JP5086740B2 - Fuel cell system - Google Patents
Fuel cell system Download PDFInfo
- Publication number
- JP5086740B2 JP5086740B2 JP2007220523A JP2007220523A JP5086740B2 JP 5086740 B2 JP5086740 B2 JP 5086740B2 JP 2007220523 A JP2007220523 A JP 2007220523A JP 2007220523 A JP2007220523 A JP 2007220523A JP 5086740 B2 JP5086740 B2 JP 5086740B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- warm
- temperature
- completion determination
- determination threshold
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
本発明は、燃料電池の暖機手段を備えた燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell warm-up means.
燃料電池システムでは、低温時の起動手段として種々のものが提案されている。例えば、燃料電池を低温(特に、氷点下)から起動させる際に、燃料電池の暖機を促進させるために、燃料電池を循環させる冷却水の供給量や供給圧力を調整したり、または外部加熱手段の加熱などによって燃料電池の温度が所定以上になって暖機が完了するまで暖機促進制御を行なっていた(特許文献1参照)。
しかしながら、従来のような燃料電池システムでは、起動時のシステム温度が所定温度以下(氷点下)であれば一律同じ判定閾値(燃料電池の温度など)を用いて燃料電池の暖機完了判断を行なっていた。このため、起動時のシステム温度によっては、暖機完了判断が早過ぎて発電安定性が悪化したり、逆に暖機完了判断が遅過ぎてエネルギを無駄に消費するおそれがあった。 However, in a conventional fuel cell system, if the system temperature at startup is equal to or lower than a predetermined temperature (below freezing point), the fuel cell warm-up completion determination is performed using the same determination threshold (such as the temperature of the fuel cell). It was. For this reason, depending on the system temperature at the time of startup, there is a possibility that the warm-up completion determination is too early and power generation stability is deteriorated, or conversely the warm-up completion determination is too late and energy is wasted.
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、燃料電池の暖機完了の判断時期を適切に設定することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system that can appropriately set the determination timing of completion of warm-up of the fuel cell.
請求項1に係る発明は、酸化剤ガスおよび燃料ガスが供給されて発電を行なう燃料電池と、前記燃料電池で暖められた冷媒を放熱する放熱器と、前記燃料電池と前記放熱器との間で冷媒を循環させる冷媒循環ポンプと、前記燃料電池のカソードに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、前記燃料電池のカソードの圧力を調整する背圧弁と、前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、前記燃料電池の暖機を促進するように制御する暖機促進制御部と、前記燃料電池の暖機の完了判断を行なう暖機完了判断部と、を有し、前記暖機完了判断部により暖機が完了したと判断されるまで、前記暖機促進制御部によって暖機促進制御を行なう燃料電池システムにおいて、前記温度検出手段により検出された前記燃料電池の起動時の温度に基づいて、起動時の前記燃料電池の温度が低いほど暖機完了の判断が遅れるように暖機完了判断閾値を設定する暖機完了判断閾値設定部をさらに有し、前記暖機促進制御部は、暖機を促進しない場合に比べて、前記冷媒循環ポンプを制御して前記燃料電池に供給する冷媒の流量を減少させること、前記酸化剤ガス供給手段を制御して前記燃料電池のカソードに供給する酸化剤ガスの流量を増加させること、前記背圧弁を制御して前記燃料電池のカソードの圧力を増加させること、のうち少なくとも一つを行い、前記温度検出手段により検出された前記燃料電池の温度が前記暖機完了判断閾値設定部により設定された前記暖機完了判断閾値である所定温度になったときに前記暖機完了判断部により暖機が完了したと判断されることを特徴とする。
請求項2に係る発明は、酸化剤ガスおよび燃料ガスが供給されて発電を行なう燃料電池と、前記燃料電池で暖められた冷媒を放熱する放熱器と、前記燃料電池と前記放熱器との間で冷媒を循環させる冷媒循環ポンプと、前記燃料電池のカソードに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、前記燃料電池のカソードの圧力を調整する背圧弁と、前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、前記燃料電池の暖機を促進するように制御する暖機促進制御部と、前記燃料電池の暖機完了を判断する暖機完了判断部と、を有し、前記暖機完了判断部により暖機完了が判断されるまで、前記暖機促進制御部によって暖機促進制御を行なう燃料電池システムにおいて、前記温度検出手段により検出された前記燃料電池の起動時の温度に基づき、暖機完了判断閾値を設定する暖機完了判断閾値設定部を備え、前記暖機完了判断閾値設定部は、起動時の前記燃料電池の温度が低いほど暖機完了判断閾値を高く設定し、前記暖機促進制御部は、暖機を促進しない場合に比べて、前記冷媒循環ポンプを制御して前記燃料電池に供給する冷媒の流量を減少させること、前記酸化剤ガス供給手段を制御して前記燃料電池のカソードに供給する酸化剤ガスの流量を増加させること、前記背圧弁を制御して前記燃料電池のカソードの圧力を増加させること、のうち少なくとも一つを行い、前記温度検出手段により検出された前記燃料電池の温度が前記暖機完了判断閾値設定部により設定された前記暖機完了判断閾値である所定温度になったときに前記暖機完了判断部により暖機が完了したと判断されることを特徴とする。
