2 JP4639637 B2 JP 4639637B2 JP 2004141413 A JP2004141413 A JP 2004141413A JP 2004141413 A JP2004141413 A JP 2004141413A JP 4639637 B2 JP4639637 B2 JP 4639637B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coolant
fuel cell
temperature
pump
temperature sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004141413A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005322596A (en
Inventor
雅宏 奥吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2004141413A priority Critical patent/JP4639637B2/en
Publication of JP2005322596A publication Critical patent/JP2005322596A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4639637B2 publication Critical patent/JP4639637B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04268Heating of fuel cells during the start-up of the fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746Pressure; Flow
    • H01M8/04768Pressure; Flow of the coolant
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

本発明は、燃料電池の温度を制御する燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system that controls the temperature of a fuel cell.

燃料電池(燃料電池スタック)の始動時などは、燃料電池内の温度が低温である場合があり、このような場合には燃料電池の始動が困難になったり、燃料電池の発電効率が低下したりするといった問題が生じる。そのため、燃料電池の始動時には、燃料電池を加熱したり、又はこれ以上冷やさないように制御することが好ましい。このような燃料電池の制御は、燃料電池内の温度を用いて行われている。一般的には、燃料電池内の温度は、燃料電池を冷却するための冷却剤を流通する通路(以下、「冷却剤流路」と呼ぶ)に配設した温度センサから取得している。   When starting a fuel cell (fuel cell stack), the temperature inside the fuel cell may be low. In such a case, it becomes difficult to start the fuel cell or the power generation efficiency of the fuel cell decreases. Problems occur. Therefore, when starting the fuel cell, it is preferable to control so that the fuel cell is not heated or cooled any further. Such control of the fuel cell is performed using the temperature in the fuel cell. In general, the temperature in the fuel cell is acquired from a temperature sensor disposed in a passage (hereinafter referred to as “coolant passage”) through which a coolant for cooling the fuel cell flows.

上記のような冷却剤の温度を測定して燃料電池の温度を制御する技術が、例えば特許文献1及び特許文献2に開示されている。特許文献1には、燃料電池の温度が所定温度以下である場合、冷却剤を燃料電池に供給するポンプを停止状態にするという技術が記載されている。また、特許文献2には、燃料電池の冷却系において、燃料電池の上流側と下流側の冷却剤の温度を測定し、燃料電池の始動時に、冷却剤の温度が上流側よりも下流側の方が低くなった場合には冷却剤の流れを反転させ、冷却剤の温度が下流よりも上流の方が所定温度以上低くなった場合には冷却剤の流れを元に戻すといった制御を繰り返す技術が記載されている。   Techniques for controlling the temperature of the fuel cell by measuring the temperature of the coolant as described above are disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example. Patent Document 1 describes a technique of stopping a pump that supplies coolant to a fuel cell when the temperature of the fuel cell is equal to or lower than a predetermined temperature. In Patent Document 2, in the fuel cell cooling system, the temperature of the coolant on the upstream side and the downstream side of the fuel cell is measured, and when the fuel cell is started, the temperature of the coolant is lower than the upstream side. Technology that reverses the flow of the coolant when the temperature is lower, and repeats the control to restore the flow of the coolant when the temperature of the coolant is lower than the downstream by a predetermined temperature or more. Is described.

しかしながら、上記の特許文献1に記載された技術では、燃料電池内の温度と温度センサが測定する温度にずれがあり(時間遅れなど)、現在の燃料電池内の温度が正確に測定されていないという問題があった。一方、特許文献2に開示された技術では、冷却剤流路中に加熱装置を設けているため、燃料電池の制御を行う装置が大型化するといった問題があった。   However, in the technique described in Patent Document 1 described above, there is a difference between the temperature in the fuel cell and the temperature measured by the temperature sensor (eg, time delay), and the current temperature in the fuel cell is not accurately measured. There was a problem. On the other hand, the technique disclosed in Patent Document 2 has a problem that the apparatus for controlling the fuel cell is enlarged because the heating device is provided in the coolant channel.

特開2003−36874号公報JP 2003-36874 A 特開2002−319423号公報JP 2002-319423 A

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、燃料電池の始動時などにおいて、現在の燃料電池の温度を精度よく取得して速やかにその温度を上昇させることを可能とし、簡便に構成される燃料電池システムを提供することにある。   The present invention has been made to solve such a problem, and the object of the present invention is to obtain the current temperature of the fuel cell with high accuracy at the time of starting the fuel cell, etc. An object of the present invention is to provide a fuel cell system that can be easily raised.

本発明の1つの観点では、燃料電池システムは、燃料電池を冷却する冷却剤を流通する冷却剤流路と、前記冷却剤を前記燃料電池に供給する冷却剤供給手段と、前記冷却剤を前記燃料電池の両側から交互に供給するように前記冷却剤供給手段を制御する交互供給制御手段と、前記燃料電池の近傍の前記冷却剤流路に配設され、前記冷却剤の温度を検出する温度検出手段と、を備え、前記交互供給制御手段は、前記冷却剤を一方向に移動させるときに元の位置にまで戻すことなく、且つ前記燃料電池の一方から供給する冷却剤の量と他方から供給する冷却剤の量が略等しくなるように前記冷却剤供給手段を制御すると共に、前記冷却剤を一方向に移動し始めるときに前記燃料電池内に存在し、移動方向の先端に位置する冷却剤が、前記移動の終了時に少なくとも前記温度検出手段に到達するように前記冷却剤供給手段の制御を行う。
In one aspect of the present invention, a fuel cell system includes a coolant channel that circulates a coolant that cools a fuel cell, a coolant supply unit that supplies the coolant to the fuel cell, and the coolant that includes the coolant. An alternate supply control means for controlling the coolant supply means so as to alternately supply from both sides of the fuel cell; and a temperature at which the coolant is detected in the coolant flow path in the vicinity of the fuel cell. Detecting means , wherein the alternate supply control means does not return to the original position when the coolant is moved in one direction, and the amount of coolant supplied from one of the fuel cells and the other. The coolant supply means is controlled so that the amount of coolant to be supplied is substantially equal , and the coolant that is present in the fuel cell when starting to move the coolant in one direction and located at the tip in the movement direction Agent at the end of the transfer Performing control of the coolant supply unit sometimes to reach at least the temperature detecting means.

上記の燃料電池システムは、例えば燃料電池により駆動される燃料電池自動車などに搭載される。燃料電池システムは、燃料電池を冷却する冷却剤を流通する冷却剤流路と、冷却剤を燃料電池に供給するポンプなどの冷却剤供給手段と、燃料電池の近傍の冷却剤流路に配設され、冷却剤の温度を検出する温度検出手段と、を有している。更に、燃料電池システムは、冷却剤を燃料電池の両側から交互に供給するように冷却剤供給手段を制御する交互供給制御手段を有する。交互供給制御手段は、燃料電池の一方から供給する冷却剤の量と他方から供給する冷却剤の量が略等しくなるように冷却剤供給手段を制御する。このとき、交互供給制御手段は、冷却剤を一方向に移動させるときに元の位置にまで戻さないように、即ち冷却剤が冷却剤流路内を一周しないように冷却剤供給手段を制御する。以上により、燃料電池システムは、交互に同量の冷却剤を燃料電池に供給するので、燃料電池に低温の冷却剤を供給し続けることがない。よって、燃料電池システムは、簡便な構成で、燃料電池の温度を低下させることなく、速やかに温度を上昇させることができる。
また、交互供給制御手段は、冷却剤を一方向に移動し始めるときに燃料電池内に存在し、移動方向の先端に位置する冷却剤が、移動の終了時に少なくとも温度検出手段に到達するように冷却剤供給手段の制御を行う。この場合、交互供給制御手段は、冷却剤を一方向に移動し始めるとき燃料電池内に存在した冷却剤の先端が、温度検出手段に到達するまで冷却剤を移動させる。即ち、交互供給制御手段は、燃料電池内に存在した冷却剤の先端が温度センサなどに到達したときに、冷却剤を移動する方向を反転させる。こうするのは、燃料電池内に存在した冷却剤の温度は燃料電池の温度を精度良く反映しているため、燃料電池の現在の正確な温度を取得することができるからである。更に、冷却剤の先端が温度センサに到達したところで冷却剤の移動方向を反転させるため、燃料電池内への低温の冷却剤の侵入を最小限に抑えることができる。以上より、燃料電池システムは、燃料電池の温度を低下させることなく、燃料電池の現在の正確な温度を取得することができる。
The fuel cell system is mounted on, for example, a fuel cell vehicle driven by a fuel cell. The fuel cell system is disposed in a coolant channel for circulating a coolant for cooling the fuel cell, a coolant supply means such as a pump for supplying the coolant to the fuel cell, and a coolant channel in the vicinity of the fuel cell. And temperature detecting means for detecting the temperature of the coolant . Further, the fuel cell system has alternate supply control means for controlling the coolant supply means so as to alternately supply the coolant from both sides of the fuel cell. The alternate supply control means controls the coolant supply means so that the amount of the coolant supplied from one of the fuel cells is substantially equal to the amount of the coolant supplied from the other. At this time, the alternate supply control means controls the coolant supply means so that it does not return to the original position when the coolant is moved in one direction, that is, the coolant does not go around the coolant flow path. . As described above, since the fuel cell system alternately supplies the same amount of coolant to the fuel cell, it does not continue to supply the low-temperature coolant to the fuel cell. Therefore, the fuel cell system has a simple configuration and can quickly increase the temperature without decreasing the temperature of the fuel cell.
The alternate supply control means is present in the fuel cell when the coolant starts to move in one direction, and the coolant located at the tip in the movement direction reaches at least the temperature detection means at the end of the movement. Control of the coolant supply means is performed. In this case, the alternate supply control means moves the coolant until the tip of the coolant present in the fuel cell reaches the temperature detecting means when the coolant starts to move in one direction. That is, the alternate supply control means reverses the direction of movement of the coolant when the coolant leading edge present in the fuel cell reaches the temperature sensor or the like. This is because the temperature of the coolant present in the fuel cell accurately reflects the temperature of the fuel cell, so that the current accurate temperature of the fuel cell can be obtained. Furthermore, since the direction of movement of the coolant is reversed when the coolant tip reaches the temperature sensor, it is possible to minimize the penetration of the coolant at a low temperature into the fuel cell. As described above, the fuel cell system can acquire the current accurate temperature of the fuel cell without reducing the temperature of the fuel cell.

上記の燃料電池システムの一態様では、前記交互供給手段は、前記燃料電池の始動時に前記冷却剤供給手段の制御を行う。燃料電池の始動時においては燃料電池内の温度が低温である場合があるため、交互供給手段は、燃料電池に低温の冷却剤を供給し続けないように冷却剤供給手段を制御する。   In one aspect of the fuel cell system, the alternate supply unit controls the coolant supply unit when the fuel cell is started. Since the temperature in the fuel cell may be low when the fuel cell is started, the alternate supply unit controls the coolant supply unit so that the low-temperature coolant is not continuously supplied to the fuel cell.

上記の燃料電池システムの他の一態様では、前記交互供給制御手段は、前記検出された温度が所定温度以下である場合に、前記冷却剤供給手段の制御を行う。この態様では、交互供給制御手段は、検出された温度が所定温度以下である場合に、冷却剤供給手段の制御を行う。即ち、燃料電池の温度が低温である場合にのみ、交互に同量の冷却剤を燃料電池に供給する制御を行い、燃料電池の温度が低温でない場合は通常の供給を行う。これにより、燃料電池が低温である場合に、その温度上昇を妨げることなく、燃料電池の温度を正確に検出することが可能となる。
In another aspect of the fuel cell system, the alternate supply control unit controls the coolant supply unit when the detected temperature is equal to or lower than a predetermined temperature. In this aspect, the alternate supply control unit controls the coolant supply unit when the detected temperature is equal to or lower than the predetermined temperature. That is, control is performed so that the same amount of coolant is alternately supplied to the fuel cell only when the temperature of the fuel cell is low, and normal supply is performed when the temperature of the fuel cell is not low. As a result, when the fuel cell is at a low temperature, the temperature of the fuel cell can be accurately detected without hindering the temperature rise.

好適には、前記交互供給手段は、前記冷却剤を前記燃料電池の両側から交互に繰り返し供給するように前記冷却剤供給手段を制御する。これにより、温度検出手段が検出する冷却剤の温度のサンプル数を増やすことができ、燃料電池システムは、更に精度良く燃料電池の温度を測定することができる。   Preferably, the alternate supply means controls the coolant supply means so as to alternately and repeatedly supply the coolant from both sides of the fuel cell. Thereby, the number of samples of the temperature of the coolant detected by the temperature detecting means can be increased, and the fuel cell system can measure the temperature of the fuel cell with higher accuracy.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[燃料電池システムの構成]
図1は、本発明の1つの実施形態に係る燃料電池システムを示す概略構成図である。
[Configuration of fuel cell system]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system according to one embodiment of the present invention.

図1において燃料電池システム100は、冷却剤流路2と、ポンプ4と、コントローラ5と、温度センサ6と、を備えている。燃料電池システム100は、燃料電池(燃料電池スタック)1に供給する冷却剤(例えば、冷却水)3を制御するシステムである。   In FIG. 1, the fuel cell system 100 includes a coolant flow path 2, a pump 4, a controller 5, and a temperature sensor 6. The fuel cell system 100 is a system that controls a coolant (for example, cooling water) 3 supplied to the fuel cell (fuel cell stack) 1.

燃料電池1は、電解質膜の両面に、ガスが拡散可能な多孔質層等の構造を有する電極を成膜した電池セルを、層間に導電性のセパレータを挟んで積層したもので、積層数に応じた出力電圧を取り出すことができる。また、燃料電池1は、車両駆動用のモータの給電源であり、300V程度の直流の高電圧を発生するようになっている。燃料電池1の発電電圧は、モータに指令トルク等に応じた電流を供給する図示しないインバータなどに出力されるようになっている。また、燃料電池1の発電電圧は、DC−DCコンバータで降圧されて、車両に搭載される種々の補機や、これらへの給電用の二次電池であるバッテリに出力されるようになっている。   The fuel cell 1 is formed by laminating battery cells in which electrodes having a structure such as a porous layer capable of diffusing gas are formed on both surfaces of an electrolyte membrane with a conductive separator interposed between the layers. A corresponding output voltage can be taken out. The fuel cell 1 is a power supply for a motor for driving the vehicle, and generates a high DC voltage of about 300V. The generated voltage of the fuel cell 1 is output to an inverter (not shown) that supplies a current corresponding to a command torque or the like to the motor. In addition, the power generation voltage of the fuel cell 1 is stepped down by a DC-DC converter and output to various auxiliary machines mounted on the vehicle and a battery as a secondary battery for supplying power to these. Yes.

冷却剤流路2は、燃料電池1に冷却剤3を供給するための流路である。冷却剤流路2中には、燃料電池1や、ポンプ4や、図示しない熱交換機などが設けられている。この熱交換器により、冷却剤3は冷却される。冷却剤流路2は、燃料電池1内で繋がっている。また、冷却剤流路2の両端部(符号2a、2bで示す)は図示しない位置にて接続されているため、冷却剤3は冷却剤流路2及び燃料電池1内を循環する。   The coolant channel 2 is a channel for supplying the coolant 3 to the fuel cell 1. In the coolant flow path 2, a fuel cell 1, a pump 4, a heat exchanger (not shown), and the like are provided. The coolant 3 is cooled by this heat exchanger. The coolant channel 2 is connected in the fuel cell 1. Further, since both ends (indicated by reference numerals 2 a and 2 b) of the coolant channel 2 are connected at positions not shown, the coolant 3 circulates in the coolant channel 2 and the fuel cell 1.

ポンプ4は、冷却剤流路2内で冷却剤3を循環させる駆動力を発生する装置であり、駆動電圧の大きさによってその駆動量(例えば、ポンプ4の回転数)を調節可能となっている。また、ポンプ4は、回転させる方向を逆回転にすることで、冷却剤流路2内で冷却剤3が流れる方向を反転することができる。即ち、ポンプ4は、矢印10で示すように2方向に冷却剤3を流すことができる。よって、燃料電池1に対して両側から冷却剤3を供給することができる。なお、ポンプ4は、コントローラ5から供給される制御信号S2によって制御される。以上のように、ポンプ4は、燃料電池システム10内で冷却剤3を燃料電池1に供給する冷却剤供給手段として機能する。   The pump 4 is a device that generates a driving force that circulates the coolant 3 in the coolant channel 2, and the drive amount (for example, the rotation speed of the pump 4) can be adjusted by the magnitude of the drive voltage. Yes. Moreover, the pump 4 can reverse the direction in which the coolant 3 flows in the coolant channel 2 by reversing the direction of rotation. That is, the pump 4 can flow the coolant 3 in two directions as indicated by the arrow 10. Therefore, the coolant 3 can be supplied to the fuel cell 1 from both sides. The pump 4 is controlled by a control signal S2 supplied from the controller 5. As described above, the pump 4 functions as a coolant supply unit that supplies the coolant 3 to the fuel cell 1 in the fuel cell system 10.

温度センサ6は、燃料電池1の近傍の冷却剤流路2上に配設されている。温度センサ6は、冷却剤流路2を流通する冷却剤3の温度を検出する。即ち、温度センサ6は、冷却剤の温度を検出する温度検出手段として機能する。なお、温度センサ6の検出した温度に対応する信号S1は、コントローラ5に供給される。   The temperature sensor 6 is disposed on the coolant channel 2 in the vicinity of the fuel cell 1. The temperature sensor 6 detects the temperature of the coolant 3 flowing through the coolant channel 2. That is, the temperature sensor 6 functions as a temperature detection unit that detects the temperature of the coolant. A signal S 1 corresponding to the temperature detected by the temperature sensor 6 is supplied to the controller 5.

コントローラ5は、図示しないCPU、ROM、RAM、A/D変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。コントローラ5は、温度センサ6から供給される温度に対応する信号S1に基づいて、ポンプ4を制御する。本実施形態では、コントローラ5は、冷却剤3の温度に対応する信号S1に基づいて、冷却剤3を燃料電池1の両側から交互に供給するようにポンプ4を制御する。具体的には、コントローラ9は、燃料電池1の始動時(即ち、燃料電池1が低温である場合)に、燃料電池1の温度を低下させることなく、燃料電池1の現在の温度を正確に取得するために、ポンプ4による冷却剤3を流す方向を制御する。コントローラ5が行う詳細な制御方法については、後述する。以上のように、コントローラ5は、冷却剤3を燃料電池1の両側から交互に供給するように冷却剤供給手段(ポンプ4)を制御する交互供給制御手段として機能する。なお、燃料電池システム100が車両などに搭載される場合は、車両内のECU(Engine Control Unit)が上記のコントローラ5の役割を担うことができる。   The controller 5 includes a CPU, a ROM, a RAM, an A / D converter, an input / output interface, and the like (not shown). The controller 5 controls the pump 4 based on the signal S1 corresponding to the temperature supplied from the temperature sensor 6. In the present embodiment, the controller 5 controls the pump 4 so as to alternately supply the coolant 3 from both sides of the fuel cell 1 based on the signal S <b> 1 corresponding to the temperature of the coolant 3. Specifically, the controller 9 accurately determines the current temperature of the fuel cell 1 without lowering the temperature of the fuel cell 1 when the fuel cell 1 is started (that is, when the fuel cell 1 is at a low temperature). In order to acquire, the direction in which the coolant 3 flows by the pump 4 is controlled. A detailed control method performed by the controller 5 will be described later. As described above, the controller 5 functions as an alternate supply control unit that controls the coolant supply unit (pump 4) so as to alternately supply the coolant 3 from both sides of the fuel cell 1. When the fuel cell system 100 is mounted on a vehicle or the like, an ECU (Engine Control Unit) in the vehicle can serve as the controller 5 described above.

次に、本実施形態に係るコントローラ5によるポンプ4の制御について、具体的に図2を用いて説明する。   Next, the control of the pump 4 by the controller 5 according to the present embodiment will be specifically described with reference to FIG.

図2は、冷却剤3を流す方向を反転させたときの様子を示す図である。図2(a)は、ポンプ4の始動前の状態、即ち停止状態にあるときの様子を示す図である。符号A1は燃料電池2内にある冷却剤を示しており、この場合、ポンプ4は停止状態にあるので冷却剤A1は移動していない。なお、図2においては、説明を簡単にするために、燃料電池1内の冷却剤が流通する流路を直線で構成したものを示している。   FIG. 2 is a diagram illustrating a state when the direction in which the coolant 3 flows is reversed. FIG. 2A is a diagram showing a state before the pump 4 is started, that is, when the pump 4 is in a stopped state. Reference numeral A1 indicates the coolant in the fuel cell 2. In this case, the coolant A1 is not moved because the pump 4 is in a stopped state. In FIG. 2, for simplicity of explanation, the flow path through which the coolant in the fuel cell 1 flows is configured by a straight line.

図2(b)は、ポンプ4を始動させた後、冷却剤3の紙面右方向(矢印11で示す方向)への移動が終了したときの様子を示す図である。図2(b)に示すように、コントローラ5は、燃料電池1内にあった冷却剤A1の先端が温度センサ6に到達したときに、ポンプ4による一方向への冷却剤3の移動を停止している。本実施形態では、コントローラ5は、燃料電池1が低温である場合に、冷却剤A1が温度センサ6に到達するまで移動させる。こうするのは、燃料電池1内に存在した冷却剤A1の温度は燃料電池1の温度を精度良く反映しているため、コントローラ5が、燃料電池1の現在の正確な温度を取得することができるからである。   FIG. 2B is a diagram illustrating a state when the movement of the coolant 3 in the right direction (the direction indicated by the arrow 11) of the coolant 3 is completed after the pump 4 is started. As shown in FIG. 2 (b), the controller 5 stops the movement of the coolant 3 in one direction by the pump 4 when the tip of the coolant A 1 in the fuel cell 1 reaches the temperature sensor 6. is doing. In the present embodiment, the controller 5 moves until the coolant A1 reaches the temperature sensor 6 when the fuel cell 1 is at a low temperature. This is because the temperature of the coolant A1 present in the fuel cell 1 accurately reflects the temperature of the fuel cell 1, so that the controller 5 can obtain the current accurate temperature of the fuel cell 1. Because it can.

更に、コントローラ5は、冷却剤A1の先端が温度センサ6に到達したときに、冷却剤3の一方向への移動を停止する(即ち、この後に冷却剤3の移動を反転させる)。こうするのは、冷却剤3を大きく移動させると、多くの低温の冷却剤3が燃料電池1内に侵入してくるため、燃料電池1の温度の上昇を妨げてしまうからである。なお、コントローラ5は、冷却剤3を一方向に移動する際、冷却剤3が冷却剤流路2内を一周しないようにポンプ4を制御するものとする。   Further, the controller 5 stops the movement of the coolant 3 in one direction when the front end of the coolant A1 reaches the temperature sensor 6 (that is, reverses the movement of the coolant 3 thereafter). This is because if the coolant 3 is moved greatly, a large amount of the low-temperature coolant 3 enters the fuel cell 1, thereby preventing the temperature of the fuel cell 1 from rising. Note that the controller 5 controls the pump 4 so that the coolant 3 does not go around the coolant flow path 2 when the coolant 3 moves in one direction.

図2(c)は、冷却剤3の移動方向を反転させた後、冷却剤3の紙面左方向(矢印12で示す方向)への移動が終了したときの様子を示す図である。図2(c)に示すように、コントローラ5は、冷却剤3の移動方向を反転させた後、冷却剤A1が元の場所、即ち燃料電池1内に戻ったときに、ポンプ4による紙面左方向への冷却剤3の移動を停止している。つまり、コントローラ5は、燃料電池1の一方から供給する冷却剤3の量と、他方から供給する冷却剤3の量が略等しくなるようにポンプ4を制御する。   FIG. 2C is a diagram illustrating a state when the movement of the coolant 3 in the left direction (the direction indicated by the arrow 12) of the coolant 3 is completed after reversing the moving direction of the coolant 3. As shown in FIG. 2 (c), the controller 5 reverses the moving direction of the coolant 3, and then when the coolant A 1 returns to the original location, ie, the fuel cell 1, The movement of the coolant 3 in the direction is stopped. That is, the controller 5 controls the pump 4 so that the amount of the coolant 3 supplied from one side of the fuel cell 1 is substantially equal to the amount of the coolant 3 supplied from the other side.

こうするのは、冷却剤3の移動方向を反転させたときに、もともと燃料電池1内にあった冷却剤A1が反転により燃料電池1内に戻るようにするためである。燃料電池1が低温である場合には、基本的には燃料電池1内における冷却剤3の移動を抑え、燃料電池1の温度を即座に上昇させることが好ましい。しかし、実際には、燃料電池1の温度は、燃料電池1内を流通する冷却剤3の温度を燃料電池1の外部に設けられた温度センサ6により測定することにより得られる。よって、冷却剤の移動方向を交互に反転させることにより、燃料電池1内にあった冷却剤A1を一方向へ移動させて温度センサ6の位置まで引き出して温度を測定し、その後逆方向へ移動させて燃料電池1内に戻す。これにより、燃料電池内に次々と新しい冷却剤3が流入して燃料電池1が冷却されてしまうことを防止している。   This is because when the moving direction of the coolant 3 is reversed, the coolant A1 originally in the fuel cell 1 returns to the fuel cell 1 by the reversal. When the fuel cell 1 is at a low temperature, basically, it is preferable to suppress the movement of the coolant 3 in the fuel cell 1 and immediately raise the temperature of the fuel cell 1. However, in practice, the temperature of the fuel cell 1 is obtained by measuring the temperature of the coolant 3 flowing through the fuel cell 1 with a temperature sensor 6 provided outside the fuel cell 1. Therefore, by reversing the moving direction of the coolant alternately, the coolant A1 that has been in the fuel cell 1 is moved in one direction, pulled to the position of the temperature sensor 6 and measured for temperature, and then moved in the opposite direction. To return to the fuel cell 1. This prevents new coolant 3 from flowing into the fuel cell one after another and cooling the fuel cell 1.

なお、実際には冷却剤3としては冷却水などの流体を使用することが多いため、冷却剤A1の先端部分を一点に決めることは難しい。よって、冷却剤A1の先端部分をある程度の幅を持った範囲と考えて冷却剤3の移動量の制御を行うことが望ましい。具体的には、燃料電池1内に存在する冷却剤A1の体積よりもいくらか大きい体積の冷却剤3を交互に反転させて移動することにより、燃料電池1内に存在していた冷却剤A1の一部の温度を温度センサ6により確実に測定することが可能となる。   In practice, a fluid such as cooling water is often used as the coolant 3, so it is difficult to determine the tip of the coolant A1 as one point. Therefore, it is desirable to control the amount of movement of the coolant 3 by considering the tip of the coolant A1 as a range having a certain width. Specifically, the coolant 3 having a volume somewhat larger than the volume of the coolant A1 present in the fuel cell 1 is alternately reversed and moved, so that the coolant A1 present in the fuel cell 1 is moved. Part of the temperature can be reliably measured by the temperature sensor 6.

本実施形態では、コントローラ5は、図2(a)に示した状態から図2(c)に示した状態になるまでの冷却剤3の移動を繰り返して行う。これにより、コントローラ5が取得する冷却剤3の温度のサンプルが増えるため、燃料電池1の温度を精度良く測定することができる。更に、冷却剤3の移動を繰り返し行っても、燃料電池1内にあった冷却剤A1が再び燃料電池1内に戻るように冷却剤の移動方向を交互に切り替えているので、燃料電池1の温度の上昇を妨げることはない。これにより、本実施形態に係る燃料電池システム100は、燃料電池1の温度上昇を妨げることなく、正確に燃料電池1の温度を測定することができる。   In the present embodiment, the controller 5 repeatedly performs the movement of the coolant 3 from the state shown in FIG. 2A to the state shown in FIG. Thereby, since the sample of the temperature of the coolant 3 acquired by the controller 5 increases, the temperature of the fuel cell 1 can be accurately measured. Furthermore, even if the movement of the coolant 3 is repeated, the moving direction of the coolant is alternately switched so that the coolant A1 in the fuel cell 1 returns to the fuel cell 1 again. It does not prevent the temperature from rising. Thereby, the fuel cell system 100 according to the present embodiment can accurately measure the temperature of the fuel cell 1 without hindering the temperature rise of the fuel cell 1.

また、燃料電池システム100が有する冷却剤流路2やポンプ4や温度センサ6などは、一般的に車両に搭載される燃料電池システムが有しているものであるので、既存の構成を変更することなく上記のような制御を行うことができる。したがって、新たな装置を設けることなく、燃料電池システムを簡便に構成することができる。   In addition, the coolant channel 2, the pump 4, the temperature sensor 6, and the like included in the fuel cell system 100 are generally included in a fuel cell system that is mounted on a vehicle, so that the existing configuration is changed. The above control can be performed without any problem. Therefore, the fuel cell system can be simply configured without providing a new device.

更に、冷却剤3を燃料電池1の両側から交互に流入させるため、結果的に燃料電池1内で冷却剤3をかき混ぜることになり、燃料電池1内の温度分布を一定にすることができる。これにより、燃料電池1が有する複数の電池セルにおける電圧のばらつき等を小さくすることができ、発電効率を向上させることもできる。   Furthermore, since the coolant 3 is alternately introduced from both sides of the fuel cell 1, the coolant 3 is agitated in the fuel cell 1 as a result, and the temperature distribution in the fuel cell 1 can be made constant. Thereby, the dispersion | variation in the voltage etc. in the some battery cell which the fuel cell 1 has can be made small, and electric power generation efficiency can also be improved.

次に、図2に示すようにコントローラ5がポンプ4を制御したときの、温度センサ6の出力信号S1の例を図3に示す。   Next, FIG. 3 shows an example of the output signal S1 of the temperature sensor 6 when the controller 5 controls the pump 4 as shown in FIG.

図3は、横軸に時間を示し、縦軸に温度センサ6の出力を示す。コントローラ5は燃料電池1の一方から供給する冷却剤3の量と他方から供給する冷却剤3の量が略等しくなるようにポンプ4を制御しているため、出力信号S1は図3に示すような波形になる。この場合、出力値がB1であるときの温度が、燃料電池1の温度に相当するものとなる。このように、冷却剤3を移動させる方向を繰り返し反転させることで、取得する温度のサンプル数が増えるため、燃料電池1の温度を精度良く測定することができる。なお、図3は説明の便宜上、温度の検出中に燃料電池1の温度上昇がないものについて示している(即ち、B1の値は一定である)が、実際には燃料電池1の温度が上昇すると、燃料電池1の温度に対応する出力値B1は上昇することになる。   FIG. 3 shows time on the horizontal axis and the output of the temperature sensor 6 on the vertical axis. Since the controller 5 controls the pump 4 so that the amount of the coolant 3 supplied from one side of the fuel cell 1 is substantially equal to the amount of the coolant 3 supplied from the other side, the output signal S1 is as shown in FIG. Waveform. In this case, the temperature when the output value is B1 corresponds to the temperature of the fuel cell 1. In this manner, by repeatedly inverting the direction in which the coolant 3 is moved, the number of samples of the temperature to be acquired increases, so that the temperature of the fuel cell 1 can be measured with high accuracy. For convenience of explanation, FIG. 3 shows the case where the temperature of the fuel cell 1 does not increase during temperature detection (that is, the value of B1 is constant), but the temperature of the fuel cell 1 actually increases. Then, the output value B1 corresponding to the temperature of the fuel cell 1 increases.

なお、コントローラ5が冷却剤3の移動方向を反転させる周期Tは、冷却剤3を移動すべき量(体積)に基づいてポンプ4の性能により一意的に定まるものである。即ち、冷却剤3を移動させる体積は燃料電池1と温度センサ6までの冷却剤流路2の距離及び冷却剤流路2の断面積などから一意的に定まり、この体積とポンプ4の性能に基づいてポンプ4を駆動すべき回転数も決定される。これにより、冷却剤3の移動方向を反転させる周期Tが決まる。例えば、ポンプ4をn回回転させると燃料電池1内の冷却剤A1の先頭部分が温度センサ6に到達する場合、コントローラ5は、ポンプ4を所定回転数nだけ回転させる毎に、ポンプ4の回転を逆回転にする制御を繰り返し行う。コントローラ5は、温度センサ6の出力波形S1におけるピーク値を“2T”毎に取得し、この出力値を燃料電池1の温度として用いることができる。   The period T at which the controller 5 reverses the moving direction of the coolant 3 is uniquely determined by the performance of the pump 4 based on the amount (volume) to which the coolant 3 should be moved. That is, the volume in which the coolant 3 is moved is uniquely determined from the distance of the coolant channel 2 to the fuel cell 1 and the temperature sensor 6, the cross-sectional area of the coolant channel 2, and the like. Based on this, the rotational speed at which the pump 4 should be driven is also determined. Thereby, the period T which reverses the moving direction of the coolant 3 is determined. For example, if the head part of the coolant A1 in the fuel cell 1 reaches the temperature sensor 6 when the pump 4 is rotated n times, the controller 5 causes the pump 4 to rotate every time the pump 4 is rotated by a predetermined number of revolutions n. Repeated control to reverse rotation. The controller 5 can acquire the peak value in the output waveform S <b> 1 of the temperature sensor 6 every “2T” and use this output value as the temperature of the fuel cell 1.

次に、コントローラ5によるポンプ4の制御方法について、図4に示すフローチャートを用いて説明する。この制御は、燃料電池の低温時に行われる。なお、燃料電池の低温時の代表的な例は、燃料電池の始動時である。   Next, a method for controlling the pump 4 by the controller 5 will be described with reference to a flowchart shown in FIG. This control is performed when the fuel cell is at a low temperature. A typical example when the fuel cell is at a low temperature is when the fuel cell is started.

まず、ステップS11では、コントローラ5は、冷却剤3の温度が所定温度以下であるか否かを判定する。コントローラ5は、温度センサ6からの出力信号S1により冷却剤3の温度を取得する。冷却剤3の温度が所定温度以上であれば(ステップS11;No)、当該フローを抜ける。この場合は、燃料電池1は低温でないので、燃料電池1を冷やさないように冷却剤3を両側から交互に供給する制御を行う必要がないからである。   First, in step S11, the controller 5 determines whether or not the temperature of the coolant 3 is equal to or lower than a predetermined temperature. The controller 5 acquires the temperature of the coolant 3 based on the output signal S <b> 1 from the temperature sensor 6. If the temperature of the coolant 3 is equal to or higher than the predetermined temperature (step S11; No), the flow is exited. In this case, since the fuel cell 1 is not at a low temperature, it is not necessary to perform control for alternately supplying the coolant 3 from both sides so as not to cool the fuel cell 1.

一方、冷却剤3の温度が所定温度より低い場合は(ステップS11;Yes)、処理はステップS12に進む。ステップS12では、コントローラ5は、冷却剤3が燃料電池1の両側から交互に供給されるように、上述したポンプ4の制御を行う。この場合は、燃料電池1が低温であるので、燃料電池1の温度を低下させることなく、燃料電池1の現在の正確な温度を取得するために、コントローラ5はポンプ4による冷却剤3を流す方向を制御する。そして、ポンプ4を反転させた回数が所定回数に達した場合、即ち取得された冷却剤3の温度のサンプル数が所定数になった場合、処理はステップS11に戻って再度処理を行うものとする。   On the other hand, when the temperature of the coolant 3 is lower than the predetermined temperature (step S11; Yes), the process proceeds to step S12. In step S <b> 12, the controller 5 controls the above-described pump 4 so that the coolant 3 is alternately supplied from both sides of the fuel cell 1. In this case, since the temperature of the fuel cell 1 is low, the controller 5 flows the coolant 3 by the pump 4 in order to obtain the current accurate temperature of the fuel cell 1 without reducing the temperature of the fuel cell 1. Control the direction. When the number of times the pump 4 is inverted reaches a predetermined number, that is, when the number of samples of the obtained coolant 3 temperature reaches a predetermined number, the process returns to step S11 and the process is performed again. To do.

[第1の変形例]
以下では、本発明の変形例に係る燃料電池システムについて説明する。
[First Modification]
Below, the fuel cell system which concerns on the modification of this invention is demonstrated.

図5は、第1の変形例に係る燃料電池システム101を示す概略構成図である。この場合、図1に示した燃料電池システム100とは異なり、温度センサ6は、燃料電池1とポンプ4との間の冷却剤流路2に配設されている。このように温度センサ6を配設した場合も、コントローラ5は、燃料電池1内の冷却剤3のポンプ4側の先端部分が温度センサ6に到達するまで移動させ、到達後は移動方向を反転させて前回の移動量と同じだけ移動させる、といった制御を繰り返す。これによっても、燃料電池1が低温であるときに、燃料電池1の温度を低下させることなく、燃料電池1の現在の正確な温度を取得することができる。   FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the fuel cell system 101 according to the first modification. In this case, unlike the fuel cell system 100 shown in FIG. 1, the temperature sensor 6 is disposed in the coolant channel 2 between the fuel cell 1 and the pump 4. Even when the temperature sensor 6 is arranged in this manner, the controller 5 moves the coolant 3 in the fuel cell 1 until the tip of the coolant 4 on the pump 4 side reaches the temperature sensor 6 and reverses the moving direction after reaching the temperature sensor 6. And repeat the control to move the same amount as the previous movement amount. This also makes it possible to obtain the current accurate temperature of the fuel cell 1 without lowering the temperature of the fuel cell 1 when the fuel cell 1 is at a low temperature.

[第2の変形例]
図6は、第2の変形例に係る燃料電池システム102を示す概略構成図である。この場合、前述した燃料電池システム100及び燃料電池システム101とは異なり、燃料電池システム102は、温度センサ6と温度センサ9の2つを備えている。温度センサ6と温度センサ9は、燃料電池1を挟んだ冷却剤流路2上に配設されている。コントローラ5はポンプ4を制御して冷却剤3を移動させつつ、温度センサ6と温度センサ9のそれぞれの出力信号S1とS3に基づいて燃料電池1の温度を検出する。
[Second Modification]
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system 102 according to a second modification. In this case, unlike the fuel cell system 100 and the fuel cell system 101 described above, the fuel cell system 102 includes the temperature sensor 6 and the temperature sensor 9. The temperature sensor 6 and the temperature sensor 9 are disposed on the coolant channel 2 with the fuel cell 1 interposed therebetween. The controller 5 controls the pump 4 to move the coolant 3, and detects the temperature of the fuel cell 1 based on the output signals S1 and S3 of the temperature sensor 6 and the temperature sensor 9, respectively.

図7に、第2の変形例に係る燃料電池システム102において、冷却剤3を流す方向を反転させたときの様子を示す。図7(a)は、冷却剤3の紙面右方向(矢印13で示す方向)への移動が終了したときの様子を示す図である。図7(a)に示すように、コントローラ5は、燃料電池1内にあった冷却剤A2の先端領域が温度センサ6に到達したときに、ポンプ4による一方向への冷却剤3の移動を停止している。これは、温度センサ6にて燃料電池1の現在の正確な温度を取得するためと、低温の冷却剤3を燃料電池1内に必要以上に侵入させないためである。   FIG. 7 shows a state where the flow direction of the coolant 3 is reversed in the fuel cell system 102 according to the second modification. FIG. 7A is a diagram illustrating a state when the movement of the coolant 3 in the right direction on the paper surface (the direction indicated by the arrow 13) is completed. As shown in FIG. 7A, the controller 5 causes the pump 4 to move the coolant 3 in one direction when the tip region of the coolant A2 in the fuel cell 1 reaches the temperature sensor 6. It has stopped. This is because the current accurate temperature of the fuel cell 1 is acquired by the temperature sensor 6 and the low-temperature coolant 3 is prevented from entering the fuel cell 1 more than necessary.

図7(b)は、冷却剤3の移動方向を反転させた後、冷却剤3の紙面左方向(矢印14で示す方向)への移動が終了したときの様子を示す図である。図7(b)に示すように、コントローラ5は、冷却剤3の移動方向を反転させた後、冷却剤A2の先端領域が温度センサ9に到達したときに、ポンプ4による一方向への冷却剤3の移動を停止している。これも、温度センサ9にて燃料電池1の現在の正確な温度を取得するためと、低温の冷却剤3を燃料電池1内に必要以上侵入させないためである。   FIG. 7B is a diagram illustrating a state when the movement of the coolant 3 in the left direction (the direction indicated by the arrow 14) of the coolant 3 is completed after reversing the moving direction of the coolant 3. As illustrated in FIG. 7B, the controller 5 reverses the moving direction of the coolant 3 and then cools in one direction by the pump 4 when the tip region of the coolant A2 reaches the temperature sensor 9. The movement of the agent 3 is stopped. This is because the current accurate temperature of the fuel cell 1 is acquired by the temperature sensor 9 and the low-temperature coolant 3 is not allowed to enter the fuel cell 1 more than necessary.

図8に、コントローラ5が図7に示すようなポンプ4の制御を繰り返して行ったときの、温度センサ6の出力信号S1、及び温度センサ9の出力信号S3の例を示す。図8は、横軸に時間を示し、縦軸に温度センサ6及び温度センサ9の出力を示す。図8の上側に温度センサ6の出力波形を示し、下側に温度センサ9の出力波形を示す。このように温度センサ6、9から得られた出力波形において、出力値がB2であるときの温度、及び出力値がB3であるときの温度が、燃料電池1の温度に相当するものとなる。以上のように第2の変形例では冷却剤流路2に2つの温度センサを配設しているので、冷却剤3から取得する温度のサンプル数が増えるため、燃料電池1の温度を更に精度良く測定することができる。なお、第2の変形例では、コントローラ5は、出力波形S1と出力波形S3におけるピーク値を周期T(即ち、ポンプ4を反転させる周期に当たる)毎に取得し、その出力値を燃料電池1の温度として用いることができる。   FIG. 8 shows an example of the output signal S1 of the temperature sensor 6 and the output signal S3 of the temperature sensor 9 when the controller 5 repeatedly controls the pump 4 as shown in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the outputs of the temperature sensor 6 and the temperature sensor 9. The output waveform of the temperature sensor 6 is shown on the upper side of FIG. 8, and the output waveform of the temperature sensor 9 is shown on the lower side. Thus, in the output waveforms obtained from the temperature sensors 6 and 9, the temperature when the output value is B2 and the temperature when the output value is B3 correspond to the temperature of the fuel cell 1. As described above, in the second modification example, since two temperature sensors are arranged in the coolant flow path 2, the number of samples of the temperature acquired from the coolant 3 is increased, so that the temperature of the fuel cell 1 is further improved. It can be measured well. In the second modified example, the controller 5 acquires the peak values in the output waveform S1 and the output waveform S3 every period T (that is, the period that reverses the pump 4), and outputs the output value of the fuel cell 1. Can be used as temperature.

[第3の変形例]
上記の実施形態では、冷却剤通路2内に冷却剤3を双方向に移動可能なポンプ4を用いている。その代わりに、一方向にのみ冷却剤3を移動可能なポンプとバルブとの組み合わせにより、燃料電池1内に双方向に冷却剤を移動させることもできる。
[Third Modification]
In the above embodiment, the pump 4 capable of moving the coolant 3 in both directions in the coolant passage 2 is used. Alternatively, the coolant can be moved in both directions in the fuel cell 1 by a combination of a pump and a valve that can move the coolant 3 only in one direction.

そのような構成の一例を図9に示す。図9において、燃料電池1に対してD1方向に冷却剤を流すときには、バルブV1a及びV1bを開とし、バルブV2a及びV2bを閉とする。これにより、冷却剤は実線の矢印D1に示すように循環し、燃料電池1内を図中左から右へ流れる。一方、燃料電池1に対してD2方向に冷却剤を流すときには、バルブV1a及びV1bを閉とし、バルブV2a及びV2bを開とする。これにより、冷却剤は破線の矢印D2に示すように循環し、燃料電池1内を図中右から左へ流れる。このように、冷却剤の循環系路を工夫することにより、一方向のポンプを使用することが可能となる。   An example of such a configuration is shown in FIG. In FIG. 9, when the coolant is supplied to the fuel cell 1 in the direction D1, the valves V1a and V1b are opened and the valves V2a and V2b are closed. As a result, the coolant circulates as shown by the solid arrow D1, and flows in the fuel cell 1 from the left to the right in the figure. On the other hand, when the coolant is supplied to the fuel cell 1 in the direction D2, the valves V1a and V1b are closed and the valves V2a and V2b are opened. As a result, the coolant circulates as indicated by the dashed arrow D2, and flows in the fuel cell 1 from the right to the left in the figure. Thus, a one-way pump can be used by devising the coolant circulation path.

[第4の変形例]
第4の変形例は、コントローラ5による冷却剤の移動制御に関する。上記の実施形態では、コントローラ5は、燃料電池1と温度センサ6との間の冷却剤流通路2の容積に基づいて予め冷却剤3の必要な移動量を決定し、その移動量に対応する回転数n毎にポンプ4による冷却剤3の移動方向を反転させている。
[Fourth Modification]
The fourth modification relates to coolant movement control by the controller 5. In the above embodiment, the controller 5 determines a necessary moving amount of the coolant 3 in advance based on the volume of the coolant flow path 2 between the fuel cell 1 and the temperature sensor 6, and corresponds to the moving amount. The moving direction of the coolant 3 by the pump 4 is reversed every rotation number n.

その代わりに、コントローラ5は、温度センサ6により検出される温度の変化率に基づいて冷却剤3の移動方向を反転させることもできる。具体的には、コントローラ5は図3に示す温度センサ5から供給される信号S1を監視する。コントローラ5は、温度センサ6の出力値がB1に近いレベルで、かつ、その変化率(信号S1の波形の傾き)が0に近くなったときに、燃料電池1内にあった冷却剤A1が温度センサ6に到達したと判断し、冷却剤3の移動方向を反転させる。その後、コントローラ5は、温度センサ6の出力値がB2に近いレベルで、かつ、その変化率が0に近くなったときに、冷却剤3が移動前の位置に戻った、即ち、もともと燃料電池1内にあった冷却剤A1が温度センサ6に到達した後、燃料電池1内に戻ったと判断し、再度冷却剤3の移動方向を反転させる。ポンプの回転数による移動方向の反転制御に誤差が大きいと考えられる場合などには、上記のような検出温度に基づけばより正確な制御が可能となる。   Instead, the controller 5 can reverse the moving direction of the coolant 3 based on the rate of change of the temperature detected by the temperature sensor 6. Specifically, the controller 5 monitors the signal S1 supplied from the temperature sensor 5 shown in FIG. When the output value of the temperature sensor 6 is at a level close to B1 and the rate of change (the slope of the waveform of the signal S1) is close to 0, the controller 5 determines that the coolant A1 in the fuel cell 1 is It is determined that the temperature sensor 6 has been reached, and the moving direction of the coolant 3 is reversed. Thereafter, when the output value of the temperature sensor 6 is at a level close to B2 and the rate of change thereof is close to 0, the controller 5 returns to the position before the movement, that is, originally the fuel cell. 1, after the coolant A <b> 1 in the temperature sensor 6 reaches the temperature sensor 6, it is determined that the coolant A <b> 1 has returned to the fuel cell 1, and the moving direction of the coolant 3 is reversed again. When it is considered that there is a large error in the reversal control of the moving direction depending on the number of rotations of the pump, more accurate control is possible based on the detected temperature as described above.

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ブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 冷却剤を流す方向を反転させたときの様子を示す図である。It is a figure which shows a mode when the direction which flows a coolant is reversed. 温度センサの出力信号の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the output signal of a temperature sensor. 本発明の実施形態に係るポンプの制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows control of the pump which concerns on embodiment of this invention. 第1の変形例に係る燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the fuel cell system which concerns on a 1st modification. 第2の変形例に係る燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the fuel cell system which concerns on a 2nd modification. 第2の変形例に係る燃料電池システムにおいて、冷却剤を流す方向を反転させたときの様子を示す図である。In the fuel cell system which concerns on a 2nd modification, it is a figure which shows a mode when the direction which flows a coolant is reversed. 2つの温度センサの出力信号の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the output signal of two temperature sensors. 第3の変形例による冷却剤の移動系路の例を示す。The example of the moving system path of the coolant by the 3rd modification is shown.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池
2 冷却剤流路
3 冷却剤
4 ポンプ
5 コントローラ
6、9 温度センサ
100、101、102、103 燃料電池システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell 2 Coolant flow path 3 Coolant 4 Pump 5 Controller 6, 9 Temperature sensor 100, 101, 102, 103 Fuel cell system

Claims (4)

燃料電池を冷却する冷却剤を流通する冷却剤流路と、
前記冷却剤を前記燃料電池に供給する冷却剤供給手段と、
前記冷却剤を前記燃料電池の両側から交互に供給するように前記冷却剤供給手段を制御する交互供給制御手段と、
前記燃料電池の近傍の前記冷却剤流路に配設され、前記冷却剤の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記交互供給制御手段は、
前記冷却剤を一方向に移動させるときに元の位置にまで戻すことなく、且つ前記燃料電池の一方から供給する冷却剤の量と他方から供給する冷却剤の量が略等しくなるように前記冷却剤供給手段を制御すると共に、
前記冷却剤を一方向に移動し始めるときに前記燃料電池内に存在し、移動方向の先端に位置する冷却剤が、前記移動の終了時に少なくとも前記温度検出手段に到達するように前記冷却剤供給手段の制御を行うことを特徴とする燃料電池システム。
A coolant flow path for circulating a coolant for cooling the fuel cell;
Coolant supply means for supplying the coolant to the fuel cell;
Alternate supply control means for controlling the coolant supply means to alternately supply the coolant from both sides of the fuel cell;
A temperature detecting means disposed in the coolant flow path in the vicinity of the fuel cell and detecting the temperature of the coolant ;
The alternate supply control means includes:
The cooling is performed so that the amount of the coolant supplied from one side of the fuel cell is substantially equal to the amount of the coolant supplied from the other side without returning to the original position when the coolant is moved in one direction. Controlling the agent supply means ,
Supplying the coolant so that the coolant that is present in the fuel cell when starting to move the coolant in one direction and that is located at the tip in the direction of movement reaches at least the temperature detecting means at the end of the movement. A fuel cell system for controlling the means .
前記交互供給制御手段は、前記燃料電池の始動時に前記冷却剤供給手段の制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein the alternate supply control unit controls the coolant supply unit when the fuel cell is started. 前記交互供給制御手段は、前記検出された温度が所定温度以下である場合に、前記冷却剤供給手段の制御を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池システム。   3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the alternate supply control unit controls the coolant supply unit when the detected temperature is equal to or lower than a predetermined temperature. 4. 前記交互供給制御手段は、前記冷却剤を前記燃料電池の両側から交互に繰り返し供給するように前記冷却剤供給手段を制御することを特徴とする請求項1及至のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 The said alternate supply control means controls the said coolant supply means so that the said coolant may be alternately and repeatedly supplied from the both sides of the said fuel cell, The Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. Fuel cell system.
JP2004141413A 2004-05-11 2004-05-11 Fuel cell system Expired - Fee Related JP4639637B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004141413A JP4639637B2 (en) 2004-05-11 2004-05-11 Fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004141413A JP4639637B2 (en) 2004-05-11 2004-05-11 Fuel cell system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005322596A JP2005322596A (en) 2005-11-17
JP4639637B2 true JP4639637B2 (en) 2011-02-23

Family

ID=35469690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004141413A Expired - Fee Related JP4639637B2 (en) 2004-05-11 2004-05-11 Fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4639637B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010182489A (en) * 2009-02-04 2010-08-19 Toyota Motor Corp Fuel cell system
FR2971089B1 (en) * 2011-02-02 2013-03-01 Peugeot Citroen Automobiles Sa COOLING SYSTEM FOR FUEL CELL
FR2971088A1 (en) * 2011-02-02 2012-08-03 Peugeot Citroen Automobiles Sa COOLING SYSTEM FOR FUEL CELL
DE102012005837A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 Daimler Ag A method of operating a fuel cell stack for a fuel cell system and fuel cell system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5835876A (en) * 1981-08-25 1983-03-02 ウエスチングハウス・エレクトリツク・コ−ポレ−シヨン Fuel battery device
JP2000315512A (en) * 1999-04-28 2000-11-14 Toyota Motor Corp Temperature adjusting device of fuel cell
JP2002319423A (en) * 2001-04-23 2002-10-31 Honda Motor Co Ltd Fuel cell temperature control device, and fuel cell starting method
JP2004063118A (en) * 2002-07-25 2004-02-26 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5835876A (en) * 1981-08-25 1983-03-02 ウエスチングハウス・エレクトリツク・コ−ポレ−シヨン Fuel battery device
JP2000315512A (en) * 1999-04-28 2000-11-14 Toyota Motor Corp Temperature adjusting device of fuel cell
JP2002319423A (en) * 2001-04-23 2002-10-31 Honda Motor Co Ltd Fuel cell temperature control device, and fuel cell starting method
JP2004063118A (en) * 2002-07-25 2004-02-26 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005322596A (en) 2005-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102054636B1 (en) Fuel cell system and method for controlling fuel cell system
TWI419815B (en) Power system for ships
JP4873260B2 (en) Fuel cell system
JP5835331B2 (en) Fuel cell power generation characteristic estimation device
JP5776406B2 (en) Fuel cell system
JP2007257976A (en) Fuel cell system
CA2546245C (en) Cold start fuel cell system
JP4639637B2 (en) Fuel cell system
JP4055003B2 (en) Control device for motor for driving vehicle
JP2007073473A (en) Control unit of fuel cell vehicle
JP4841647B2 (en) Field winding generator motor
JP5092696B2 (en) Cooling fluid temperature information acquisition device
JP2002134150A (en) Fuel cell system
JP2004178998A (en) Control device of fuel cell vehicle
JP2005348535A (en) Motor controller and its control method
JP5162950B2 (en) Motor control device
JP7135879B2 (en) power converter
JP2015042094A (en) Fuel cell vehicle controller
JP2003267065A (en) Control device for vehicular cooling system
JP4687014B2 (en) Fuel cell system
JP5397444B2 (en) Fuel cell system
JP4923458B2 (en) Fuel cell system
JP2006139935A (en) Control device for fuel cell system
JP2005339994A (en) Device and method for estimating output property of fuel cell
JP2009193709A (en) Anode gas dilution control device and dilution control method of fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070509

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100909

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100921

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101012

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101102

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101115

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131210

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees