JP5210490B2 - Fuel cell cooling system - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池冷却システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell cooling system.

従来、燃料電池の発電量を検出し、この発電量に応じて冷却液の流量を調整する燃料電池冷却システムが知られている。この燃料電池冷却システムでは、燃料電池の発電量が大きくなると同様に発熱量が大きくなるため、冷却液の流量を多くするようにしている（例えば特許文献１参照）。
特開平０５−０２９０１３号公報 2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel cell cooling system that detects a power generation amount of a fuel cell and adjusts a flow rate of a coolant according to the power generation amount is known. In this fuel cell cooling system, the amount of heat generated increases as the amount of power generated by the fuel cell increases, so the flow rate of the coolant is increased (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 05-029013

ここで、燃料電池冷却システムでは、各燃料電池のバラツキや、経年劣化によって出力特性が変化して、発電量及び発熱量に変化が生じる。例えば、経年劣化によって、燃料電池の出力電圧が低下し、同様に発電量は低下するが、発電量が低下したとしても、燃料電池の発電ロスが熱に変わるため発熱量は増加する。   Here, in the fuel cell cooling system, the output characteristics change due to variations of each fuel cell and aging deterioration, and the power generation amount and the heat generation amount change. For example, due to aged deterioration, the output voltage of the fuel cell decreases, and the power generation amount similarly decreases. However, even if the power generation amount decreases, the power generation loss of the fuel cell changes to heat, so the heat generation amount increases.

しかし、従来の燃料電池冷却システムでは、上記のように発電ロスにより発熱量が増加する場合であっても、発電量から冷却液の流量を決定するため、本来燃料電池に供給すべき流量よりも少ない冷却液を燃料電池に供給することとなってしまう。   However, in the conventional fuel cell cooling system, even when the heat generation amount increases due to the power generation loss as described above, the flow rate of the coolant is determined from the power generation amount. Less coolant will be supplied to the fuel cell.

一方、このような事情を考慮して、最初から冷却液の流量を多めにしておくと、冷却液を循環させる冷却液ポンプの消費電力が多くなり、燃料電池の運転効率が低下してしまう。   On the other hand, if the flow rate of the coolant is increased from the beginning in consideration of such circumstances, the power consumption of the coolant pump that circulates the coolant increases and the operation efficiency of the fuel cell decreases.

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、燃料電池の冷却に必要な流量を燃料電池に供給しつつも、燃料電池の運転効率の低下を抑制することが可能な燃料電池冷却システムを提供することにある。   The present invention has been made to solve such a conventional problem, and the object of the present invention is to improve the operating efficiency of the fuel cell while supplying the fuel cell with a flow rate necessary for cooling the fuel cell. An object of the present invention is to provide a fuel cell cooling system capable of suppressing the decrease.

本発明の燃料電池冷却システムは、燃料電池と、冷却液循環系と、電圧検出手段と、冷却液流量決定手段と、冷却液循環手段とを備えている。燃料電池は、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させることにより発電を行うものであり、冷却液循環系は、燃料電池に冷却液を流入させて燃料電池を冷却し、燃料電池を冷却することにより暖められた冷却液を冷却して再び燃料電池に送り込むものである。電圧検出手段は、燃料電池の出力電圧を検出するものであり、冷却液流量決定手段は、基準となる電圧値から電圧検出手段により検出された出力電圧の値を減じた電圧低下量と、燃料電池の取出電流値とから、冷却液循環系にて循環させる冷却液の循環流量を決定するものである。冷却液循環手段は、冷却液流量決定手段により決定された量の冷却液を循環させるものである。基準となる電圧値は、燃料電池から電流を取り出していないときの燃料電池の電圧値である。 The fuel cell cooling system of the present invention includes a fuel cell, a coolant circulation system, voltage detection means, coolant flow rate determination means, and coolant circulation means. A fuel cell generates power by reacting a fuel gas and an oxidant gas, and a coolant circulation system cools the fuel cell by flowing a coolant into the fuel cell and cools the fuel cell. The cooling liquid warmed by the above is cooled and sent to the fuel cell again. The voltage detection means is for detecting the output voltage of the fuel cell, and the coolant flow rate determination means is a voltage drop amount obtained by subtracting the value of the output voltage detected by the voltage detection means from the reference voltage value, and the fuel The circulation flow rate of the coolant to be circulated in the coolant circulation system is determined from the battery extraction current value. The coolant circulation means circulates the amount of coolant determined by the coolant flow rate determination means. The reference voltage value is the voltage value of the fuel cell when no current is extracted from the fuel cell.

本発明によれば、基準となる電圧値から検出された出力電圧の値を減じた電圧低下量と、燃料電池の取出電流値とから、冷却液循環系にて循環させる冷却液の循環流量を決定することとしている。ここで、燃料電池の電圧低下量と燃料電池の取出電流値とから燃料電池の発熱量を推定することができる。例えば、電圧低下量と燃料電池の取出電流値との積から発熱量を推定することができる。このため、電圧低下量と燃料電池の取出電流値とから冷却液の循環流量を決定することで、供給すべき流量の冷却液を燃料電池に提供することができる。また、供給すべき流量の冷却液を燃料電池に提供するため、燃料電池の運転効率の低下にもつながらない。従って、燃料電池の冷却に必要な流量を燃料電池に供給しつつも、燃料電池の運転効率の低下を抑制することができる。   According to the present invention, the circulation flow rate of the coolant to be circulated in the coolant circulation system is determined from the voltage decrease amount obtained by subtracting the detected output voltage value from the reference voltage value and the extraction current value of the fuel cell. We are going to decide. Here, the calorific value of the fuel cell can be estimated from the voltage drop amount of the fuel cell and the extraction current value of the fuel cell. For example, the calorific value can be estimated from the product of the voltage drop amount and the extraction current value of the fuel cell. For this reason, by determining the circulating flow rate of the coolant from the voltage drop amount and the extraction current value of the fuel cell, it is possible to provide the fuel cell with the coolant having the flow rate to be supplied. In addition, since the flow rate of coolant to be supplied is provided to the fuel cell, there is no reduction in the operating efficiency of the fuel cell. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the operating efficiency of the fuel cell while supplying the fuel cell with a flow rate necessary for cooling the fuel cell.

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において同一または同様の要素には同一の符号を付して重複する説明を省略するものとする。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池冷却システムの構成図である。図１に示すように、燃料電池冷却システム１は、燃料電池１０と、冷却液循環系２０と、電圧センサ（電圧検出手段）３０と、パワーマネージャー４０と、冷却液流量決定部（冷却液流量決定手段）５０と、ポンプ制御部６０とからなっている。   FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell cooling system according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the fuel cell cooling system 1 includes a fuel cell 10, a coolant circulation system 20, a voltage sensor (voltage detection means) 30, a power manager 40, and a coolant flow rate determination unit (coolant flow rate). (Determining means) 50 and a pump control unit 60.

燃料電池１０は、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させることにより発電を行うものであり、燃料極と酸化剤極とを有している。燃料極には燃料ガスである水素ガスが供給され、酸化剤極には酸化剤ガスである酸素（空気）が供給され、以下の電気化学反応により発電が行われる。また、燃料極と酸化剤極とは電解質を挟んで重ね合わされて発電セルを構成している。このため、燃料電池１０は、複数の発電セルが多段積層されたスタック構造となっている。
燃料極 ：Ｈ２ → ２Ｈ＋ ＋ ２ｅ−
酸化剤極：２Ｈ＋ ＋ ２ｅ− ＋（１／２）Ｏ２ →Ｈ２Ｏ The fuel cell 10 generates power by reacting a fuel gas and an oxidant gas, and has a fuel electrode and an oxidant electrode. Hydrogen gas, which is fuel gas, is supplied to the fuel electrode, and oxygen (air), which is oxidant gas, is supplied to the oxidant electrode, and power generation is performed by the following electrochemical reaction. Further, the fuel electrode and the oxidant electrode are overlapped with an electrolyte interposed therebetween to constitute a power generation cell. For this reason, the fuel cell 10 has a stack structure in which a plurality of power generation cells are stacked in multiple stages.
Fuel electrode: H 2 → 2H + + 2e −
Oxidant electrode: 2H + + 2e − + (1/2) O 2 → H 2 O

冷却液循環系２０は、燃料電池１０を冷却すべく冷却液を循環させるものであって、燃料電池１０に冷却液を流入させて燃料電池１０を冷却し、燃料電池１０を冷却することにより暖められた冷却液を冷却して再び燃料電池１０に送り込む構成となっている。具体的に冷却液循環系２０は、冷却液循環配管２１と、ラジエタ２２と、ラジエタファン２３と、ポンプ（冷却液循環手段）２４とを有している。   The coolant circulation system 20 circulates the coolant to cool the fuel cell 10. The coolant is circulated into the fuel cell 10 to cool the fuel cell 10 and warm by cooling the fuel cell 10. The cooling liquid is cooled and sent to the fuel cell 10 again. Specifically, the coolant circulation system 20 includes a coolant circulation pipe 21, a radiator 22, a radiator fan 23, and a pump (coolant circulation means) 24.

冷却液循環配管２１は、燃料電池１０からラジエタ２２を介して再び燃料電池１０に冷却液を循環させる流路となるものである。ラジエタ２２は、燃料電池１０を冷却したことにより温度上昇した冷却液を冷却するものである。ラジエタファン２３は、ラジエタ２２に送風してラジエタ２２の熱交換を促進させるためのものである。ポンプ２４は、冷却液循環配管２１上に設けられ、冷却液循環配管２１の冷却液を循環させるものである。   The coolant circulation pipe 21 serves as a flow path for circulating the coolant from the fuel cell 10 through the radiator 22 again to the fuel cell 10. The radiator 22 cools the coolant whose temperature has increased due to the cooling of the fuel cell 10. The radiator fan 23 is for blowing air to the radiator 22 and promoting heat exchange of the radiator 22. The pump 24 is provided on the coolant circulation pipe 21 and circulates the coolant in the coolant circulation pipe 21.

このような構成であるため、冷却液は、ポンプ２４によって冷却液循環配管２１を通じて燃料電池１０及びラジエタ２２の間を循環させられることとなる。また、燃料電池１０にて暖められて排出された冷却液は、冷却液循環配管２１を通じてラジエタ２２に至り、ラジエタ２２にて冷却される。そして、ラジエタ２２にて冷却された冷却液は、再び冷却液循環配管２１を通じて燃料電池１０に至り、燃料電池１０を冷却することとなる。   Due to such a configuration, the coolant is circulated between the fuel cell 10 and the radiator 22 through the coolant circulation pipe 21 by the pump 24. Further, the coolant that is warmed and discharged by the fuel cell 10 reaches the radiator 22 through the coolant circulation pipe 21 and is cooled by the radiator 22. Then, the coolant cooled by the radiator 22 reaches the fuel cell 10 again through the coolant circulation pipe 21 and cools the fuel cell 10.

電圧センサ３０は、燃料電池１０の出力電圧を検出するものである。パワーマネージャー（以下ＰＭと略す）４０は、燃料電池１０から取り出すべき電流値を示す目標取出電流値の情報を入力し、入力した目標取出電流値に従って、燃料電池１０から電流を取り出すものである。   The voltage sensor 30 detects the output voltage of the fuel cell 10. A power manager (hereinafter abbreviated as PM) 40 inputs information on a target extraction current value indicating a current value to be extracted from the fuel cell 10, and extracts a current from the fuel cell 10 according to the input target extraction current value.

冷却液流量決定部５０は、燃料電池１０の電圧低下量と取出電流値とから燃料電池１０の発熱量を推定し、冷却液循環系２０において循環させる冷却液の循環流量を決定するものである。ここで、電圧低下量は、初期電圧（基準となる電圧）から電圧センサ３０により検出された電圧値を減じたものであり、取出電流値は本実施形態では燃料電池１０から取り出すべき電流値を示す目標取出電流値である。   The coolant flow rate determination unit 50 estimates the heat generation amount of the fuel cell 10 from the voltage drop amount of the fuel cell 10 and the extraction current value, and determines the circulation flow rate of the coolant to be circulated in the coolant circulation system 20. . Here, the voltage drop amount is obtained by subtracting the voltage value detected by the voltage sensor 30 from the initial voltage (reference voltage), and the extraction current value is the current value to be extracted from the fuel cell 10 in this embodiment. This is the target extraction current value shown.

図２は、図１に示した冷却液流量決定部５０の説明図である。なお、図２において縦軸は出力電圧を示し、横軸は取出電流を示している。同図に示すように、燃料電池１０には電流−電圧特性があり、燃料電池１０から電流を取り出すと電圧値が低下する。この電圧低下は発熱量と相関があるため、冷却液流量決定部５０は、この電圧低下量と取り出す電流の値とから、発熱量を推定することができる。具体的に冷却液流量決定部５０は、電圧低下量と取出電流値との積から発熱量を推定することができる。   FIG. 2 is an explanatory diagram of the coolant flow rate determination unit 50 shown in FIG. In FIG. 2, the vertical axis indicates the output voltage, and the horizontal axis indicates the extraction current. As shown in the figure, the fuel cell 10 has a current-voltage characteristic, and when a current is extracted from the fuel cell 10, the voltage value decreases. Since this voltage drop has a correlation with the heat generation amount, the coolant flow rate determining unit 50 can estimate the heat generation amount from the voltage drop amount and the value of the current to be extracted. Specifically, the coolant flow rate determining unit 50 can estimate the heat generation amount from the product of the voltage drop amount and the extraction current value.

なお、電圧低下量を求める際の初期電圧は、例えば燃料電池１０から電流を取り出していないときの燃料電池１０の電圧値、または無負荷状態における燃料電池１０の電圧値であることが望ましい。これらの電圧値であると、基準電圧をもとに電圧低下量を求め易いためである。なお、初期電圧は特にこれらに限られるものではない。   It is desirable that the initial voltage when determining the voltage drop amount is, for example, the voltage value of the fuel cell 10 when no current is extracted from the fuel cell 10 or the voltage value of the fuel cell 10 in the no-load state. This is because these voltage values make it easy to determine the amount of voltage drop based on the reference voltage. The initial voltage is not particularly limited to these.

以上、冷却液流量決定部５０は、電圧低下量と取出電流値との積から発熱量を推定し、推定した発熱量をもとに、冷却液循環系２０において循環させる冷却液の循環流量を決定する。   As described above, the coolant flow rate determination unit 50 estimates the heat generation amount from the product of the voltage drop amount and the extraction current value, and based on the estimated heat generation amount, determines the circulation flow rate of the coolant to be circulated in the coolant circulation system 20. decide.

ポンプ制御部６０は、冷却液流量決定部５０により決定された流量の冷却液を循環させるように、ポンプ２４の回転数を制御するものである。このポンプ制御部６０は、冷却液流量決定部５０により決定された流量からポンプ２４の回転数を求めるテーブルを記憶しており、テーブルに基づいてポンプ２４の回転数を決定する。このテーブルは、冷却液循環配管２１の圧損とポンプ２４のＰＱ特性とに基づいて作成される。また、テーブルは、ポンプ回転数に応じた循環流量の実測結果に基づいて作成されてもよい。   The pump control unit 60 controls the number of revolutions of the pump 24 so that the coolant having the flow rate determined by the coolant flow rate determining unit 50 is circulated. The pump control unit 60 stores a table for determining the rotation speed of the pump 24 from the flow rate determined by the coolant flow rate determination unit 50, and determines the rotation speed of the pump 24 based on the table. This table is created based on the pressure loss of the coolant circulation pipe 21 and the PQ characteristic of the pump 24. The table may be created based on the actual measurement result of the circulation flow rate according to the pump rotation speed.

次に、燃料電池冷却システム１の動作を説明する。図３は、燃料電池冷却システム１の動作を示す説明図である。図３に示すように、冷却液流量決定部５０は、ＰＭ４０が取り出すべき目標取出電流値の情報と、電圧センサ３０により検出された燃料電池１０の出力電圧値の情報とを入力する。   Next, the operation of the fuel cell cooling system 1 will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the operation of the fuel cell cooling system 1. As shown in FIG. 3, the coolant flow rate determination unit 50 inputs information on the target extraction current value that the PM 40 should extract and information on the output voltage value of the fuel cell 10 detected by the voltage sensor 30.

次に、冷却液流量決定部５０は、初期電圧から、電圧センサ３０により検出された出力電圧値を減じ、電圧低下量を求める。次いで、冷却液流量決定部５０は、電圧低下量と、目標取出電流値との積から発熱量を推定する。   Next, the coolant flow rate determining unit 50 subtracts the output voltage value detected by the voltage sensor 30 from the initial voltage to obtain a voltage drop amount. Next, the coolant flow rate determination unit 50 estimates the heat generation amount from the product of the voltage drop amount and the target extraction current value.

ここで、冷却液流量決定部５０は、燃料電池の発熱量（ｋＷ）から、冷却液の循環流量（Ｌ／ｍｉｎ）を求めるテーブルを予め記憶しており、推定した発熱量をこのテーブルに当てはめることにより、冷却液の循環流量を求める。そして、冷却液流量決定部５０は、求めた冷却液の循環流量の情報を、ポンプ制御部６０に送信する。   Here, the coolant flow rate determination unit 50 stores in advance a table for determining the circulating flow rate (L / min) of the coolant from the heat generation amount (kW) of the fuel cell, and applies the estimated heat generation amount to this table. Thus, the circulating flow rate of the coolant is obtained. Then, the coolant flow rate determination unit 50 transmits information on the obtained coolant circulation flow rate to the pump control unit 60.

ポンプ制御部６０は、冷却液の循環流量からポンプ２４の回転数を求めるテーブルを記憶しており、入力した循環流量の情報をこのテーブルに当てはめることにより、ポンプ２４の回転数を求める。そして、ポンプ制御部６０は、求めた回転数に従ってポンプ２４の回転数を制御する。これにより、ポンプ２４は、冷却液流量決定部５０により決定された量の冷却液を循環させることとなる。   The pump control unit 60 stores a table for obtaining the rotational speed of the pump 24 from the circulating flow rate of the coolant, and obtains the rotational speed of the pump 24 by applying the input circulating flow rate information to this table. And the pump control part 60 controls the rotation speed of the pump 24 according to the calculated rotation speed. Thereby, the pump 24 circulates the amount of the coolant determined by the coolant flow rate determination unit 50.

なお、冷却液流量決定部５０は、実際に取り出した電流値でなく、燃料電池１０から取り出すべき電流値を示す目標取出電流値に基づいて発熱量を推定する。これにより、早期に目的とする循環流量に到達させることができる。   The coolant flow rate determination unit 50 estimates the heat generation amount based on a target extraction current value indicating a current value to be extracted from the fuel cell 10 instead of an actually extracted current value. Thereby, the target circulation flow rate can be reached early.

ここで、取出電流の増加時において、実際の取出電流値は、目標取出電流値よりも僅かならが遅れて変化する。すなわち、実際の取出電流値よりも目標取出電流値の方が先に上昇する。このため、実際の取出電流値に基づいて冷却液の循環流量を決定するよりも、目標取出電流値に基づいて冷却液の循環流量を決定する方が早期に目的とする循環流量に到達させることができる
次に、経年劣化によって燃料電池１０の出力特性が変化した場合を説明する。図４は、燃料電池１０の出力特性及び冷却液の循環流量等を示す説明図であり、（ａ）は取出電流値を一定とした場合における劣化時及び正常時（非劣化時）の発熱量の相違を示し、（ｂ）は取出電流値を一定とした場合における劣化時及び正常時（非劣化時）の冷却液の循環流量の相違を示している。 Here, when the extraction current increases, the actual extraction current value changes slightly later than the target extraction current value. That is, the target extraction current value rises earlier than the actual extraction current value. For this reason, rather than determining the circulating flow rate of the coolant based on the actual extraction current value, it is faster to reach the target circulating flow rate by determining the circulating flow rate of the coolant based on the target extraction current value. Next, the case where the output characteristics of the fuel cell 10 change due to aging will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the output characteristics of the fuel cell 10, the circulating flow rate of the coolant, and the like. (A) is the amount of heat generated at the time of deterioration and normal (non-deterioration) when the extraction current value is constant. (B) shows the difference in the circulating flow rate of the cooling liquid at the time of deterioration and normal (non-deterioration) when the extraction current value is constant.

図４（ａ）に示すように、劣化時には燃料電池１０の出力特性が悪化し、取出電流が同じであっても正常時より出力電圧値が低くなる。このため、仮に取出電流の値に応じて冷却液の循環流量を決定した場合、燃料電池１０の劣化時に適切な量の冷却液を循環させることができなくなる。   As shown in FIG. 4A, the output characteristics of the fuel cell 10 are deteriorated at the time of deterioration, and the output voltage value is lower than that at the normal time even when the extraction current is the same. For this reason, if the circulating flow rate of the coolant is determined according to the value of the extraction current, an appropriate amount of coolant cannot be circulated when the fuel cell 10 is deteriorated.

ところが、本実施形態では、電圧低下量と目標取出電流との積から発熱量を推定し、推定した発熱量から冷却液の循環流量を求めている。このため、図４（ｂ）に示すように、冷却液流量決定部５０は、正常時においては正常時の発熱量ａに応じた循環流量に決定し、劣化時においては劣化時の発熱量ａ＋ｂに応じた循環流量に決定することとなる。   However, in this embodiment, the heat generation amount is estimated from the product of the voltage drop amount and the target extraction current, and the circulating flow rate of the coolant is obtained from the estimated heat generation amount. For this reason, as shown in FIG. 4B, the coolant flow rate determination unit 50 determines the circulation flow rate according to the normal heat generation amount a during normal operation, and the heat generation amount a + b during deterioration during deterioration. The circulation flow rate is determined according to

故に、本実施形態では、燃料電池１０の劣化時においても、供給すべき流量の冷却液を燃料電池１０に提供することができる。また、供給すべき流量の冷却液を燃料電池１０に提供するため、冷却液の循環流量を予め多めにする必要がなく、燃料電池１０の運転効率の低下にもつながらなくなっている。   Therefore, in this embodiment, even when the fuel cell 10 is deteriorated, a coolant having a flow rate to be supplied can be provided to the fuel cell 10. In addition, since the coolant having a flow rate to be supplied is provided to the fuel cell 10, it is not necessary to increase the circulating flow rate of the coolant in advance, and the operation efficiency of the fuel cell 10 is not lowered.

図５は、燃料電池１０の出力特性及び冷却液の循環流量等を示す説明図であり、（ａ）は正常時（非劣化時）の発熱量の例を示し、（ｂ）は（ａ）と発電量を同じとした場合の劣化時の発熱量の例を示し、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）の例での冷却液の循環流量を示している。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing the output characteristics of the fuel cell 10, the circulating flow rate of the coolant, and the like. FIG. 5A shows an example of the amount of heat generated during normal operation (non-deterioration), and FIG. And (c) show the circulation flow rate of the coolant in the examples of (a) and (b).

上記したように、発熱量は電圧低下量と取出電流値との積から求められる。図５（ａ）に示す例では発熱量はａとなっている。ここで、発電電力は出力電圧値と取出電流値との積から求められ、図５（ｂ）では図５（ａ）の例と同じ発電電力であるが、燃料電池１０が経年劣化している分だけ、発熱量が図５（ａ）の例よりも多くなっている。   As described above, the heat generation amount is obtained from the product of the voltage drop amount and the extraction current value. In the example shown in FIG. 5A, the heat generation amount is a. Here, the generated power is obtained from the product of the output voltage value and the extraction current value. In FIG. 5B, the generated power is the same as the example of FIG. 5A, but the fuel cell 10 has deteriorated over time. The amount of heat generation is larger than that in the example of FIG.

ここで、従来のように発電量に応じて冷却液の循環流量を決定すると、劣化時と正常時との発電量が同じであるため、冷却液の循環流量は劣化時と正常時とで同じになる。ところが、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、電力量が同じであっても、正常時の発熱量がａであるのに対し、劣化時の発熱量はｃ（ｃ＞ａ）となり、劣化時の発熱量が高いことがわかる。従って、従来技術では適切に冷却液の循環流量を適切とできない。   Here, if the circulating flow rate of the coolant is determined according to the power generation amount as in the conventional case, the power generation amount at the time of deterioration is the same as that at the normal time, so the circulation flow rate of the coolant is the same at the time of deterioration and at the normal time. become. However, as shown in FIGS. 5A and 5B, even when the amount of power is the same, the calorific value at the normal time is a, whereas the calorific value at the time of degradation is c (c> a). It can be seen that the amount of heat generated during the deterioration is high. Therefore, in the prior art, it is not possible to appropriately set the circulating flow rate of the coolant.

これに対し、本実施形態では、発熱量を推定し、推定した発熱量から冷却液循環流量を決定するため、たとえ図５（ａ）及び（ｂ）に示すように電力量が同じであっても、発熱量ａ，ｃの相違から適切な冷却液の循環流量を決定することができる。   On the other hand, in the present embodiment, the heat generation amount is estimated, and the coolant circulation flow rate is determined from the estimated heat generation amount, so that the electric energy is the same as shown in FIGS. In addition, an appropriate coolant circulation flow rate can be determined from the difference between the calorific values a and c.

故に、本実施形態では、供給すべき流量の冷却液を燃料電池１０に提供することができる。また、供給すべき流量の冷却液を燃料電池１０に提供するため、冷却液の循環流量を予め多めにする必要がなく、燃料電池１０の運転効率の低下にもつながらなくなっている。   Therefore, in the present embodiment, a coolant having a flow rate to be supplied can be provided to the fuel cell 10. In addition, since the coolant having a flow rate to be supplied is provided to the fuel cell 10, it is not necessary to increase the circulating flow rate of the coolant in advance, and the operation efficiency of the fuel cell 10 is not lowered.

このようにして、第１実施形態に係る燃料電池冷却システムによれば、初期電圧値から出力電圧値を減じた電圧低下量と、燃料電池１０の取出電流値とから、冷却液循環系２０にて循環させる冷却液の循環流量を決定することとしている。ここで、燃料電池１０の電圧低下量と燃料電池１０の取出電流値とから燃料電池の発熱量を推定することができる。例えば、電圧低下量と燃料電池の取出電流値との積から発熱量を推定することができる。このため、電圧低下量と取出電流値とから冷却液の循環流量を決定することで、供給すべき流量の冷却液を燃料電池１０に提供することができる。また、供給すべき流量の冷却液を燃料電池１０に提供するため、燃料電池１０の運転効率の低下にもつながらない。従って、燃料電池１０の冷却に必要な流量を燃料電池１０に供給しつつも、燃料電池１０の運転効率の低下を抑制することができる。   Thus, according to the fuel cell cooling system according to the first embodiment, the coolant circulation system 20 is supplied from the voltage drop amount obtained by subtracting the output voltage value from the initial voltage value and the extraction current value of the fuel cell 10. The circulation flow rate of the coolant to be circulated is determined. Here, the calorific value of the fuel cell can be estimated from the voltage drop amount of the fuel cell 10 and the extraction current value of the fuel cell 10. For example, the calorific value can be estimated from the product of the voltage drop amount and the extraction current value of the fuel cell. For this reason, by determining the circulating flow rate of the coolant from the voltage drop amount and the extraction current value, it is possible to provide the fuel cell 10 with the coolant having the flow rate to be supplied. In addition, since the coolant having a flow rate to be supplied is provided to the fuel cell 10, the operation efficiency of the fuel cell 10 is not reduced. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in operating efficiency of the fuel cell 10 while supplying the fuel cell 10 with a flow rate necessary for cooling the fuel cell 10.

また、燃料電池１０から取り出すべき電流値を示す目標取出電流値を、上記燃料電池１０の取出電流値として、冷却液循環系２０にて循環させる冷却液の循環流量を決定することとしている。ここで、取出電流の増加時においては、実際の取出電流値よりも目標取出電流値の方が先に上昇する。このため、目標取出電流値に基づいて冷却液の循環流量を決定する方が、実際の取出電流値に基づいて冷却液の循環流量を決定するよりも早期に目的とする流量に到達させることができる。   In addition, the circulation flow rate of the coolant to be circulated in the coolant circulation system 20 is determined with the target extraction current value indicating the current value to be extracted from the fuel cell 10 as the extraction current value of the fuel cell 10. Here, when the extraction current increases, the target extraction current value rises earlier than the actual extraction current value. For this reason, determining the circulating flow rate of the coolant based on the target extraction current value allows the target flow rate to be reached earlier than determining the circulating flow rate of the coolant based on the actual extraction current value. it can.

また、基準電圧は、燃料電池１０から電流を取り出していないときの燃料電池１０の電圧値または無負荷状態における燃料電池１０の電圧値としている。このため、基準電圧をもとに電圧低下量を求め易く、冷却液の循環流量を正確に決定することができる。   The reference voltage is the voltage value of the fuel cell 10 when no current is extracted from the fuel cell 10 or the voltage value of the fuel cell 10 in the no-load state. For this reason, the amount of voltage drop can be easily obtained based on the reference voltage, and the circulating flow rate of the coolant can be accurately determined.

次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る燃料電池冷却システムは、第１実施形態のものと同様であるが、構成及び処理内容が第１実施形態のものと一部異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. The fuel cell cooling system according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment, but the configuration and processing contents are partially different from those of the first embodiment. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.

図６は、第２実施形態に係る燃料電池冷却システム２の構成図である。図６に示すように、第２実施形態において燃料電池冷却システム２は、新たに電流センサ（電流検出手段）７０を備えている。電流センサ７０は、燃料電池１０から実際に取り出される電流の値を検出するものである。また、電流センサ７０を備えるため、燃料電池冷却システム２は、図７に示すような動作を行う。   FIG. 6 is a configuration diagram of the fuel cell cooling system 2 according to the second embodiment. As shown in FIG. 6, in the second embodiment, the fuel cell cooling system 2 newly includes a current sensor (current detection means) 70. The current sensor 70 detects a current value actually taken out from the fuel cell 10. Further, since the current sensor 70 is provided, the fuel cell cooling system 2 performs an operation as shown in FIG.

図７は、第２実施形態に係る燃料電池冷却システム２の動作を示す説明図である。図７に示すように、冷却液流量決定部５０は、ＰＭ４０が取り出すべき目標取出電流値の情報と、電流センサ７０により検出された取出電流値とを比較し、大きい方を選択する。そして、目標取出電流値と実際の取出電流値との大きい方と、電圧低下量との積から発熱量を推定するようになっている。これにより、循環流量は図８に示すように変化することとなる。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing the operation of the fuel cell cooling system 2 according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, the coolant flow rate determination unit 50 compares information on the target extraction current value that should be extracted by the PM 40 with the extraction current value detected by the current sensor 70 and selects the larger one. Then, the heat generation amount is estimated from the product of the larger of the target extraction current value and the actual extraction current value and the voltage drop amount. As a result, the circulation flow rate changes as shown in FIG.

図８は、目標取出電流値と実際の取出電流値とによる制御の相違を示すタイムチャートであり、（ａ）は電流値の相違を示し、（ｂ）は冷却液の循環流量の相違を示している。冷却液流量決定部５０は目標取出電流値と実際の取出電流値との大きい方を選択する。このため、図８（ａ）に示すように、冷却液流量決定部５０は取出電流の増加時において目標取出電流を選択し、取出電流の減少時において実際の取出電流値を選択することとなる。   FIG. 8 is a time chart showing the difference in control depending on the target extraction current value and the actual extraction current value. (A) shows the difference in current value, and (b) shows the difference in circulating flow rate of the coolant. ing. The coolant flow rate determination unit 50 selects the larger of the target extraction current value and the actual extraction current value. For this reason, as shown in FIG. 8A, the coolant flow rate determination unit 50 selects the target extraction current when the extraction current increases, and selects the actual extraction current value when the extraction current decreases. .

これにより、取出電流の増加時においては、第１実施形態において説明したように、早期に目的となる流量に到達させることができる。一方、取出電流の減少時においては、早期に循環流量を低下させて発熱量よりも低い熱量しか冷却できなくなってしまうことを防止している。   Thereby, when the extraction current increases, the target flow rate can be reached at an early stage as described in the first embodiment. On the other hand, when the extraction current is reduced, the circulation flow rate is reduced at an early stage to prevent only the heat quantity lower than the heat generation quantity from being cooled.

このようにして、第２実施形態に係る燃料電池冷却システム２によれば、第１実施形態と同様に、燃料電池１０の冷却に必要な流量を燃料電池１０に供給しつつも、燃料電池１０の運転効率の低下を抑制することができる。また、基準電圧をもとに電圧低下量を求め易く、冷却液の循環流量を正確に決定することができる。   Thus, according to the fuel cell cooling system 2 according to the second embodiment, the fuel cell 10 is supplied with the flow rate necessary for cooling the fuel cell 10 while being supplied to the fuel cell 10 as in the first embodiment. It is possible to suppress a decrease in operating efficiency. In addition, the amount of voltage drop can be easily obtained based on the reference voltage, and the circulating flow rate of the coolant can be accurately determined.

さらに、第２実施形態によれば、電流センサ７０により検出された取出電流値と燃料電池１０から取り出すべき電流値を示す目標取出電流値とのうち大きい方を、上記燃料電池１０の取出電流値として、発熱量を推定し、冷却液循環系２０にて循環させる冷却液の循環流量を決定することとしている。ここで、取出電流の増加時においては実際の取出電流値よりも目標取出電流値の方が先に上昇するので、早期に目的とする流量に到達させることができる。一方、取出電流の減少時においては実際の取出電流値よりも目標取出電流値の方が先に減少するので、実際の取出電流値に基づいて冷却液の循環流量を決定することとなる。これにより、発熱量よりも低い熱量しか冷却できなくなってしまうことを防止することができる。   Furthermore, according to the second embodiment, the larger one of the extraction current value detected by the current sensor 70 and the target extraction current value indicating the current value to be extracted from the fuel cell 10 is the extraction current value of the fuel cell 10. The amount of heat generation is estimated, and the circulation flow rate of the coolant to be circulated in the coolant circulation system 20 is determined. Here, when the extraction current increases, the target extraction current value rises earlier than the actual extraction current value, so that the target flow rate can be reached early. On the other hand, when the extraction current is decreased, the target extraction current value is decreased earlier than the actual extraction current value, and therefore, the circulating flow rate of the coolant is determined based on the actual extraction current value. Thereby, it can prevent that only the calorie | heat amount lower than the emitted-heat amount can be cooled.

なお、上記に代えて電流センサ７０により検出された取出電流値と電圧低下量との積と、目標取出電流値と電圧低下量との積とのうち大きい方から、発熱量を推定し、冷却液循環系２０にて循環させる冷却液循環流量を決定するようにしてもよい。これによっても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。   Instead of the above, the heat generation amount is estimated from the larger of the product of the extraction current value detected by the current sensor 70 and the voltage decrease amount and the product of the target extraction current value and the voltage decrease amount, and cooling is performed. The coolant circulation flow rate to be circulated in the liquid circulation system 20 may be determined. Also by this, the same effect as the second embodiment can be obtained.

また、第２実施形態では、目標取出電流値と実際の取出電流値との大きい方を選択することとしているが、実際の取出電流値のみから発熱量を求めるようにすることで、燃料電池１０での発熱量よりも低い熱量しか冷却できなくなってしまうことについては防止することができる。   In the second embodiment, the larger one of the target extraction current value and the actual extraction current value is selected. However, by determining the heat generation amount only from the actual extraction current value, the fuel cell 10 can be obtained. It can be prevented that only the amount of heat lower than the amount of heat generated in can be cooled.

次に、本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態に係る燃料電池冷却システムは、第１実施形態のものと同様であるが、構成及び処理内容が第１実施形態のものと一部異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. The fuel cell cooling system according to the third embodiment is the same as that of the first embodiment, but the configuration and processing contents are partially different from those of the first embodiment. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.

図９は、第３実施形態に係る燃料電池冷却システム３の構成図である。図９に示すように、第３実施形態において燃料電池冷却システム３は、新たに温度センサ（温度検出手段）８０を備えている。温度センサ８０は、冷却液循環系２０内の冷却液温度を検出するものである。また、温度センサ８０を備えるため、第３実施形態に係る冷却液流量決定部５０は、温度センサ８０により検出された温度が低くなるに従って、決定した冷却液の循環流量を減少させるように補正する。   FIG. 9 is a configuration diagram of the fuel cell cooling system 3 according to the third embodiment. As shown in FIG. 9, in the third embodiment, the fuel cell cooling system 3 newly includes a temperature sensor (temperature detection means) 80. The temperature sensor 80 detects the coolant temperature in the coolant circulation system 20. In addition, since the temperature sensor 80 is provided, the coolant flow rate determination unit 50 according to the third embodiment corrects the determined coolant flow rate to decrease as the temperature detected by the temperature sensor 80 decreases. .

図１０は、図９に示した冷却液流量決定部５０の説明図である。なお、図１０において縦軸は出力電圧を示し、横軸は取出電流を示している。同図に示すように、冷却液温度が低い場合、すなわち燃料電池１０自体の温度が低い場合には、電圧低下量が大きくなる。このため、発熱量についても大きくなる。従って、温度センサ８０により検出された温度が低くなるに従って循環流量を増加させることが適切かのようにも考えられる。しかし、燃料電池１０が低温である場合、燃料電池１０を早期に暖めることが望ましく、冷却液の循環流量をあまりに大きくすべきでない。このため、冷却液温度が低くなるに従って循環流量を減少させるように補正することで、燃料電池１０の暖機を促進させるようにしている。   FIG. 10 is an explanatory diagram of the coolant flow rate determination unit 50 shown in FIG. In FIG. 10, the vertical axis indicates the output voltage, and the horizontal axis indicates the extraction current. As shown in the figure, when the coolant temperature is low, that is, when the temperature of the fuel cell 10 itself is low, the amount of voltage drop increases. For this reason, the amount of heat generation also increases. Accordingly, it may be appropriate to increase the circulating flow rate as the temperature detected by the temperature sensor 80 decreases. However, when the fuel cell 10 is at a low temperature, it is desirable to warm the fuel cell 10 early, and the circulating flow rate of the coolant should not be too large. For this reason, the warm-up of the fuel cell 10 is promoted by correcting the circulating flow rate to decrease as the coolant temperature decreases.

図１１は、第３実施形態に係る燃料電池冷却システム３の動作を示す説明図である。図１１に示すように、冷却液流量決定部５０は、予め冷却液温度と補正係数との相関を示すテーブルを記憶している。この補正係数とは、決定した循環流量を補正するための係数である。また、上記テーブルは、冷却液温度がＴ０である場合に補正係数が「１」を示し、冷却液温度がＴ０から低くなるに従って補正係数が「１」から徐々に小さい値を示し、冷却液温度がＴ０から高くなるに従って補正係数が「１」から徐々に大きい値を示すようになっている。なお、温度Ｔ０は、燃料電池１０の理想的な運転温度としておくことが望ましい。   FIG. 11 is an explanatory diagram showing the operation of the fuel cell cooling system 3 according to the third embodiment. As shown in FIG. 11, the coolant flow rate determining unit 50 stores a table indicating the correlation between the coolant temperature and the correction coefficient in advance. The correction coefficient is a coefficient for correcting the determined circulation flow rate. The above table shows that the correction coefficient indicates “1” when the coolant temperature is T0, and the correction coefficient gradually decreases from “1” as the coolant temperature decreases from T0. As the value increases from T0, the correction coefficient gradually increases from “1”. It is desirable that the temperature T0 be an ideal operating temperature of the fuel cell 10.

このため、冷却液温度が低温である場合（温度Ｔ０よりも低い場合）、補正係数は「１」未満となり、決定した循環流量が小さくなるように補正されることとなる。他方、冷却液温度が高温である場合（温度Ｔ０よりも高い場合）、補正係数は「１」を超える値となり、決定した循環流量が大きくなるように補正されることとなる。   For this reason, when the coolant temperature is low (when the temperature is lower than the temperature T0), the correction coefficient is less than “1”, and the determined circulation flow rate is corrected to be small. On the other hand, when the coolant temperature is high (when the temperature is higher than the temperature T0), the correction coefficient becomes a value exceeding “1”, and the determined circulation flow rate is corrected to be large.

このようにして、第３実施形態に係る燃料電池冷却システム３によれば、第１実施形態と同様に、燃料電池１０の冷却に必要な流量を燃料電池１０に供給しつつも、燃料電池１０の運転効率の低下を抑制することができる。また、早期に目的とする流量に到達させることができ、冷却液の循環流量を正確に決定することができる。   As described above, according to the fuel cell cooling system 3 according to the third embodiment, the fuel cell 10 is supplied with the flow rate necessary for cooling the fuel cell 10 while being supplied to the fuel cell 10 as in the first embodiment. It is possible to suppress a decrease in operating efficiency. Further, the target flow rate can be reached at an early stage, and the circulating flow rate of the coolant can be accurately determined.

さらに、第３実施形態によれば、温度センサ８０により検出された温度が低くなるに従って、決定した冷却液の循環流量を減少させるように補正することとしている。ここで、燃料電池１０は低温時において電圧値が低下し発熱量が大きくなるが、低温時では燃料電池１０を早期に暖めることが望ましく、冷却液の循環流量をあまりに大きくすべきでない。このため、温度が低くなるに従って循環流量を減少させるように補正することで、燃料電池１０の暖機を促進させることができる。   Furthermore, according to the third embodiment, correction is made so that the determined circulating flow rate of the coolant is decreased as the temperature detected by the temperature sensor 80 becomes lower. Here, although the voltage value of the fuel cell 10 decreases and the amount of heat generation increases at low temperatures, it is desirable to warm the fuel cell 10 early at low temperatures, and the circulating flow rate of the coolant should not be too large. For this reason, the warm-up of the fuel cell 10 can be promoted by correcting the circulating flow rate to decrease as the temperature decreases.

次に、本発明の第４実施形態を説明する。第４実施形態に係る燃料電池冷却システムは、第１実施形態のものと同様であるが、構成及び処理内容が第１実施形態のものと一部異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The fuel cell cooling system according to the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment, but the configuration and processing contents are partially different from those of the first embodiment. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.

図１２は、第４実施形態に係る燃料電池冷却システム４の構成図である。図１２に示すように、第４実施形態において燃料電池冷却システム４は、冷却液流量決定部５０が新たに供給目標ガス流量の情報を取り込むようになっている。また、第４実施形態に係る冷却液流量決定部５０は、燃料電池１０の燃料極及び酸化剤極に供給すべきガスの流量を示す供給目標ガス流量の情報に基づいて、第１実施形態のように発熱量を推定して冷却液の循環流量を求める第１モードと、冷却液の循環流量を固定とする第２モードとを切り替えるようになっている。   FIG. 12 is a configuration diagram of the fuel cell cooling system 4 according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 12, in the fourth embodiment, in the fuel cell cooling system 4, the coolant flow rate determination unit 50 newly takes in information on the supply target gas flow rate. In addition, the coolant flow rate determination unit 50 according to the fourth embodiment is based on the supply target gas flow rate information indicating the flow rate of the gas to be supplied to the fuel electrode and the oxidant electrode of the fuel cell 10 according to the first embodiment. Thus, the first mode in which the heat generation amount is estimated to determine the circulating flow rate of the coolant and the second mode in which the circulating flow rate of the coolant is fixed are switched.

図１３は、第４実施形態に係る燃料電池冷却システム４の動作を示す説明図である。図１３に示すように、冷却液流量決定部５０は、供給目標ガス流量の情報を入力する。そして、冷却液流量決定部５０は、燃料電池１０へガスが供給されて供給目標ガス流量（燃料ガス及び酸化剤ガスのいずれか一方）が所定値以上となり所定時間経過すると第１モードとし、それ以外の場合には第２モードとする。   FIG. 13 is an explanatory diagram showing the operation of the fuel cell cooling system 4 according to the fourth embodiment. As illustrated in FIG. 13, the coolant flow rate determination unit 50 inputs information on the supply target gas flow rate. Then, the coolant flow rate determining unit 50 enters the first mode when the gas is supplied to the fuel cell 10 and the supply target gas flow rate (one of the fuel gas and the oxidant gas) exceeds a predetermined value and a predetermined time elapses. Otherwise, the second mode is set.

図１４は、第４実施形態に係る燃料電池冷却システム４の動作を説明するタイムチャートである。まず、時刻０において燃料電池システムの起動が開始されたとする。この燃料電池システムの起動直後では、燃料電池１０の出力電圧は当然に低い値となっているため、この低い電圧値に基づいて冷却液の循環流量を決定すると、冷却液の循環流量が不正確となってしまう。このため、冷却液流量決定部５０は、第２モードとし、冷却液の循環流量を固定とする。   FIG. 14 is a time chart for explaining the operation of the fuel cell cooling system 4 according to the fourth embodiment. First, it is assumed that the start of the fuel cell system is started at time 0. Immediately after the start of the fuel cell system, the output voltage of the fuel cell 10 is naturally a low value. Therefore, if the circulation flow rate of the coolant is determined based on this low voltage value, the circulation flow rate of the coolant is inaccurate. End up. For this reason, the coolant flow rate determination unit 50 sets the second mode and fixes the coolant circulation flow rate.

次に、時刻ｔ１において燃料電池１０へのガス供給が開始されたとする。そして、所定時間経過し、時刻ｔ２となったとする。このとき、ガス供給が開始してから所定時間経過したため、冷却液流量決定部５０は、第１モードに切り替え、燃料電池１０の発熱量を推定し、推定した発熱量から冷却液の循環流量を決定する。   Next, it is assumed that gas supply to the fuel cell 10 is started at time t1. Then, it is assumed that a predetermined time has elapsed and time t2 is reached. At this time, since a predetermined time has elapsed since the gas supply started, the coolant flow rate determination unit 50 switches to the first mode, estimates the heat generation amount of the fuel cell 10, and determines the circulation flow rate of the coolant from the estimated heat generation amount. decide.

そして、時刻ｔ３においてガス供給が停止したとする。このとき、冷却液流量決定部５０は、ガス供給停止により第２モードに切り替え、冷却液の循環流量を固定とする。その後、燃料電池システムの停止が完了する。   It is assumed that the gas supply is stopped at time t3. At this time, the coolant flow rate determination unit 50 switches to the second mode by stopping the gas supply, and fixes the coolant circulation flow rate. Thereafter, the stop of the fuel cell system is completed.

なお、上記では、ガスが供給されて所定時間経過したときに第１モードに切り替えているが、これに限らず、ガス供給量が所定流量（流量「０」を含む）以上となってから所定時間経過したときに第１モードに切り替えるようにしてもよい。また、上記では、ガス供給が停止したときに第２モードに切り替えているが、これに限らず、ガス供給量が所定流量（流量「０」を含む）未満となったときに第２モードに切り替えるようにしてもよい。   In the above description, the mode is switched to the first mode when a predetermined time has elapsed after the gas is supplied. However, the present invention is not limited to this. When the time has elapsed, the mode may be switched to the first mode. In the above description, the mode is switched to the second mode when the gas supply is stopped. However, the present invention is not limited to this, and the mode is switched to the second mode when the gas supply amount becomes less than a predetermined flow rate (including the flow rate “0”). You may make it switch.

このようにして、第４実施形態に係る燃料電池冷却システム４によれば、第１実施形態と同様に、燃料電池１０の冷却に必要な流量を燃料電池１０に供給しつつも、燃料電池１０の運転効率の低下を抑制することができる。また、早期に目的とする流量に到達させることができ、冷却液の循環流量を正確に決定することができる。   Thus, according to the fuel cell cooling system 4 according to the fourth embodiment, the fuel cell 10 is supplied with the flow rate necessary for cooling the fuel cell 10 while being supplied to the fuel cell 10 as in the first embodiment. It is possible to suppress a decrease in operating efficiency. Further, the target flow rate can be reached at an early stage, and the circulating flow rate of the coolant can be accurately determined.

さらに、第４実施形態によれば、燃料電池１０へのガス供給量が所定流量以上となった時点から所定時間経過したとき以降について、電圧低下量と取出電流値とから、冷却液循環系２０にて循環させる冷却液の循環流量を決定することとしている。例えば、燃料電池システムの起動直後では、燃料電池１０の出力電圧は低い値となっているため、この低い電圧値に基づいて冷却液の循環流量を決定すると、冷却液の循環流量が不正確となってしまう。このため、燃料電池１０へのガス供給量が所定流量以上となった時点から所定時間経過したとき以降について、電圧低下量に基づく循環流量を決定することで、適切に冷却液を燃料電池１０に提供することができる。   Furthermore, according to the fourth embodiment, the coolant circulation system 20 is calculated from the voltage drop amount and the extraction current value after a predetermined time has elapsed since the gas supply amount to the fuel cell 10 became equal to or higher than the predetermined flow rate. The circulation flow rate of the coolant to be circulated is determined. For example, immediately after the start of the fuel cell system, the output voltage of the fuel cell 10 has a low value. Therefore, if the circulation flow rate of the coolant is determined based on this low voltage value, the circulation flow rate of the coolant is inaccurate. turn into. For this reason, the coolant is appropriately supplied to the fuel cell 10 by determining the circulation flow rate based on the voltage drop amount after a predetermined time has elapsed since the gas supply amount to the fuel cell 10 becomes equal to or higher than the predetermined flow rate. Can be provided.

また、燃料電池１０へのガス供給量が所定流量未満となるまで、電圧低下量と取出電流値とから、冷却液循環系２０にて循環させる冷却液の循環流量を決定することとしている。例えば、燃料電池システムを停止させる場合、システム停止前に燃料電池１０へのガス供給を停止させるため、燃料電池１０へのガス供給量が所定流量未満となることが通常である。よって、燃料電池１０の出力電圧は低い値となる。ここで、燃料電池システムの停止直前において得られる低い電圧値に基づいて冷却液の循環流量を決定すると、冷却液の循環流量が不正確となってしまう。従って、燃料電池へのガス供給が停止し出力電圧が下降するまで、冷却液の循環流量を決定することで、適切に冷却液を燃料電池に提供することができる。   Further, the circulation flow rate of the coolant to be circulated in the coolant circulation system 20 is determined from the voltage drop amount and the extraction current value until the gas supply amount to the fuel cell 10 becomes less than the predetermined flow rate. For example, when the fuel cell system is stopped, the gas supply amount to the fuel cell 10 is usually less than a predetermined flow rate because the gas supply to the fuel cell 10 is stopped before the system is stopped. Therefore, the output voltage of the fuel cell 10 has a low value. Here, if the circulating flow rate of the coolant is determined based on the low voltage value obtained immediately before the stop of the fuel cell system, the circulating flow rate of the coolant becomes inaccurate. Therefore, the coolant can be appropriately supplied to the fuel cell by determining the circulating flow rate of the coolant until the gas supply to the fuel cell stops and the output voltage decreases.

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、各実施形態を組み合わせるようにしてもよい。   As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and modifications may be made without departing from the spirit of the present invention, and the embodiments may be combined. It may be.

本発明の第１実施形態に係る燃料電池冷却システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a fuel cell cooling system according to a first embodiment of the present invention. FIG. 図１に示した冷却液流量決定部の説明図である。It is explanatory drawing of the cooling fluid flow rate determination part shown in FIG. 燃料電池冷却システムの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of a fuel cell cooling system. 燃料電池の出力特性及び冷却液の循環流量等を示す説明図であり、（ａ）は取出電流値を一定とした場合における劣化時及び正常時（非劣化時）の発熱量の相違を示し、（ｂ）は取出電流値を一定とした場合における劣化時及び正常時（非劣化時）の冷却液の循環流量の相違を示している。It is explanatory drawing which shows the output characteristic of a fuel cell, the circulating flow volume of a cooling fluid, etc., (a) shows the difference in calorific value at the time of deterioration and normal (non-deterioration) when the extraction current value is constant, (B) shows the difference in the circulating flow rate of the cooling liquid when it is deteriorated and when it is normal (non-deteriorating) when the extraction current value is constant. 燃料電池の出力特性及び冷却液の循環流量等を示す説明図であり、（ａ）は正常時（非劣化時）の発熱量の例を示し、（ｂ）は（ａ）と発電量を同じとした場合の劣化時の発熱量の例を示し、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）の例での冷却液の循環流量を示している。It is explanatory drawing which shows the output characteristic of a fuel cell, the circulating flow volume of a cooling fluid, etc., (a) shows the example of the emitted-heat amount at the time of normal time (at the time of non-deteriorating), (b) is the same as (a) and electric power generation amount The example of the emitted-heat amount at the time of deterioration in the case of (1) is shown, (c) has shown the circulating flow volume of the cooling fluid in the example of (a) and (b). 第２実施形態に係る燃料電池冷却システムの構成図である。It is a block diagram of the fuel cell cooling system which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る燃料電池冷却システムの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the fuel cell cooling system which concerns on 2nd Embodiment. 目標取出電流値と実際の取出電流値とによる制御の相違を示すタイムチャートであり、（ａ）は電流値の相違を示し、（ｂ）は冷却液の循環流量の相違を示している。It is a time chart which shows the difference in control by a target extraction electric current value and an actual extraction electric current value, (a) shows the difference in electric current value, (b) shows the difference in the circulation flow rate of a cooling fluid. 第３実施形態に係る燃料電池冷却システムの構成図である。It is a block diagram of the fuel cell cooling system which concerns on 3rd Embodiment. 図９に示した冷却液流量決定部の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a coolant flow rate determination unit shown in FIG. 9. 第３実施形態に係る燃料電池冷却システムの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the fuel cell cooling system which concerns on 3rd Embodiment. 第４実施形態に係る燃料電池冷却システムの構成図である。It is a block diagram of the fuel cell cooling system which concerns on 4th Embodiment. 第４実施形態に係る燃料電池冷却システムの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the fuel cell cooling system which concerns on 4th Embodiment. 第４実施形態に係る燃料電池冷却システムの動作を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining operation | movement of the fuel cell cooling system which concerns on 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１〜４…燃料電池冷却システム
１０…燃料電池
２０…冷却液循環系
２１…冷却液循環配管
２２…ラジエタ
２３…ラジエタファン
２４…ポンプ（冷却液循環手段）
３０…電圧センサ（電圧検出手段）
４０…パワーマネージャー
５０…冷却液流量決定部（冷却液流量決定手段）
６０…ポンプ制御部
７０…電流センサ（電流検出手段）
８０…温度センサ（温度検出手段） 1 to 4 ... Fuel cell cooling system 10 ... Fuel cell 20 ... Coolant circulation system 21 ... Coolant circulation piping 22 ... Radiator 23 ... Radiator fan 24 ... Pump (coolant circulation means)
30 ... Voltage sensor (voltage detection means)
40 ... Power manager 50 ... Coolant flow rate determining unit (Coolant flow rate determining means)
60 ... Pump control unit 70 ... Current sensor (current detection means)
80 ... Temperature sensor (temperature detection means)

Claims (9)

燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させることにより発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池に冷却液を流入させて前記燃料電池を冷却し、前記燃料電池を冷却することにより暖められた冷却液を冷却して再び燃料電池に送り込む冷却液循環系と、
前記燃料電池の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
基準となる電圧値から前記電圧検出手段により検出された出力電圧の値を減じた電圧低下量と、前記燃料電池の取出電流値とから、前記冷却液循環系にて循環させる冷却液の循環流量を決定する冷却液流量決定手段と、
前記冷却液流量決定手段により決定された量の冷却液を循環させる冷却液循環手段と、を備え、
前記基準となる電圧値は、前記燃料電池から電流を取り出していないときの前記燃料電池の電圧値である
ことを特徴とする燃料電池冷却システム。 A fuel cell that generates power by reacting a fuel gas and an oxidant gas; and
A coolant circulation system for flowing a coolant into the fuel cell to cool the fuel cell, cooling the coolant cooled by cooling the fuel cell, and sending the coolant again to the fuel cell;
Voltage detection means for detecting the output voltage of the fuel cell;
Circulating flow rate of coolant to be circulated in the coolant circulation system from the voltage drop amount obtained by subtracting the value of the output voltage detected by the voltage detection means from the reference voltage value and the extraction current value of the fuel cell Coolant flow rate determining means for determining
A coolant circulating means for circulating the amount of coolant determined by the coolant flow rate determining means, and
The fuel cell cooling system, wherein the reference voltage value is a voltage value of the fuel cell when no current is taken out from the fuel cell. 前記燃料電池の取出電流を検出する電流検出手段をさらに備え、
前記冷却液流量決定手段は、前記電流検出手段により検出された取出電流の値を、前記燃料電池の取出電流値として、前記冷却液循環系にて循環させる冷却液の循環流量を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池冷却システム。 Further comprising current detection means for detecting an extraction current of the fuel cell;
The coolant flow rate determining means determines the circulating flow rate of the coolant to be circulated in the coolant circulation system, with the value of the extraction current detected by the current detection means as the extraction current value of the fuel cell. The fuel cell cooling system according to claim 1, wherein: 前記冷却液流量決定手段は、前記燃料電池から取り出すべき電流値を示す目標取出電流値を、前記燃料電池の取出電流値として、前記冷却液循環系にて循環させる冷却液の循環流量を決定することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池冷却システム。   The coolant flow rate determining means determines a circulating flow rate of the coolant to be circulated in the coolant circulation system using a target extraction current value indicating a current value to be extracted from the fuel cell as an extraction current value of the fuel cell. The fuel cell cooling system according to claim 1. 前記燃料電池の取出電流を検出する電流検出手段をさらに備え、
前記冷却液流量決定手段は、前記電流検出手段により検出された取出電流の値と前記燃料電池から取り出すべき電流値を示す目標取出電流値とのうち大きい方を、前記燃料電池の取出電流値として、前記冷却液循環系にて循環させる冷却液の循環流量を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池冷却システム。 Further comprising current detection means for detecting an extraction current of the fuel cell;
The coolant flow rate determining means determines the larger one of the value of the extraction current detected by the current detection means and the target extraction current value indicating the current value to be extracted from the fuel cell as the extraction current value of the fuel cell. The fuel cell cooling system according to claim 1, wherein a circulating flow rate of the coolant to be circulated in the coolant circulation system is determined. 前記冷却液流量決定手段は、前記電圧低下量と前記燃料電池の取出電流値との積から、前記冷却液循環系にて循環させる冷却液の循環流量を決定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池冷却システム。 2. The coolant flow rate determining means determines the circulating flow rate of coolant to be circulated in the coolant circulation system from the product of the voltage drop amount and the extraction current value of the fuel cell. The fuel cell cooling system according to claim 4 . 前記燃料電池の取出電流を検出する電流検出手段をさらに備え、
前記冷却液流量決定手段は、前記電流検出手段により検出された取出電流の値と前記電圧低下量との積と、前記燃料電池から取り出すべき電流値を示す目標取出電流値と前記電圧低下量との積とのうち大きい方から、前記冷却液循環系にて循環させる冷却液循環流量を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池冷却システム。 Further comprising current detection means for detecting an extraction current of the fuel cell;
The coolant flow rate determining means includes a product of a value of the extraction current detected by the current detection means and the voltage drop amount, a target extraction current value indicating a current value to be taken out from the fuel cell, and the voltage drop amount. 2. The fuel cell cooling system according to claim 1, wherein a coolant circulation flow rate to be circulated in the coolant circulation system is determined from a larger one of the products. 前記冷却液循環系内の冷却液温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記冷却液流量決定手段は、前記温度検出手段により検出された温度が低くなるに従って、決定した冷却液の循環流量を減少させるように補正する
ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池冷却システム。 A temperature detecting means for detecting a coolant temperature in the coolant circulation system;
The cooling fluid flow rate determining means any of claims 1 to 6, characterized in that the following temperature decreases detected by the temperature detection means is corrected so as to reduce the circulation flow rate of the determined coolant The fuel cell cooling system according to claim 1. 前記冷却液流量決定手段は、前記燃料電池へのガス供給量が所定流量以上となった時点から所定時間経過したとき以降について、電圧低下量と取出電流値とから、前記冷却液循環系にて循環させる冷却液の循環流量を決定することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の燃料電池冷却システム。 The coolant flow rate determining means is configured to determine whether the coolant circulation system uses a voltage drop amount and an extraction current value after a predetermined time has elapsed since a gas supply amount to the fuel cell is equal to or higher than a predetermined flow rate. The fuel cell cooling system according to any one of claims 1 to 7 , wherein a circulating flow rate of the coolant to be circulated is determined. 前記冷却液流量決定手段は、前記燃料電池へのガス供給量が所定流量未満となるまで、電圧低下量と取出電流値とから、前記冷却液循環系にて循環させる冷却液の循環流量を決定することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の燃料電池冷却システム。 The coolant flow rate determining means determines the circulation flow rate of the coolant to be circulated in the coolant circulation system from the voltage drop amount and the extraction current value until the gas supply amount to the fuel cell becomes less than a predetermined flow rate. The fuel cell cooling system according to any one of claims 1 to 8 , wherein:
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5679517B2 (en) * 2010-09-29 2015-03-04 Toto株式会社 Solid oxide fuel cell
EP2624350B1 (en) * 2010-09-29 2017-09-13 Toto Ltd. Solid oxide fuel cell
JP5733682B2 (en) * 2011-03-31 2015-06-10 Toto株式会社 Solid oxide fuel cell
CN111982235B (en) * 2019-05-21 2023-03-17 上海汽车集团股份有限公司 Oil liquid detection method and device
JP7347328B2 (en) * 2020-05-27 2023-09-20 トヨタ自動車株式会社 fuel cell system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07320760A (en) * 1994-05-27 1995-12-08 Toshiba Corp Fuel cell power generation plant
JP4759815B2 (en) * 2001-02-13 2011-08-31 株式会社デンソー Fuel cell system
JP2004259472A (en) * 2003-02-24 2004-09-16 Nissan Motor Co Ltd Cooling system control device of fuel cell
JP4788097B2 (en) * 2003-08-08 2011-10-05 日産自動車株式会社 Fuel cell system
JP4677715B2 (en) * 2003-12-04 2011-04-27 日産自動車株式会社 Fuel cell cooling system

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