JP4977956B2 - Cooling control device for fuel cell system - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池を冷却するためにラジエタとファンを備えた燃料電池システムの冷却制御装置に関する。   The present invention relates to a cooling control device for a fuel cell system including a radiator and a fan for cooling the fuel cell.

燃料電池は、水素ガスなどの燃料ガスと酸素を有する酸化ガスとを電解質を介して電気化学的に反応させ、電解質両面に設けた電極間から電気エネルギを直接取り出すものである。特に固体高分子電解質を用いた固体高分子型燃料電池は、動作温度が低く、取り扱いが容易なことから電動車両用の電源として注目されている。すなわち、燃料電池車両は、高圧水素タンク、液体水素タンク、水素吸蔵合金タンクなどの水素貯蔵装置を車両に搭載し、そこから供給される水素と、酸素を含む空気とを燃料電池に送り込んで反応させ、燃料電池から取り出した電気エネルギで駆動輪につながるモータを駆動するものであり、排出物質は水だけであるという究極のクリーン車両である。   In a fuel cell, a fuel gas such as hydrogen gas and an oxidizing gas containing oxygen are electrochemically reacted through an electrolyte, and electric energy is directly taken out between electrodes provided on both surfaces of the electrolyte. In particular, a polymer electrolyte fuel cell using a polymer electrolyte has attracted attention as a power source for electric vehicles because of its low operating temperature and easy handling. That is, a fuel cell vehicle is equipped with a hydrogen storage device such as a high-pressure hydrogen tank, a liquid hydrogen tank, or a hydrogen storage alloy tank in the vehicle, and reacts by supplying hydrogen supplied therefrom and air containing oxygen to the fuel cell. This is the ultimate clean vehicle that drives the motor connected to the drive wheels with the electric energy extracted from the fuel cell, and the only exhaust material is water.

通常燃料電池の運転温度を最適に保つために、燃料電池とラジエタ間に冷却液を循環させる冷却システムが設けられている。ラジエタには、ラジエタに送風するためにラジエタファンが設けられる。   Usually, in order to keep the operating temperature of the fuel cell optimal, a cooling system for circulating a coolant between the fuel cell and the radiator is provided. The radiator is provided with a radiator fan for sending air to the radiator.

このようなラジエタは、外気温度の上昇に伴って熱放散能力が低下する。外気温度が上昇しても燃料電池を適切な温度範囲に維持する技術として、外気温度から出力上限値関数により出力上限値を求め、燃料電池の出力をこの出力上限値に制限する技術がある(例えば、特許文献1)。   Such a radiator has a reduced heat dissipation capability as the outside air temperature increases. As a technique for maintaining the fuel cell in an appropriate temperature range even when the outside air temperature rises, there is a technique for obtaining an output upper limit value from the outside air temperature by an output upper limit function and limiting the output of the fuel cell to this output upper limit value ( For example, Patent Document 1).

また、燃料電池車両の低騒音化技術として、ポンプやファンなどの回転装置がアイドル時に発生する騒音の周波数(基本周波数及び2次高調波)を相互に30Hz以上離れるように設定して、騒音を低減する技術がある(例えば、特許文献2)。
特開平5−074477号公報(第3頁、図1) 特開2004−178847号公報(第4頁、図1)
In addition, as a noise reduction technology for fuel cell vehicles, the frequency of noise (fundamental frequency and second harmonic) generated when a rotary device such as a pump or fan is idle is set to be 30 Hz or more away from each other. There is a technique to reduce (for example, Patent Document 2).
JP-A-5-074477 (page 3, FIG. 1) JP 2004-178847 A (4th page, FIG. 1)

しかしながら、特許文献1に記載されているような出力制限を適用すると、冷却液の温度が上昇して出力制限がかかり、動力性能も悪化するという問題点があった。   However, when the output restriction described in Patent Document 1 is applied, there is a problem that the temperature of the coolant rises and the output restriction is applied, and the power performance is also deteriorated.

また、特許文献2記載の技術にあっては、ラジエタのファンの回転数を制限することによって騒音を低減できるが、その跳ね返りとしてアイドル時以外は冷却液の温度が上昇して燃料電池の電解質膜が乾き、発電に悪影響を与えるという問題点があった。   In the technique described in Patent Document 2, noise can be reduced by limiting the number of revolutions of the fan of the radiator, but as a rebound, the temperature of the coolant rises except during idling, and the electrolyte membrane of the fuel cell The problem was that it dried and had a negative effect on power generation.

上記問題点を解決するために、本発明は、電解質膜を挟持するアノード及びカソードにおける電極反応によって発電する燃料電池と、該燃料電池とラジエタとの間に冷却液を循環させる冷却システムと、前記ラジエタに送風するファンとを備えた燃料電池システムの冷却制御装置において、前記ファンの回転数を制限するファン回転数制限手段と、前記冷却液の温度を検出する冷却液温度検出手段と、前記検出された冷却液温度が所定温度閾値を超えた場合には、前記ファン回転数制限手段によるファンの回転数制限を解除する制限解除手段と、を備え、前記燃料電池の負荷、純水タンク水位、カソード出口空気温度、前記燃料電池の出力制限状態、前記燃料電池の目標出力と出力制限値との偏差、の何れかである燃料電池の運転状態に応じて、前記ファンの回転数制限を解除する前記温度閾値を変更することを要旨とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a fuel cell that generates power by an electrode reaction between an anode and a cathode that sandwich an electrolyte membrane, a cooling system that circulates a coolant between the fuel cell and a radiator, In a cooling control device of a fuel cell system including a fan that blows air to a radiator, fan rotation speed limiting means that limits the rotation speed of the fan, coolant temperature detection means that detects the temperature of the coolant, and the detection A restriction release means for releasing the fan speed limit by the fan speed limit means when the coolant temperature exceeds a predetermined temperature threshold, the load of the fuel cell, the pure water tank water level, Depending on the operating state of the fuel cell, which is one of the cathode outlet air temperature, the output limit state of the fuel cell, or the deviation between the target output of the fuel cell and the output limit value , And summarized in that to change the temperature threshold to release the rotational speed limit of the fan.

本発明によれば、冷却液温度が所定温度閾値を超えて上昇した場合には、ファンの回転数制限を解除するようにしたので、冷却液温度が高い場合には騒音振動の抑制よりも燃料電池の冷却を優先することにより、カソードやアノードの湿度を適正に保ち電解質膜を湿潤させる(以下、水マネージメントと定義する)ことができるという効果がある。   According to the present invention, when the coolant temperature rises above the predetermined temperature threshold, the rotational speed limit of the fan is released. Therefore, when the coolant temperature is high, the fuel is more effective than the noise vibration suppression. By giving priority to cooling of the battery, there is an effect that the electrolyte membrane can be wetted (hereinafter, referred to as water management) while keeping the humidity of the cathode and anode appropriate.

また、冷却液の温度上昇に応じてかかる出力制限が緩和され、燃料電池の出力性能の低下を防止することができるという効果がある。   Further, the output restriction is relaxed in accordance with the temperature rise of the coolant, and there is an effect that the output performance of the fuel cell can be prevented from being lowered.

次に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る燃料電池システムの冷却制御装置の実施例1を示す構成図である。燃料電池1は、固体高分子型電解質を用いた燃料電池である。燃料電池1には、図示しない水素供給手段及び空気供給手段により、アノードに水素ガスが、カソードに空気がそれぞれ供給され、以下に示す電極反応が進行し、電力が発電される。   FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a cooling control device for a fuel cell system according to the present invention. The fuel cell 1 is a fuel cell using a solid polymer electrolyte. The fuel cell 1 is supplied with hydrogen gas at the anode and air at the cathode by a hydrogen supply means and an air supply means (not shown), and the electrode reaction shown below proceeds to generate electric power.

アノード(水素極):H2 → 2H+ +2e- (1)
カソード(酸素極):2H+ + 2e- +(1/2)O2 → H2O (2)
燃料電池1とラジエタ3とは、冷却液管路5が循環路を形成するように接続されている。ポンプ2は、冷却液を燃料電池1とラジエタ3との間に循環させる。ファン4は、ラジエタ3へ風を送り冷却液を冷やす。
Anode (hydrogen electrode): H 2 → 2H + + 2e (1)
Cathode (oxygen electrode): 2H + + 2e + (1/2) O 2 → H 2 O (2)
The fuel cell 1 and the radiator 3 are connected so that the coolant line 5 forms a circulation path. The pump 2 circulates the coolant between the fuel cell 1 and the radiator 3. The fan 4 sends air to the radiator 3 to cool the coolant.

冷却制御装置6は、温度センサ7と、車速検出手段8と、音振要求ファン制限回転数演算手段9と、調温制御ファン回転数演算手段10と、ファン回転数制限手段11と、制限解除手段12とを備えている。   The cooling control device 6 includes a temperature sensor 7, a vehicle speed detection means 8, a sound vibration request fan limit rotation speed calculation means 9, a temperature control fan rotation speed calculation means 10, a fan rotation speed limit means 11, and a restriction release. And means 12.

温度センサ7は、燃料電池入口の冷却液温度を計測する。調温制御ファン回転数演算手段10は、温度センサ7で検出された燃料電池入口の冷却液温度を目標温度に制御するための必要ファン回転数を演算する。   The temperature sensor 7 measures the coolant temperature at the fuel cell inlet. The temperature control fan rotation speed calculation means 10 calculates the required fan rotation speed for controlling the coolant temperature at the fuel cell inlet detected by the temperature sensor 7 to the target temperature.

車速検出手段8は、車速を検出する。音振要求ファン制限回転数演算手段9は、車速と冷却液温度に応じてファン4の上限回転数を演算する。このファン上限回転数は、例えば、冷却液温度が高いほど車速に応じたファン回転数制限を緩和するように算出される。   The vehicle speed detection means 8 detects the vehicle speed. The sound vibration request fan limit rotation speed calculation means 9 calculates the upper limit rotation speed of the fan 4 according to the vehicle speed and the coolant temperature. This fan upper limit rotation speed is calculated, for example, so that the fan rotation speed limit corresponding to the vehicle speed is relaxed as the coolant temperature increases.

制限手段11は、音振要求ファン制限回転数演算手段9と調温制御ファン回転数演算手段10でそれぞれ演算されたファン回転数のうち小さい方を選択することによって、調温制御ファン回転数演算手段10で演算された調温度制御ファン回転数を音振要求ファン制限回転数演算手段9で演算された音振要求ファン回転数に制限する。   The limiter 11 calculates the temperature control fan speed by selecting the smaller one of the fan speeds calculated by the sound vibration request fan limit speed calculator 9 and the temperature control fan speed calculator 10. The temperature control fan rotation speed calculated by the means 10 is limited to the sound vibration request fan rotation speed calculated by the sound vibration request fan limit rotation speed calculation means 9.

制限解除手段12は、温度センサ7により検出された冷却液温度に応じて、ファン回転数制限手段11でかけられたファン回転数制限を解除する。解除する場合には調温制御ファン回転数演算手段10で演算されたファン回転数を選択する。   The restriction release unit 12 releases the fan rotation speed restriction applied by the fan rotation number restriction unit 11 in accordance with the coolant temperature detected by the temperature sensor 7. When canceling, the fan speed calculated by the temperature control fan speed calculator 10 is selected.

図2は、本実施例における音振要求ファン制限回転数演算手段9、調温制御ファン回転数演算手段10、ファン回転数制限手段11及び制限解除手段12の演算ブロック図である。   FIG. 2 is a calculation block diagram of the sound vibration demand fan limit rotation speed calculation means 9, the temperature control fan rotation speed calculation means 10, the fan rotation speed limit means 11 and the limit release means 12 in this embodiment.

音振要求ファン制限回転数演算手段9は、車速に対するファン上限回転数の関係を示すテーブルを用いて、車速に応じてファン上限回転数を演算する。車速が低いほどファン4の騒音が聞こえ易くなるため、車速が低いほどファン上限回転数が小さくなるようにテーブル値を設定する。   The sound vibration request fan limit rotation speed calculation means 9 calculates the fan upper limit rotation speed according to the vehicle speed, using a table indicating the relationship of the fan upper limit rotation speed to the vehicle speed. Since the noise of the fan 4 becomes easier to hear as the vehicle speed decreases, the table value is set so that the fan upper limit rotational speed decreases as the vehicle speed decreases.

調温制御ファン回転数演算手段10は、例えば冷却液の目標温度と計測温度との偏差に基づくPI制御演算により、冷却液温度を目標温度に維持するための目標ファン回転数を演算する。計測温度が目標温度からずれると、PI制御のフィードバックが働きファン回転数が補正され、計測温度を目標温度に戻すことができる。   The temperature control fan speed calculator 10 calculates a target fan speed for maintaining the coolant temperature at the target temperature by, for example, PI control calculation based on a deviation between the target temperature of the coolant and the measured temperature. When the measured temperature deviates from the target temperature, the feedback of PI control works and the fan rotation speed is corrected, and the measured temperature can be returned to the target temperature.

ファン回転数制限手段11は、音振要求ファン制限回転数演算手段9が出力するファン上限回転数と、調温制御ファン回転数演算手段10が出力する目標ファン回転数の小さい方を選択することによって、ファン回転数を音振要求ファン制限回転数に制限する。   The fan rotation speed limiting means 11 selects the smaller one of the fan upper limit rotation speed output from the sound vibration request fan limit rotation speed calculation means 9 and the target fan rotation speed output from the temperature control fan rotation speed calculation means 10. The fan speed is limited to the sound vibration request fan limit speed.

制限解除手段12は、閾値と冷却液計測温度とを比較する比較器22と、この比較結果に応じて、ファン回転数制限手段11の回転数か、調温制御ファン回転数演算手段10の回転数かを切り替える回転数指示値切替器23とを備えている。   The restriction releasing means 12 is a comparator 22 that compares the threshold value with the measured coolant temperature, and the rotation speed of the fan rotation speed limiting means 11 or the rotation of the temperature control fan rotation speed calculation means 10 according to the comparison result. A rotation speed instruction value switch 23 for switching between numbers is provided.

制限解除手段12は、温度センサ7が検出した冷却液温度が所定の閾値を超えたかどうかを比較器22により判断し、この判断結果で回転数指示値切替器23を切り替えることにより、超えてない場合にはファン回転数制限手段11の出力を選択し、超えた場合には調温制御ファン回転数演算手段10の出力を選択することによって音振要求ファン上限回転数の制限を解除する。   The restriction release means 12 determines whether or not the coolant temperature detected by the temperature sensor 7 has exceeded a predetermined threshold, and does not exceed it by switching the rotation speed instruction value switch 23 based on the determination result. In this case, the output of the fan rotation speed limiting means 11 is selected, and if it exceeds, the output of the temperature control fan rotation speed calculation means 10 is selected to cancel the restriction on the sound vibration request fan upper limit rotation speed.

ここで、前記閾値には水マネージメントや動力性能を悪化させないような温度閾値を設定する。また、冷却液計測温度が閾値を所定時間超えた状態が続いてから解除することによって、冷却液計測温度にノイズが介入している場合においても、ファン回転数制限を誤解除するのを防止することができる。   Here, a temperature threshold value that does not deteriorate water management or power performance is set as the threshold value. Also, by releasing after the measured temperature of the coolant exceeds the threshold for a predetermined time, even if noise is intervening in the measured temperature of the coolant, it is possible to prevent erroneous release of the fan speed limit. be able to.

図3は、車速、ファン回転数及び燃料電池入口冷却液温度の時間変化を表すタイムチャートである。(a)車速、(b)ファン回転数、(c)冷却液温度は、ファン回転数制限が解除されない場合を示し、(d)車速、(e)ファン回転数、(f)冷却液温度は、ファン回転数制限が解除される場合を示す。   FIG. 3 is a time chart showing changes over time in vehicle speed, fan rotation speed, and fuel cell inlet coolant temperature. (A) Vehicle speed, (b) Fan rotation speed, (c) Coolant temperature indicates the case where the fan rotation speed limitation is not released, (d) Vehicle speed, (e) Fan rotation speed, (f) Coolant temperature is The case where the fan rotation speed limitation is released is shown.

例えば、図3(a)に示すように、車速が高い状態から急に減速したときには、
・燃料電池の熱容量
・走行風の減少
・音振要求ファン上限回転数の低減(図3(b))
によって、図3(c)に示すように、冷却液の温度が一時的に上昇する。このとき冷却液の温度がファン制限解除温度閾値を超えなければ、図3(b)に示すように、ファンの実回転数は音振要求ファン上限回転数に制限される。
For example, as shown in FIG. 3 (a), when the vehicle speed is suddenly decelerated from a high state,
・ Fuel cell heat capacity ・ Running wind reduction ・ Sound vibration request fan upper limit rotation speed reduction (Fig. 3 (b))
As a result, the temperature of the cooling liquid temporarily rises as shown in FIG. At this time, if the temperature of the coolant does not exceed the fan restriction release temperature threshold, the actual rotation speed of the fan is limited to the sound vibration request fan upper limit rotation speed as shown in FIG.

例えば、図3(d)に示すように、車速が高い状態で走行中に登り坂にさしかかり、車速が下がったときには、
・燃料電池の出力増加による発熱量の増加
・走行風の減少
・音振要求ファン上限回転数の低減(図3(e))
によって、図3(f)に示すように、冷却液の温度が上昇する。冷却液の温度がファン制限解除温度閾値を超えれば、音振要求ファン回転数制限が解除され、ファン実回転数は調温制御ファン目標回転数に一致する。
For example, as shown in FIG. 3 (d), when the vehicle speed is high and the vehicle goes downhill, the vehicle speed decreases.
・ Increase in heat generation due to increase in fuel cell output ・ Reduction in running wind ・ Reduction of upper limit number of rotations required for sound vibration request fan
As a result, the temperature of the coolant rises as shown in FIG. If the temperature of the coolant exceeds the fan limit release temperature threshold, the sound vibration request fan rotation speed limit is released, and the actual fan rotation speed matches the target temperature control fan rotation speed.

ファン回転数制限が解除されてから、回転数制限を復帰させるタイミングは、冷却液温度が解除温度閾値より低いファン制限復帰温度閾値を所定時間下回った場合とする。このように回転数制限解除と回転数制限復帰との間にヒステリシスを設けることによって、解除と復帰のハンチングを防止することができる。   The timing at which the rotational speed restriction is restored after the fan rotational speed restriction is released is when the coolant temperature falls below a fan restriction return temperature threshold that is lower than the release temperature threshold for a predetermined time. Thus, by providing a hysteresis between the rotation speed limit release and the rotation speed limit return, it is possible to prevent hunting between the release and the return.

以上説明した本実施例1によれば、冷却液温度が所定温度閾値を超えて上昇した場合には、ファンの回転数制限を解除するようにしたので、冷却液温度が高い場合には騒音振動の抑制よりも燃料電池の冷却を優先することにより、カソードやアノードの湿度を適正に保ち電解質膜を湿潤させることができるという効果がある。   According to the first embodiment described above, when the coolant temperature rises above the predetermined temperature threshold, the fan speed limit is released, so that noise vibration occurs when the coolant temperature is high. By giving priority to the cooling of the fuel cell over the suppression of the above, there is an effect that the humidity of the cathode and the anode can be appropriately maintained and the electrolyte membrane can be moistened.

また、冷却液の温度上昇に応じてかかる出力制限が緩和され、燃料電池の出力性能の低下を防止することができるという効果がある。   Further, the output restriction is relaxed in accordance with the temperature rise of the coolant, and there is an effect that the output performance of the fuel cell can be prevented from being lowered.

また本実施例によれば、冷却液温度が温度閾値を所定時間超えた場合にはファンの回転数制限を解除するようにしたので、冷却液温度の計測値にノイズが介入している場合においても誤解除するのを防止することができるという効果がある。   Further, according to this embodiment, when the coolant temperature exceeds the temperature threshold for a predetermined time, the fan speed limit is canceled, so that when noise is intervening in the measured coolant temperature, There is also an effect that it is possible to prevent erroneous release.

さらに本実施例によれば、ファン回転数制限を解除してから冷却液温度が解除温度閾値より低い所定温度閾値を所定時間下回った場合には、ファンの回転数制限を復帰するようにしたので、回転数制限と解除と復帰との間にヒステリシスを設けることができ、解除と復帰のハンチングを防止することができるという効果がある。   Furthermore, according to the present embodiment, when the fan rotation speed limit is canceled and the coolant temperature falls below a predetermined temperature threshold value lower than the release temperature threshold value for a predetermined time, the fan rotation speed limit is restored. In addition, hysteresis can be provided between the rotational speed limit, release and return, and there is an effect that hunting of release and return can be prevented.

次に、本発明に係る燃料電池システムの冷却制御装置の実施例2について説明する。図4は、実施例2を示す構成図である。図1の実施例1の構成に、エアコンのオン/オフを検出するエアコンON/OFF検出手段13が追加されており、これによりエアコンの作動状態がオンであるかオフであるかを検出する。制限解除手段12は、エアコンの作動状態と冷却液温度に応じて、ファン回転数制限手段11でかけられたファン回転数制限を解除する。その他の構成は実施例1と同様であるので、同じ構成要素には、同じ符号を付与して重複する説明を省略する。   Next, a second embodiment of the cooling control device for the fuel cell system according to the present invention will be described. FIG. 4 is a configuration diagram illustrating the second embodiment. The air conditioner ON / OFF detecting means 13 for detecting the on / off state of the air conditioner is added to the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, thereby detecting whether the operating state of the air conditioner is on or off. The restriction releasing unit 12 releases the fan rotation speed limitation applied by the fan rotation number limiting unit 11 according to the operating state of the air conditioner and the coolant temperature. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the same components are assigned the same reference numerals and redundant description is omitted.

図5は、本実施例における音振要求ファン制限回転数演算手段9、調温制御ファン回転数演算手段10、ファン回転数制限手段11、制限解除手段12の演算ブロック図である。音振要求ファン制限回転数演算手段9、調温制御ファン回転数演算手段10、ファン回転数制限手段11は、図2に示した実施例1と同様である。   FIG. 5 is a calculation block diagram of the sound vibration request fan limit rotation speed calculation means 9, the temperature control fan rotation speed calculation means 10, the fan rotation speed limit means 11 and the limit release means 12 in this embodiment. The sound vibration request fan limit speed calculating means 9, the temperature control fan speed calculating means 10, and the fan speed limit means 11 are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

図5において、本実施例の制限解除手段12は、エアコンON状態の閾値Aと、エアコンOFF状態の閾値B(閾値A>閾値B)と、これら2つの閾値を切り替えて出力する閾値切替器21と、閾値切替器21の出力と温度センサ7による冷却液計測温度とを比較する比較器22と、比較器22の比較結果に応じて、ファン回転数制限手段11の回転数か、調温制御ファン回転数演算手段10の回転数かを切り替える回転数指示値切替器23とを備えている。   In FIG. 5, the restriction release unit 12 of the present embodiment includes a threshold value A in an air conditioner ON state, a threshold value B in an air conditioner OFF state (threshold value A> threshold value B), and a threshold value switch 21 that switches and outputs these two threshold values. And the comparator 22 that compares the output of the threshold switch 21 and the measured coolant temperature by the temperature sensor 7, and the rotational speed of the fan rotational speed limiting means 11 or the temperature control according to the comparison result of the comparator 22. A rotation speed instruction value switch 23 for switching between the rotation speed of the fan rotation speed calculation means 10 is provided.

制限解除手段12は、冷却液の計測温度が所定の閾値を超えたかどうか判断し、超えてない場合にはファン回転数制限手段11の出力を選択し、超えた場合には調温制御ファン回転数演算手段10の出力を選択することによって音振要求ファン上限回転数の制限を解除する。   The restriction release means 12 determines whether or not the measured temperature of the coolant has exceeded a predetermined threshold value, and if not, selects the output of the fan rotation speed restriction means 11. By selecting the output of the number calculation means 10, the restriction on the sound vibration request fan upper limit rotational speed is released.

ここで、前記閾値を2段設け、エアコン作動状態がオンのときの閾値Aは、エアコンオフのときの閾値Bに比べて値を高く設定する。このような設定が可能な理由を図6に示す燃料電池の出力電流、冷却液温度、水収支の関係を使って説明する。燃料電池の出力電流が大きいほど単位時間当たりの生成水の量が多くなるので水収支はプラスになる。また、冷却液温度が低いほどカソード排気に含まれる水蒸気圧が低下しカソードが乾燥しにくくなり水収支はプラスになる。エアコン作動状態がオンのときには、エアコンの消費電力分の出力電流が増加するので、冷却液温度がある程度高くても水収支がプラスになるので、図6のように水収支がプラスになる冷却液温度をファン制限解除温度閾値として設定することが可能となる。   Here, the threshold value is provided in two stages, and the threshold value A when the air conditioner operating state is on is set higher than the threshold value B when the air conditioner is off. The reason why such a setting is possible will be described using the relationship among the output current of the fuel cell, the coolant temperature, and the water balance shown in FIG. As the output current of the fuel cell increases, the amount of water produced per unit time increases, so the water balance becomes positive. In addition, the lower the coolant temperature, the lower the water vapor pressure contained in the cathode exhaust, and the more difficult it is to dry the cathode, resulting in a positive water balance. When the air conditioner operating state is ON, the output current corresponding to the power consumption of the air conditioner increases. Therefore, even if the coolant temperature is high to some extent, the water balance is positive. Therefore, the coolant having a positive water balance as shown in FIG. It becomes possible to set the temperature as the fan limit release temperature threshold.

以上説明した実施例2によれば、ファン回転数制限解除の温度閾値を2段設け、エアコンオン状態での温度閾値をエアコンオフ状態の温度閾値より高く設定したので、エアコンオン状態では、エアコンの消費電力分だけ燃料電池出力が増え、その分生成水が多くできるので水マネージメントには有利になる。したがって、ファン回転数制限解除の温度閾値を高く設定することによって、ファンの騒音を低減する効果が得られる。   According to the second embodiment described above, the temperature threshold value for releasing the fan speed limit restriction is provided in two stages, and the temperature threshold value in the air conditioner on state is set higher than the temperature threshold value in the air conditioner off state. The fuel cell output is increased by the amount of power consumed, and the amount of water produced can be increased accordingly, which is advantageous for water management. Therefore, an effect of reducing fan noise can be obtained by setting the temperature threshold value for releasing the fan rotation speed limit high.

また、一般的にラジエタ付近にはエアコン用のコンデンサが取り付けられており、エアコンの冷房が入るとコンデンサが発熱し、ラジエタへ当たる風が暖められて冷却液の冷却には不利となる。そこで、エアコンオン状態では、ファン回転数制限解除の温度閾値を高く設定することにより、容易にファン回転数の制限が解除されないようにすることができる。   In general, a condenser for an air conditioner is attached in the vicinity of the radiator. When the air conditioner is turned on, the condenser generates heat, and the wind hitting the radiator is warmed, which is disadvantageous for cooling the coolant. Therefore, in the air conditioner ON state, the fan rotation speed limit can be easily prevented from being released by setting the temperature threshold value for releasing the fan rotation speed restriction high.

次に、本発明に係る燃料電池システムの冷却制御装置の実施例3について説明する。図7は、実施例3を示す構成図である。図1の実施例1の構成に、燃料電池目標取出電流に従って燃料電池1から取り出す電流を制御するパワーマネージャー14と、燃料電池1の取出電流を検出する取出電流センサ15とが追加されている。   Next, a third embodiment of the cooling control device of the fuel cell system according to the present invention will be described. FIG. 7 is a configuration diagram illustrating the third embodiment. A power manager 14 for controlling the current taken out from the fuel cell 1 according to the fuel cell target take-out current and a take-out current sensor 15 for detecting the take-out current of the fuel cell 1 are added to the configuration of the first embodiment shown in FIG.

制限解除手段12は、取出電流センサ15が検出した取出電流と冷却液温度に応じて、ファン回転数制限手段11でかけられたファン回転数制限を解除する。その他の構成は実施例1と同様であるので、同じ構成要素には、同じ符号を付与して重複する説明を省略する。   The restriction releasing unit 12 releases the fan rotation speed limit applied by the fan rotation number limiting unit 11 according to the extraction current detected by the extraction current sensor 15 and the coolant temperature. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the same components are assigned the same reference numerals and redundant description is omitted.

図8は、本実施例における音振要求ファン制限回転数演算手段9、調温制御ファン回転数演算手段10、ファン回転数制限手段11、制限解除手段12の演算ブロック図である。音振要求ファン制限回転数演算手段9、調温制御ファン回転数演算手段10、ファン回転数制限手段11は、図2に示した実施例1と同様である。   FIG. 8 is a calculation block diagram of the sound vibration request fan limit rotation speed calculation means 9, the temperature control fan rotation speed calculation means 10, the fan rotation speed limit means 11 and the limit release means 12 in the present embodiment. The sound vibration request fan limit speed calculating means 9, the temperature control fan speed calculating means 10, and the fan speed limit means 11 are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

図8において、本実施例の制限解除手段12は、取出電流センサ15が検出した燃料電池取出電流に対するファン回転数制限解除温度閾値を記憶する取出電流−温度閾値変換テーブル24と、温度閾値と温度センサ7による冷却液計測温度とを比較する比較器22と、比較器22の比較結果に応じて、ファン回転数制限手段11の回転数か、調温制御ファン回転数演算手段10の回転数かを切り替える回転数指示値切替器23とを備えている。   In FIG. 8, the restriction release means 12 of the present embodiment includes an extraction current-temperature threshold conversion table 24 that stores a fan rotation speed restriction release temperature threshold for the fuel cell extraction current detected by the extraction current sensor 15, a temperature threshold, and a temperature. A comparator 22 that compares the measured coolant temperature by the sensor 7, and the rotation speed of the fan rotation speed limiting means 11 or the rotation speed of the temperature control fan rotation speed calculation means 10 according to the comparison result of the comparator 22. And a rotation speed instruction value switch 23 for switching between the two.

取出電流−温度閾値変換テーブル24の制限解除温度閾値は、燃料電池の取出電流に応じて設定する。図6で説明したように取出電流が大きいほど水収支がプラスになる冷却液最大温度が高くなる。したがって、取出電流が大きいほど、ファン制限解除の温度閾値を高く設定する。尚、燃料電池からの取出電流に代えて、取出電力を用いても同様の効果を得ることができる。   The restriction release temperature threshold of the extraction current-temperature threshold conversion table 24 is set according to the extraction current of the fuel cell. As described in FIG. 6, the maximum coolant temperature at which the water balance becomes positive increases as the extraction current increases. Therefore, the higher the extraction current, the higher the temperature limit for releasing the fan restriction. It should be noted that the same effect can be obtained by using the extraction power instead of the extraction current from the fuel cell.

以上説明した実施例3によれば、燃料電池の取出電流や取出電力が大きいほどファン回転数制限解除の温度閾値を高くしたので、燃料電池の取出電流や取出電力が大きい分生成水が多くできるので水マネージメントには有利になる。したがって、ファン回転数制限解除の温度閾値を高く設定することによって、ファンの騒音を低減することができるという効果がある。   According to the third embodiment described above, since the temperature threshold value for releasing the fan rotation speed limit is increased as the extraction current and extraction power of the fuel cell are increased, the amount of generated water can be increased by the increase in the extraction current and extraction power of the fuel cell. So it is advantageous for water management. Therefore, by setting the temperature threshold value for releasing the fan rotation speed limit high, there is an effect that the noise of the fan can be reduced.

次に、本発明に係る燃料電池システムの冷却制御装置の実施例4について説明する。図9は、実施例4を示す構成図である。図1の実施例1の構成に、燃料電池目標取出電流に従って燃料電池1から取り出す電流を制御するパワーマネージャー14が追加されている。   Next, a fourth embodiment of the cooling control device for the fuel cell system according to the present invention will be described. FIG. 9 is a configuration diagram illustrating the fourth embodiment. A power manager 14 for controlling a current taken out from the fuel cell 1 according to the fuel cell target extraction current is added to the configuration of the first embodiment in FIG.

制限解除手段12は、燃料電池の目標取出電流と冷却液温度に応じて、ファン回転数制限手段11でかけられたファン回転数制限を解除する。その他の構成は実施例1と同様であるので、同じ構成要素には、同じ符号を付与して重複する説明を省略する。   The restriction canceling means 12 cancels the fan rotational speed restriction applied by the fan rotational speed limiting means 11 in accordance with the target extraction current of the fuel cell and the coolant temperature. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the same components are assigned the same reference numerals and redundant description is omitted.

図10は、本実施例における音振要求ファン制限回転数演算手段9、調温制御ファン回転数演算手段10、ファン回転数制限手段11、制限解除手段12の演算ブロック図である。音振要求ファン制限回転数演算手段9、調温制御ファン回転数演算手段10、ファン回転数制限手段11は、図2に示した実施例1と同様である。   FIG. 10 is a calculation block diagram of the sound vibration request fan limit rotation speed calculation means 9, the temperature control fan rotation speed calculation means 10, the fan rotation speed limit means 11 and the limit release means 12 in this embodiment. The sound vibration request fan limit speed calculating means 9, the temperature control fan speed calculating means 10, and the fan speed limit means 11 are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

図10において、本実施例の制限解除手段12は、燃料電池目標取出電流に対するファン回転数制限解除温度閾値を記憶する目標取出電流−温度閾値変換テーブル25と、温度閾値と温度センサ7による冷却液計測温度とを比較する比較器22と、比較器22の比較結果に応じて、ファン回転数制限手段11の回転数か、調温制御ファン回転数演算手段10の回転数かを切り替える回転数指示値切替器23とを備えている。   In FIG. 10, the restriction release means 12 of the present embodiment includes a target extraction current-temperature threshold conversion table 25 that stores a fan rotation speed limitation release temperature threshold for the fuel cell target extraction current, and a coolant by the temperature threshold and the temperature sensor 7. A comparator 22 that compares the measured temperature, and a rotational speed instruction that switches between the rotational speed of the fan rotational speed limiting means 11 and the rotational speed of the temperature control fan rotational speed computing means 10 according to the comparison result of the comparator 22 And a value switch 23.

目標取出電流−温度閾値変換テーブル25の制限解除温度閾値は、燃料電池の目標取出電流に応じて設定する。本実施例は実施例3における取出電流を目標取出電流に置き換えた代替例である。尚、目標取出電流に代えて目標取出電力を用いても同様の効果がある。   The restriction release temperature threshold of the target extraction current-temperature threshold conversion table 25 is set according to the target extraction current of the fuel cell. The present embodiment is an alternative example in which the extraction current in the third embodiment is replaced with a target extraction current. The same effect can be obtained by using the target extraction power instead of the target extraction current.

以上説明した実施例4によれば、燃料電池の目標取出電流や目標取出電力が大きいほどファン回転数制限解除の温度閾値を高くしたので、実取出電流や実取出電力の代わりに目標取出電流や目標取出電力に応じて温度閾値を設定することによって、ファンの騒音を低減することができるという効果がある。   According to the fourth embodiment described above, since the temperature threshold value for releasing the fan speed limitation is increased as the target extraction current and target extraction power of the fuel cell are larger, the target extraction current and the actual extraction power are replaced with the target extraction current and the actual extraction power. By setting the temperature threshold according to the target extraction power, there is an effect that the noise of the fan can be reduced.

次に、本発明に係る燃料電池システムの冷却制御装置の実施例5について説明する。図11は、実施例5を示す構成図である。図1の実施例1の構成に、加湿用の純水を燃料電池1へ供給する純水ポンプ40と、純水を貯蔵する純水タンク41と、純水タンク41の水位を検出する水位センサ43と、燃料電池1と純水タンク41との間で純水を循環させる純水管路42が追加され、水位センサ43の検出信号は、制限解除手段12に接続されている。そして、制限解除手段12は、純水タンクの水位信号と冷却液温度に応じて、ファン回転数制限手段11でかけられたファン回転数の制限を解除する。その他の構成は、図1に示した実施例1と同様であるので、同じ構成要素には同じ符号を付与して重複する説明を省略する。   Next, a fifth embodiment of the cooling control device for the fuel cell system according to the present invention will be described. FIG. 11 is a configuration diagram illustrating the fifth embodiment. 1 includes a pure water pump 40 for supplying humidified pure water to the fuel cell 1, a pure water tank 41 for storing pure water, and a water level sensor for detecting the water level of the pure water tank 41. 43 and a pure water conduit 42 for circulating pure water between the fuel cell 1 and the pure water tank 41 are added, and a detection signal of the water level sensor 43 is connected to the restriction releasing means 12. Then, the restriction release means 12 releases the restriction on the fan rotation speed applied by the fan rotation speed restriction means 11 in accordance with the water level signal of the pure water tank and the coolant temperature. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, the same components are assigned the same reference numerals and redundant description is omitted.

図12は、本実施例における音振要求ファン制限回転数演算手段9、調温制御ファン回転数演算手段10、ファン回転数制限手段11、制限解除手段12の演算ブロック図である。音振要求ファン制限回転数演算手段9、調温制御ファン回転数演算手段10、ファン回転数制限手段11は、図2に示した実施例1と同様である。   FIG. 12 is a calculation block diagram of the sound vibration request fan limit rotation speed calculation means 9, the temperature control fan rotation speed calculation means 10, the fan rotation speed limit means 11 and the limit release means 12 in this embodiment. The sound vibration request fan limit speed calculating means 9, the temperature control fan speed calculating means 10, and the fan speed limit means 11 are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

図12において、本実施例の制限解除手段12は、純水タンク水位に対するファン回転数制限解除温度閾値を記憶する純水水位−温度閾値変換テーブル26と、温度閾値と温度センサ7による冷却液計測温度とを比較する比較器22と、比較器22の比較結果に応じて、ファン回転数制限手段11の回転数か、調温制御ファン回転数演算手段10の回転数かを切り替える回転数指示値切替器23とを備えている。   In FIG. 12, the restriction release means 12 of this embodiment includes a pure water level-temperature threshold conversion table 26 that stores a fan rotation speed restriction release temperature threshold for the pure water tank water level, and a coolant measurement by the temperature threshold and the temperature sensor 7. A comparator 22 that compares the temperature and a rotation speed instruction value that switches between the rotation speed of the fan rotation speed limiter 11 and the rotation speed of the temperature control fan rotation speed calculator 10 according to the comparison result of the comparator 22 And a switch 23.

純水水位−温度閾値変換テーブル26の制限解除温度閾値は、純水タンク41の水位に応じて設定する。純水タンク水位が高いほど、水マネージメントに余裕があるため、ファン制限解除の温度閾値を高く設定する。   The restriction release temperature threshold value of the pure water level-temperature threshold value conversion table 26 is set according to the water level of the pure water tank 41. The higher the pure water tank level, the more water management is available, so the temperature threshold for releasing the fan restriction is set higher.

以上説明した実施例5によれば、冷却液温度と純水タンク水位に応じてファンの回転数制限を解除するようにしたので、純水タンク水位が高いほどファン回転数制限解除の温度閾値を高く設定することにより、加湿用の純水量に余裕があるときにはファンの騒音低減を優先することができるという効果がある。また純水タンク水位が低いときには、ファンによる冷却を優先することにより加湿用純水の生成を促進することができるという効果がある。   According to the fifth embodiment described above, the fan rotation speed limit is canceled according to the coolant temperature and the pure water tank water level. Therefore, the higher the pure water tank water level, the higher the temperature threshold for releasing the fan rotation speed limit. By setting it high, there is an effect that priority can be given to noise reduction of the fan when there is a margin in the amount of pure water for humidification. Further, when the pure water tank water level is low, the generation of humidifying pure water can be promoted by giving priority to cooling by the fan.

次に、本発明に係る燃料電池システムの冷却制御装置の実施例6について説明する。図13は、実施例6を示す構成図である。図1の実施例1の構成に、燃料電池1のカソードへ空気を供給するコンプレッサ50と、カソード出口の空気温度を検出するカソード出口温度センサ51が追加され、カソード出口温度センサ51の検出信号は、制限解除手段12に接続されている。そして、制限解除手段12は、カソード出口温度と冷却液温度に応じて、ファン回転数制限手段11でかけられたファン回転数の制限を解除する。その他の構成は、図1に示した実施例1と同様であるので、同じ構成要素には同じ符号を付与して重複する説明を省略する。   Next, a sixth embodiment of the cooling control device of the fuel cell system according to the present invention will be described. FIG. 13 is a configuration diagram illustrating the sixth embodiment. A compressor 50 for supplying air to the cathode of the fuel cell 1 and a cathode outlet temperature sensor 51 for detecting the air temperature at the cathode outlet are added to the configuration of the first embodiment shown in FIG. , Connected to the restriction release means 12. Then, the restriction releasing means 12 releases the restriction on the fan speed applied by the fan speed limiting means 11 according to the cathode outlet temperature and the coolant temperature. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, the same components are assigned the same reference numerals and redundant description is omitted.

図14は、本実施例における音振要求ファン制限回転数演算手段9、調温制御ファン回転数演算手段10、ファン回転数制限手段11、制限解除手段12の演算ブロック図である。音振要求ファン制限回転数演算手段9、調温制御ファン回転数演算手段10、ファン回転数制限手段11は、図2に示した実施例1と同様である。   FIG. 14 is a calculation block diagram of the sound vibration request fan limit rotation speed calculation means 9, the temperature control fan rotation speed calculation means 10, the fan rotation speed limit means 11, and the limit release means 12 in this embodiment. The sound vibration request fan limit speed calculating means 9, the temperature control fan speed calculating means 10, and the fan speed limit means 11 are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

図14において、本実施例の制限解除手段12は、カソード出口空気温度に対するファン回転数制限解除温度閾値を記憶する空気温度−温度閾値変換テーブル27と、温度閾値と温度センサ7による冷却液計測温度とを比較する比較器22と、比較器22の比較結果に応じて、ファン回転数制限手段11の回転数か、調温制御ファン回転数演算手段10の回転数かを切り替える回転数指示値切替器23とを備えている。   In FIG. 14, the restriction release means 12 of this embodiment includes an air temperature-temperature threshold conversion table 27 that stores a fan rotation speed restriction release temperature threshold with respect to the cathode outlet air temperature, and a coolant measured temperature by the temperature threshold and the temperature sensor 7. And a rotational speed instruction value switching for switching between the rotational speed of the fan rotational speed limiting means 11 and the rotational speed of the temperature control fan rotational speed computing means 10 according to the comparison result of the comparator 22 And a container 23.

空気温度−温度閾値変換テーブル27の制限解除温度閾値は、カソード出口空気温度に応じて設定する。カソード出口空気温度が高いほど、カソード排気に含まれる水蒸気圧が高まり水マネージメントが悪化するため、ファン回転数制限解除の温度閾値を低く設定し、冷却を優先する。   The restriction release temperature threshold value of the air temperature-temperature threshold value conversion table 27 is set according to the cathode outlet air temperature. The higher the cathode outlet air temperature, the higher the water vapor pressure contained in the cathode exhaust and the worse the water management. Therefore, the temperature threshold for releasing the fan rotation speed restriction is set low and cooling is given priority.

以上説明した実施例6によれば、カソード出口空気温度が高いほどファン回転数制限解除の温度閾値を低くしたので、カソード出口空気温度が高いほど電解質膜が乾き易くなり発電が困難になる場合に、ファン回転数制限解除の温度閾値を低くすることにより、ファンによる冷却を促進させ、水マネージメントの悪化を防止することができるという効果がある。   According to the sixth embodiment described above, the higher the cathode outlet air temperature, the lower the temperature threshold value for releasing the fan rotation speed limit. Therefore, the higher the cathode outlet air temperature, the easier the electrolyte membrane dries and the power generation becomes more difficult. By lowering the temperature threshold value for releasing the fan rotation speed limit, cooling by the fan can be promoted, and deterioration of water management can be prevented.

次に、本発明に係る燃料電池システムの冷却制御装置の実施例7について説明する。図15は、実施例7を示す構成図である。図1の実施例1の構成に、燃料電池1から電流を取り出すパワーマネージャー14と、燃料電池が過温度になるのを防止するために燃料電池の取り出し電流を制限する出力制限手段16が追加され、出力制限手段16の出力制限値が制限解除手段12に入力されている。また、制限解除手段12は、出力制限値と冷却液温度に応じて、ファン回転数制限手段11でかけられたファン回転数の制限を解除する。その他の構成は、図1に示した実施例1と同様であるので、同じ構成要素には同じ符号を付与して重複する説明を省略する。   Next, a seventh embodiment of the cooling control device for the fuel cell system according to the present invention will be described. FIG. 15 is a configuration diagram illustrating the seventh embodiment. The power manager 14 for extracting current from the fuel cell 1 and the output limiting means 16 for limiting the extraction current of the fuel cell to prevent the fuel cell from being overheated are added to the configuration of the first embodiment in FIG. The output restriction value of the output restriction means 16 is input to the restriction release means 12. Further, the restriction release unit 12 releases the restriction on the fan rotation speed applied by the fan rotation number restriction unit 11 according to the output restriction value and the coolant temperature. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, the same components are assigned the same reference numerals and redundant description is omitted.

図16は、本実施例における出力制限手段16の演算ブロック図を示す。出力制限手段16は、冷却液温度から出力制限値を演算する出力制限テーブル61と、セレクトロー62とを備えている。出力制限テーブル61は、燃料電池入口の冷却液温度が高くなると出力制限値が下がるようにテーブル値が設定されている。この出力制限テーブル61によって演算した出力制限値と燃料電池目標取出電流の小さい方の値をセレクトロー62により選択することによって目標取出電流を制限する。また、前記演算された出力制限値は、制限解除手段12に用いられる。   FIG. 16 shows a calculation block diagram of the output limiting means 16 in this embodiment. The output restriction means 16 includes an output restriction table 61 that calculates an output restriction value from the coolant temperature, and a select row 62. The output limit table 61 is set so that the output limit value decreases as the coolant temperature at the fuel cell inlet increases. The target extraction current is limited by selecting, with the select row 62, the smaller value of the output limitation value calculated by the output limitation table 61 and the fuel cell target extraction current. The calculated output limit value is used for the limit releasing means 12.

図17は、本実施例における音振要求ファン制限回転数演算手段9、調温制御ファン回転数演算手段10、ファン回転数制限手段11、制限解除手段12の演算ブロック図である。音振要求ファン制限回転数演算手段9、調温制御ファン回転数演算手段10、ファン回転数制限手段11は、図2に示した実施例1と同様である。   FIG. 17 is a calculation block diagram of the sound vibration request fan limit rotation speed calculation means 9, the temperature control fan rotation speed calculation means 10, the fan rotation speed limit means 11, and the limit release means 12 in this embodiment. The sound vibration request fan limit speed calculating means 9, the temperature control fan speed calculating means 10, and the fan speed limit means 11 are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

図17において、本実施例の制限解除手段12は、出力制限値に対するファン回転数制限解除温度閾値を記憶する出力制限値−温度閾値変換テーブル28と、温度閾値と温度センサ7による冷却液計測温度とを比較する比較器22と、比較器22の比較結果に応じて、ファン回転数制限手段11の回転数か、調温制御ファン回転数演算手段10の回転数かを切り替える回転数指示値切替器23とを備えている。   In FIG. 17, the restriction release unit 12 of this embodiment includes an output limit value-temperature threshold conversion table 28 that stores a fan rotation speed limit release temperature threshold with respect to the output limit value, and a coolant measured temperature by the temperature threshold and the temperature sensor 7. And a rotational speed instruction value switching for switching between the rotational speed of the fan rotational speed limiting means 11 and the rotational speed of the temperature control fan rotational speed computing means 10 according to the comparison result of the comparator 22 And a container 23.

出力制限値−温度閾値変換テーブル28の制限解除温度閾値は、出力制限値に応じて設定する。出力制限がきつくかかり、出力制限値が下がるほど、ファン制限解除の温度閾値を低く設定し、ファンによる冷却を優先する。   The restriction release temperature threshold in the output limit value-temperature threshold conversion table 28 is set according to the output limit value. As the output limit becomes tighter and the output limit value decreases, the temperature threshold for releasing the fan limit is set lower, and cooling by the fan has priority.

以上説明した実施例7によれば、出力制限がきつくかかるほどファン回転数制限解除の温度閾値を低くしたので、ファンによる冷却を促進させ、出力制限を緩和し動力性能を向上させることができるという効果がある。   According to the seventh embodiment described above, since the temperature threshold value for releasing the fan rotation speed restriction is lowered as the output restriction becomes tighter, it is possible to promote cooling by the fan, relax the output restriction, and improve the power performance. effective.

次に、本発明に係る燃料電池システムの冷却制御装置の実施例8について説明する。図18は、実施例8を示す構成図である。図1の実施例1の構成に、燃料電池1から電流を取り出すパワーマネージャー14と、燃料電池が過温度になるのを防止するために燃料電池の取り出し電流を制限する出力制限手段16が追加され、出力制限手段16の出力制限値と燃料電池目標取出電流が制限解除手段12に入力されている。また、制限解除手段12は、出力制限値と燃料電池目標取出電流と冷却液温度に応じて、ファン回転数制限手段11でかけられたファン回転数の制限を解除する。その他の構成は、図1に示した実施例1と同様であるので、同じ構成要素には同じ符号を付与して重複する説明を省略する。   Next, an eighth embodiment of the cooling control device for a fuel cell system according to the present invention will be described. FIG. 18 is a configuration diagram illustrating the eighth embodiment. The power manager 14 for extracting current from the fuel cell 1 and the output limiting means 16 for limiting the extraction current of the fuel cell to prevent the fuel cell from being overheated are added to the configuration of the first embodiment in FIG. The output limit value of the output limiting unit 16 and the fuel cell target extraction current are input to the limit canceling unit 12. Further, the restriction releasing means 12 releases the restriction on the fan speed applied by the fan speed limiting means 11 according to the output limit value, the fuel cell target extraction current, and the coolant temperature. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, the same components are assigned the same reference numerals and redundant description is omitted.

図19は、本実施例における音振要求ファン制限回転数演算手段9、調温制御ファン回転数演算手段10、ファン回転数制限手段11、制限解除手段12の演算ブロック図である。音振要求ファン制限回転数演算手段9、調温制御ファン回転数演算手段10、ファン回転数制限手段11は、図2に示した実施例1と同様である。   FIG. 19 is a calculation block diagram of the sound vibration request fan limit rotation speed calculation means 9, the temperature control fan rotation speed calculation means 10, the fan rotation speed limit means 11, and the limit release means 12 in this embodiment. The sound vibration request fan limit speed calculating means 9, the temperature control fan speed calculating means 10, and the fan speed limit means 11 are the same as those in the first embodiment shown in FIG.

図19において、本実施例の制限解除手段12は、目標取出電流と出力制限値との偏差を算出する減算器29と、この偏差に対するファン回転数制限解除温度閾値を記憶する偏差−温度閾値変換テーブル30と、温度閾値と温度センサ7による冷却液計測温度とを比較する比較器22と、比較器22の比較結果に応じて、ファン回転数制限手段11の回転数か、調温制御ファン回転数演算手段10の回転数かを切り替える回転数指示値切替器23とを備えている。   In FIG. 19, the limit release means 12 of this embodiment includes a subtractor 29 that calculates a deviation between the target extraction current and the output limit value, and a deviation-temperature threshold conversion that stores a fan rotation speed limit release temperature threshold for this deviation. The table 30, the comparator 22 that compares the temperature threshold value and the coolant measurement temperature by the temperature sensor 7, and the rotation speed of the fan rotation speed limiting means 11 or the temperature control fan rotation according to the comparison result of the comparator 22 A rotation speed instruction value switch 23 for switching the rotation speed of the number calculation means 10 is provided.

偏差−温度閾値変換テーブル30の制限解除温度閾値は、目標取出電流と出力制限値との偏差に応じて設定する。この偏差が大きいほど、燃料電池に対する要求出力に対して実際の出力が出せない状況であるので、ファン回転数制限解除の温度閾値を低く設定し、ファンによる冷却を優先する。   The restriction release temperature threshold value of the deviation-temperature threshold value conversion table 30 is set according to the deviation between the target extraction current and the output restriction value. As this deviation is larger, the actual output cannot be output with respect to the required output for the fuel cell. Therefore, the temperature threshold value for releasing the fan rotation speed restriction is set low, and cooling by the fan is given priority.

以上説明した実施例8によれば、燃料電池の目標出力と出力制限値との偏差が大きくなるほど、ファン回転数制限解除の温度閾値を低くしたので、要求出力と実際の出力との乖離が大きい場合に、ファン回転数制限解除の温度閾値を低くして、出力制限を緩和することができるという効果がある。   According to the eighth embodiment described above, as the deviation between the target output of the fuel cell and the output limit value increases, the temperature threshold value for releasing the fan speed limit is lowered, so that the difference between the requested output and the actual output is large. In this case, there is an effect that it is possible to relax the output restriction by lowering the temperature threshold value for releasing the fan rotation speed restriction.

本発明に係る燃料電池車両の冷却制御装置の実施例1を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating a first embodiment of a cooling control device for a fuel cell vehicle according to the present invention. FIG. 実施例1におけるファン回転数制限解除の詳細を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the detail of fan rotation speed restrictions cancellation | release in Example 1. FIG. 実施例1におけるタイムチャートである。3 is a time chart in the first embodiment. 本発明に係る燃料電池車両の冷却制御装置の実施例2を示す構成図である。It is a block diagram which shows Example 2 of the cooling control apparatus of the fuel cell vehicle which concerns on this invention. 実施例2におけるファン回転数制限解除の詳細を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the detail of fan rotation speed restrictions cancellation | release in Example 2. FIG. 実施例2における出力電流、冷却液温度、水収支の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the output electric current in Example 2, a coolant temperature, and a water balance. 本発明に係る燃料電池車両の冷却制御装置の実施例3を示す構成図である。It is a block diagram which shows Example 3 of the cooling control apparatus of the fuel cell vehicle which concerns on this invention. 実施例3におけるファン回転数制限解除の詳細を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the detail of fan rotation speed restrictions cancellation | release in Example 3. FIG. 本発明に係る燃料電池車両の冷却制御装置の実施例4を示す構成図である。It is a block diagram which shows Example 4 of the cooling control apparatus of the fuel cell vehicle which concerns on this invention. 実施例4におけるファン回転数制限解除の詳細を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the detail of fan rotation speed restrictions cancellation | release in Example 4. FIG. 本発明に係る燃料電池車両の冷却制御装置の実施例5を示す構成図である。It is a block diagram which shows Example 5 of the cooling control apparatus of the fuel cell vehicle which concerns on this invention. 実施例5におけるファン回転数制限解除の詳細を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the detail of fan rotation speed restrictions cancellation | release in Example 5. FIG. 本発明に係る燃料電池車両の冷却制御装置の実施例6を示す構成図である。It is a block diagram which shows Example 6 of the cooling control apparatus of the fuel cell vehicle which concerns on this invention. 実施例6におけるファン回転数制限解除の詳細を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the detail of fan rotation speed restrictions cancellation | release in Example 6. FIG. 本発明に係る燃料電池車両の冷却制御装置の実施例7を示す構成図である。It is a block diagram which shows Example 7 of the cooling control apparatus of the fuel cell vehicle which concerns on this invention. 実施例7における燃料電池出力制限を説明するブロック図である。FIG. 10 is a block diagram for explaining fuel cell output restriction in a seventh embodiment. 実施例7におけるファン回転数制限解除の詳細を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the detail of the fan speed limitation cancellation | release in Example 7. FIG. 本発明に係る燃料電池車両の冷却制御装置の実施例8を示す構成図である。It is a block diagram which shows Example 8 of the cooling control apparatus of the fuel cell vehicle which concerns on this invention. 実施例8におけるファン回転数制限解除の詳細を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the detail of fan rotation speed restrictions cancellation | release in Example 8. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…燃料電池
2…ポンプ
3…ラジエタ
4…ファン
5…冷却液管路
6…冷却制御装置
7…温度センサ
8…車速検出手段
9…音振要求ファン制限回転数演算手段
10…調温制御ファン回転数演算手段
11…ファン回転数制限手段
12…制限解除手段
13…エアコンオン/オフ検出手段
14…パワーマネージャー
15…取出電流センサ
40…純水ポンプ
41…純水タンク
42…純水管路
43…水位センサ
50…コンプレッサ
51…カソード出口温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell 2 ... Pump 3 ... Radiator 4 ... Fan 5 ... Coolant liquid line 6 ... Cooling control device 7 ... Temperature sensor 8 ... Vehicle speed detection means 9 ... Sound vibration request | requirement fan limitation rotation speed calculation means 10 ... Temperature control fan Rotational speed calculation means 11 ... fan rotational speed restriction means 12 ... restriction release means 13 ... air conditioner on / off detection means 14 ... power manager 15 ... extraction current sensor 40 ... pure water pump 41 ... pure water tank 42 ... pure water pipe line 43 ... Water level sensor 50 ... Compressor 51 ... Cathode outlet temperature sensor

Claims (11)

電解質膜を挟持するアノード及びカソードにおける電極反応によって発電する燃料電池と、該燃料電池とラジエタとの間に冷却液を循環させる冷却システムと、前記ラジエタに送風するファンとを備えた燃料電池システムの冷却制御装置において、
前記ファンの回転数を制限するファン回転数制限手段と、
前記冷却液の温度を検出する冷却液温度検出手段と、
前記検出された冷却液温度が所定温度閾値を超えた場合には、前記ファン回転数制限手段によるファンの回転数制限を解除する制限解除手段と、備え
前記燃料電池の負荷、純水タンク水位、カソード出口空気温度、前記燃料電池の出力制限状態、前記燃料電池の目標出力と出力制限値との偏差、の何れかである燃料電池の運転状態に応じて、前記ファンの回転数制限を解除する前記温度閾値を変更することを特徴とする燃料電池システムの冷却制御装置。
A fuel cell system comprising: a fuel cell that generates electricity by an electrode reaction between an anode and a cathode sandwiching an electrolyte membrane; a cooling system that circulates a coolant between the fuel cell and the radiator; and a fan that blows air to the radiator In the cooling control device,
Fan rotational speed limiting means for limiting the rotational speed of the fan;
A coolant temperature detecting means for detecting the temperature of the coolant;
When the detected coolant temperature exceeds the predetermined temperature threshold, and a restriction releasing means for releasing the rotational speed limit of the fan by the fan rotation speed limiting means,
According to the operating state of the fuel cell, which is one of the load of the fuel cell, the pure water tank water level, the cathode outlet air temperature, the output limit state of the fuel cell, and the deviation between the target output of the fuel cell and the output limit value The temperature control threshold value for canceling the rotational speed limit of the fan is changed .
前記燃料電池の運転状態とは、前記燃料電池の負荷であり、
前記燃料電池の負荷が大きいほど前記温度域値が高くなるように設定したことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システムの冷却制御装置。
The operating state of the fuel cell is a load of the fuel cell,
2. The cooling control device for a fuel cell system according to claim 1, wherein the temperature range value is set to be higher as the load of the fuel cell is larger.
前記燃料電池の負荷とは、燃料電池の取出電流あるいは取出電力であることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システムの冷却制御装置。   The cooling control apparatus for a fuel cell system according to claim 2, wherein the load of the fuel cell is an extraction current or an extraction electric power of the fuel cell. 前記燃料電池の負荷とは、燃料電池の目標取出電流あるいは目標取出電力であることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システムの冷却制御装置。   The cooling control apparatus for a fuel cell system according to claim 2, wherein the load of the fuel cell is a target extraction current or a target extraction power of the fuel cell. 前記燃料電池の負荷装置となるエアコンと、
該エアコンの作動状態がオンかオフかを検出するエアコンオン/オフ検出手段とを備え、
前記燃料電池の負荷とは、エアコンの作動状態を示し、
前記制限解除手段は、エアコンオン状態における第1の温度閾値と、エアコンオフ状態の第2の温度閾値とを備え、第1の温度閾値を第2の温度閾値より高い値に設定したことを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システムの冷却制御装置。
An air conditioner serving as a load device of the fuel cell;
Air conditioner on / off detecting means for detecting whether the operating state of the air conditioner is on or off,
The load of the fuel cell indicates the operating state of the air conditioner,
The restriction release unit includes a first temperature threshold value in an air conditioner on state and a second temperature threshold value in an air conditioner off state, and the first temperature threshold value is set to a value higher than the second temperature threshold value. The cooling control device for a fuel cell system according to claim 2.
前記燃料電池の加湿用純水を蓄える純水タンクと、
該純水タンクの水位を検出するタンク水位検出手段とを備え、
前記燃料電池の運転状態とは、純水タンク水位であり、
前記制限解除手段は、タンク水位が高いほどファン回転数制限解除の温度閾値を高く設定したことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システムの冷却制御装置。
A pure water tank for storing pure water for humidification of the fuel cell;
Comprising a tank water level detection means for detecting the water level of the pure water tank, a,
The operating state of the fuel cell is a pure water tank water level,
2. The cooling control apparatus for a fuel cell system according to claim 1, wherein the restriction release means sets a higher temperature threshold for releasing the fan rotation speed restriction as the tank water level is higher.
カソード出口の空気温度を検出するカソード出口空気温度検出手段を備え、
前記燃料電池の運転状態とは、カソード出口空気温度であり、
前記制限解除手段は、カソード出口空気温度が高いほどファン回転数制限解除の温度閾値を低く設定したことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システムの冷却制御装置。
A cathode outlet air temperature detecting means for detecting the cathode outlet air temperature;
The operating state of the fuel cell is the cathode outlet air temperature,
2. The cooling control apparatus for a fuel cell system according to claim 1, wherein the restriction release unit sets a lower temperature threshold value for releasing the fan speed restriction as the cathode outlet air temperature is higher.
前記検出された冷却液の温度に応じて燃料電池の出力を制限する出力制限手段を備え、
前記燃料電池の運転状態とは、前記燃料電池の出力制限状態であり、
前記制限解除手段は、出力制限がきつくかかるほどファン回転数制限解除の温度閾値を低く設定したことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システムの冷却制御装置。
Output limiting means for limiting the output of the fuel cell according to the detected temperature of the coolant,
The operating state of the fuel cell is an output limiting state of the fuel cell,
2. The cooling control apparatus for a fuel cell system according to claim 1, wherein the restriction release means sets the temperature threshold value for releasing the fan rotation speed restriction so that the output restriction becomes tight.
前記検出された冷却液の温度に応じて燃料電池の出力を制限する出力制限手段を備え、
前記燃料電池の運転状態とは、前記燃料電池の目標出力と出力制限値との偏差であり、
前記制限解除手段は、燃料電池の目標出力と出力制限値との偏差が大きくなるほど、ファン回転数制限解除の温度閾値を低く設定したことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システムの冷却制御装置。
Output limiting means for limiting the output of the fuel cell according to the detected temperature of the coolant,
The operating state of the fuel cell is a deviation between the target output of the fuel cell and the output limit value,
2. The cooling of the fuel cell system according to claim 1, wherein the limit release unit sets a lower temperature threshold for releasing the fan rotation speed limit as the deviation between the target output of the fuel cell and the output limit value increases. Control device.
前記制限解除手段は、前記検出された冷却液温度が温度閾値を所定時間超えた場合にはファンの回転数制限を解除することを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載の燃料電池システムの冷却制御装置。   The said restriction cancellation | release means cancels | releases rotation speed limitation of a fan, when the detected coolant temperature exceeds a temperature threshold value for the predetermined time, The any one of Claims 1 thru | or 9 characterized by the above-mentioned. The fuel cell system cooling control device according to claim. 前記制限解除手段は、ファン回転数制限を解除後、前記検出された冷却液温度が解除温度閾値より低い所定温度閾値を所定時間下回った場合には、ファンの回転数制限に復帰することを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載の燃料電池システムの冷却制御装置。   The restriction release means returns to the fan speed limit when the detected coolant temperature falls below a predetermined temperature threshold lower than the release temperature threshold for a predetermined time after canceling the fan speed limit. The cooling control device for a fuel cell system according to any one of claims 1 to 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101926038B (en) * 2008-01-23 2015-09-30 松下电器产业株式会社 Fuel cell system
JP2010153062A (en) * 2008-12-24 2010-07-08 Kyocera Corp Fuel battery device
KR101282622B1 (en) 2010-11-17 2013-07-12 기아자동차주식회사 Method for controlling temperature in fuel cell system
TWI487840B (en) * 2011-04-21 2015-06-11 Delta Electronics Inc Controlling method of fan's rotation rate
JP6260516B2 (en) * 2014-11-14 2018-01-17 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and vehicle equipped with fuel cell
JP6958419B2 (en) * 2018-02-22 2021-11-02 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and its control method
JP2019190991A (en) * 2018-04-25 2019-10-31 ソニー株式会社 Microparticle measurement device and microparticle measurement method
TWI692579B (en) * 2019-11-01 2020-05-01 鄭明弘 Fully automatic internal combustion engine fuel economizer
CN114614051B (en) * 2022-02-08 2023-08-22 东风汽车集团股份有限公司 Fuel cell thermal management control method and device, medium and electronic equipment
CN115360391B (en) * 2022-10-21 2023-01-31 北京亿华通科技股份有限公司 Fuel cell thermal management system for heavy truck

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2531196B2 (en) * 1987-05-08 1996-09-04 トヨタ自動車株式会社 Rotational speed control device for cooling fan of internal combustion engine for vehicle
JP2003168461A (en) * 2001-11-30 2003-06-13 Aisin Seiki Co Ltd Ventilating method and ventilator of fuel cell system

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