JP5141038B2 - Fuel cell system and fuel cell control method - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池の動作状態に応じて、燃料電池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 a fuel cell according to the operating state of the fuel cell.

従来、燃料電池システムは、冷却媒体を循環させ、燃料電池を冷却させる冷却媒体循環流路を備えている。このような燃料電池システムでは、燃料電池の動作状態を検出し、それに応じて燃料電池に対して種々の制御を行っている。燃料電池の動作状態を検出する方法としては、例えば、燃料電池の内部温度(以下では、燃料電池温度とも呼ぶ)を検出する。この場合、燃料電池システムにおいて、例えば、冷却媒体循環流路を流れる冷却媒体の温度を上記燃料電池温度として検出する(下記特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel cell system includes a cooling medium circulation channel that circulates a cooling medium and cools the fuel cell. In such a fuel cell system, the operating state of the fuel cell is detected, and various controls are performed on the fuel cell accordingly. As a method for detecting the operating state of the fuel cell, for example, the internal temperature of the fuel cell (hereinafter also referred to as the fuel cell temperature) is detected. In this case, in the fuel cell system, for example, the temperature of the coolant flowing through the coolant circulation path is detected as the fuel cell temperature (see Patent Document 1 below).

特開2005−302515号公報JP 2005-302515 A

ところで、上述のような燃料電池システムにおいて、例えば、下記の(1)〜(3)などのような状況下では、燃料電池温度を上昇させるため、冷却媒体循環流路において冷却媒体の循環を停止させる場合がある。このように、冷却媒体の循環を停止させると、冷却媒体循環流路において、冷却媒体に温度ムラが生じるおそれがあった。
(1) 燃料電池の低温起動時
(2) 燃料電池の内部で、フラッディングの挙動が検知された時
(3) 燃料電池の掃気処理時
By the way, in the fuel cell system as described above, for example, under circumstances such as the following (1) to (3), the circulation of the cooling medium is stopped in the cooling medium circulation flow path in order to raise the fuel cell temperature. There is a case to let you. As described above, when the circulation of the cooling medium is stopped, there is a possibility that temperature unevenness occurs in the cooling medium in the cooling medium circulation flow path.
(1) At low temperature startup of the fuel cell (2) When flooding behavior is detected inside the fuel cell (3) During scavenging of the fuel cell

そうすると、上述のように冷却媒体の温度を燃料電池温度として検出する方法において、上述のように冷却媒体に温度ムラが生じると、燃料電池温度を正確に検出できないおそれがあった。それに伴い、燃料電池の制御に不具合が生じ、その結果、燃料電池の発電効率が低下するおそれがあった。   Then, in the method of detecting the temperature of the cooling medium as the fuel cell temperature as described above, if the temperature unevenness occurs in the cooling medium as described above, the fuel cell temperature may not be detected accurately. Along with this, a problem occurs in the control of the fuel cell, and as a result, the power generation efficiency of the fuel cell may be reduced.

なお、燃料電池システムにおいて、上記(1)〜(3)以外の場合であって、冷却媒体循環流路において、冷却媒体の循環を停止させる場合においても、上記問題は当然生じうる。   In the fuel cell system, the above problem can naturally occur even when the circulation of the cooling medium is stopped in the cooling medium circulation flow path in cases other than the above (1) to (3).

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、燃料電池システムにおいて、燃料電池の動作状態を正確に検出し、それに応じて適切な制御を行うことが可能な技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technology capable of accurately detecting the operation state of a fuel cell and performing appropriate control accordingly in a fuel cell system. To do.

上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の燃料電池システムでは、燃料電池を備える燃料電池システムであって、前記燃料電池内部を通り、前記燃料電池を冷却するための冷却媒体を流す冷却媒体流路と、前記冷却媒体流路において、前記冷却媒体の流れを停止させる冷媒流止部と、前記冷却媒体流路において、前記冷却媒体の流れを停止させた状態で、前記燃料電池内部、若しくは、前記燃料電池と前記冷媒流止部との間の密閉空間における前記冷却媒体の圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力検出部が検出した前記圧力に応じて、前記燃料電池の運転制御を行う運転制御部と、を備えることを要旨とする。   In order to achieve at least a part of the above object, a fuel cell system of the present invention is a fuel cell system including a fuel cell, and passes a cooling medium for cooling the fuel cell through the inside of the fuel cell. A cooling medium flow path; a refrigerant flow stopping portion that stops the flow of the cooling medium in the cooling medium flow path; and a state in which the flow of the cooling medium is stopped in the cooling medium flow path Alternatively, a pressure detection unit that detects the pressure of the cooling medium in a sealed space between the fuel cell and the refrigerant flow stop unit, and the operation of the fuel cell according to the pressure detected by the pressure detection unit And a driving control unit that performs control.

上記構成の燃料電池システムによれば、燃料電池の動作状態を正確に検出し、それに応じて適切な制御を行うことができる。   According to the fuel cell system configured as described above, it is possible to accurately detect the operation state of the fuel cell and perform appropriate control accordingly.

上記燃料電池システムにおいて、前記燃料電池を暖機する暖機部を備え、前記圧力検出部は、前記冷媒流止部により前記冷却媒体の流れが停止された状態であって、前記暖機部に暖機されることによって上昇した前記冷却媒体の圧力を検出する第1検出部を備えることが好ましい。   The fuel cell system may further include a warm-up unit that warms up the fuel cell, and the pressure detection unit is in a state where the flow of the cooling medium is stopped by the refrigerant flow stop unit, It is preferable to include a first detection unit that detects the pressure of the cooling medium that has been raised by being warmed up.

このようにすれば、暖機の影響による燃料電池の状態を正確に知ることができる。その結果、運転制御部は、この冷却媒体圧力の検出結果に応じて、適切なタイミングで燃料電池の運転制御を行うことができる。   In this way, it is possible to accurately know the state of the fuel cell due to the effect of warm-up. As a result, the operation control unit can perform operation control of the fuel cell at an appropriate timing according to the detection result of the coolant pressure.

上記燃料電池システムにおいて、前記運転制御部は、前記第1検出部によって検出された前記冷却媒体の圧力が、第2閾値より大きい場合に、前記冷却媒体流路において、前記燃料電池に向けて冷却媒体を流し始めるようにしてもよい。   In the fuel cell system, when the pressure of the coolant detected by the first detector is greater than a second threshold, the operation control unit cools toward the fuel cell in the coolant flow path. You may make it start flowing a medium.

このようにすれば、第1検出部によって検出された冷却媒体の圧力によって、適切なタイミングで燃料電池に向けて冷却媒体を流すことができる。   If it does in this way, a cooling medium can be made to flow toward a fuel cell at an appropriate timing with a pressure of a cooling medium detected by the 1st detecting part.

上記燃料電池システムにおいて、前記燃料電池システムの起動時において、前記冷却媒体の圧力を検出し、該圧力が、第1閾値以下の場合に、前記燃料電池の温度上昇が必要と判断する第1温度上昇判断部を備え、前記暖機部は、前記第1温度上昇判断部が、前記燃料電池の温度上昇が必要と判断した場合において、前記燃料電池を暖機するようにしてもよい。 In the fuel cell system, when the fuel cell system is activated, a pressure of the cooling medium is detected, and when the pressure is equal to or lower than a first threshold, a first temperature at which it is determined that the temperature of the fuel cell needs to be increased is determined. includes a rise determination unit, the warm-up portion, the first temperature rise determination unit, when the temperature rise of the fuel cell is judged to need, the fuel cell may be warmed up.

このようにすれば、燃料電池システムの起動時において、適切に燃料電池を暖機することができる。 Thus, at the time of starting the fuel cell system, suitably a fuel cell can warm up to Rukoto.

上記燃料電池システムにおいて、前記燃料電池内部にフラッディングが生じている場合に、前記燃料電池の温度上昇が必要と判断する第2温度上昇判断部を備え、前記第2温度上昇判断部が、前記燃料電池の温度上昇が必要と判断した場合において、前記燃料電池を暖機するようにしてもよい。このようにすれば、フラッディング時において、適切に燃料電池を暖機することができる。 The fuel cell system further includes a second temperature increase determination unit that determines that the temperature of the fuel cell needs to be increased when flooding occurs in the fuel cell, wherein the second temperature increase determination unit When it is determined that the battery temperature needs to be increased, the fuel cell may be warmed up. Thus, at the time of flooding, suitably a fuel cell can warm up to Rukoto.

上記燃料電池システムにおいて、前記燃料電池システムの停止時において、前記暖機部が燃料電池を発電させている際に、掃気処理を行う掃気処理部を備えることが好ましい。   The fuel cell system preferably includes a scavenging processing unit that performs a scavenging process when the warm-up unit is generating power in the fuel cell when the fuel cell system is stopped.

このようにすれば、燃料電池において、暖機させつつ掃気処理を行う場合においても、燃料電池の動作状態を正確に検出することができる。その結果、それに応じて適切な制御を行うことができる。 In this way, even when the scavenging process is performed while warming up the fuel cell, the operating state of the fuel cell can be accurately detected. As a result, appropriate control can be performed accordingly.

上記燃料電池システムにおいて、前記運転制御部は、前記第1検出部によって検出された前記冷却媒体の圧力が、第3閾値より大きい場合に、前記燃料電池システムを停止させることが好ましい。このようにすれば、燃料電池システムを適切に停止することができる。   In the fuel cell system, it is preferable that the operation control unit stops the fuel cell system when the pressure of the cooling medium detected by the first detection unit is larger than a third threshold value. In this way, the fuel cell system can be stopped appropriately.

上記燃料電池システムにおいて、前記燃料電池システムの停止時において、前記掃気処理を行うか否かを判断する掃気判断部を備え、前記掃気処理部は、前記掃気判断部が、前記掃気処理を行うと判断した場合に、前記燃料電池に発電させつつ、前記掃気処理を行うことが好ましい。このようにすれば、適切に掃気処理を行うことを抑制することができる。   The fuel cell system includes a scavenging determination unit that determines whether or not to perform the scavenging process when the fuel cell system is stopped, and the scavenging processing unit includes the scavenging determination unit that performs the scavenging process. When it is determined, it is preferable to perform the scavenging process while generating power in the fuel cell. If it does in this way, it can control performing scavenging processing appropriately.

上記燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の掃気処理を行うか否かを判断する掃気判断部と、前記掃気判断部が、前記燃料電池の掃気処理が必要と判断した場合において、前記燃料電池の発電を停止させる停止制御部と、を備え、前記圧力検出部は、前記停止制御部が前記燃料電池の発電を停止させた後であって、前記冷媒流止部により前記冷却媒体の流れが停止された状態で、前記冷却媒体の圧力を検出する第2検出部を備え、前記運転制御部は、前記第2検出部によって検出された前記冷却媒体の圧力が第4閾値より小さい場合に、発電を伴わない掃気処理を実行することが好ましい。   In the fuel cell system, when the scavenging determination unit that determines whether or not to perform the scavenging process of the fuel cell and the scavenging determination unit determine that the scavenging process of the fuel cell is necessary, the power generation of the fuel cell A stop control unit that stops the flow of the cooling medium after the stop control unit stops power generation of the fuel cell, and the coolant flow stopping unit stops the flow of the cooling medium. A second detection unit that detects the pressure of the cooling medium, and the operation control unit generates power when the pressure of the cooling medium detected by the second detection unit is smaller than a fourth threshold value. It is preferable to execute a scavenging process that is not accompanied.

このようにすれば、放熱の影響による燃料電池の状態を正確に知ることができる。その結果、運転制御部は、この冷却媒体圧力の検出結果に応じて、適切なタイミングで燃料電池の運転制御を行うことができる。   In this way, the state of the fuel cell due to the influence of heat dissipation can be accurately known. As a result, the operation control unit can perform operation control of the fuel cell at an appropriate timing according to the detection result of the coolant pressure.

上記燃料電池システムにおいて、前記暖機部は、前記燃料電池に発電を行わせることによって、前記燃料電池を暖機することが好ましい。このようにすれば、燃料電池を適切に暖機することができる。 In the fuel cell system, it is preferable that the warm-up unit warms the fuel cell by causing the fuel cell to generate electric power. Thus, the fuel cell can appropriately warmed up to Rukoto.

上記燃料電池システムにおいて、前記掃気判断部は、日付データ、または、前記燃料電池システムの起動時の外部気温を表す気温データの少なくとも一方のデータに基づいて、前記燃料電池の掃気処理を行う否かを判断することが好ましい。このようにすれば、掃気処理判断部は、燃料電池の掃気処理を行う否かの判断を適切にすることができる。   In the fuel cell system, the scavenging determination unit determines whether or not to perform the scavenging process of the fuel cell based on at least one of date data or air temperature data representing an external air temperature when the fuel cell system is activated. Is preferably determined. In this way, the scavenging process determination unit can appropriately determine whether or not to perform the scavenging process of the fuel cell.

上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の燃料電池システムの制御方法では、
燃料電池の内部を通り、前記燃料電池を冷却するための冷却媒体を流す冷却媒体流路を備える燃料電池システムの制御方法であって、前記冷却媒体流路において、前記冷却媒体の流れを停止させる工程と、前記冷却媒体流路において、前記冷却媒体の流れを停止させた状態で、前記燃料電池内部、若しくは、前記燃料電池と前記冷媒流止部との間の密閉空間における前記冷却媒体の圧力を検出する工程と、検出した前記圧力に応じて、前記燃料電池の運転制御を行う工程と、を備えることを要旨とする。
In order to achieve at least a part of the above object, a control method for a fuel cell system according to the present invention includes:
A control method of a fuel cell system comprising a cooling medium flow path that passes through a fuel cell and flows a cooling medium for cooling the fuel cell, wherein the flow of the cooling medium is stopped in the cooling medium flow path And the pressure of the cooling medium in the fuel cell or in a sealed space between the fuel cell and the refrigerant flow stopping portion in a state where the flow of the cooling medium is stopped in the cooling medium flow path. And a step of performing operation control of the fuel cell according to the detected pressure.

上記構成の燃料電池システムの制御方法によれば、燃料電池の動作状態を正確に検出し、それに応じて適切な制御を行うことができる。   According to the control method of the fuel cell system configured as described above, it is possible to accurately detect the operating state of the fuel cell and perform appropriate control accordingly.

なお、本発明は、上記した燃料電池システムの他、燃料電池の制御装置など、他の装置発明の態様として実現することも可能である。また、上記した燃料電池システムの制御方法などの方法発明としての態様で実現することも可能である。さらには、それら方法や装置を構築するためのコンピュータプログラムとしての態様や、そのようなコンピュータプログラムを記録した記録媒体としての態様や、上記コンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号など、種々の態様で実現することも可能である。   It should be noted that the present invention can be realized as an aspect of other device inventions such as a fuel cell control device in addition to the fuel cell system described above. In addition, the present invention can be realized in the form of a method invention such as the control method of the fuel cell system described above. Further, aspects as a computer program for constructing those methods and apparatuses, aspects as a recording medium recording such a computer program, data signals embodied in a carrier wave including the computer program, etc. It can also be realized in various ways.

また、本発明をコンピュータプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合には、上記装置の動作を制御するプログラム全体として構成するものとしてもよいし、本発明の機能を果たす部分のみを構成するものとしてもよい。   Further, when the present invention is configured as a computer program or a recording medium that records the program, the entire program for controlling the operation of the apparatus may be configured, or only the portion that performs the functions of the present invention. It may be configured.

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき次の順序で説明する。
A.実施例:
A1.燃料電池システム100の構成:
図1は、本発明の実施例としての燃料電池システム100の構成を示すブロック図である。本実施例の燃料電池システム100は、主に、燃料電池10と、水素タンク20と、コンプレッサ30と、パージ弁40と、水素循環ポンプ50と、冷媒循環ポンプ55と、冷媒流止弁71,72と、ラジエータ70と、負荷80と、圧力センサ90と、電圧センサ95と、水素遮断弁200と、制御回路400と、を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. Example:
A1. Configuration of the fuel cell system 100:
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a fuel cell system 100 as an embodiment of the present invention. The fuel cell system 100 of the present embodiment mainly includes a fuel cell 10, a hydrogen tank 20, a compressor 30, a purge valve 40, a hydrogen circulation pump 50, a refrigerant circulation pump 55, a refrigerant flow stop valve 71, 72, a radiator 70, a load 80, a pressure sensor 90, a voltage sensor 95, a hydrogen shut-off valve 200, and a control circuit 400.

燃料電池10は、固体高分子型の燃料電池であり、複数の単セル(以下単にセルと呼ぶ。)を複数積層したスタック構造を有している。各セルは、電解質膜(図示せず)を挟んでアノード(図示せず)とカソード(図示せず)とを配置した構成となっている。燃料電池10は、各々のセルのアノード側に水素を含有する燃料ガスを供給し、カソード側に酸素を含有する酸化ガスを供給することで、電気化学反応が進行し、起電力を生じる。燃料電池10は、生じた電力を燃料電池10に接続される負荷80に供給する(図1参照)。なお、燃料電池10としては、上記した固体高分子型燃料電池の他、水素分離膜型燃料電池や、アルカリ水溶液電解質型や、リン酸電解質型や、あるいは溶融炭酸塩電解質型等、種々のタイプの燃料電池を用いることができる。以下では、燃料電池10内において、燃料ガスが流れる流路をアノード流路25と呼び、酸化ガスが流れる流路をカソード流路35と呼ぶ。   The fuel cell 10 is a polymer electrolyte fuel cell and has a stack structure in which a plurality of single cells (hereinafter simply referred to as cells) are stacked. Each cell has a configuration in which an anode (not shown) and a cathode (not shown) are arranged with an electrolyte membrane (not shown) interposed therebetween. The fuel cell 10 supplies a fuel gas containing hydrogen to the anode side of each cell, and supplies an oxidizing gas containing oxygen to the cathode side, whereby an electrochemical reaction proceeds to generate an electromotive force. The fuel cell 10 supplies the generated electric power to a load 80 connected to the fuel cell 10 (see FIG. 1). In addition to the above-described solid polymer fuel cell, the fuel cell 10 includes various types such as a hydrogen separation membrane fuel cell, an alkaline aqueous electrolyte type, a phosphoric acid electrolyte type, or a molten carbonate electrolyte type. The fuel cell can be used. Hereinafter, in the fuel cell 10, a flow path through which the fuel gas flows is referred to as an anode flow path 25, and a flow path through which the oxidizing gas flows is referred to as a cathode flow path 35.

水素タンク20は、高圧の水素ガスが貯蔵される貯蔵装置であり、燃料ガス供給流路24を介して燃料電池10のアノード流路25に接続されている。燃料ガス供給流路24上において、水素タンク20から近い順番に、水素遮断弁200と、調圧弁(図示せず)とが設けられている。水素遮断弁200を開弁することにより、燃料電池10に水素ガスを燃料ガスとして供給する。なお、水素タンク20に代えて、アルコール、炭化水素、アルデヒドなどを原料とする改質反応によって水素を生成し、アノード側へ供給するものとしてもよい。   The hydrogen tank 20 is a storage device that stores high-pressure hydrogen gas, and is connected to the anode flow path 25 of the fuel cell 10 via the fuel gas supply flow path 24. On the fuel gas supply flow path 24, a hydrogen cutoff valve 200 and a pressure regulating valve (not shown) are provided in the order closer to the hydrogen tank 20. By opening the hydrogen shut-off valve 200, hydrogen gas is supplied to the fuel cell 10 as fuel gas. Instead of the hydrogen tank 20, hydrogen may be generated by a reforming reaction using alcohol, hydrocarbon, aldehyde or the like as a raw material and supplied to the anode side.

燃料電池10のアノード流路25は、燃料ガス排出流路26と接続され、この燃料ガス排出流路26上には、パージ弁40が設けられている。燃料電池システム100の運転中において、パージ弁40を定期的に開弁することで、アノードで電気化学反応に供された後の燃料ガスは、定期的に、燃料ガス排出流路26、パージ弁40を介し外部へ排出される。   The anode flow path 25 of the fuel cell 10 is connected to a fuel gas discharge flow path 26, and a purge valve 40 is provided on the fuel gas discharge flow path 26. During operation of the fuel cell system 100, the purge valve 40 is periodically opened, so that the fuel gas after being subjected to the electrochemical reaction at the anode is periodically replaced with the fuel gas discharge channel 26, the purge valve. It is discharged to the outside through 40.

燃料ガス排出流路26において、パージ弁40よりも燃料ガスを排出する流れ方向に対して上流側の位置から、燃料ガス供給流路24へ接続されるガス循環流路27が設けられている。このガス循環流路27上には、水素循環ポンプ50が設けられる。このガス循環流路27は、水素循環ポンプ50によって勢いをつけて送りだされた燃料ガスを、燃料ガス供給流路24に導く。このようにガス循環流路27は、燃料ガスを循環する役割を担っている。このようにして、燃料ガスに含まれる水素ガスは、循環して、燃料ガスとして再び発電に使用される。   In the fuel gas discharge channel 26, a gas circulation channel 27 connected to the fuel gas supply channel 24 is provided from a position upstream with respect to the flow direction in which the fuel gas is discharged from the purge valve 40. A hydrogen circulation pump 50 is provided on the gas circulation channel 27. The gas circulation channel 27 guides the fuel gas sent out by the hydrogen circulation pump 50 to the fuel gas supply channel 24. As described above, the gas circulation channel 27 plays a role of circulating the fuel gas. In this way, the hydrogen gas contained in the fuel gas circulates and is used again for power generation as the fuel gas.

コンプレッサ30は、酸化ガス供給流路34を介して燃料電池10のカソード流路35に接続され、空気を圧縮し酸化ガスとして、カソードに供給する。また、カソード流路35は、酸化ガス排出流路36と接続され、カソードで電気化学反応に供された後の酸化ガスは、この酸化ガス排出流路36を介して、燃料電池システム100の外部に排出される。   The compressor 30 is connected to the cathode flow path 35 of the fuel cell 10 via the oxidizing gas supply flow path 34, compresses air, and supplies it as an oxidizing gas to the cathode. Further, the cathode channel 35 is connected to the oxidizing gas discharge channel 36, and the oxidizing gas after being subjected to the electrochemical reaction at the cathode passes through the oxidizing gas discharge channel 36 to the outside of the fuel cell system 100. To be discharged.

また、燃料電池システム100は、燃料電池10を冷却するための冷却媒体(以下では、冷媒とも呼ぶ)を循環させるための冷媒循環流路75を備えている。この冷媒循環流路75は、一部が燃料電池10の内部を通っており、そこで、冷媒と燃料電池10との間で熱交換が行われる。冷媒循環流路75において、燃料電池10内部を通る流路を特に燃料電池冷却流路17とも呼ぶ。また、この冷媒循環流路75上には、ラジエータ70、冷媒循環ポンプ55、冷媒流止弁71,72が設けられる。なお、冷媒としては、水や、水とエチレングリコールとの混合液(不凍液)などを用いることができる。   In addition, the fuel cell system 100 includes a refrigerant circulation passage 75 for circulating a cooling medium (hereinafter also referred to as a refrigerant) for cooling the fuel cell 10. A part of the refrigerant circulation passage 75 passes through the inside of the fuel cell 10, and heat exchange is performed between the refrigerant and the fuel cell 10. In the refrigerant circulation channel 75, a channel passing through the inside of the fuel cell 10 is also referred to as a fuel cell cooling channel 17. A radiator 70, a refrigerant circulation pump 55, and refrigerant flow stop valves 71 and 72 are provided on the refrigerant circulation channel 75. In addition, as a refrigerant | coolant, water, the liquid mixture (antifreeze) of water and ethylene glycol, etc. can be used.

冷媒循環ポンプ55は、冷媒循環流路75において、冷媒を循環させるためのポンプである。図1において、冷媒の循環方向(以下では、単に循環方向とも呼ぶ)は、時計回りとなっている。   The refrigerant circulation pump 55 is a pump for circulating the refrigerant in the refrigerant circulation passage 75. In FIG. 1, the circulation direction of the refrigerant (hereinafter also simply referred to as the circulation direction) is clockwise.

ラジエータ70は、冷媒循環流路75において、冷媒循環ポンプ55より循環方向の上流に設けられ、燃料電池で暖められた冷媒を外気と熱交換することによって冷却する。   The radiator 70 is provided in the refrigerant circulation passage 75 upstream of the refrigerant circulation pump 55 in the circulation direction, and cools the refrigerant warmed by the fuel cell by exchanging heat with the outside air.

冷媒流止弁71は、遮断弁であり、冷媒循環流路75において、ラジエータ70と燃料電池10との間であって、ラジエータ70より循環方向の下流の位置に設けられる。冷媒流止弁72も、遮断弁であり、冷媒循環流路75において、ラジエータ70と燃料電池10との間であって、ラジエータ70より循環方向の上流の位置に設けられる。ここで、冷媒循環流路75において、特に、冷媒流止弁71および冷媒流止弁72との間の流路であって、燃料電池冷却流路17を含む流路を圧力検出流路75Aとも呼ぶ。   The refrigerant flow stop valve 71 is a shut-off valve, and is provided in the refrigerant circulation passage 75 between the radiator 70 and the fuel cell 10 and at a position downstream of the radiator 70 in the circulation direction. The refrigerant stop valve 72 is also a shut-off valve, and is provided in the refrigerant circulation passage 75 between the radiator 70 and the fuel cell 10 and at a position upstream of the radiator 70 in the circulation direction. Here, in the refrigerant circulation flow path 75, in particular, the flow path between the refrigerant flow stop valve 71 and the refrigerant flow stop valve 72 and including the fuel cell cooling flow path 17 is referred to as the pressure detection flow path 75A. Call.

圧力センサ90は、圧力検出流路75Aにおいて、燃料電池10と冷媒流止弁72との間に設けられ、圧力検出流路75Aにおける冷媒の圧力を検出するためのセンサである。なお、冷媒流止弁71および冷媒流止弁72が閉弁した状態では、圧力検出流路75Aは、密閉空間となり、すなわち、冷媒の流れは停止した状態となり、燃料電池10から熱エネルギが伝わると、それに応じて圧力も上昇する。後述する圧力検出部410は、圧力検出流路75Aにおける冷媒の圧力を圧力センサ90を介して検出する。電圧センサ95は、燃料電池10において、各セルの起電圧を検出するためのセンサである。   The pressure sensor 90 is a sensor that is provided between the fuel cell 10 and the refrigerant stop valve 72 in the pressure detection flow path 75A and detects the pressure of the refrigerant in the pressure detection flow path 75A. When the refrigerant flow stop valve 71 and the refrigerant flow stop valve 72 are closed, the pressure detection flow path 75A is a sealed space, that is, the refrigerant flow is stopped, and heat energy is transmitted from the fuel cell 10. And the pressure rises accordingly. The pressure detection unit 410 described later detects the pressure of the refrigerant in the pressure detection flow path 75A via the pressure sensor 90. The voltage sensor 95 is a sensor for detecting the electromotive voltage of each cell in the fuel cell 10.

負荷80は、燃料電池10の発電の際に接続される。その際、後述する制御回路400は、負荷80からの電力要求により発電量を決定し、それに基づき、酸化ガス供給量や燃料ガス供給量等を調整して、燃料電池10から負荷80に要求発電量を供給させる。負荷80としては、例えば、モータや二次電池などがある。   The load 80 is connected when the fuel cell 10 generates power. At that time, the control circuit 400, which will be described later, determines the power generation amount according to the power demand from the load 80, and adjusts the oxidizing gas supply amount, the fuel gas supply amount, and the like based on the determined power generation amount, Feed the amount. Examples of the load 80 include a motor and a secondary battery.

制御回路400は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行するCPU(図示せず)と、CPUで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたROM(図示せず)と、同じくCPUで各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされるRAM(図示せず)と、各種信号を入出力する入出力ポート(図示せず)等を備える。そして、この制御回路400は、コンプレッサ30、パージ弁40、水素循環ポンプ50、冷媒循環ポンプ55、冷媒流止弁71,72、水素遮断弁200などを制御し、すなわち、燃料電池システム100全体の制御を行う。   The control circuit 400 is configured as a logic circuit centered on a microcomputer, and more specifically, a CPU (not shown) that executes predetermined calculations according to a preset control program and various arithmetic processes performed by the CPU. A ROM (not shown) in which control programs and control data necessary for the above are stored in advance, and a RAM (not shown) in which various data necessary for performing various arithmetic processes in the CPU are temporarily read and written. And an input / output port (not shown) for inputting / outputting various signals. The control circuit 400 controls the compressor 30, the purge valve 40, the hydrogen circulation pump 50, the refrigerant circulation pump 55, the refrigerant flow stop valves 71 and 72, the hydrogen cutoff valve 200, and the like, that is, the entire fuel cell system 100. Take control.

また、制御回路400は、圧力検出部410と、温度上昇判断部420と、冷媒流止制御部430と、運転制御部440と、発電部450、停止制御部460と、掃気判断部470としても機能し、後述する燃料電池システム起動処理、フラッディング抑制処理、燃料電池システム停止処理などを実行する。さらに、制御回路400は、その日の日付を表す日付データを記憶する日付データ記憶部480を備えている。この日付データは、制御回路400により毎日更新される。   The control circuit 400 also serves as a pressure detection unit 410, a temperature rise determination unit 420, a refrigerant flow control unit 430, an operation control unit 440, a power generation unit 450, a stop control unit 460, and a scavenging determination unit 470. It functions to execute a fuel cell system start process, a flooding suppression process, a fuel cell system stop process, and the like, which will be described later. Further, the control circuit 400 includes a date data storage unit 480 that stores date data representing the date of the day. This date data is updated daily by the control circuit 400.

本実施例の燃料電池システム100は、以下の(1)〜(3)の3つの処理を実行する。
(1) 燃料電池システム100の起動時に行う燃料電池システム起動処理
(2) 通常発電中において行うフラッディング抑制処理
(3) 燃料電池システム100の起動終了時において行う燃料電池システム停止処理
これらの処理をこの順番で以下に説明する。
The fuel cell system 100 of the present embodiment executes the following three processes (1) to (3).
(1) Fuel cell system start processing performed when the fuel cell system 100 is started (2) Flooding suppression processing performed during normal power generation (3) Fuel cell system stop processing performed at the end of start of the fuel cell system 100 This will be described below in order.

A2.燃料電池システム起動処理:
図2は、本実施例の燃料電池システム100が行う燃料電池システム起動処理のフローチャートである。まず、この処理の前提条件について説明する。燃料電池システム起動処理開始前おいて、冷媒流止弁71、冷媒流止弁72、水素遮断弁200、および、パージ弁40は、閉弁されている。また、冷媒循環ポンプ55、水素循環ポンプ50および、コンプレッサ30は駆動していない。従って、圧力検出流路75Aは、冷媒からなる密閉空間である。この燃料電池システム起動処理では、起動時において、制御回路400が所定の判断を行い、必要があれば燃料電池10の暖機を行う。
A2. Fuel cell system startup processing:
FIG. 2 is a flowchart of the fuel cell system activation process performed by the fuel cell system 100 of the present embodiment. First, preconditions for this process will be described. Prior to the start of the fuel cell system activation process, the refrigerant stop valve 71, the refrigerant stop valve 72, the hydrogen cutoff valve 200, and the purge valve 40 are closed. Further, the refrigerant circulation pump 55, the hydrogen circulation pump 50, and the compressor 30 are not driven. Therefore, the pressure detection flow path 75A is a sealed space made of a refrigerant. In this fuel cell system activation process, at the time of activation, the control circuit 400 makes a predetermined determination, and if necessary, warms up the fuel cell 10.

燃料電池システム起動処理が開始されると、まず、温度上昇判断部420は、圧力センサ90から、圧力検出流路75Aにおける冷却媒体圧力P1を検出する(図2、ステップS10)。そして、温度上昇判断部420は、冷却媒体圧力P1が所定の閾値αthより大きいか否かを判断する(図2、ステップS20)。温度上昇判断部420が、冷却媒体圧力P1が閾値αthより大きいと判断した場合には(図2、ステップS20:YES)、運転制御部440は、燃料電池10の暖機は不要であると判断し、冷媒流止弁71、冷媒流止弁72を開弁し、冷媒循環ポンプ55を駆動し、冷媒循環流路75において、冷媒の循環を開始させる(図2、ステップS60)。制御回路400は、その後、通常発電を開始する。   When the fuel cell system activation process is started, first, the temperature rise determination unit 420 detects the coolant pressure P1 in the pressure detection flow path 75A from the pressure sensor 90 (FIG. 2, step S10). Then, the temperature rise determination unit 420 determines whether or not the cooling medium pressure P1 is greater than a predetermined threshold value αth (FIG. 2, step S20). When the temperature increase determination unit 420 determines that the coolant pressure P1 is greater than the threshold value αth (FIG. 2, step S20: YES), the operation control unit 440 determines that the fuel cell 10 does not need to be warmed up. Then, the refrigerant flow stop valve 71 and the refrigerant flow stop valve 72 are opened, the refrigerant circulation pump 55 is driven, and the refrigerant circulation is started in the refrigerant circulation passage 75 (FIG. 2, step S60). Thereafter, the control circuit 400 starts normal power generation.

一方、温度上昇判断部420が、冷却媒体圧力P1が閾値αth以下と判断した場合には(図2、ステップS20:NO)、発電部450は、燃料電池10に発電させる(図2、ステップS30)。具体的には、発電部450は、燃料電池10と負荷80とを接続する。そして、発電部450は、コンプレッサ30を駆動して、燃料電池10のカソード側に酸化ガスを供給し、水素循環ポンプ50を駆動すると共に、水素遮断弁200を開弁して、アノード側に燃料ガスを供給する。これにより、燃料電池10の発電開始され、燃料電池10は暖機される(すなわち、燃料電池10に熱エネルギが与えられる)。   On the other hand, when the temperature increase determination unit 420 determines that the coolant pressure P1 is equal to or less than the threshold value αth (FIG. 2, step S20: NO), the power generation unit 450 causes the fuel cell 10 to generate power (FIG. 2, step S30). ). Specifically, the power generation unit 450 connects the fuel cell 10 and the load 80. Then, the power generation unit 450 drives the compressor 30 to supply the oxidizing gas to the cathode side of the fuel cell 10, drives the hydrogen circulation pump 50, and opens the hydrogen shut-off valve 200 so that the fuel is supplied to the anode side. Supply gas. Thereby, power generation of the fuel cell 10 is started, and the fuel cell 10 is warmed up (that is, thermal energy is given to the fuel cell 10).

続いて、圧力検出部410は、圧力センサ90から、圧力検出流路75Aにおける冷却媒体圧力P2を検出する(図2、ステップS40)。そして、運転制御部440は、冷却媒体圧力P2が所定の閾値αthより大きいか否かを判断する(図2、ステップS50)。運転制御部440が、冷却媒体圧力P2が閾値αth以下だと判断すると(図2、ステップS50:NO)、制御回路400は、燃料電池10の暖機が不十分だと判断し、ステップS30の処理にリターンする。閾値αthは、燃料電池システム100の具体的な設計に基づいて決定される。   Subsequently, the pressure detection unit 410 detects the cooling medium pressure P2 in the pressure detection flow path 75A from the pressure sensor 90 (FIG. 2, step S40). Then, the operation control unit 440 determines whether or not the cooling medium pressure P2 is greater than a predetermined threshold value αth (FIG. 2, step S50). When the operation control unit 440 determines that the coolant pressure P2 is equal to or lower than the threshold value αth (FIG. 2, step S50: NO), the control circuit 400 determines that the fuel cell 10 is not warmed up sufficiently, Return to processing. The threshold value αth is determined based on a specific design of the fuel cell system 100.

運転制御部440は、冷却媒体圧力P2が閾値αthより大きい場合には(図2、ステップS50:YES)、燃料電池10の暖機が十分だと判断し、冷媒循環流路75において、冷媒の循環を開始させる(図2、ステップS60)。制御回路400は、その後、通常発電を開始する。   When the coolant pressure P2 is greater than the threshold value αth (FIG. 2, step S50: YES), the operation control unit 440 determines that the fuel cell 10 is sufficiently warmed up, and the refrigerant circulation channel 75 Circulation is started (FIG. 2, step S60). Thereafter, the control circuit 400 starts normal power generation.

ところで、例えば、内部に冷媒が封入された空間(密閉空間)に、外部から冷媒に熱エネルギ(以下、伝達エネルギと呼ぶ)が伝達された場合、この冷媒において、伝達エネルギによって温度、圧力ともに上昇する。しかしながら、この場合、冷媒において、一定時間温度ムラが生じ、伝達エネルギの伝達部分から遠い部分では、伝達エネルギの影響をすぐには受けない。そうすると、伝達部分から遠い部分の温度を測定し、それを冷媒の代表的な温度とすると、冷媒の正確な状態を知ることはできないおそれがあった。一方、この冷媒において、圧力は伝達エネルギの影響を瞬時に受けやすく、すなわち、冷媒全体で速やかに平衡状態になりやすい。従って、冷媒において、圧力を測定すれば、冷媒の正確な状態を知ることができる。   By the way, for example, when heat energy (hereinafter referred to as transmission energy) is transmitted from the outside to a space (sealed space) in which the refrigerant is enclosed, the temperature and pressure of the refrigerant increase due to the transmission energy. To do. However, in this case, in the refrigerant, temperature unevenness occurs for a certain period of time, and a portion far from the transmission portion of the transmission energy is not immediately affected by the transmission energy. If it does so, if the temperature of the part far from a transmission part is measured and it is set as the typical temperature of a refrigerant | coolant, there existed a possibility that the exact state of a refrigerant | coolant could not be known. On the other hand, in this refrigerant, the pressure is easily affected by transmitted energy instantaneously, that is, the refrigerant tends to be in an equilibrium state quickly. Therefore, if the pressure in the refrigerant is measured, the accurate state of the refrigerant can be known.

そこで、以上のように、本実施例の燃料電池システム100は、上述した燃料電池システム起動処理(図2)で、圧力検出流路75Aにおいて、冷媒の流れが停止した状態(密閉状態)で、冷却媒体圧力P2を検出するようにしている。このようにすれば、暖機(発電)の影響による燃料電池の状態を正確に知ることができる。そして、この冷却媒体圧力P2の検出結果に応じて、冷媒循環流路75において、冷媒の循環を開始し、通常発電を開始するようにしている。このようにすれば、冷媒循環流路75における冷媒の循環開始、若しくは、通常発電の開始を適切なタイミングで実行することができる。言い換えれば、燃料電池の動作状態を冷却媒体圧力P2により正確に検出し、それに応じて適切な制御を行うことが可能となる。   Therefore, as described above, the fuel cell system 100 of the present embodiment is in the state where the refrigerant flow is stopped (sealed state) in the pressure detection flow path 75A in the fuel cell system start-up process (FIG. 2) described above. The cooling medium pressure P2 is detected. In this way, it is possible to accurately know the state of the fuel cell due to the influence of warm-up (power generation). Then, according to the detection result of the cooling medium pressure P2, the refrigerant circulation channel 75 starts to circulate the refrigerant and starts normal power generation. In this way, it is possible to start the circulation of the refrigerant in the refrigerant circulation passage 75 or start the normal power generation at an appropriate timing. In other words, it is possible to accurately detect the operating state of the fuel cell based on the coolant pressure P2 and perform appropriate control accordingly.

A3.フラッディング抑制処理:
図3は、本実施例の燃料電池システム100が行うフラッディング抑制処理のフローチャートである。まず、この処理の前提条件について説明する。このフラッディング抑制処理開始前において、冷媒流止弁71、冷媒流止弁72、および、水素遮断弁200は、開弁され、パージ弁40は閉弁されており、冷媒循環ポンプ55、水素循環ポンプ50および、コンプレッサ30は駆動している。従って、圧力検出流路75Aは、冷媒が流れた状態である。このフラッディング抑制処理は、通常発電中に随時行われ、燃料電池10がフラッディング状態であると、燃料電池10を暖機させ、各セル内部の水の蒸発を促進させてフラッディングの抑制を行う。
A3. Flooding suppression processing:
FIG. 3 is a flowchart of the flooding suppression process performed by the fuel cell system 100 of the present embodiment. First, preconditions for this process will be described. Prior to the start of the flooding suppression process, the refrigerant stop valve 71, the refrigerant stop valve 72, and the hydrogen shut-off valve 200 are opened, and the purge valve 40 is closed. The refrigerant circulation pump 55, the hydrogen circulation pump 50 and the compressor 30 are driven. Therefore, the pressure detection flow path 75A is in a state where the refrigerant flows. This flooding suppression process is performed at any time during normal power generation, and when the fuel cell 10 is in a flooding state, the fuel cell 10 is warmed up, and the evaporation of water inside each cell is promoted to suppress flooding.

フラッディング抑制処理において、温度上昇判断部420は、燃料電池10がフラッディング状態か否かを判断する(図3、ステップS110)。具体的には、温度上昇判断部420は、電圧センサ95から、燃料電池10の各セルの起電圧Vaをそれぞれ検出し、各セルの起電圧Vaから平均起電圧Vavを算出する。そして、温度上昇判断部420は、算出した平均起電圧Vavから、一定レベル低い電圧である基準電圧Vkを設定し、各セルの起電圧Vaと基準電圧Vkをそれぞれ比較して、起電圧Vaが基準電圧Vkよりも低いセルをフラッディング状態であると判断する。以下では、このように、フラッディング状態のセルをフラッディングセルと呼ぶ。そして、温度上昇判断部420は、フラッディングセルの合計数Srを求め、フラッディングセル合計数Srが、所定数Sthより多い場合に燃料電池10がフラッディング状態と判断する。この所定数Sthは、燃料電池10の具体的な設計内容(セル数など)によって、適宜定められる。   In the flooding suppression process, the temperature rise determination unit 420 determines whether or not the fuel cell 10 is in the flooding state (FIG. 3, step S110). Specifically, the temperature rise determination unit 420 detects the electromotive voltage Va of each cell of the fuel cell 10 from the voltage sensor 95, and calculates the average electromotive voltage Vav from the electromotive voltage Va of each cell. Then, the temperature rise determination unit 420 sets a reference voltage Vk, which is a certain level lower voltage, from the calculated average electromotive voltage Vav, compares the electromotive voltage Va of each cell with the reference voltage Vk, and determines the electromotive voltage Va. A cell lower than the reference voltage Vk is determined to be in a flooding state. Hereinafter, a cell in the flooding state is referred to as a flooding cell. Then, the temperature increase determination unit 420 obtains the total number Sr of flooding cells, and determines that the fuel cell 10 is in the flooding state when the total number Sr of flooding cells is greater than the predetermined number Sth. The predetermined number Sth is appropriately determined depending on the specific design contents (number of cells, etc.) of the fuel cell 10.

温度上昇判断部420は、燃料電池10がフラッディング状態でないと判断した場合には(図3、ステップS110:NO)、ステップS110の処理を繰り返す。   When the temperature rise determination unit 420 determines that the fuel cell 10 is not in the flooding state (FIG. 3, step S110: NO), the process of step S110 is repeated.

温度上昇判断部420が、燃料電池10がフラッディング状態と判断すると(図3、ステップS110:YES)、冷媒流止制御部430は、冷媒循環ポンプ55の駆動を停止させると共に、冷媒流止弁72および冷媒流止弁71を閉弁し、冷媒循環流路75において、冷媒の循環を停止させる(図3、ステップS120)。   When the temperature rise determination unit 420 determines that the fuel cell 10 is flooded (FIG. 3, step S110: YES), the refrigerant flow control unit 430 stops driving the refrigerant circulation pump 55 and also uses the refrigerant flow valve 72. Then, the refrigerant stop valve 71 is closed, and the refrigerant circulation is stopped in the refrigerant circulation passage 75 (FIG. 3, step S120).

この場合、発電部450は、燃料電池10に発電を継続させて、燃料電池10を暖機する(図3、ステップS130)。   In this case, the power generation unit 450 causes the fuel cell 10 to continue power generation to warm up the fuel cell 10 (FIG. 3, step S130).

続いて、圧力検出部410は、圧力センサ90から圧力検出流路75Aにおける冷却媒体圧力P3を検出する(図3、ステップS140)。そして、運転制御部440は、冷却媒体圧力P3が所定の閾値βthより大きいか否かを判断する(図3、ステップS150)。運転制御部440が、冷却媒体圧力P3が閾値βth以下だと判断すると(図3、ステップS150:NO)、制御回路400は、燃料電池10の暖機が不十分だと判断し、ステップS130の処理にリターンする。閾値βthは、燃料電池システム100の具体的な設計に基づいて決定される。   Subsequently, the pressure detection unit 410 detects the cooling medium pressure P3 in the pressure detection flow path 75A from the pressure sensor 90 (FIG. 3, step S140). Then, the operation control unit 440 determines whether or not the cooling medium pressure P3 is greater than a predetermined threshold value βth (FIG. 3, step S150). When the operation control unit 440 determines that the coolant pressure P3 is equal to or less than the threshold value βth (FIG. 3, step S150: NO), the control circuit 400 determines that the fuel cell 10 is not sufficiently warmed up. Return to processing. The threshold value βth is determined based on a specific design of the fuel cell system 100.

運転制御部440は、冷却媒体圧力P3が閾値βthより大きい場合には(図3、ステップS150:YES)、燃料電池10の暖機が十分で燃料電池10のフラッディングが解消されたと判断し、冷媒流止弁71、冷媒流止弁72を開弁すると共に、冷媒循環ポンプ55を駆動し、冷媒循環流路75において、冷媒の循環を開始させる(図3、ステップS160)。その後、制御回路400は、ステップS110の処理にリターンする。   When the cooling medium pressure P3 is larger than the threshold value βth (FIG. 3, step S150: YES), the operation control unit 440 determines that the fuel cell 10 has been sufficiently warmed up and the flooding of the fuel cell 10 has been eliminated. The flow stop valve 71 and the refrigerant flow stop valve 72 are opened, and the refrigerant circulation pump 55 is driven to start the circulation of the refrigerant in the refrigerant circulation passage 75 (FIG. 3, step S160). Thereafter, the control circuit 400 returns to the process of step S110.

以上のように、本実施例の燃料電池システム100は、上述したフラッディング抑制処理(図3)で、圧力検出流路75Aにおいて、冷媒の流れが停止した状態(密閉状態)で、冷却媒体圧力P3を検出するようにしている。このようにすれば、暖機(発電)の影響による燃料電池の状態を正確に知ることができる。そして、この冷却媒体圧力P3の検出結果に応じて、冷媒循環流路75において、冷媒の循環を開始し、通常発電を開始するようにしている。このようにすれば、冷媒循環流路75における冷媒の循環開始、若しくは、通常発電の開始を適切なタイミングで実行することができる。言い換えれば、燃料電池の動作状態を冷却媒体圧力P3により正確に検出し、それに応じて適切な制御を行うことが可能となる。   As described above, in the fuel cell system 100 of the present embodiment, in the flooding suppression process (FIG. 3) described above, in the pressure detection flow path 75A, the coolant flow is stopped (sealed state), and the coolant pressure P3 To detect. In this way, it is possible to accurately know the state of the fuel cell due to the influence of warm-up (power generation). Then, according to the detection result of the cooling medium pressure P3, refrigerant circulation is started in the refrigerant circulation passage 75, and normal power generation is started. In this way, it is possible to start the circulation of the refrigerant in the refrigerant circulation passage 75 or start the normal power generation at an appropriate timing. In other words, the operating state of the fuel cell can be accurately detected by the coolant pressure P3, and appropriate control can be performed accordingly.

A4.燃料電池システム停止処理:
図4は、本実施例の燃料電池システム100が行う燃料電池システム停止処理のフローチャートである。まず、この処理の前提条件について説明する。この燃料電池システム停止処理開始前において、通常発電状態であり、冷媒流止弁71、冷媒流止弁72、および、水素遮断弁200は、開弁され、パージ弁40は閉弁されており、冷媒循環ポンプ55、水素循環ポンプ50および、コンプレッサ30は駆動している。従って、圧力検出流路75Aは、冷媒が流れている状態である。この燃料電池システム停止処理では、制御回路400が燃料電池システム100の凍結防止のために掃気処理を行うか否かを決定し、掃気処理を行う場合には、残留水排出を促進させるため、発電(暖機)しつつ実行する。
A4. Fuel cell system shutdown process:
FIG. 4 is a flowchart of the fuel cell system stop process performed by the fuel cell system 100 of the present embodiment. First, preconditions for this process will be described. Before starting the fuel cell system stop process, the power generation state is normal, the refrigerant stop valve 71, the refrigerant stop valve 72, and the hydrogen cutoff valve 200 are opened, and the purge valve 40 is closed, The refrigerant circulation pump 55, the hydrogen circulation pump 50, and the compressor 30 are driven. Therefore, the pressure detection flow path 75A is in a state where the refrigerant is flowing. In this fuel cell system stop process, the control circuit 400 determines whether or not to perform the scavenging process to prevent the fuel cell system 100 from freezing. When the scavenging process is performed, in order to promote the discharge of residual water, Run while warming up.

燃料電池システム停止処理において、掃気判断部470は、掃気処理を実行するか否かを判断する(図4、ステップS210)。具体的には、掃気判断部470は、日付データ記憶部480から日付データを読み込んで、その日付データが表す日付が、寒い季節(例えば、11月〜3月)に該当するか否かを判断し、該当する場合には、掃気処理を実行すると判断し、該当しない場合には、掃気処理を実行しないと判断する。   In the fuel cell system stop process, the scavenging determination unit 470 determines whether or not to execute the scavenging process (FIG. 4, step S210). Specifically, the scavenging determination unit 470 reads date data from the date data storage unit 480 and determines whether or not the date represented by the date data corresponds to a cold season (eg, November to March). If it is applicable, it is determined that the scavenging process is to be executed, and if not, it is determined that the scavenging process is not to be executed.

掃気判断部470が、掃気処理を実行しないと判断した場合には(図4、ステップS210:NO)、運転制御部440は、コンプレッサ30、冷媒循環ポンプ55、および、水素循環ポンプ50の駆動を停止させると共に、燃料電池10と負荷80との接続を遮断し、水素遮断弁200を閉弁することで、燃料電池システム100を停止させる(図4、ステップS270)。   When the scavenging determination unit 470 determines not to execute the scavenging process (FIG. 4, step S210: NO), the operation control unit 440 drives the compressor 30, the refrigerant circulation pump 55, and the hydrogen circulation pump 50. The fuel cell system 100 is stopped by stopping and disconnecting the connection between the fuel cell 10 and the load 80 and closing the hydrogen cutoff valve 200 (FIG. 4, step S270).

一方、掃気判断部470が、掃気処理を実行すると判断した場合には(図4、ステップS210:YES)、冷媒流止制御部430は、冷媒循環ポンプ55の駆動を停止させると共に、冷媒流止弁72および冷媒流止弁71を閉弁し、冷媒循環流路75において、冷媒の循環を停止させる(図4、ステップS220)。   On the other hand, when the scavenging determination unit 470 determines to execute the scavenging process (FIG. 4, step S210: YES), the refrigerant flow control unit 430 stops driving the refrigerant circulation pump 55 and stops the refrigerant flow. The valve 72 and the refrigerant flow stop valve 71 are closed, and the refrigerant circulation is stopped in the refrigerant circulation passage 75 (FIG. 4, step S220).

次に、発電部450は、燃料電池10に発電させて燃料電池10を暖機しつつ、掃気処理を行う(図4、ステップS230)。具体的には、発電部450は、燃料電池10と負荷80との接続、コンプレッサ30および水素循環ポンプ50の駆動を維持しつつ、燃料電池10のカソード側に大過剰量の酸化ガスを供給し、適宜パージ弁40を開弁して、カソード側およびアノード側の掃気を行う。   Next, the power generation unit 450 performs a scavenging process while causing the fuel cell 10 to generate power and warming up the fuel cell 10 (FIG. 4, step S230). Specifically, the power generation unit 450 supplies a large excess amount of oxidizing gas to the cathode side of the fuel cell 10 while maintaining the connection between the fuel cell 10 and the load 80 and driving of the compressor 30 and the hydrogen circulation pump 50. The purge valve 40 is opened as appropriate to perform scavenging on the cathode side and the anode side.

続いて、圧力検出部410は、圧力センサ90から圧力検出流路75Aにおける冷却媒体圧力P4を検出する(図4、ステップS240)。そして、運転制御部440は、冷却媒体圧力P4が所定の閾値γthより大きいか否かを判断する(図4、ステップS250)。運転制御部440が、冷却媒体圧力P4が閾値γth以下だと判断すると(図4、ステップS250:NO)、制御回路400は、燃料電池10の暖機が不十分だと判断し、ステップS230の処理にリターンする。閾値γthは、燃料電池システム100の具体的な設計に基づいて決定される。   Subsequently, the pressure detection unit 410 detects the cooling medium pressure P4 in the pressure detection flow path 75A from the pressure sensor 90 (FIG. 4, step S240). Then, the operation control unit 440 determines whether or not the cooling medium pressure P4 is greater than a predetermined threshold value γth (FIG. 4, step S250). When the operation control unit 440 determines that the coolant pressure P4 is equal to or lower than the threshold value γth (FIG. 4, step S250: NO), the control circuit 400 determines that the fuel cell 10 is not sufficiently warmed up. Return to processing. The threshold value γth is determined based on the specific design of the fuel cell system 100.

運転制御部440は、冷却媒体圧力P4が閾値γthより大きい場合には(図4、ステップS250:YES)、燃料電池10の暖機が十分だと判断し、所定時間掃気処理(ステップS230参照)を続けた後(図4、ステップS260:YES)、燃料電池システム100を停止させる(図4、ステップS270)。   If the coolant pressure P4 is greater than the threshold value γth (FIG. 4, step S250: YES), the operation control unit 440 determines that the fuel cell 10 is sufficiently warmed up, and scavenging processing for a predetermined time (see step S230). (FIG. 4, step S260: YES), the fuel cell system 100 is stopped (FIG. 4, step S270).

以上のように、本実施例の燃料電池システム100は、上述した燃料電池システム停止処理(図4)で、圧力検出流路75Aにおいて、冷媒の流れが停止した状態(密閉状態)で、冷却媒体圧力P4を検出するようにしている。このようにすれば、暖機(発電)の影響による燃料電池10の状態を正確に知ることができる。そして、この冷却媒体圧力P4の検出結果に応じて、掃気処理を終了し、燃料電池システムを停止させるようにしている。このようにすれば、掃気処理終了、すなわち、燃料電池システム停止を適切なタイミングで実行することができる。言い換えれば、燃料電池の動作状態を冷却媒体圧力P4により正確に検出し、それに応じて適切な制御を行うことが可能となる。   As described above, the fuel cell system 100 according to the present embodiment has the cooling medium in the state where the refrigerant flow is stopped (sealed state) in the pressure detection flow path 75A in the fuel cell system stop process (FIG. 4) described above. The pressure P4 is detected. In this way, it is possible to accurately know the state of the fuel cell 10 due to the influence of warm-up (power generation). Then, according to the detection result of the cooling medium pressure P4, the scavenging process is terminated and the fuel cell system is stopped. In this way, the scavenging process can be completed, that is, the fuel cell system can be stopped at an appropriate timing. In other words, the operating state of the fuel cell can be accurately detected by the coolant pressure P4, and appropriate control can be performed accordingly.

なお、上記実施例において、冷媒循環流路75は、請求項における冷媒循環流路に該当し、冷媒流止弁71,72および冷媒循環ポンプ55は、請求項における冷媒流止部に該当し、圧力検出部410は、請求項における圧力検出部に該当し、運転制御部440は、請求項における運転制御部に該当し、温度上昇判断部420は、請求項における第1温度上昇判断部または第2温度上昇判断部に該当し、発電部450は、請求項における暖機部または掃気処理部に該当し、掃気判断部470は、請求項における掃気判断部に該当し、停止制御部460は、請求項における停止制御部に該当する。   In the above embodiment, the refrigerant circulation channel 75 corresponds to the refrigerant circulation channel in the claims, and the refrigerant flow stop valves 71 and 72 and the refrigerant circulation pump 55 correspond to the refrigerant flow stop unit in the claims. The pressure detection unit 410 corresponds to the pressure detection unit in the claims, the operation control unit 440 corresponds to the operation control unit in the claims, and the temperature increase determination unit 420 corresponds to the first temperature increase determination unit or the first in the claims. 2 corresponds to a temperature rise determination unit, the power generation unit 450 corresponds to a warm-up unit or a scavenging processing unit in claims, the scavenging determination unit 470 corresponds to a scavenging determination unit in claims, and the stop control unit 460 This corresponds to the stop control unit in the claims.

B.変形例:
なお、本発明では、上記した実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。
B. Variations:
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.

B1.変形例1:
図5は、変形例1の燃料電池システム100Aが行う燃料電池システム停止処理のフローチャートである。この本変形例における燃料電池システム停止処理は、上記実施例の燃料電池システム停止処理(図4)とは、異なる処理を行う。以下に図5を用いて具体的に説明する。なお、前提条件は、上記実施例の燃料電池システム100が行う燃料電池システム停止処理と同様である。また、本変形例1の燃料電池システム停止処理では、掃気処理を実行する場合には、燃料電池10の放熱を行った後、掃気処理(発電なし)を実行する。燃料電池システム100Aの機能ブロックは、上記実施例の燃料電池システム100と同様であるので説明を省略する。
B1. Modification 1:
FIG. 5 is a flowchart of a fuel cell system stop process performed by the fuel cell system 100A of the first modification. The fuel cell system stop process in this modification is different from the fuel cell system stop process (FIG. 4) of the above embodiment. This will be specifically described below with reference to FIG. The preconditions are the same as the fuel cell system stop process performed by the fuel cell system 100 of the above embodiment. Further, in the fuel cell system stop process of the first modification, when the scavenging process is executed, the scavenging process (without power generation) is executed after the heat dissipation of the fuel cell 10 is performed. Since the functional blocks of the fuel cell system 100A are the same as those of the fuel cell system 100 of the above embodiment, description thereof is omitted.

まず、この燃料電池システム停止処理において、掃気判断部470は、掃気処理を実行するか否かを判断する(図5、ステップS310)。この判断は、上記実施例の燃料電池システム停止処理(図4)のステップS210の処理と同様であるので、説明を省略する。   First, in the fuel cell system stop process, the scavenging determination unit 470 determines whether or not to execute the scavenging process (FIG. 5, step S310). Since this determination is the same as the process in step S210 of the fuel cell system stop process (FIG. 4) of the above embodiment, the description is omitted.

掃気判断部470が、掃気処理を実行しないと判断した場合には(図5、ステップS310:NO)、運転制御部440は、コンプレッサ30、冷媒循環ポンプ55、および、水素循環ポンプ50の駆動を停止させると共に、燃料電池10と負荷80との接続を遮断し、水素遮断弁200を閉弁することで、燃料電池システム100を停止させる(図5、ステップS360)。   When the scavenging determination unit 470 determines not to execute the scavenging process (FIG. 5, step S310: NO), the operation control unit 440 drives the compressor 30, the refrigerant circulation pump 55, and the hydrogen circulation pump 50. The fuel cell system 100 is stopped by stopping the connection between the fuel cell 10 and the load 80 and closing the hydrogen cutoff valve 200 (FIG. 5, step S360).

一方、掃気判断部470が、掃気処理を実行すると判断した場合には(図5、ステップS310:YES)、停止制御部460は、コンプレッサ30、および、水素循環ポンプ50の駆動を停止させると共に、燃料電池10と負荷80との接続を遮断し、水素遮断弁200を閉弁することで、燃料電池10の発電を停止させる(図5、ステップS320)。この場合、冷媒循環流路75において、冷媒は冷媒循環ポンプ55によって、循環している。   On the other hand, when the scavenging determination unit 470 determines to execute the scavenging process (FIG. 5, Step S310: YES), the stop control unit 460 stops the driving of the compressor 30 and the hydrogen circulation pump 50, and By disconnecting the connection between the fuel cell 10 and the load 80 and closing the hydrogen cutoff valve 200, the power generation of the fuel cell 10 is stopped (FIG. 5, step S320). In this case, the refrigerant is circulated by the refrigerant circulation pump 55 in the refrigerant circulation passage 75.

次に、冷媒流止制御部430は、所定時間経過後(この間、特に燃料電池10は放熱される)、冷媒循環ポンプ55の駆動を停止させると共に、冷媒流止弁72および冷媒流止弁71を閉弁し、冷媒循環流路75において、冷媒の循環を停止させる(図5、ステップS330)。   Next, the refrigerant stop control unit 430 stops driving the refrigerant circulation pump 55 after a predetermined time has elapsed (especially during this time, the fuel cell 10 is dissipated), and the refrigerant stop valve 72 and the refrigerant stop valve 71. Is closed, and the refrigerant circulation is stopped in the refrigerant circulation passage 75 (FIG. 5, step S330).

続いて、圧力検出部410は、圧力センサ90から圧力検出流路75Aにおける冷却媒体圧力P5を検出する(図5、ステップS340)。そして、運転制御部440は、冷却媒体圧力P5が所定の閾値δthより小さいか否かを判断する(図5、ステップS340)。運転制御部440が、冷却媒体圧力P5が閾値δth以上だと判断すると(図5、ステップS340:NO)、制御回路400は、燃料電池10における放熱が十分でないと判断し、ステップS340の処理にリターンする。なお、閾値δthは、燃料電池システム100の具体的な設計に基づいて決定される。   Subsequently, the pressure detection unit 410 detects the cooling medium pressure P5 in the pressure detection flow path 75A from the pressure sensor 90 (FIG. 5, Step S340). Then, the operation control unit 440 determines whether or not the cooling medium pressure P5 is smaller than a predetermined threshold value δth (FIG. 5, Step S340). When the operation control unit 440 determines that the cooling medium pressure P5 is equal to or higher than the threshold value δth (FIG. 5, step S340: NO), the control circuit 400 determines that the heat radiation in the fuel cell 10 is not sufficient, and performs the process of step S340. Return. The threshold value δth is determined based on the specific design of the fuel cell system 100.

そして、運転制御部440は、冷却媒体圧力P5が閾値δthより小さい場合には(図5、ステップS340:YES)、燃料電池10における放熱が十分であると判断し、発電を伴わずに掃気処理を実行する(図5、ステップS350)。具体的には、運転制御部440は、燃料電池10と負荷80との接続を遮断し、水素遮断弁200を閉弁した状態で、コンプレッサ30および水素循環ポンプ50の駆動を維持しつつ、パージ弁40を開弁し、燃料電池10のカソード側に大過剰量の酸化ガスを供給し、カソード側およびアノード側の掃気を行う。   Then, when the cooling medium pressure P5 is smaller than the threshold value δth (FIG. 5, step S340: YES), the operation control unit 440 determines that the heat dissipation in the fuel cell 10 is sufficient, and the scavenging process is performed without power generation. Is executed (FIG. 5, step S350). Specifically, the operation control unit 440 performs the purge while maintaining the drive of the compressor 30 and the hydrogen circulation pump 50 in a state where the connection between the fuel cell 10 and the load 80 is cut off and the hydrogen cutoff valve 200 is closed. The valve 40 is opened, a large excess amount of oxidizing gas is supplied to the cathode side of the fuel cell 10, and scavenging of the cathode side and the anode side is performed.

その後、運転制御部440は、掃気処理を所定時間行った後、燃料電池システム100Aを停止させる(図5、ステップS360)。   Thereafter, the operation control unit 440 performs the scavenging process for a predetermined time, and then stops the fuel cell system 100A (FIG. 5, step S360).

以上のように、本変形例の燃料電池システム100Aは、上述した燃料電池システム停止処理(図5)で、圧力検出流路75Aにおいて、冷媒の流れが停止した状態(密閉状態)で、冷却媒体圧力P5を検出するようにしている。このようにすれば、放熱による燃料電池10の状態を正確に知ることができる。そして、この冷却媒体圧力P5の検出結果に応じて、掃気処理を行うようにしている。このようにすれば、燃料電池10の内部温度が十分に下がった状態で、掃気処理を適切なタイミングで実行することができる。言い換えれば、燃料電池の動作状態を冷却媒体圧力P5により正確に検出し、それに応じて適切な制御を行うことが可能となる。   As described above, the fuel cell system 100A of the present modified example has a cooling medium in a state where the refrigerant flow is stopped (sealed state) in the pressure detection channel 75A in the fuel cell system stop process (FIG. 5) described above. The pressure P5 is detected. In this way, the state of the fuel cell 10 due to heat dissipation can be accurately known. The scavenging process is performed according to the detection result of the cooling medium pressure P5. In this way, the scavenging process can be executed at an appropriate timing with the internal temperature of the fuel cell 10 sufficiently lowered. In other words, the operating state of the fuel cell can be accurately detected by the coolant pressure P5, and appropriate control can be performed accordingly.

また、本変形例の燃料電池システム100Aは、上述した燃料電池システム停止処理(図5)において、燃料電池10の内部温度を十分に下げてから、掃気処理を行うようにしている。このようにすれば、掃気処理において、燃料電池10の各セルにおける電解質膜の乾燥を抑制することができる。   Further, the fuel cell system 100A of the present modification performs the scavenging process after the internal temperature of the fuel cell 10 is sufficiently lowered in the above-described fuel cell system stop process (FIG. 5). If it does in this way, drying of the electrolyte membrane in each cell of fuel cell 10 can be controlled in scavenging processing.

B2:変形例2:
上記実施例の燃料電池システム100は、各処理(図2,図3、図4参照)で、冷却媒体圧力を検出する際に、冷媒循環流路75において、冷媒流止弁71および冷媒流止弁72を閉弁した状態で、検出するようにしているが、これに限られず、冷媒流止弁71および冷媒流止弁72が開弁した状態であってもよい。この場合、冷媒循環ポンプ55の駆動を停止させ、冷媒循環流路75において、冷媒の流れが停止した状態で、冷却媒体圧力を検出すればよい。
B2: Modification Example 2:
In the fuel cell system 100 of the above-described embodiment, when detecting the coolant pressure in each process (see FIGS. 2, 3, and 4), the refrigerant check valve 71 and the refrigerant stop in the refrigerant circulation passage 75 are detected. Although detection is performed with the valve 72 closed, the present invention is not limited to this, and the refrigerant stop valve 71 and the refrigerant stop valve 72 may be opened. In this case, it is only necessary to detect the coolant pressure in a state in which the refrigerant circulation pump 55 is stopped and the refrigerant flow is stopped in the refrigerant circulation passage 75.

B3:変形例3:
上記実施例の燃料電池システム100は、各処理(図2,図3、図4参照)において、発電部450が発電を実行することで、燃料電池10を暖機するようにしているが、本発明はこれに限られることはない。例えば、ヒータで燃料電池10を暖機するようにしてもよいし、コンプレッサ30や水素循環ポンプ50などから生じる熱で燃料電池10を暖機するようにしてもよい。
B3: Modification 3:
The fuel cell system 100 according to the above embodiment warms up the fuel cell 10 by causing the power generation unit 450 to generate power in each process (see FIGS. 2, 3, and 4). The invention is not limited to this. For example, the fuel cell 10 may be warmed up by a heater, or the fuel cell 10 may be warmed up by heat generated from the compressor 30 or the hydrogen circulation pump 50.

B4:変形例4:
上記実施例の燃料電池システム100または上記変形例1の燃料電池システム100Aでは、燃料電池システム停止処理(図4または図5)において、掃気判断部470は、日付データが表す日付に基づいて、掃気処理を行うか否かの判断を行うようにしているが、本発明はこれに限られるものではない。燃料電池システムは、GPS装置(図示せず)と、寒冷地域情報が示される寒冷地データ(図示せず)とを備え、掃気判断部470は、GPS装置から取得した位置データを取得し、位置データが表す位置と、寒冷地データが表す寒冷地情報とを勘案して、掃気処理を行うか否かの判断を行うようにしてもよい。この場合、日付データが表す日付も考慮するようにしてもよい。また、燃料電池システムは、燃料電池システムの外部温度を検出するための温度センサ(図示せず)を備えており、燃料電池システムの起動時に、温度センサから外部温度を検出して気温データとして記憶しておく。そして、掃気判断部470は、気温データを取得し、その気温データが表す温度が所定の閾値より低いか否かを検討し、その温度がその閾値より低い場合に、掃気処理を行うと判断するようにしてもよい。
B4: Modification 4:
In the fuel cell system 100 of the above embodiment or the fuel cell system 100A of the first modification, in the fuel cell system stop process (FIG. 4 or FIG. 5), the scavenging determination unit 470 performs scavenging based on the date represented by the date data. Although it is determined whether or not to perform processing, the present invention is not limited to this. The fuel cell system includes a GPS device (not shown) and cold region data (not shown) indicating cold region information, and the scavenging determination unit 470 acquires position data acquired from the GPS device, It may be determined whether or not the scavenging process is performed in consideration of the position represented by the data and the cold region information represented by the cold region data. In this case, the date represented by the date data may be considered. The fuel cell system also includes a temperature sensor (not shown) for detecting the external temperature of the fuel cell system. When the fuel cell system is activated, the external temperature is detected from the temperature sensor and stored as temperature data. Keep it. And scavenging judgment part 470 acquires temperature data, examines whether the temperature which the temperature data represents is lower than a predetermined threshold, and judges that scavenging processing is performed when the temperature is lower than the threshold. You may do it.

B5.変形例5:
上記実施例の燃料電池システム100では、圧力センサ90は、圧力検出流路75Aにおいて、燃料電池10と冷媒流止弁72との間に設けられているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、圧力センサ90は、冷媒循環流路75Aにおいて、燃料電池冷却流路17や、燃料電池10と冷媒流止弁71との間に設けられていてもよい。このようにしても上記実施例と同様の効果を奏することができる。
B5. Modification 5:
In the fuel cell system 100 of the above embodiment, the pressure sensor 90 is provided between the fuel cell 10 and the refrigerant flow stop valve 72 in the pressure detection flow path 75A, but the present invention is not limited to this. Absent. For example, the pressure sensor 90 may be provided in the refrigerant circulation channel 75A between the fuel cell cooling channel 17 or between the fuel cell 10 and the refrigerant flow stop valve 71. Even if it does in this way, there can exist an effect similar to the said Example.

B6.変形例6:
上記実施例の燃料電池システム100では、各処理(図2、図3、図4)で、運転制御部440は、冷媒循環流路75において検出した冷却媒体圧力に基づいて、種々の制御を行っているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、燃料電池システム100は、冷媒循環流路75における冷却媒体圧力を温度に置き換える相関データ(相関式、相関表等)を備えており、運転制御部440は、検出した冷却媒体圧力から求まる温度に基づいて、上記種々の制御を行うようにしてもよい。このようにしても上記実施例と同様の効果を奏することができる。
B6. Modification 6:
In the fuel cell system 100 of the above embodiment, in each process (FIGS. 2, 3, and 4), the operation control unit 440 performs various controls based on the coolant pressure detected in the refrigerant circulation passage 75. However, the present invention is not limited to this. For example, the fuel cell system 100 includes correlation data (correlation formula, correlation table, etc.) that replaces the coolant pressure in the refrigerant circulation passage 75 with temperature, and the operation control unit 440 determines the temperature obtained from the detected coolant pressure. The various controls described above may be performed based on the above. Even if it does in this way, there can exist an effect similar to the said Example.

B7.変形例7:
上記実施例において、制御回路400の各部は、ソフトウェア的に構成されているものを、ハードウェア的に構成するようにしてもよいし、ハードウェア的に構成されているものを、ソフトウェア的に構成するようにしてもよい。
B7. Modification 7:
In the above-described embodiment, each part of the control circuit 400 may be configured by hardware instead of software, or may be configured by hardware. You may make it do.

本発明の実施例としての燃料電池システム100の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a fuel cell system 100 as an embodiment of the present invention. 上記実施例の燃料電池システム100が行う燃料電池システム起動処理のフローチャートである。It is a flowchart of the fuel cell system starting process which the fuel cell system 100 of the said Example performs. 上記実施例の燃料電池システム100が行うフラッディング抑制処理のフローチャートである。It is a flowchart of the flooding suppression process which the fuel cell system 100 of the said Example performs. 上記実施例の燃料電池システム100が行う燃料電池システム停止処理のフローチャートである。It is a flowchart of the fuel cell system stop process which the fuel cell system 100 of the said Example performs. 上記変形例1の燃料電池システム100Aが行う燃料電池システム停止処理のフローチャートである。It is a flowchart of the fuel cell system stop process which the fuel cell system 100A of the said modification 1 performs.

符号の説明Explanation of symbols

10...燃料電池
20...水素タンク
30...コンプレッサ
35...カソード流路
40...パージ弁
50...水素循環ポンプ
55...冷媒循環ポンプ
70...ラジエータ
71...冷媒流止弁
72...冷媒流止弁
75...冷媒循環流路
75A...圧力検出流路
80...負荷
90...圧力センサ
95...電圧センサ
100...燃料電池システム
100A...燃料電池システム
200...水素遮断弁
400...制御回路
410...圧力検出部
420...温度上昇判断部
430...冷媒流止制御部
440...運転制御部
450...暖機部
460...停止制御部
470...掃気判断部
480...日付データ記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell 20 ... Hydrogen tank 30 ... Compressor 35 ... Cathode flow path 40 ... Purge valve 50 ... Hydrogen circulation pump 55 ... Refrigerant circulation pump 70 ... Radiator 71 ... refrigerant stop valve 72 ... refrigerant stop valve 75 ... refrigerant circulation passage 75A ... pressure detection passage 80 ... load 90 ... pressure sensor 95 ... voltage sensor 100. .. Fuel cell system 100A ... Fuel cell system 200 ... Hydrogen shut-off valve 400 ... Control circuit 410 ... Pressure detection unit 420 ... Temperature rise determination unit 430 ... Refrigerant flow control unit 440 ... Operation control unit 450 ... Warm-up unit 460 ... Stop control unit 470 ... Scurge judgment unit 480 ... Date data storage unit

Claims (12)

燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池内部を通り、前記燃料電池を冷却するための冷却媒体を流す冷却媒体流路と、
前記冷却媒体流路において、前記冷却媒体の流れを停止させる冷媒流止部と、
前記冷却媒体流路において、前記冷却媒体の流れを停止させた状態で、前記燃料電池内部、若しくは、前記燃料電池と前記冷媒流止部との間の密閉空間における前記冷却媒体の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出部が検出した前記圧力に応じて、前記燃料電池の運転制御を行う運転制御部と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell system comprising a fuel cell,
A cooling medium flow path through which the cooling medium for cooling the fuel cell passes through the inside of the fuel cell;
A coolant stop portion for stopping the flow of the cooling medium in the cooling medium flow path;
In the cooling medium flow path, the pressure of the cooling medium is detected in the fuel cell or in a sealed space between the fuel cell and the refrigerant flow stopping portion in a state where the flow of the cooling medium is stopped. A pressure detector;
An operation control unit that performs operation control of the fuel cell according to the pressure detected by the pressure detection unit;
A fuel cell system comprising:
請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池を暖機する暖機部を備え、
前記圧力検出部は、
前記冷媒流止部により前記冷却媒体の流れが停止された状態であって、前記暖機部に暖機されることによって上昇した前記冷却媒体の圧力を検出する第1検出部を備えることを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1, wherein
A warm-up part for warming up the fuel cell;
The pressure detector is
The cooling medium includes a first detection unit that detects a pressure of the cooling medium that is raised by being warmed up by the warming-up unit in a state where the flow of the cooling medium is stopped by the refrigerant flow-stopping unit. A fuel cell system.
請求項2に記載の燃料電池システムにおいて、
前記運転制御部は、
前記第1検出部によって検出された前記冷却媒体の圧力が、第2閾値より大きい場合に、前記冷却媒体流路において、前記燃料電池に向けて冷却媒体を流し始めることを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 2, wherein
The operation controller is
When the pressure of the cooling medium detected by the first detection unit is larger than a second threshold value, the fuel cell system starts to flow the cooling medium toward the fuel cell in the cooling medium flow path. .
請求項2または請求項3に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池システムの起動時において、前記冷却媒体の圧力を検出し、該圧力が、第1閾値以下の場合に、前記燃料電池の温度上昇が必要と判断する第1温度上昇判断部を備え、
前記暖機部は、
前記第1温度上昇判断部が、前記燃料電池の温度上昇が必要と判断した場合において、前記燃料電池を暖機することを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 2 or 3,
A first temperature increase determination unit that detects the pressure of the cooling medium at the time of startup of the fuel cell system and determines that the temperature increase of the fuel cell is necessary when the pressure is equal to or lower than a first threshold;
The warm-up part is
Wherein the first temperature rise determination unit, when the temperature rise of the fuel cell is judged to need, a fuel cell system, characterized by warming up the fuel cell.
請求項2ないし請求項4のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池内部にフラッディングが生じている場合に、前記燃料電池の温度上昇が必要と判断する第2温度上昇判断部を備え、
前記第2温度上昇判断部が、前記燃料電池の温度上昇が必要と判断した場合において、前記燃料電池を暖機することを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 2 to 4,
A second temperature increase determination unit that determines that the temperature of the fuel cell needs to be increased when flooding occurs in the fuel cell;
The fuel cell system, wherein when the second temperature increase determination unit determines that the temperature of the fuel cell needs to be increased, the fuel cell is warmed up.
請求項2に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池システムの停止時において、前記暖機部が燃料電池を暖機させている際に、掃気処理を行う掃気処理部を備えることを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 2, wherein
The fuel cell system during stop, when the warming-up portion is to warm up the fuel cell, the fuel cell system characterized by comprising the scavenging processing unit for performing the scavenging process.
請求項6に記載の燃料電池システムにおいて、
前記運転制御部は、
前記第1検出部によって検出された前記冷却媒体の圧力が、第3閾値より大きい場合に、前記燃料電池システムを停止させることを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 6, wherein
The operation controller is
The fuel cell system, wherein the fuel cell system is stopped when a pressure of the cooling medium detected by the first detection unit is larger than a third threshold value.
請求項6または請求項7に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池システムの停止時において、前記掃気処理を行うか否かを判断する掃気判断部を備え、
前記掃気処理部は、
前記掃気判断部が、前記掃気処理を行うと判断した場合に、前記燃料電池に発電させつつ、前記掃気処理を行うことを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 6 or 7,
A scavenging determination unit that determines whether to perform the scavenging process when the fuel cell system is stopped,
The scavenging processing unit
When the scavenging determination unit determines to perform the scavenging process, the fuel cell system performs the scavenging process while generating power in the fuel cell.
請求項1に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池の掃気処理を行うか否かを判断する掃気判断部と、
前記掃気判断部が、前記燃料電池の掃気処理が必要と判断した場合において、前記燃料電池の発電を停止させる停止制御部と、を備え、
前記圧力検出部は、
前記停止制御部が前記燃料電池の発電を停止させた後であって、前記冷媒流止部により前記冷却媒体の流れが停止された状態で、前記冷却媒体の圧力を検出する第2検出部を備え、
前記運転制御部は、
前記第2検出部によって検出された前記冷却媒体の圧力が第4閾値より小さい場合に、発電を伴わない掃気処理を実行することを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1, wherein
A scavenging determination unit for determining whether to perform the scavenging process of the fuel cell;
When the scavenging determination unit determines that the scavenging process of the fuel cell is necessary, the scavenging determination unit includes a stop control unit that stops power generation of the fuel cell,
The pressure detector is
A second detection unit for detecting the pressure of the cooling medium after the stop control unit stops power generation of the fuel cell and in a state where the flow of the cooling medium is stopped by the refrigerant flow stop unit; Prepared,
The operation controller is
A scavenging process that does not involve power generation is performed when the pressure of the cooling medium detected by the second detection unit is smaller than a fourth threshold value.
請求項2ないし請求項8のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記暖機部は、
前記燃料電池に発電を行わせることによって、前記燃料電池を暖機することを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to any one of claims 2 to 8,
The warm-up part is
A fuel cell system that warms up the fuel cell by causing the fuel cell to generate power.
請求項8または請求項9に記載の燃料電池システムにおいて、
前記掃気判断部は、
日付データ、または、前記燃料電池システムの起動時の外部気温を表す気温データの少なくとも一方のデータに基づいて、前記燃料電池の掃気処理を行う否かを判断することを特徴とする燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 8 or 9, wherein
The scavenging determination unit
A fuel cell system that determines whether or not to perform a scavenging process for the fuel cell based on date data or at least one of air temperature data representing an external air temperature at the time of startup of the fuel cell system.
燃料電池の内部を通り、前記燃料電池を冷却するための冷却媒体を流す冷却媒体流路を備える燃料電池システムの制御方法であって、
前記冷却媒体流路において、前記冷却媒体の流れを停止させる工程と、
前記冷却媒体流路において、前記冷却媒体の流れを停止させた状態で、前記燃料電池内部、若しくは、前記燃料電池と前記冷媒流止部との間の密閉空間における前記冷却媒体の圧力を検出する工程と、
検出した前記圧力に応じて、前記燃料電池の運転制御を行う工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池システムの制御方法。
A control method of a fuel cell system comprising a coolant flow path that passes through a fuel cell and flows a coolant for cooling the fuel cell,
Stopping the flow of the cooling medium in the cooling medium flow path;
In the cooling medium flow path, the pressure of the cooling medium is detected in the fuel cell or in a sealed space between the fuel cell and the refrigerant flow stopping portion in a state where the flow of the cooling medium is stopped. Process,
A step of controlling the operation of the fuel cell according to the detected pressure;
A control method for a fuel cell system, comprising:
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