なお、放熱器、冷媒循環ポンプ、酸化剤ガス供給手段は、それぞれ後記する実施形態でのラジエータ、ウォータポンプ、エアコンプレッサに対応する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell that generates power by being supplied with an oxidant gas and a fuel gas , a radiator that radiates the refrigerant warmed by the fuel cell, and between the fuel cell and the radiator. A refrigerant circulation pump that circulates the refrigerant, an oxidant gas supply means that supplies an oxidant gas to the cathode of the fuel cell, a back pressure valve that adjusts the pressure of the cathode of the fuel cell, and a temperature of the fuel cell And a warm-up promotion control unit that performs control so as to promote warm-up of the fuel cell, and a warm-up completion determination unit that determines completion of warm-up of the fuel cell. In the fuel cell system that performs warm-up promotion control by the warm-up promotion control unit until the warm-up completion determination unit determines that the warm-up is completed, the temperature at the time of startup of the fuel cell detected by the temperature detection means Based on There are, the fuel warm-up completion determination threshold setting unit that temperature to set the warm-up completion determination threshold as low as warm-up completion determination is delayed battery further possess at startup, the warm-up facilitating control unit, Compared with the case where warm-up is not promoted, the refrigerant circulation pump is controlled to reduce the flow rate of the refrigerant supplied to the fuel cell, and the oxidant gas supply means is controlled to supply the cathode of the fuel cell. The temperature of the fuel cell detected by the temperature detecting means is at least one of increasing the flow rate of the oxidant gas and increasing the pressure of the cathode of the fuel cell by controlling the back pressure valve. Is determined to be complete by the warm-up completion determination unit when the temperature reaches a predetermined temperature that is the warm-up completion determination threshold set by the warm-up completion determination threshold setting unit .
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fuel cell that generates power by being supplied with an oxidant gas and a fuel gas , a radiator that radiates a refrigerant warmed by the fuel cell, and a gap between the fuel cell and the radiator. A refrigerant circulation pump that circulates the refrigerant, an oxidant gas supply means that supplies an oxidant gas to the cathode of the fuel cell, a back pressure valve that adjusts the pressure of the cathode of the fuel cell, and a temperature of the fuel cell And a warm-up promotion control unit that controls to promote warm-up of the fuel cell, and a warm-up completion determination unit that determines completion of warm-up of the fuel cell. In the fuel cell system that performs warm-up promotion control by the warm-up promotion control unit until the completion determination unit determines warm-up completion, based on the temperature at the time of startup of the fuel cell detected by the temperature detection means, Warm up Includes a warm-up completion determination threshold setting unit that sets a completion determination threshold, the warm-up completion determination threshold setting unit, the temperature of the fuel cell is set high lower the warm-up completion determination threshold value in the boot, the warm-up The acceleration control unit controls the refrigerant circulation pump to reduce the flow rate of the refrigerant to be supplied to the fuel cell, and controls the oxidant gas supply means, as compared with the case where the warm-up is not promoted. At least one of increasing the flow rate of the oxidant gas supplied to the cathode of the fuel cell and increasing the pressure of the cathode of the fuel cell by controlling the back pressure valve, detected by the temperature detecting means wherein it is determined that warm-up is completed by warming up completion determination section when the temperature of the fuel cell has reached a predetermined temperature is the warming up completion determination threshold set by the warming up completion determination threshold setting unit And features.
The radiator, the refrigerant circulation pump, and the oxidant gas supply means correspond to a radiator, a water pump, and an air compressor in the embodiments described later.
それぞれの発明によれば、起動時の燃料電池の温度に基づいて暖機を終了させる閾値を変更するため、暖機時間を適切な時間に設定することができ、暖機促進のためのエネルギの無駄遣いや、暖機が完了していないにも拘らず(まだ暖機が必要であるにも拘らず)暖機を早期に終了させてしまうといった不具合を防止することが可能になる。なお、燃料電池の温度とは、燃料電池自体の温度だけではなく、燃料電池周辺の代替可能な温度を含む趣旨である。また、暖機が完了とは、これ以上の暖機が不要といった意味を含むものである。
また、燃料電池の温度が上がれば発電安定性も向上する。つまり、発電安定性は燃料電池の温度に基づいて把握することが可能であるため、暖機完了判断閾値として燃料電池の温度を使用し、さらにその暖機完了判断閾値を起動時の燃料電池の温度により決定することで、燃料電池が安定状態にあるか否かを正確に判定することが可能となる。
According to each invention, since the threshold value for ending warm-up is changed based on the temperature of the fuel cell at startup, the warm-up time can be set to an appropriate time, and energy for promoting warm-up can be set. It is possible to prevent problems such as wasteful use and end of warm-up at an early stage even though warm-up has not been completed (although warm-up is still necessary). The temperature of the fuel cell includes not only the temperature of the fuel cell itself but also a temperature that can be substituted around the fuel cell. The completion of warm-up includes the meaning that no further warm-up is required.
In addition, the power generation stability improves as the temperature of the fuel cell rises. That is, since the power generation stability can be grasped based on the temperature of the fuel cell, the temperature of the fuel cell is used as the warm-up completion determination threshold, and the warm-up completion determination threshold is further set to the value of the fuel cell at startup. By determining the temperature, it is possible to accurately determine whether or not the fuel cell is in a stable state.
本発明によれば、燃料電池の暖機完了の判断時期を適切に設定することができる燃料電池システムを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel cell system which can set appropriately the judgment timing of the warming-up completion of a fuel cell can be provided.
図1は本実施形態の燃料電池システムを示す全体構成図、図2は起動制御を示すフローチャート、図3は暖機完了判断閾値のパラメータとして積算電流値を用いた場合のマップである。なお、本実施形態の燃料電池システム1は、車両、船舶、航空機用の電源システムに適用してもよく、また家庭用などの定置式の電源システムに適用してもよい。 FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a fuel cell system of the present embodiment, FIG. 2 is a flowchart showing start-up control, and FIG. 3 is a map in the case where an integrated current value is used as a warm-up completion determination threshold parameter. The fuel cell system 1 of the present embodiment may be applied to a power supply system for vehicles, ships, and aircraft, or may be applied to a stationary power supply system for home use.
図1に示すように、本実施形態の燃料電池システム1は、燃料電池10、アノード系20、カソード系30、冷却系40、制御系50などで構成されている。
As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 of this embodiment includes a
前記燃料電池10は、例えば、固体高分子電解質膜を触媒を含むアノードとカソードとで挟んでなる膜電極接合体を、一対の導電性のセパレータで挟んで構成した単セルを複数積層した構造からなる。なお、セパレータには、水素(反応ガス、燃料ガス)が流通する溝(流路)、空気(反応ガス、酸化剤ガス)が流通する溝(流路)、冷媒が流通する溝(流路)などが形成されている。アノードに水素が供給され、カソードに空気が供給されることにより、水素と空気中の酸素との電気化学反応により発電が行なわれる。
The
前記アノード系20は、燃料電池10のアノードに対して水素を給排する系であり、水素タンク21、水素遮断弁22などを備えて構成されている。水素タンク21は、高純度の水素を非常に高い圧力で充填可能なものである。水素遮断弁22は、後記する制御装置51によって開閉される電磁式のものであり、水素タンク21の出口近傍に設けられている。
The
また、水素遮断弁22は、水素タンク21と配管23aを介して接続されるとともに、燃料電池10のアノードの入口と配管23bを介して接続されている。また、燃料電池10のアノードの出口は、配管23cの一端と接続されている。なお、図示していないが、アノード系20には、燃料電池10のアノードから排出された未反応の水素を再び燃料電池10のアノードの入口に戻して再循環させる循環流路、遮断時に水素を循環させて開弁時に水素を系外に排出させるパージ弁などが設けられている。
The
前記カソード系30は、燃料電池10のカソードに対して空気を給排する系であり、エアコンプレッサ31、背圧弁32などを備えて構成されている。エアコンプレッサ31は、モータによって駆動されるスーパーチャージャなどで構成される。背圧弁32は、開度を調整することができるバタフライ弁などで構成され、燃料電池10のカソードの圧力を調節できるようになっている。
The
また、エアコンプレッサ31は、燃料電池10のカソードの入口と配管33aを介して接続されている。燃料電池10のカソードの出口は、配管33bの一端と接続されている。
The
前記冷却系40は、ラジエータ41、ウォータポンプ(W/P)42、配管43a,43b,43cなどで構成されている。ラジエータ41は、燃料電池10によって温められた冷媒に対して放熱する機能を有する。ウォータポンプ42は、冷媒を循環させる機能を有し、冷媒の流量が増減するように、制御装置51によってモータの回転速度が制御される。また、ラジエータ41の冷媒出口は、配管43aを介して燃料電池10の冷媒入口と接続され、燃料電池10の冷媒出口は、配管43bを介してウォータポンプ42と接続されている。また、ラジエータ41の冷媒入口は、配管43cを介してウォータポンプ42と接続されている。
The
前記制御系50は、制御装置51、温度センサ52、電流センサ53、電圧センサ54などで構成されている。制御装置51は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Randam Access Memory)、各種インタフェイス、電子回路等から構成されている。温度センサ52は、燃料電池10の温度を検出する機能を有する。電流センサ53は、燃料電池10から取り出される電流値を検出する機能を有する。電圧センサ54は、燃料電池10の全体にかかる電圧値を検出する機能を有する。
The
また、制御装置51は、暖機促進制御部51a、暖機完了判断部51b、暖機完了判断閾値設定部51c、積算発電量算出部51dを備えている。
In addition, the
前記暖機促進制御部51aは、低温(例えば、氷点下)起動時に、前記ウォータポンプ42の回転速度を落として冷媒の流量を減少させること、エアコンプレッサ31の回転速度を上げてカソード系30の流量を増量させること、背圧弁32の開度を絞ってカソード系30の圧力を増圧すること、またはこれらの組み合わせなどにより暖機促進制御を行なう。
The warm-up
前記暖機完了判断部51bは、燃料電池10の暖機が完了したかどうかを判断する制御を行なう。暖機完了の判断は、後記する暖機完了判断閾値設定部51cによって設定された暖機完了判断閾値に到達したかどうかによって判断される。
The warm-up
前記暖機完了判断閾値設定部51cは、燃料電池10の起動時の温度に基づいて暖機完了の判断を行なう暖機完了判断閾値を設定する。つまり、起動時の燃料電池10の温度が低いほど暖機完了判断閾値を高く設定する。なお、燃料電池10の温度は、燃料電池10内部を直接に測定した温度に限定されず、例えば、燃料電池10のアノードの出口温度、燃料電池10のカソードの出口温度、燃料電池10の冷媒の出口温度から推定した温度であってもよい。以下の説明において、これらの温度をまとめてシステム温度と表記する。
The warm-up completion determination threshold
前記積算発電量算出部51dは、電流センサ53から得られる検出値を用いて、燃料電池10の起動時における発電開始時からの電流の積算値(積算電流値)を算出する。なお、積算発電量算出部51dは、積算電流値によって算出されるものに限定されず、電流センサ53および電圧センサ54からの各検出値を用いて、燃料電池10の起動時における発電開始時からの電力(電流×電圧)の積算値(積算電力値)によって算出してもよく、あるいは発電開始時からの発電時間によって算出してもよい。
The integrated power generation
次に、本実施形態の燃料電池システム1の起動制御について図2および図3を参照して説明する。なお、燃料電池システム1の運転停止時には、水素遮断弁22が閉じられ、エアコンプレッサ31およびウォータポンプ42が停止している。
Next, start control of the fuel cell system 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG. 2 and FIG. When the operation of the fuel cell system 1 is stopped, the
図2に示すように、例えば運転者によってイグニッションスイッチ(IG SW)がオン(ON)にされると、ステップS100において、制御装置51は、氷点下起動を行なうどうかを判断する。なお、氷点下起動を行なうかどうかは、システム温度や外気温度(センサは図示せず)などによって判断され、システム温度や外気温度が例えば氷点下の場合に氷点下起動を行なうと判断する。また、氷点下起動を行なうかどうかは、起動時の温度のみで判断することに限定されず、燃料電池システム1の運転停止中の温度を参照して判断してもよい。つまり、起動時の温度が氷点下ではなくても運転停止時の温度が氷点下である場合には燃料電池10内部が氷結しているおそれがあるので、そのような場合には氷点下起動を行なうことが好ましい。
As shown in FIG. 2, for example, when the ignition switch (IG SW) is turned on by the driver, in step S100, the
ステップS100において、制御装置51は、氷点下起動を行なうと判断した場合には(Yes)、ステップS110において、燃料電池10における暖機完了判断閾値を設定する。なお、暖機完了判断閾値は、起動時(IG SWのON時)のシステム温度に基づいて設定され、起動時のシステム温度が低くなるにつれて、暖機完了判断閾値が高く(暖機完了の判断が遅れるように)設定される。また、このステップS110が、本実施形態における暖機完了判断閾値設定部51cが実施する処理に相当する。
If it is determined in step S100 that the sub-freezing start is performed (Yes), the
また、暖機完了判断閾値は、図3のマップに基づいて設定される。積算電流量(積算発電量)は、燃料電池10の発熱量と相関関係にあるので、燃料電池10の内部の解氷に必要な発熱量を積算電流量で近似することが可能である。よって、図3に示すように、起動時のシステム温度が高い場合には、暖機完了判断積算電流値における暖機完了判断閾値(所定積算電流量)は低く設定され、起動時のシステム温度が低い場合には、暖機完了判断閾値は高く設定される。
The warm-up completion determination threshold is set based on the map of FIG. Since the integrated current amount (integrated power generation amount) has a correlation with the heat generation amount of the
なお、暖機完了判断閾値として、積算電流量を用いた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、燃料電池10の起動時(イグニッションスイッチのオン時)からの積算電力量を用いてもよく、あるいは発電時間を用いてもよい。
The case where the accumulated current amount is used as the warm-up completion determination threshold has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, from the time when the
そして、ステップS120において、制御装置51は、氷点下起動制御を実施する。氷点下起動制御とは、燃料電池10の暖機を促進する制御であり、例えば、ウォータポンプ42のモータの回転速度を下げて燃料電池10に供給する冷媒の流量を減少させたり、エアコンプレッサ31のモータの回転速度を上げて燃料電池10のカソードに供給する空気の流量を増加させたり、あるいは背圧弁32の開度を絞って燃料電池10のカソードの圧力を増加させる。すなわち、冷媒の流量を減少させることにより燃料電池10の冷却能力が低減され、空気の流量を増加させることによりエアコンプレッサ31からの高温の圧縮空気によって燃料電池10が温められ、背圧弁32の開度が絞られることにより空気中の酸素と水素との反応が促進されて燃料電池10の発熱量が増加して、燃料電池10の暖機が促進される。なお、氷点下起動制御は、以上例示したいずれかひとつを実施してもよく、複数を組み合わせて実施してもよい。このステップS120が、本実施形態における暖機促進制御部51aが実施する処理に相当する。
In step S120, the
そして、ステップS130において、制御装置51は、外部負荷(図示せず)への発電電流(発電電力)の供給を開始することにより発電を開始する。なお、外部負荷とは、エアコンプレッサ31やウォータポンプ42などである。
In step S <b> 130, the
そして、ステップS140において、制御装置51は、積算発電量算出部51dによって算出された現在の積算発電量が、ステップS110で設定された暖機完了判断閾値(所定積算電流値)以上であるか否かを判断する。なお、このステップS140が、本実施形態における暖機完了判断部51bが実施する処理に相当する。ステップS140において、制御装置51は、暖機完了判断閾値以上ではないと判断した場合には(No)、ステップS140の処理を繰り返し、暖機完了判断閾値以上であると判断した場合には(Yes)、ステップS150に移行する。
In step S140, the
ステップS150において、制御装置51は、暖機は完了したと判断(これ以上の暖機は不要と判断)して、ステップS120において実施を開始した氷点下起動制御を解除する。すなわち、ウォータポンプ42の回転速度を上げて冷媒の流量を通常運転時の状態に戻し、エアコンプレッサ31の回転速度を下げてカソードに供給される空気の流量を減少させて通常運転時の状態に戻し、背圧弁32の開度を広げて空気の圧力を低下させて通常運転時の状態に戻す。
In step S150, the
そして、ステップS160において、制御装置51は、通常発電に移行し、ステップS170において、発電中であるか否かを判断する。なお、発電中であるか否かの判断は、イグニッションスイッチ(IG SW)がオフ(OFF)されたことによって判断される。ステップS170において、制御装置51は、まだ発電中であると判断した場合には(Yes)、ステップS160に戻って通常発電を継続し、発電中ではないと判断した場合には(No)、処理を終了する。
In step S160, the
また、ステップS100において、制御装置51は、氷点下起動を行なわないと判断した場合には(No)、ステップS160に進み、直ちに通常発電を実施する。
In step S100, if
以上説明したように、本実施形態の燃料電池システム1によれば、起動時の燃料電池10の温度(システム温度)に基づいて暖機完了判断閾値を変更しているので、暖機時間を適切な時間に設定することが可能になる。その結果、暖機完了判断の遅れによる暖機促進のためのエネルギ(水素)の無駄遣いや、暖機が完了していないにも拘らず(暖機が必要であるにも拘らず)暖機を早期に終了させてしまうといった不具合を防止することが可能になる。
As described above, according to the fuel cell system 1 of the present embodiment, the warm-up completion determination threshold is changed based on the temperature (system temperature) of the
また、本実施形態によれば、暖機完了判断閾値を積算発電量によって設定したことにより、燃料電池10の内部の解氷判断を正確に行なうことが可能になり、燃料電池10の暖機完了判断を精度よく行なうことが可能になる。
Further, according to the present embodiment, since the warm-up completion determination threshold value is set based on the integrated power generation amount, it is possible to accurately perform the de-icing determination inside the
なお、本実施形態では、暖機完了判断閾値のパラメータとして積算電流値(積算発電量)を用いた場合(図3参照)を例に挙げて説明したが、図4に示すように、暖機完了判断閾値のパラメータとしてシステム温度を用いた場合のマップに基づいて設定してもよい。すなわち、図4に示すように、起動時のシステム温度が高い場合には、暖機完了判断システム温度における暖機完了判断閾値(所定システム温度、所定温度)は低く設定され、起動時のシステム温度が低い場合には、暖機完了判断閾値は高く設定される。 In the present embodiment, the case where the integrated current value (integrated power generation amount) is used as a parameter for the warm-up completion determination threshold has been described as an example (see FIG. 3), but as shown in FIG. You may set based on the map at the time of using system temperature as a parameter of a completion judgment threshold value. That is, as shown in FIG. 4, when the system temperature at startup is high, the warm-up completion determination system temperature (predetermined system temperature, predetermined temperature) in the warm-up completion determination system temperature is set low, and the system temperature at startup Is low, the warm-up completion determination threshold is set high.
このように、燃料電池10の暖機完了判断閾値のパラメータとしてシステム温度を使用し、さらに暖機完了判断閾値(所定システム温度)を起動時のシステム温度に基づいて決定することで、燃料電池10が安定状態にあるか否かを正確に判断することが可能になる。これは、燃料電池10の温度(システム温度)が上がれば、発電安定性も向上するからである。
In this way, the system temperature is used as a parameter for the warm-up completion determination threshold value of the
1 燃料電池システム
10 燃料電池
31 エアコンプレッサ
42 ウォータポンプ
51 制御装置
51a 暖機促進制御部
51b 暖機完了判断部
51c 暖機完了判断閾値設定部
51d 積算発電量算出部
52 温度センサ(温度検出手段)
53 電流センサ
54 電圧センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
53
Claims (2)
前記燃料電池で暖められた冷媒を放熱する放熱器と、
前記燃料電池と前記放熱器との間で冷媒を循環させる冷媒循環ポンプと、
前記燃料電池のカソードに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、
前記燃料電池のカソードの圧力を調整する背圧弁と、
前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、
前記燃料電池の暖機を促進するように制御する暖機促進制御部と、
前記燃料電池の暖機の完了判断を行なう暖機完了判断部と、を有し、
前記暖機完了判断部により暖機が完了したと判断されるまで、前記暖機促進制御部によって暖機促進制御を行なう燃料電池システムにおいて、
前記温度検出手段により検出された前記燃料電池の起動時の温度に基づいて、起動時の前記燃料電池の温度が低いほど暖機完了の判断が遅れるように暖機完了判断閾値を設定する暖機完了判断閾値設定部をさらに有し、
前記暖機促進制御部は、暖機を促進しない場合に比べて、前記冷媒循環ポンプを制御して前記燃料電池に供給する冷媒の流量を減少させること、前記酸化剤ガス供給手段を制御して前記燃料電池のカソードに供給する酸化剤ガスの流量を増加させること、前記背圧弁を制御して前記燃料電池のカソードの圧力を増加させること、のうち少なくとも一つを行い、
前記温度検出手段により検出された前記燃料電池の温度が前記暖機完了判断閾値設定部により設定された前記暖機完了判断閾値である所定温度になったときに前記暖機完了判断部により暖機が完了したと判断されることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that is supplied with oxidant gas and fuel gas to generate power;
A radiator that dissipates the refrigerant warmed by the fuel cell;
A refrigerant circulation pump for circulating refrigerant between the fuel cell and the radiator;
An oxidant gas supply means for supplying an oxidant gas to the cathode of the fuel cell;
A back pressure valve for adjusting the pressure of the cathode of the fuel cell;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the fuel cell;
A warm-up promotion control unit that controls the fuel cell to warm up;
A warm-up completion determination unit for determining completion of warm-up of the fuel cell,
In the fuel cell system that performs the warm-up promotion control by the warm-up promotion control unit until it is determined by the warm-up completion determination unit that the warm-up is completed,
Based on the temperature at the time of start-up of the fuel cell detected by the temperature detecting means, a warm-up completion determination threshold value is set so that the warm-up completion determination is delayed as the temperature of the fuel cell at the time of start-up is lower further have a complete determination threshold setting unit,
The warm-up promotion control unit controls the refrigerant circulation pump to reduce the flow rate of the refrigerant supplied to the fuel cell, and controls the oxidant gas supply means, compared to a case where warm-up is not promoted. Performing at least one of increasing the flow rate of an oxidant gas supplied to the cathode of the fuel cell, and increasing the pressure of the cathode of the fuel cell by controlling the back pressure valve;
When the temperature of the fuel cell detected by the temperature detection means reaches a predetermined temperature that is the warm-up completion determination threshold set by the warm-up completion determination threshold setting unit, the warm-up completion determination unit warms up the fuel cell. It is determined that the fuel cell system is completed .
前記燃料電池で暖められた冷媒を放熱する放熱器と、
前記燃料電池と前記放熱器との間で冷媒を循環させる冷媒循環ポンプと、
前記燃料電池のカソードに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、
前記燃料電池のカソードの圧力を調整する背圧弁と、
前記燃料電池の温度を検出する温度検出手段と、
前記燃料電池の暖機を促進するように制御する暖機促進制御部と、
前記燃料電池の暖機完了を判断する暖機完了判断部と、を有し、
前記暖機完了判断部により暖機完了が判断されるまで、前記暖機促進制御部によって暖機促進制御を行なう燃料電池システムにおいて、
前記温度検出手段により検出された前記燃料電池の起動時の温度に基づき、暖機完了判断閾値を設定する暖機完了判断閾値設定部を備え、
前記暖機完了判断閾値設定部は、起動時の前記燃料電池の温度が低いほど暖機完了判断閾値を高く設定し、
前記暖機促進制御部は、暖機を促進しない場合に比べて、前記冷媒循環ポンプを制御して前記燃料電池に供給する冷媒の流量を減少させること、前記酸化剤ガス供給手段を制御して前記燃料電池のカソードに供給する酸化剤ガスの流量を増加させること、前記背圧弁を制御して前記燃料電池のカソードの圧力を増加させること、のうち少なくとも一つを行い、
前記温度検出手段により検出された前記燃料電池の温度が前記暖機完了判断閾値設定部により設定された前記暖機完了判断閾値である所定温度になったときに前記暖機完了判断部により暖機が完了したと判断されることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that is supplied with oxidant gas and fuel gas to generate power;
A radiator that dissipates the refrigerant warmed by the fuel cell;
A refrigerant circulation pump for circulating refrigerant between the fuel cell and the radiator;
An oxidant gas supply means for supplying an oxidant gas to the cathode of the fuel cell;
A back pressure valve for adjusting the pressure of the cathode of the fuel cell;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the fuel cell;
A warm-up promotion control unit that controls the fuel cell to warm up;
A warm-up completion determination unit that determines completion of warm-up of the fuel cell,
In the fuel cell system that performs warm-up promotion control by the warm-up promotion control unit until the warm-up completion determination unit determines warm-up completion,
A warm-up completion determination threshold setting unit configured to set a warm-up completion determination threshold based on the temperature at the time of startup of the fuel cell detected by the temperature detection unit;
The warm-up completion determination threshold value setting unit sets the warm-up completion determination threshold value higher as the temperature of the fuel cell at startup is lower ,
The warm-up promotion control unit controls the refrigerant circulation pump to reduce the flow rate of the refrigerant supplied to the fuel cell, and controls the oxidant gas supply means, compared to a case where warm-up is not promoted. Performing at least one of increasing the flow rate of an oxidant gas supplied to the cathode of the fuel cell, and increasing the pressure of the cathode of the fuel cell by controlling the back pressure valve;
When the temperature of the fuel cell detected by the temperature detection means reaches a predetermined temperature that is the warm-up completion determination threshold set by the warm-up completion determination threshold setting unit, the warm-up completion determination unit warms up the fuel cell. It is determined that the fuel cell system is completed .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007220523A JP5086740B2 (en) | 2007-08-28 | 2007-08-28 | Fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007220523A JP5086740B2 (en) | 2007-08-28 | 2007-08-28 | Fuel cell system |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009054432A JP2009054432A (en) | 2009-03-12 |
JP2009054432A5 JP2009054432A5 (en) | 2009-12-17 |
JP5086740B2 true JP5086740B2 (en) | 2012-11-28 |
Family
ID=40505337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007220523A Active JP5086740B2 (en) | 2007-08-28 | 2007-08-28 | Fuel cell system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5086740B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10249890B2 (en) | 2015-06-19 | 2019-04-02 | Daimler Ag | Method for cold-start of fuel cell stack |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7342731B2 (en) * | 2020-02-19 | 2023-09-12 | トヨタ自動車株式会社 | fuel cell system |
CN112201818A (en) * | 2020-08-28 | 2021-01-08 | 广西玉柴机器股份有限公司 | Control strategy for protecting electric pile in cold start failure of fuel cell system |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005222840A (en) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP4796361B2 (en) * | 2005-09-07 | 2011-10-19 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell system |
JP5350668B2 (en) * | 2007-04-24 | 2013-11-27 | ヤマハ発動機株式会社 | Fuel cell system and transportation equipment |
-
2007
- 2007-08-28 JP JP2007220523A patent/JP5086740B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10249890B2 (en) | 2015-06-19 | 2019-04-02 | Daimler Ag | Method for cold-start of fuel cell stack |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009054432A (en) | 2009-03-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10090539B2 (en) | Fuel cell system | |
US7455920B2 (en) | Fuel cell system | |
US7662496B2 (en) | Fuel cell cooling system and method for controlling circulation of cooling liquid in fuel cell | |
JP4735642B2 (en) | FUEL CELL SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR FUEL CELL SYSTEM | |
KR101829509B1 (en) | Fuel cell system and control method of fuel cell system | |
JP5309603B2 (en) | Fuel cell system and operation method thereof | |
JP2006202543A (en) | Operation method of fuel cell system | |
JP4796361B2 (en) | Fuel cell system | |
JP5939312B2 (en) | Fuel cell system and control method thereof | |
JP5790705B2 (en) | Fuel cell system and control method thereof | |
JP5038646B2 (en) | Fuel cell vehicle | |
JP2013239290A (en) | Fuel cell system and control method thereof | |
JP5168814B2 (en) | Fuel cell system and vehicle equipped with fuel cell system | |
JP5086740B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2007220355A (en) | Low-temperature starting method of fuel cell system and fuel cell | |
JP4575693B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2009054427A (en) | Fuel cell system | |
JP2007305412A (en) | Idling control device and control method of fuel cell system | |
JP2004055379A (en) | Fuel cell system | |
JP6171572B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2008210646A (en) | Fuel cell system | |
JP2010198786A (en) | Fuel cell system | |
JP4786160B2 (en) | Fuel cell starting method and fuel cell system | |
JP5262520B2 (en) | Heating control device | |
JP2008300217A (en) | Fuel cell system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091028 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091028 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120531 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120619 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120810 |
|
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: 20120828 |
|
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: 20120907 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5086740 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150914 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |