JP5478669B2 - FUEL CELL SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR FUEL CELL SYSTEM - Google Patents

FUEL CELL SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR FUEL CELL SYSTEM Download PDF

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Description

この発明は、燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell system and a fuel cell system control method.

燃料電池として、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟んで膜電極構造体を形成し、この膜電極構造体の両側に一対のセパレータを配置して平板状の単位燃料電池（以下「単位セル」という。）を構成し、この単位セルを複数積層して燃料電池スタックとするものが知られている。この燃料電池では、アノード電極とアノード側セパレータとの間に形成されたアノードガス流路に燃料ガスとして水素ガスを供給するとともに、カソード電極とカソード側セパレータとの間に形成されたカソードガス流路に酸化剤ガスとして空気を供給する。これにより、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが固体高分子電解質膜を透過してカソード電極まで移動し、カソード電極で空気中の酸素と電気化学反応を起こして発電が行われる。   As a fuel cell, a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode from both sides to form a membrane electrode structure, and a pair of separators are arranged on both sides of the membrane electrode structure to form a flat unit fuel cell (Hereinafter referred to as “unit cell”) and a plurality of unit cells are stacked to form a fuel cell stack. In this fuel cell, a hydrogen gas is supplied as a fuel gas to an anode gas passage formed between the anode electrode and the anode side separator, and a cathode gas passage formed between the cathode electrode and the cathode side separator. Is supplied with air as an oxidant gas. As a result, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode electrode permeate the solid polymer electrolyte membrane and move to the cathode electrode, and the cathode electrode causes an electrochemical reaction with oxygen in the air to generate power.

燃料電池システムは、発電に伴い発熱する燃料電池を冷却するための冷却手段を備えている。例えば、特許文献１の燃料電池システムは、車両に搭載されており、冷却液をラジエータに供給するラジエータ側流路と、燃料電池スタックを冷却した冷却液をラジエータから迂回させるバイパス流路と、冷却液の温度が高いときは低いときに比べてラジエータ側流路に流れる冷却液の流量を増加させるサーモスタットバルブと、を備えている。サーモスタットバルブの切替温度は、低地走行を基準に固定値に設定されている。
サーモスタットバルブは、冷却液の温度が切替温度よりも高くなるとバイパス流路を遮断し、ラジエータ側流路にのみに冷却液を流す。これに対して、冷却液の温度が切替温度よりも低くなるとラジエータ側流路を遮断し、バイパス流路のみに冷却液を流す。 The fuel cell system includes a cooling means for cooling the fuel cell that generates heat as power is generated. For example, the fuel cell system disclosed in Patent Document 1 is mounted on a vehicle, and includes a radiator-side channel that supplies a coolant to a radiator, a bypass channel that bypasses the coolant that has cooled the fuel cell stack from the radiator, And a thermostat valve that increases the flow rate of the coolant flowing through the radiator-side flow path when the liquid temperature is high compared to when the liquid temperature is low. The switching temperature of the thermostat valve is set to a fixed value with reference to lowland travel.
The thermostat valve shuts off the bypass channel when the temperature of the coolant becomes higher than the switching temperature, and allows the coolant to flow only to the radiator side channel. On the other hand, when the temperature of the cooling liquid becomes lower than the switching temperature, the radiator-side flow path is shut off, and the cooling liquid is allowed to flow only in the bypass flow path.

さらに、特許文献１に記載の燃料電池システムは、冷却液を加温する電気ヒータと、冷却液の温度を制御する制御手段と、を備えている。制御手段は、冷却液の温度と外気圧とに基づいて電気ヒータを制御しており、外気圧に応じて燃料電池に流入する冷却液の温度を制御している。
例えば、気圧の低い高地においては、電気ヒータを作動させてサーモスタットバルブに流入する冷却液を加温し、サーモスタットバルブを強制的に作動させて冷却液の流路をラジエータ側流路に切り替えることにより、冷却液の温度制御をしている。また、気圧の高い低地においては、低地走行を基準に切替温度が設定されたサーモスタットバルブにより、ラジエータを通過させるラジエータ側流路と、ラジエータを迂回するバイパス流路とを自動的に切り替えて、冷却液の温度制御をしている。 Furthermore, the fuel cell system described in Patent Document 1 includes an electric heater that heats the coolant and a control unit that controls the temperature of the coolant. The control means controls the electric heater based on the temperature of the coolant and the external pressure, and controls the temperature of the coolant flowing into the fuel cell according to the external pressure.
For example, in high altitude areas where the atmospheric pressure is low, by operating the electric heater to heat the coolant flowing into the thermostat valve and forcibly operating the thermostat valve to switch the coolant flow path to the radiator side flow path The temperature of the coolant is controlled. Also, in lowland areas with high atmospheric pressure, a thermostat valve with a switching temperature set based on lowland driving is used to automatically switch between a radiator-side flow path that passes the radiator and a bypass flow path that bypasses the radiator for cooling. The liquid temperature is controlled.

特許文献１によれば、気圧の低い高地においては燃料電池に供給される冷却液の温度を低めに制御することで膜の乾燥を防止でき、気圧の高い低地においては燃料電池に供給される冷却液の温度を高めに制御することで水分過剰を防止できるので、車両の走行環境に係わらず燃料電池の膜の湿潤状態を常に適正範囲に維持することができるとされている。   According to Patent Document 1, it is possible to prevent the membrane from being dried by controlling the temperature of the coolant supplied to the fuel cell at a low altitude at a low atmospheric pressure, and the cooling supplied to the fuel cell at a low altitude at a high atmospheric pressure. Since it is possible to prevent excessive moisture by controlling the temperature of the liquid to be high, it is said that the wet state of the membrane of the fuel cell can always be maintained in an appropriate range regardless of the traveling environment of the vehicle.

ところで、燃料電池システムでは、発電停止後に、燃料電池の内部に酸素や水素が残留する場合がある。この残留した酸素および水素は、アノード電極およびカソード電極を酸化させ、燃料電池を劣化させることが知られている。そこで、アノード電極およびカソード電極の酸化を抑制するため、発電停止後の燃料電池を迅速に冷却することが望まれる。   By the way, in a fuel cell system, oxygen and hydrogen may remain inside the fuel cell after power generation is stopped. It is known that the remaining oxygen and hydrogen oxidize the anode electrode and the cathode electrode and degrade the fuel cell. Therefore, in order to suppress oxidation of the anode electrode and the cathode electrode, it is desired to quickly cool the fuel cell after stopping power generation.

特開２０１０−６７３９４号公報JP 2010-67394 A

しかし、特許文献１に記載の燃料電池システムにおいては、以下の問題がある。
燃料電池の発電停止後に燃料電池の冷却を行う場合、冷媒の温度がサーモスタットバルブの切替温度よりも低くなると、サーモスタットバルブは、冷媒がラジエータを迂回してバイパス流路を通流するように切り替わる。したがって、ラジエータにより冷媒の放熱ができず、燃料電池を迅速に冷却できないため、燃料電池を劣化させるおそれがある。
しかも、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、冷媒をラジエータ側流路に流通させて冷媒の温度を低めに設定するために、冷媒を加熱してサーモスタットバルブを切り替えている。したがって、冷媒の冷却効率が悪い。 However, the fuel cell system described in Patent Document 1 has the following problems.
When cooling the fuel cell after stopping the power generation of the fuel cell, when the temperature of the refrigerant becomes lower than the switching temperature of the thermostat valve, the thermostat valve switches so that the refrigerant bypasses the radiator and flows through the bypass flow path. Therefore, the radiator cannot radiate heat from the refrigerant, and the fuel cell cannot be cooled quickly, which may deteriorate the fuel cell.
Moreover, in the fuel cell system described in Patent Document 1, the refrigerant is heated to switch the thermostat valve in order to set the refrigerant temperature at a low level by circulating the refrigerant through the radiator-side flow path. Therefore, the cooling efficiency of the refrigerant is poor.

そこで本発明は、燃料電池の発電停止後、燃料電池を迅速に冷却でき、燃料電池の劣化を抑制できる燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法の提供を課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell system and a control method for the fuel cell system that can quickly cool the fuel cell after the power generation of the fuel cell is stopped and suppress deterioration of the fuel cell.

上記の課題を解決するため、本発明の燃料電池システム（例えば、実施形態における燃料電池システム１００）は、燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池１）と、前記燃料電池の冷却を行う冷媒の放熱を行うラジエータ（例えば、実施形態におけるラジエータ４３）と、前記ラジエータに送風するラジエータファン（例えば、実施形態におけるラジエータファン４４）と、前記冷媒の循環を行う冷媒ポンプ（例えば、実施形態における第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２）と、前記冷媒の温度を検出する温度検出手段（例えば、実施形態における冷媒温度センサ４７）と、前記燃料電池に前記冷媒を導入する冷媒導入路（例えば、実施形態における冷媒導入路５１）と、前記燃料電池を通流した後の前記冷媒を排出する冷媒排出路（例えば、実施形態における冷媒排出路５２）と、前記ラジエータを通流して前記冷媒排出路から前記冷媒導入路へ前記冷媒を循環させるラジエータ循環路（例えば、実施形態におけるラジエータ循環路５３）と、前記ラジエータをバイパスして前記冷媒排出路から前記冷媒導入路へ前記冷媒を循環させるバイパス循環路（例えば、実施形態におけるバイパス循環路５５）と、前記バイパス循環路と、前記冷媒導入路または前記冷媒排出路との接続部に設けられ、前記燃料電池の発電中に、前記冷媒の温度が第一温度閾値（例えば、実施形態における第一温度閾値ＴＬ１）以下となった場合に、前記バイパス循環路へ前記冷媒を通流させるように設定された流路切替弁（例えば、実施形態におけるサーモスタットバルブ４５）と、前記燃料電池の発電停止後に、前記燃料電池の停止制御を行う制御部（例えば、実施形態におけるコントローラ６０）と、を備えた燃料電池システムであって、前記制御部は、前記燃料電池の発電停止後に、前記冷媒の温度が前記第一温度閾値よりも低い第二温度閾値（例えば、実施形態における第二温度閾値ＴＬ２）になるまで前記ラジエータ循環路へ前記冷媒を通流させるように前記流路切替弁を制御する流路切替制御手段（例えば、実施形態における流路切替制御手段６１）と、冷却系デバイスとして少なくとも前記ラジエータファン、前記冷媒ポンプ、前記温度検出手段および前記流路切替弁を備えた冷却系ユニット（例えば、実施形態における冷却系ユニット４０）の故障検知を行う故障検知手段（例えば、実施形態における故障検知手段６９）と、を備え、前記故障検知手段は、前記燃料電池の発電停止後に、前記冷媒の温度が前記第一温度閾値以下であって前記第二温度閾値よりも大きい場合に、前記冷却系ユニットの故障検知を行うことを特徴としている。   In order to solve the above problems, the fuel cell system of the present invention (for example, the fuel cell system 100 in the embodiment) is a fuel cell (for example, the fuel cell 1 in the embodiment) that generates power by the reaction between the fuel gas and the oxidant gas. ), A radiator that radiates heat of the refrigerant that cools the fuel cell (for example, the radiator 43 in the embodiment), a radiator fan that blows air to the radiator (for example, the radiator fan 44 in the embodiment), and circulation of the refrigerant Refrigerant pumps (for example, the first refrigerant pump 41 and the second refrigerant pump 42 in the embodiment), temperature detecting means for detecting the temperature of the refrigerant (for example, the refrigerant temperature sensor 47 in the embodiment), and the fuel cell A refrigerant introduction path for introducing the refrigerant into the refrigerant (for example, the refrigerant introduction path 51 in the embodiment), and A refrigerant discharge path (for example, the refrigerant discharge path 52 in the embodiment) that discharges the refrigerant after flowing through the fuel cell, and the refrigerant is circulated from the refrigerant discharge path to the refrigerant introduction path through the radiator. A radiator circulation path (for example, the radiator circulation path 53 in the embodiment) and a bypass circulation path (for example, the bypass circulation path 55 in the embodiment) that bypasses the radiator and circulates the refrigerant from the refrigerant discharge path to the refrigerant introduction path. ), The bypass circulation path, and the refrigerant introduction path or the refrigerant discharge path, and during the power generation of the fuel cell, the temperature of the refrigerant is a first temperature threshold (for example, the first temperature threshold in the embodiment). One temperature threshold TL1) or less, a flow path switching valve (for example, an implementation type) that is set so that the refrigerant flows through the bypass circuit. And a control unit (for example, the controller 60 in the embodiment) that performs stop control of the fuel cell after power generation of the fuel cell is stopped, wherein the control unit includes: After the power generation of the fuel cell is stopped, the refrigerant is passed through the radiator circulation path until the temperature of the refrigerant reaches a second temperature threshold lower than the first temperature threshold (for example, the second temperature threshold TL2 in the embodiment). A flow path switching control means for controlling the flow path switching valve to flow (for example, the flow path switching control means 61 in the embodiment), and at least the radiator fan, the refrigerant pump, the temperature detection means, and the cooling system device; Failure to detect failure of cooling system unit (for example, cooling system unit 40 in the embodiment) provided with the flow path switching valve Detecting means (for example, the failure detecting means 69 in the embodiment), the failure detecting means, after stopping power generation of the fuel cell, the temperature of the refrigerant is equal to or lower than the first temperature threshold, and the second temperature In the case where it is larger than the threshold value, failure detection of the cooling system unit is performed.

本発明によれば、流路切替制御手段は、燃料電池の発電停止後、冷媒の温度が第一温度閾値よりも低い第二温度閾値になるまでラジエータ循環路へ冷媒を通流させるので、ラジエータにより冷媒の放熱を効果的に行うことができる。これにより、燃料電池の発電停止後に、燃料電池を迅速に冷却できるので、燃料電池の劣化を抑制できる。
また、燃料電池の発電停止の度に冷却系ユニットの故障検知を行うことができるので、例えば長時間ソークした後、燃料電池の発電開始時のみに冷却系ユニットの故障検知を行う場合よりも、頻繁に冷却系ユニットの故障検知を行うことができる。したがって、冷却系ユニットの故障を速やかに検知できる。しかも、冷媒の温度が第一温度閾値よりも低い第二温度閾値になるまでラジエータ循環路に冷媒を通流させることにより、冷媒の温度の低下率が高いときに故障判定閾値と比較して冷却系ユニットの故障検知を行うので、冷却系ユニットの故障時には、予測温度と検出温度との差が大きくなる傾向にある。したがって、冷却系ユニットの故障を精度よく確実に検知できる。 According to the present invention, the flow path switching control means causes the refrigerant to flow to the radiator circulation path until the temperature of the refrigerant reaches a second temperature threshold value lower than the first temperature threshold value after stopping the power generation of the fuel cell. This makes it possible to effectively dissipate the refrigerant. As a result, the fuel cell can be cooled quickly after the power generation of the fuel cell is stopped, so that deterioration of the fuel cell can be suppressed.
In addition, since the failure detection of the cooling system unit can be performed every time the power generation of the fuel cell is stopped, for example, after soaking for a long time, the failure detection of the cooling system unit is performed only at the start of power generation of the fuel cell, Failure detection of the cooling system unit can be performed frequently. Therefore, the failure of the cooling system unit can be detected promptly. In addition, the refrigerant is allowed to flow through the radiator circulation path until the refrigerant temperature reaches a second temperature threshold value lower than the first temperature threshold value, so that the cooling rate is lower than the failure determination threshold value when the refrigerant temperature decrease rate is high. Since the failure of the system unit is detected, when the cooling system unit fails, the difference between the predicted temperature and the detected temperature tends to increase. Therefore, the failure of the cooling system unit can be detected accurately and reliably.

また、前記流路切替弁は、サーモスタットバルブであり、前記サーモスタットバルブは、前記サーモスタットバルブを加温するヒータ（例えば、実施形態におけるヒータ４６）を備え、前記流路切替制御手段は、前記燃料電池の発電停止後に、前記ヒータから前記サーモスタットバルブへの加温を制御することにより、前記冷媒の温度が前記第二温度閾値となるまで、前記ラジエータ循環路へ前記冷媒を通流させることを特徴としている。   The flow path switching valve is a thermostat valve, and the thermostat valve includes a heater (for example, the heater 46 in the embodiment) that heats the thermostat valve, and the flow path switching control means includes the fuel cell. After the power generation is stopped, by controlling the heating from the heater to the thermostat valve, the refrigerant flows through the radiator circulation path until the temperature of the refrigerant reaches the second temperature threshold value. Yes.

本発明によれば、流路切替弁をサーモスタットバルブとしているので、例えば三方弁を用いる場合よりも、燃料電池システムを低コストに構成できる。また、サーモスタットバルブの切替温度を所定の値に設定することにより、特別な制御を行うことなく、冷媒の温度が切替温度になったときに自動的にラジエータ循環路とバイパス循環路とを切り替えることができる。したがって、流路切替弁をサーモスタットバルブとすることで、ラジエータ循環路とバイパス循環路とを簡単に切り替えることができる。
また、サーモスタットバルブを加温するヒータを備えているので、ヒータの温度を制御することにより、冷媒の温度に関わらずラジエータ循環路とバイパス循環路とを切り替えることができる。したがって、ヒータによりサーモスタットバルブを加温して高温とすることにより、冷媒が第一温度閾値以下であっても、冷媒を擬似的に高温状態として、ラジエータ循環路へ冷媒を通流させることができる。しかも、特許文献１に記載の燃料電池システムと異なり、冷媒を加熱することなく、サーモスタットバルブを加温してサーモスタットバルブを切り替えているので、冷媒の冷却効率を向上できる。これにより、燃料電池の発電停止後、冷媒の温度が第二温度閾値となるまで、ラジエータ循環路へ冷媒を通流させることができるので、燃料電池を迅速に冷却でき、燃料電池の劣化を抑制できる。このように、流路切替弁をサーモスタットバルブとし、サーモスタットバルブを加温するヒータを備えることで、制御の簡素化と燃料電池の劣化抑制とを両立することができる。 According to the present invention, since the flow path switching valve is a thermostat valve, the fuel cell system can be configured at a lower cost than when, for example, a three-way valve is used. In addition, by setting the switching temperature of the thermostat valve to a predetermined value, the radiator circuit and the bypass circuit are automatically switched when the refrigerant temperature reaches the switching temperature without performing special control. Can do. Therefore, by using a thermostat valve as the flow path switching valve, it is possible to easily switch between the radiator circulation path and the bypass circulation path.
Moreover, since the heater which heats a thermostat valve is provided, a radiator circuit and a bypass circuit can be switched regardless of the temperature of a refrigerant | coolant by controlling the temperature of a heater. Therefore, by heating the thermostat valve to a high temperature with the heater, even if the refrigerant is equal to or lower than the first temperature threshold, the refrigerant can be made to be in a pseudo high temperature state and the refrigerant can be passed through the radiator circulation path. . In addition, unlike the fuel cell system described in Patent Document 1, since the thermostat valve is switched by heating the thermostat valve without heating the refrigerant, the cooling efficiency of the refrigerant can be improved. As a result, after the power generation of the fuel cell is stopped, the refrigerant can be allowed to flow to the radiator circulation path until the temperature of the refrigerant reaches the second temperature threshold, so that the fuel cell can be quickly cooled and deterioration of the fuel cell is suppressed. it can. Thus, by using the thermostat valve as the flow path switching valve and the heater for heating the thermostat valve, both simplification of control and suppression of deterioration of the fuel cell can be achieved.

また、前記制御部は、前記燃料電池の発電停止時からの経過時間を計時する計時手段（例えば、実施形態における計時手段６３）と、少なくとも前記計時手段により計時された経過時間に基づいて、前記冷媒の温度を予測する冷媒温度予測手段（例えば、実施形態における冷媒温度予測手段６５）と、前記冷媒温度予測手段により予測された予測温度（例えば、実施形態における予測温度ＴＦ）と、前記温度検出手段により検出された検出温度（例えば、実施形態における冷媒検出温度ＴＷ）とを比較し、前記予測温度と前記検出温度との温度差（例えば、実施形態における温度差Ｔｓ）を算出する温度差算出手段（例えば、実施形態における温度差算出手段６７）と、を備え、前記故障検知手段は、前記温度差算出手段により算出された前記温度差が、予め設定された故障判定閾値（例えば、実施形態における故障判定閾値Ｔ１）以上である場合には、前記各冷却系デバイスのうちいずれかが故障していると判断することを特徴としている。   Further, the control unit, based on the time measuring means (for example, the time measuring means 63 in the embodiment) for measuring the elapsed time from the stop of power generation of the fuel cell, and at least the elapsed time measured by the time measuring means, Refrigerant temperature prediction means for predicting the temperature of the refrigerant (for example, the refrigerant temperature prediction means 65 in the embodiment), the predicted temperature predicted by the refrigerant temperature prediction means (for example, the predicted temperature TF in the embodiment), and the temperature detection A temperature difference calculation that compares the detected temperature detected by the means (for example, the detected refrigerant temperature TW in the embodiment) and calculates the temperature difference between the predicted temperature and the detected temperature (for example, the temperature difference Ts in the embodiment). Means (for example, the temperature difference calculation means 67 in the embodiment), and the failure detection means is calculated before the temperature difference calculation means. When the temperature difference is greater than or equal to a preset failure determination threshold (for example, the failure determination threshold T1 in the embodiment), it is determined that any one of the cooling system devices has failed. Yes.

本発明によれば、燃料電池の発電停止後において、冷媒温度予測手段を備えるとともに、冷媒の予測温度と検出温度との温度差と、故障判定閾値とを比較して故障を判断するので、冷却系ユニットの故障を精度よく検知できる。   According to the present invention, after power generation of the fuel cell is stopped, the refrigerant temperature predicting means is provided, and a failure is determined by comparing the temperature difference between the predicted temperature of the refrigerant and the detected temperature with the failure determination threshold. System unit failure can be detected accurately.

また、前記故障検知手段は、前記温度差算出手段により算出された前記温度差に対応して、前記各冷却系デバイスのうちいずれの冷却系デバイスが故障しているのかを判断することを特徴としている。   Further, the failure detection means determines which of the cooling system devices has failed in response to the temperature difference calculated by the temperature difference calculation means. Yes.

本発明によれば、故障している冷却系デバイスを容易に特定できるので、その後のメンテナンスを迅速に行うことができる。   According to the present invention, a failed cooling system device can be easily identified, so that subsequent maintenance can be performed quickly.

また、本発明の燃料電池システムの制御方法は、燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池１）と、前記燃料電池の冷却を行う冷媒の放熱を行うラジエータ（例えば、実施形態におけるラジエータ４３）と、前記ラジエータに送風するラジエータファン（例えば、実施形態におけるラジエータファン４４）と、前記冷媒の循環を行う冷媒ポンプ（例えば、実施形態における第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２）と、前記冷媒の温度を検出する温度検出手段（例えば、実施形態における冷媒温度センサ４７）と、前記燃料電池に前記冷媒を導入する冷媒導入路（例えば、実施形態における冷媒導入路５１）と、前記燃料電池を通流した後の前記冷媒を排出する冷媒排出路（例えば、実施形態における冷媒排出路５２）と、前記ラジエータを通流して前記冷媒排出路から前記冷媒導入路へ前記冷媒を循環させるラジエータ循環路（例えば、実施形態におけるラジエータ循環路５３）と、前記ラジエータをバイパスして前記冷媒排出路から前記冷媒導入路へ前記冷媒を循環させるバイパス循環路（例えば、実施形態におけるバイパス循環路５５）と、前記バイパス循環路と、前記冷媒導入路または前記冷媒排出路との接続部に設けられ、前記燃料電池の発電中に、前記冷媒の温度が第一温度閾値（例えば、実施形態における第一温度閾値ＴＬ１）以下となった場合に、前記バイパス循環路へ前記冷媒を通流させるように設定された流路切替弁（例えば、実施形態におけるサーモスタットバルブ４５）と、を備えた燃料電池システムの制御方法であって、前記燃料電池の発電停止後に、前記温度検出手段により検出された前記冷媒の温度が、前記第一温度閾値よりも低い第二温度閾値（例えば、実施形態における第二温度閾値ＴＬ２）になるまで前記ラジエータ循環路に前記冷媒を通流させるステップ（例えば、実施形態におけるＳ２０）と、冷却系デバイスとして少なくとも前記ラジエータファン、前記冷媒ポンプ、前記温度検出手段および前記流路切替弁を備えた冷却系ユニット（例えば、実施形態における冷却系ユニット４０）の故障検知を行うステップ（例えば、実施形態におけるＳ１１〜Ｓ１６）と、を備え、前記冷却系ユニットの故障検知を行うステップは、前記燃料電池の発電停止後に、前記冷媒の温度が前記第一温度閾値以下であって前記第二温度閾値よりも大きい場合に前記冷却系ユニットの故障検知を行うことを特徴としている。   In addition, the control method of the fuel cell system of the present invention provides heat dissipation of a fuel cell (for example, the fuel cell 1 in the embodiment) that generates power by a reaction between the fuel gas and the oxidant gas, and a refrigerant that cools the fuel cell. A radiator to be performed (for example, the radiator 43 in the embodiment), a radiator fan that blows air to the radiator (for example, the radiator fan 44 in the embodiment), and a refrigerant pump that circulates the refrigerant (for example, the first refrigerant pump in the embodiment) 41 and the second refrigerant pump 42), temperature detecting means for detecting the temperature of the refrigerant (for example, the refrigerant temperature sensor 47 in the embodiment), and a refrigerant introduction path for introducing the refrigerant into the fuel cell (for example, the embodiment). Refrigerant introduction path 51) and a refrigerant discharge path for discharging the refrigerant after flowing through the fuel cell (for example, A refrigerant discharge path 52) in the embodiment, a radiator circulation path for circulating the refrigerant from the refrigerant discharge path to the refrigerant introduction path through the radiator (for example, the radiator circulation path 53 in the embodiment), and the radiator A bypass circulation path for bypassing and circulating the refrigerant from the refrigerant discharge path to the refrigerant introduction path (for example, the bypass circulation path 55 in the embodiment), the bypass circulation path, and the refrigerant introduction path or the refrigerant discharge path; When the temperature of the refrigerant falls below a first temperature threshold value (for example, the first temperature threshold value TL1 in the embodiment) during power generation of the fuel cell, the refrigerant is supplied to the bypass circuit. A fuel cell system including a flow path switching valve (for example, the thermostat valve 45 in the embodiment) set so as to flow therethrough. And a second temperature threshold value (for example, a second temperature threshold value in the embodiment) in which the temperature of the refrigerant detected by the temperature detection means is lower than the first temperature threshold value after the fuel cell power generation is stopped. A step of causing the refrigerant to flow through the radiator circulation path until the temperature threshold value TL2) is reached (for example, S20 in the embodiment), and at least the radiator fan, the refrigerant pump, the temperature detection means, and the flow path as a cooling system device A step of detecting a failure of the cooling system unit (for example, the cooling system unit 40 in the embodiment) including the switching valve (for example, S11 to S16 in the embodiment), and a step of detecting the failure of the cooling system unit After the power generation of the fuel cell is stopped, the temperature of the refrigerant is not more than the first temperature threshold and the second temperature threshold If it is larger, the failure detection of the cooling system unit is performed.

本発明によれば、冷媒の温度が、第一温度閾値よりも低い第二温度閾値になるまでラジエータ循環路に冷媒を通流させるステップを備えているので、ラジエータにより冷媒の放熱を効果的に行うことができる。これにより、燃料電池の発電停止後に、燃料電池を迅速に冷却できるので、燃料電池の劣化を抑制できる。
また、燃料電池の発電停止後に冷却系ユニットの故障検知を行うステップを備えているので、例えば長時間ソークした後、燃料電池の発電開始時のみに冷却系ユニットの故障検知を行う場合よりも、頻繁に冷却系ユニットの故障検知を行うことができる。したがって、冷却系ユニットの故障を速やかに検知できる。しかも、冷媒の温度が第一温度閾値よりも低い第二温度閾値になるまでラジエータ循環路に冷媒を通流させるステップを備えており、冷媒の温度の低下率が高いときに故障判定閾値と比較して冷却系ユニットの故障検知を行うので、冷却系ユニットの故障時には、予測温度と検出温度との差が大きくなる傾向にある。したがって、冷却系ユニットの故障を精度よく確実に検知できる。 According to the present invention, the step of causing the refrigerant to flow through the radiator circulation path until the temperature of the refrigerant reaches a second temperature threshold value lower than the first temperature threshold value is effective. It can be carried out. As a result, the fuel cell can be cooled quickly after the power generation of the fuel cell is stopped, so that deterioration of the fuel cell can be suppressed.
In addition, since it has a step of detecting the failure of the cooling system unit after stopping the power generation of the fuel cell, for example, after performing soak detection for a long time and detecting the failure of the cooling system unit only at the start of power generation of the fuel cell, Failure detection of the cooling system unit can be performed frequently. Therefore, the failure of the cooling system unit can be detected promptly. In addition, the method includes a step of causing the refrigerant to flow through the radiator circulation path until the temperature of the refrigerant reaches a second temperature threshold value lower than the first temperature threshold value, and compared with a failure determination threshold value when the rate of decrease in the refrigerant temperature is high. Since the failure of the cooling system unit is detected, the difference between the predicted temperature and the detected temperature tends to increase when the cooling system unit fails. Therefore, the failure of the cooling system unit can be detected accurately and reliably.

本発明によれば、流路切替制御手段は、燃料電池の発電停止後、冷媒の温度が第一温度閾値よりも低い第二温度閾値になるまでラジエータ循環路へ冷媒を通流させるので、ラジエータにより冷媒の放熱を効果的に行うことができる。これにより、燃料電池の発電停止後に、燃料電池を迅速に冷却できるので、燃料電池の劣化を抑制できる。
また、燃料電池の発電停止の度に冷却系ユニットの故障検知を行うことができるので、例えば長時間ソークした後、燃料電池の発電開始時のみに冷却系ユニットの故障検知を行う場合よりも、頻繁に冷却系ユニットの故障検知を行うことができる。したがって、冷却系ユニットの故障を速やかに検知できる。しかも、冷媒の温度が第一温度閾値よりも低い第二温度閾値になるまでラジエータ循環路に冷媒を通流させることにより、冷媒の温度の低下率が高いときに故障判定閾値と比較して冷却系ユニットの故障検知を行うので、冷却系ユニットの故障時には、予測温度と検出温度との差が大きくなる傾向にある。したがって、冷却系ユニットの故障を精度よく確実に検知できる。 According to the present invention, the flow path switching control means causes the refrigerant to flow to the radiator circulation path until the temperature of the refrigerant reaches a second temperature threshold value lower than the first temperature threshold value after stopping the power generation of the fuel cell. This makes it possible to effectively dissipate the refrigerant. As a result, the fuel cell can be cooled quickly after the power generation of the fuel cell is stopped, so that deterioration of the fuel cell can be suppressed.
In addition, since the failure detection of the cooling system unit can be performed every time the power generation of the fuel cell is stopped, for example, after soaking for a long time, the failure detection of the cooling system unit is performed only at the start of power generation of the fuel cell, Failure detection of the cooling system unit can be performed frequently. Therefore, the failure of the cooling system unit can be detected promptly. In addition, the refrigerant is allowed to flow through the radiator circulation path until the refrigerant temperature reaches a second temperature threshold value lower than the first temperature threshold value, so that the cooling rate is lower than the failure determination threshold value when the refrigerant temperature decrease rate is high. Since the failure of the system unit is detected, when the cooling system unit fails, the difference between the predicted temperature and the detected temperature tends to increase. Therefore, the failure of the cooling system unit can be detected accurately and reliably.

燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of a fuel cell system. 燃料電池の停止制御方法のフローチャートである。It is a flowchart of the stop control method of a fuel cell. 縦軸を温度とし、横軸を燃料電池の発電停止時からの経過時間としたときの予測温度の説明図である。It is explanatory drawing of estimated temperature when a vertical axis | shaft is made into temperature and a horizontal axis is made into the elapsed time from the time of the electric power generation stop of a fuel cell. 縦軸を予測温度とし、横軸を外気検出温度としたときの予測温度の説明図である。It is explanatory drawing of predicted temperature when a vertical axis | shaft is set as estimated temperature and a horizontal axis is set as external air detection temperature. 縦軸を予測温度とし、横軸を停止時検出温度としたときの予測温度の説明図である。It is explanatory drawing of predicted temperature when a vertical axis | shaft is set as estimated temperature and a horizontal axis is set as detection temperature at the time of a stop. 縦軸を予測温度とし、横軸をラジエータファンの駆動Ｄｕｔｙとしたときの予測温度の説明図である。It is explanatory drawing of predicted temperature when a vertical axis | shaft is set as predicted temperature and a horizontal axis is set as the drive duty of a radiator fan. Ｓ１４における故障検知の説明図である。It is explanatory drawing of the failure detection in S14. 実施形態の変形例に係る故障検知の説明図である。It is explanatory drawing of the failure detection which concerns on the modification of embodiment.

以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。以下では、車両に搭載される燃料電池システムを例にして説明する。
図１は、燃料電池システム１００の概略構成を示すブロック図である。
燃料電池システム１００は、燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池スタック（以下、単に「燃料電池」という。）１を備えている。燃料電池１は、単位燃料電池（以下「単位セル」という。）を多数積層して電気的に直列接続したものである。単位セルは、膜電極構造体の両側にセパレータを配置したサンドイッチ構造になっている。詳述すると、膜電極構造体は、例えばフッ素系電解質材料等からなる固体高分子電解質膜（電解質膜）の両側にアノード電極とカソード電極を配置して構成されている。その膜電極構造体のアノード電極に面してアノード側セパレータが配置され、両者間にアノードガス流路１１が形成されている。また膜電極構造体のカソード電極に面してカソード側セパレータが配置され、両者間にカソードガス流路２１が形成されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, a fuel cell system mounted on a vehicle will be described as an example.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system 100.
The fuel cell system 100 includes a fuel cell stack (hereinafter simply referred to as “fuel cell”) 1 that generates electric power by a reaction between a fuel gas and an oxidant gas. The fuel cell 1 is formed by stacking a number of unit fuel cells (hereinafter referred to as “unit cells”) and electrically connecting them in series. The unit cell has a sandwich structure in which separators are arranged on both sides of the membrane electrode structure. Specifically, the membrane electrode structure is configured by arranging an anode electrode and a cathode electrode on both sides of a solid polymer electrolyte membrane (electrolyte membrane) made of, for example, a fluorine-based electrolyte material. An anode-side separator is disposed facing the anode electrode of the membrane electrode structure, and an anode gas flow path 11 is formed therebetween. A cathode-side separator is disposed facing the cathode electrode of the membrane electrode structure, and a cathode gas flow channel 21 is formed between them.

この燃料電池１では、アノードガス流路１１にアノードガスとして水素ガス等の燃料ガスを供給し、カソードガス流路２１にカソードガスとして酸素を含む空気等の酸化剤ガスを供給する。すると、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソード電極まで移動する。この水素イオンがカソード電極で酸素と電気化学反応を起こして発電が行われ、発電に伴ってカソード電極側で水が生成される。   In this fuel cell 1, a fuel gas such as hydrogen gas is supplied as an anode gas to the anode gas flow path 11, and an oxidant gas such as air containing oxygen is supplied as the cathode gas to the cathode gas flow path 21. Then, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode electrode pass through the solid polymer electrolyte membrane and move to the cathode electrode. The hydrogen ions cause an electrochemical reaction with oxygen at the cathode electrode to generate power, and water is generated on the cathode electrode side with the power generation.

燃料電池１のアノードガス流路１１の入口側には、アノードガス供給路１２が接続されている。アノードガス供給路１２の上流側には、水素供給システム１０が接続されている。水素供給システム１０には、水素タンク（不図示）と、燃料ガスの流通を遮断する電磁遮断弁（不図示）と、酸化剤ガスの圧力に応じて燃料ガスを減圧する減圧弁（不図示）と、アノードオフガスをアノードガス供給路１２に合流させるエゼクタ（不図示）とが設けられている。
また、燃料電池１のアノードガス流路１１の出口側には、アノード循環路１４が設けられている。アノード循環路１４は、エゼクタに接続されている。
水素供給システム１０の水素タンクから供給された燃料ガスは、アノードガス供給路１２を通って燃料電池１のアノードガス流路１１に供給される。アノードオフガスは、アノード循環路１４を通ってエゼクタに吸引され、水素タンクから供給される燃料ガスと合流し、再び燃料電池１に供給されて循環するようになっている。 An anode gas supply path 12 is connected to the inlet side of the anode gas flow path 11 of the fuel cell 1. A hydrogen supply system 10 is connected to the upstream side of the anode gas supply path 12. The hydrogen supply system 10 includes a hydrogen tank (not shown), an electromagnetic shutoff valve (not shown) that shuts off the flow of fuel gas, and a pressure reducing valve (not shown) that decompresses the fuel gas in accordance with the pressure of the oxidant gas. And an ejector (not shown) for joining the anode off gas to the anode gas supply path 12 is provided.
An anode circulation path 14 is provided on the outlet side of the anode gas flow path 11 of the fuel cell 1. The anode circulation path 14 is connected to an ejector.
The fuel gas supplied from the hydrogen tank of the hydrogen supply system 10 is supplied to the anode gas passage 11 of the fuel cell 1 through the anode gas supply passage 12. The anode off-gas is sucked into the ejector through the anode circulation path 14, merges with the fuel gas supplied from the hydrogen tank, and is supplied again to the fuel cell 1 and circulates.

アノード循環路１４から、電磁駆動式のパージ弁（不図示）を介して、アノードオフガス排出配管（不図示）が分岐されている。燃料電池１を循環するアノードオフガス中の不純物（水分や空気、窒素等）の濃度が高くなった場合など、燃料電池１の運転状態に応じて定期的にパージ弁が開放され、アノードオフガスがアノードオフガス排出配管に排出される。アノードオフガス排出配管は希釈器（不図示）に接続されている。希釈器は、アノードオフガス中に含まれる未反応の燃料ガスを、カソードオフガスで希釈して、外部に排出するものである。   An anode off-gas discharge pipe (not shown) is branched from the anode circulation path 14 via an electromagnetically driven purge valve (not shown). When the concentration of impurities (moisture, air, nitrogen, etc.) in the anode off-gas circulating through the fuel cell 1 becomes high, the purge valve is periodically opened according to the operating state of the fuel cell 1, and the anode off-gas becomes the anode. It is discharged to off-gas discharge piping. The anode off gas discharge pipe is connected to a diluter (not shown). The diluter dilutes the unreacted fuel gas contained in the anode off gas with the cathode off gas and discharges it to the outside.

燃料電池１のカソードガス流路２１の入口側には、カソードガス供給路２２が接続されている。カソードガス供給路２２の上流側には、エア供給システム２０が接続されている。エア供給システム２０には、酸化剤ガスを供給するコンプレッサ（不図示）と、カソードオフガスを用いて酸化剤ガスを加湿する加湿器（不図示）とが設けられている。
また、カソードガス流路２１の出口側には、カソードオフガス排出配管２４が設けられている。カソードオフガス排出配管２４は、加湿器を通り、背圧制御弁（不図示）を介して希釈器（不図示）に接続されている。
エア供給システム２０のコンプレッサにより加圧された空気は、カソードガス供給路２２を通って燃料電池１のカソードガス流路２１に供給される。この空気中の酸素が酸化剤として発電に供された後、燃料電池１からカソードオフガスとして排出される。 A cathode gas supply passage 22 is connected to the inlet side of the cathode gas passage 21 of the fuel cell 1. An air supply system 20 is connected to the upstream side of the cathode gas supply path 22. The air supply system 20 is provided with a compressor (not shown) that supplies an oxidant gas and a humidifier (not shown) that humidifies the oxidant gas using a cathode off gas.
Further, a cathode off-gas discharge pipe 24 is provided on the outlet side of the cathode gas passage 21. The cathode offgas discharge pipe 24 passes through a humidifier and is connected to a diluter (not shown) via a back pressure control valve (not shown).
The air pressurized by the compressor of the air supply system 20 is supplied to the cathode gas passage 21 of the fuel cell 1 through the cathode gas supply passage 22. After this oxygen in the air is used as an oxidant for power generation, it is discharged from the fuel cell 1 as a cathode off gas.

燃料電池１は、燃料ガスと酸化剤ガスとが電気化学反応することにより発電する。燃料電池１により発電された電力は、車両のモータ等の外部負荷（不図示）に供給される。車両は、燃料電池１で発電した電力によりモータを駆動して走行する。   The fuel cell 1 generates electric power by an electrochemical reaction between the fuel gas and the oxidant gas. The electric power generated by the fuel cell 1 is supplied to an external load (not shown) such as a vehicle motor. The vehicle travels by driving a motor with electric power generated by the fuel cell 1.

（冷却系ユニット）
燃料電池システム１００は、冷却水等の冷媒との熱交換によって燃料電池１を冷却する冷却系ユニット４０を備えている。
冷却系ユニット４０は、冷媒が循環する冷媒循環路５０と、冷媒の放熱を行うラジエータ４３と、ラジエータ４３に送風するラジエータファン４４と、冷媒を循環させる第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２と、冷媒循環路５０を循環する冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ４７（請求項の「温度検出手段」に相当。）と、冷媒の通流路を切り替えるサーモスタットバルブ４５（請求項の「流路切替弁」に相当。）と、サーモスタットバルブ４５を加温するヒータ４６と、を備えている。なお、以下では、冷却系ユニット４０を構成する各デバイスのうち、ラジエータファン４４、第一冷媒ポンプ４１、第二冷媒ポンプ４２、冷媒温度センサ４７、サーモスタットバルブ４５およびヒータ４６を総称して、冷却系デバイスということがある。 (Cooling system unit)
The fuel cell system 100 includes a cooling system unit 40 that cools the fuel cell 1 by exchanging heat with a coolant such as cooling water.
The cooling system unit 40 includes a refrigerant circulation path 50 through which the refrigerant circulates, a radiator 43 that radiates the refrigerant, a radiator fan 44 that blows air to the radiator 43, a first refrigerant pump 41 and a second refrigerant pump 42 that circulate the refrigerant. A refrigerant temperature sensor 47 (corresponding to “temperature detection means” in the claims) that detects the temperature of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit 50, and a thermostat valve 45 that switches the refrigerant flow path (in the “flow” of the claims) And a heater 46 for heating the thermostat valve 45. In the following, among the devices constituting the cooling system unit 40, the radiator fan 44, the first refrigerant pump 41, the second refrigerant pump 42, the refrigerant temperature sensor 47, the thermostat valve 45, and the heater 46 are collectively referred to as cooling. Sometimes called system devices.

冷媒循環路５０は、燃料電池１の内部に形成された冷媒連通路５８に接続されており、冷媒導入路５１と、冷媒排出路５２と、ラジエータ循環路５３と、バイパス循環路５５とにより、燃料電池１の内部と外部とを冷媒が循環するように形成された循環路である。
冷媒導入路５１は、燃料電池１の内部に冷媒を導入するための流路である。冷媒導入路５１は、燃料電池１の冷媒連通路５８における冷媒の循環方向の上流側に接続されている。
冷媒排出路５２は、燃料電池１の内部に導入されて通流した冷媒を、燃料電池１の外部に排出するための流路である。冷媒排出路５２は、燃料電池１の冷媒連通路５８における冷媒の循環方向の下流側に接続されている。 The refrigerant circulation path 50 is connected to a refrigerant communication path 58 formed inside the fuel cell 1, and includes a refrigerant introduction path 51, a refrigerant discharge path 52, a radiator circulation path 53, and a bypass circulation path 55. This is a circulation path formed so that the refrigerant circulates inside and outside the fuel cell 1.
The refrigerant introduction path 51 is a flow path for introducing a refrigerant into the fuel cell 1. The refrigerant introduction path 51 is connected to the upstream side in the refrigerant circulation direction in the refrigerant communication path 58 of the fuel cell 1.
The refrigerant discharge path 52 is a flow path for discharging the refrigerant introduced and circulated into the fuel cell 1 to the outside of the fuel cell 1. The refrigerant discharge path 52 is connected to the downstream side in the refrigerant circulation direction in the refrigerant communication path 58 of the fuel cell 1.

ラジエータ循環路５３は、ラジエータ４３を通流して冷媒排出路５２から冷媒導入路５１へ冷媒を循環させるための流路である。ラジエータ循環路５３は、ラジエータ導入路５３ａと、ラジエータ排出路５３ｂとにより形成されている。
ラジエータ導入路５３ａは、ラジエータ４３に冷媒を導入するための流路であり、上流側が冷媒排出路５２に接続され、下流側がラジエータ４３に接続されている。
ラジエータ排出路５３ｂは、ラジエータ４３から冷媒を排出するための流路であり、上流側がラジエータ４３に接続され、下流側が冷媒導入路５１に接続されている。 The radiator circulation path 53 is a flow path for circulating the refrigerant from the refrigerant discharge path 52 to the refrigerant introduction path 51 through the radiator 43. The radiator circulation path 53 is formed by a radiator introduction path 53a and a radiator discharge path 53b.
The radiator introduction path 53 a is a flow path for introducing the refrigerant into the radiator 43, and the upstream side is connected to the refrigerant discharge path 52 and the downstream side is connected to the radiator 43.
The radiator discharge path 53 b is a flow path for discharging the refrigerant from the radiator 43, and the upstream side is connected to the radiator 43 and the downstream side is connected to the refrigerant introduction path 51.

バイパス循環路５５は、ラジエータ４３をバイパスして冷媒排出路５２から冷媒導入路５１へ冷媒を循環させるための流路である。バイパス循環路５５は、冷媒導入路５１の上流側と冷媒排出路５２の下流側とを接続するように形成されている。冷媒は、バイパス循環路５５を通流することで、ラジエータ４３を迂回して冷媒循環路５０を循環するようになっている。冷媒循環路５０は、後述するサーモスタットバルブ４５により、ラジエータ循環路５３とバイパス循環路５５とに切替可能となっている。   The bypass circulation path 55 is a flow path for bypassing the radiator 43 and circulating the refrigerant from the refrigerant discharge path 52 to the refrigerant introduction path 51. The bypass circulation path 55 is formed so as to connect the upstream side of the refrigerant introduction path 51 and the downstream side of the refrigerant discharge path 52. The refrigerant flows through the refrigerant circulation path 50 by bypassing the radiator 43 by flowing through the bypass circulation path 55. The refrigerant circulation path 50 can be switched between a radiator circulation path 53 and a bypass circulation path 55 by a thermostat valve 45 described later.

ラジエータ循環路５３には、ラジエータ４３が配置されている。ラジエータ４３は、ラジエータ４３の内部を循環する冷媒と外気との熱交換を行い、冷媒を放熱している。
ラジエータファン４４は、後述するコントローラ６０（請求項の「制御部」に相当。）からの指令に基づき、所定の駆動Ｄｕｔｙで駆動される。ラジエータファン４４は、ラジエータ４３に冷却風を供給しており、ラジエータ４３の内部を循環する冷媒と外気との熱交換を促進させている。ここで、駆動Ｄｕｔｙとは、ラジエータファン４４の駆動時間における通電ＯＮ時間の比率をいう。したがって、駆動Ｄｕｔｙが高いほど、ラジエータファン４４は高速回転する。 A radiator 43 is disposed in the radiator circulation path 53. The radiator 43 performs heat exchange between the refrigerant circulating in the radiator 43 and the outside air, and radiates the refrigerant.
The radiator fan 44 is driven at a predetermined drive duty based on a command from a controller 60 (corresponding to a “control unit” in claims), which will be described later. The radiator fan 44 supplies cooling air to the radiator 43, and promotes heat exchange between the refrigerant circulating in the radiator 43 and the outside air. Here, the drive duty refers to the ratio of the energization ON time in the drive time of the radiator fan 44. Therefore, the higher the driving duty, the higher the speed of the radiator fan 44.

冷媒導入路５１には、第一冷媒ポンプ４１が配置されている。また、ラジエータ排出路５３ｂには、第二冷媒ポンプ４２が配置されている。第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２は、後述するコントローラ６０からの指令に基づき駆動され、冷媒循環路５０内の冷媒を圧送して循環させている。   A first refrigerant pump 41 is disposed in the refrigerant introduction path 51. A second refrigerant pump 42 is disposed in the radiator discharge path 53b. The first refrigerant pump 41 and the second refrigerant pump 42 are driven based on a command from a controller 60 described later, and pump and circulate the refrigerant in the refrigerant circulation path 50.

冷媒排出路５２には、冷媒温度センサ４７が配置されている。冷媒温度センサ４７は、燃料電池１から排出された冷媒の温度を検出している。冷媒温度センサ４７は、冷媒排出路５２における燃料電池１の直近に配置される。したがって、冷媒温度センサ４７により検出された冷媒の温度（請求項の「検出温度」に相当。以下、「冷媒検出温度ＴＷ」という。）は、燃料電池１の内部温度と略同一となる。   A refrigerant temperature sensor 47 is disposed in the refrigerant discharge path 52. The refrigerant temperature sensor 47 detects the temperature of the refrigerant discharged from the fuel cell 1. The refrigerant temperature sensor 47 is disposed in the refrigerant discharge path 52 in the immediate vicinity of the fuel cell 1. Therefore, the temperature of the refrigerant detected by the refrigerant temperature sensor 47 (corresponding to “detected temperature” in the claims, hereinafter referred to as “refrigerant detected temperature TW”) is substantially the same as the internal temperature of the fuel cell 1.

（サーモスタットバルブ）
バイパス循環路５５と、冷媒導入路５１と、ラジエータ循環路５３（ラジエータ排出路５３ｂ）との接続部には、サーモスタットバルブ４５が配置されている。サーモスタットバルブ４５は、例えば封入されたワックスが熱膨張および熱収縮するのを利用して、自動的に弁の開度が変化するように構成されている。サーモスタットバルブ４５は、バイパス循環路５５およびラジエータ循環路５３のいずれか一方側の弁を開弁し他方側の弁を閉弁することで、冷媒の通流経路をバイパス循環路５５およびラジエータ循環路５３のいずれかに切り替えている。 (Thermostat valve)
A thermostat valve 45 is disposed at a connection portion between the bypass circulation path 55, the refrigerant introduction path 51, and the radiator circulation path 53 (the radiator discharge path 53b). The thermostat valve 45 is configured to automatically change the opening degree of the valve by utilizing, for example, thermal expansion and thermal contraction of the enclosed wax. The thermostat valve 45 opens the valve on one side of the bypass circulation path 55 and the radiator circulation path 53 and closes the valve on the other side, thereby allowing the refrigerant circulation path to pass through the bypass circulation path 55 and the radiator circulation path. Switching to any of 53.

サーモスタットバルブ４５が切り替わる切替温度は、所定の第一温度閾値ＴＬ１（例えば、６５℃）に設定される。
具体的にサーモスタットバルブ４５は、燃料電池１の発電中において、以下のように冷媒の通流経路を切り替える。
冷媒の温度が第一温度閾値ＴＬ１よりも高い場合、サーモスタットバルブ４５は、ラジエータ循環路５３側を開弁し、バイパス循環路５５側を閉弁する。これにより、冷媒は、ラジエータ４３の内部を循環して、燃料電池１から吸熱した後放熱できるので、燃料電池１を迅速に冷却できる。
これに対して、冷媒の温度が第一温度閾値ＴＬ１以下の場合、サーモスタットバルブ４５は、バイパス循環路５５側を開弁し、ラジエータ循環路５３側を閉弁する。これにより、冷媒は、圧力損失の大きいラジエータ４３を迂回できるので、冷媒循環路５０を効率よく循環できる。また、ラジエータ４３を迂回することにより、冷媒の温度の低下が抑制されるので、例えば、燃料電池１の発電開始直後の暖機運転を効率よく行うことができる。 The switching temperature at which the thermostat valve 45 is switched is set to a predetermined first temperature threshold value TL1 (for example, 65 ° C.).
Specifically, the thermostat valve 45 switches the refrigerant flow path as follows during power generation of the fuel cell 1.
When the temperature of the refrigerant is higher than the first temperature threshold TL1, the thermostat valve 45 opens the radiator circuit 53 side and closes the bypass circuit 55 side. Thereby, since the refrigerant circulates in the radiator 43 and absorbs heat from the fuel cell 1 and then can dissipate heat, the fuel cell 1 can be cooled quickly.
On the other hand, when the temperature of the refrigerant is equal to or lower than the first temperature threshold TL1, the thermostat valve 45 opens the bypass circulation path 55 side and closes the radiator circulation path 53 side. Thereby, since the refrigerant can bypass the radiator 43 having a large pressure loss, the refrigerant can be circulated through the refrigerant circuit 50 efficiently. Further, by bypassing the radiator 43, a decrease in the temperature of the refrigerant is suppressed, so that, for example, the warm-up operation immediately after the start of power generation of the fuel cell 1 can be performed efficiently.

サーモスタットバルブ４５は、サーモスタットバルブ４５を加温するヒータ４６を備えている。ヒータ４６は、例えばサーモスタットバルブ４５の側方に固着されている。ヒータ４６は、例えば電気抵抗体等により形成されたいわゆる電気ヒータであり、通電されることで発熱する。ヒータ４６は、後述するように、燃料電池１の発電停止後に行われる燃料電池１の停止制御において、コントローラ６０の指令に基づき、サーモスタットバルブ４５を加温する。これにより、サーモスタットバルブ４５は、冷媒の温度が第一温度閾値ＴＬ１以下であっても、ヒータ４６からの熱により自動的に冷媒の通流経路を切り替え、ラジエータ循環路５３へ冷媒を通流させることができる。   The thermostat valve 45 includes a heater 46 that heats the thermostat valve 45. The heater 46 is fixed to the side of the thermostat valve 45, for example. The heater 46 is a so-called electric heater formed by, for example, an electric resistor and generates heat when energized. As described later, the heater 46 heats the thermostat valve 45 based on a command from the controller 60 in the stop control of the fuel cell 1 performed after the power generation of the fuel cell 1 is stopped. As a result, even if the temperature of the refrigerant is equal to or lower than the first temperature threshold TL1, the thermostat valve 45 automatically switches the refrigerant flow path by the heat from the heater 46 and causes the refrigerant to flow to the radiator circulation path 53. be able to.

（コントローラ）
燃料電池システム１００は、コントローラ６０を備えている。コントローラ６０は、水素供給システム１０、エア供給システム２０、外気温度を検出する外気温センサ４８および冷却系ユニット４０を構成する各冷却系デバイスと電気的に接続されている。コントローラ６０は、各冷却系デバイスを制御することにより、後述する燃料電池１の停止制御を行う。 (controller)
The fuel cell system 100 includes a controller 60. The controller 60 is electrically connected to the hydrogen supply system 10, the air supply system 20, the outside air temperature sensor 48 that detects the outside air temperature, and each cooling system device that constitutes the cooling system unit 40. The controller 60 performs stop control of the fuel cell 1 to be described later by controlling each cooling system device.

コントローラ６０は、流路切替制御手段６１を備えている。流路切替制御手段６１は、燃料電池１の発電停止後に、冷媒検出温度ＴＷが第一温度閾値ＴＬ１よりも低い第二温度閾値ＴＬ２（例えば、外気温度と同じ２５℃程度）になるまで、ラジエータ循環路５３へ冷媒を通流させるように、ヒータ４６からサーモスタットバルブ４５への加温を制御する。
具体的には、流路切替制御手段６１は、燃料電池１の発電停止後に、ヒータ４６に通電を行ってサーモスタットバルブ４５を加温し、サーモスタットバルブ４５のラジエータ循環路５３側を開弁させ、バイパス循環路５５側を閉弁させる。これにより、冷媒は、ラジエータ４３の内部を循環して燃料電池１から吸熱した後放熱するとともに、冷媒の温度が迅速に低下する。流路切替制御手段６１は、冷媒検出温度ＴＷが第二温度閾値ＴＬ２になるまで、ヒータ４６に通電を行う。これにより、燃料電池１の発電停止後、冷媒は、冷媒の温度が第二温度閾値ＴＬ２となるまでラジエータ循環路５３を通流するので、ラジエータ４３により冷媒の放熱を効果的に行うことができる。 The controller 60 includes flow path switching control means 61. The flow path switching control means 61 is a radiator until the refrigerant detection temperature TW reaches a second temperature threshold TL2 (for example, about 25 ° C., which is the same as the outside air temperature) after the fuel cell 1 stops generating power. Heating from the heater 46 to the thermostat valve 45 is controlled so that the refrigerant flows through the circulation path 53.
Specifically, after the power generation of the fuel cell 1 is stopped, the flow path switching control means 61 energizes the heater 46 to heat the thermostat valve 45, and opens the radiator circulation path 53 side of the thermostat valve 45. The bypass circuit 55 side is closed. As a result, the refrigerant circulates in the radiator 43 and absorbs heat from the fuel cell 1 and then dissipates heat, and the temperature of the refrigerant rapidly decreases. The flow path switching control means 61 energizes the heater 46 until the refrigerant detection temperature TW reaches the second temperature threshold TL2. Thereby, after the power generation of the fuel cell 1 is stopped, the refrigerant flows through the radiator circulation path 53 until the temperature of the refrigerant reaches the second temperature threshold value TL2, so that the radiator 43 can effectively radiate the refrigerant. .

また、コントローラ６０は、計時手段６３と、冷媒温度予測手段６５と、温度差算出手段６７と、故障検知手段６９とを備えている。
計時手段６３は、燃料電池１の発電停止時からの経過時間を計時し、予め決められた所定時間が燃料電池１の発電停止時から経過したか否かを判断する。
冷媒温度予測手段６５は、計時手段６３により計時された経過時間、燃料電池１の発電停止時に冷媒温度センサ４７により検出された冷媒検出温度（以下、「停止時検出温度ＴＷ０」という。）、外気温センサ４８により検出された外気の温度（以下、「外気検出温度ＴＯ」という。）およびラジエータファン４４の駆動Ｄｕｔｙに基づいて、冷媒の温度を予測する。冷媒温度予測手段６５による冷媒の温度の予測方法については後述する。 In addition, the controller 60 includes a timer unit 63, a refrigerant temperature predicting unit 65, a temperature difference calculating unit 67, and a failure detecting unit 69.
The time measuring means 63 measures the elapsed time from when the fuel cell 1 has stopped generating power, and determines whether or not a predetermined time has elapsed since the time when the fuel cell 1 has stopped generating power.
The refrigerant temperature predicting means 65 is an elapsed time measured by the time measuring means 63, a refrigerant detected temperature detected by the refrigerant temperature sensor 47 when the fuel cell 1 stops generating power (hereinafter referred to as “detected temperature TW0 at stop”), and the outside. Based on the temperature of the outside air detected by the air temperature sensor 48 (hereinafter referred to as “outside air detection temperature TO”) and the driving duty of the radiator fan 44, the temperature of the refrigerant is predicted. A method of predicting the refrigerant temperature by the refrigerant temperature predicting means 65 will be described later.

温度差算出手段６７は、冷媒温度予測手段６５により予測された冷媒の予測温度（以下、「予測温度ＴＦ」という。）と、冷媒温度センサ４７により検出された冷媒検出温度ＴＷとを比較し、予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷとの温度差Ｔｓを算出している。
故障検知手段６９は、燃料電池１の発電停止後、温度差算出手段６７により算出された温度差Ｔｓが、予め設定された故障判定閾値Ｔ１以上であるか否かにより、各冷却系デバイスのうちいずれかが故障しているか否かを判断する。故障検知手段６９による各冷却系デバイスの故障検知方法については後述する。 The temperature difference calculating unit 67 compares the predicted refrigerant temperature predicted by the refrigerant temperature predicting unit 65 (hereinafter referred to as “predicted temperature TF”) with the detected refrigerant temperature TW detected by the refrigerant temperature sensor 47. A temperature difference Ts between the predicted temperature TF and the refrigerant detection temperature TW is calculated.
The failure detection unit 69 determines whether the temperature difference Ts calculated by the temperature difference calculation unit 67 after the power generation stop of the fuel cell 1 is equal to or greater than a preset failure determination threshold value T1. It is determined whether or not any of them has failed. A failure detection method of each cooling system device by the failure detection means 69 will be described later.

（燃料電池の停止制御方法）
次に、実施形態に係る燃料電池１の停止制御方法について説明する。
図２は、実施形態に係る燃料電池１（図１参照）の停止制御方法のフローチャートである。以下に、図を用いて燃料電池１の停止制御方法の各ステップ（Ｓ１〜Ｓ２３）について説明する。なお、図２のフローチャートの説明および図３以降のグラフの説明における燃料電池システムを構成する各部品の符号については、図１を参照されたい。 (Fuel cell stop control method)
Next, a stop control method for the fuel cell 1 according to the embodiment will be described.
FIG. 2 is a flowchart of a stop control method for the fuel cell 1 (see FIG. 1) according to the embodiment. Below, each step (S1-S23) of the stop control method of the fuel cell 1 is demonstrated using figures. Refer to FIG. 1 for the reference numerals of components constituting the fuel cell system in the description of the flowchart of FIG. 2 and the description of the graphs of FIG.

図２に示すように、まずＳ１において、燃料電池１が発電停止状態であるか否かを判断する。燃料電池１が発電停止状態であるか否かの判断は、例えば、コントローラ６０がイグニッションスイッチ（不図示）の状態を読み込んで判断する。具体的には、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態であれば、燃料電池１が発電停止の状態にあるとして、Ｓ１で「ＹＥＳ」と判断し、次のＳ２に進む。これに対して、イグニッションスイッチがＯＮ状態であれば、燃料電池１が発電中の状態にあるとして、Ｓ１で「ＮＯ」と判断し、イグニッションスイッチの状態の読み込みを再度行う。   As shown in FIG. 2, first, in S1, it is determined whether or not the fuel cell 1 is in a power generation stop state. Whether the fuel cell 1 is in the power generation stop state is determined by, for example, the controller 60 reading the state of an ignition switch (not shown). Specifically, if the ignition switch is in the OFF state, it is determined that the fuel cell 1 is in a power generation stop state, “YES” in S1, and the process proceeds to the next S2. On the other hand, if the ignition switch is in the ON state, it is determined that the fuel cell 1 is in a state of generating power, “NO” in S1, and the ignition switch state is read again.

Ｓ２では、Ｓ１において燃料電池１が発電停止状態であると判断した直後に、冷媒温度センサ４７が検出した停止時検出温度ＴＷ０をコントローラ６０に記憶する。なお、コントローラ６０が記憶した停止時検出温度ＴＷ０は、冷媒温度予測手段６５が行う冷媒の予測温度ＴＦの算出に使用される。   In S <b> 2, immediately after determining that the fuel cell 1 is in the power generation stop state in S <b> 1, the stop detection temperature TW <b> 0 detected by the refrigerant temperature sensor 47 is stored in the controller 60. The stop detection temperature TW0 stored by the controller 60 is used for calculation of the predicted refrigerant temperature TF performed by the refrigerant temperature prediction means 65.

Ｓ３では、コントローラ６０の流路切替制御手段６１がヒータ４６への通電を開始し、サーモスタットバルブ４５を加温する。これにより、サーモスタットバルブ４５は、ラジエータ循環路５３側を開弁し、バイパス循環路５５側を閉弁する。   In S3, the flow path switching control means 61 of the controller 60 starts energizing the heater 46 and heats the thermostat valve 45. Thereby, the thermostat valve 45 opens the radiator circuit 53 side and closes the bypass circuit 55 side.

Ｓ４では、第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２を駆動する。冷媒循環路５０内の冷媒は、第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２により圧送され、ラジエータ４３を通流して燃料電池１の内部と外部とを循環する。
Ｓ５では、所定の駆動Ｄｕｔｙによりラジエータファン４４を駆動する。ラジエータファン４４は、ラジエータ４３に冷却風を供給する。これにより、冷媒は、燃料電池１から吸熱した後、ラジエータ４３から効率よく放熱できるので、燃料電池１を迅速に冷却できる。 In S4, the first refrigerant pump 41 and the second refrigerant pump 42 are driven. The refrigerant in the refrigerant circulation path 50 is pumped by the first refrigerant pump 41 and the second refrigerant pump 42, flows through the radiator 43, and circulates inside and outside the fuel cell 1.
In S5, the radiator fan 44 is driven with a predetermined drive duty. The radiator fan 44 supplies cooling air to the radiator 43. Thus, the refrigerant can efficiently dissipate heat from the radiator 43 after absorbing heat from the fuel cell 1, so that the fuel cell 1 can be quickly cooled.

（冷却系ユニットの故障検知）
Ｓ１１からＳ１６までは、冷却系ユニット４０の故障検知フローのサブルーチンとなっており、コントローラ６０の故障検知手段６９が行う。
Ｓ１１では、コントローラ６０の計時手段６３が計時した計時時間が、燃料電池１の発電停止時から所定時間経過したか否かを判断する。ここで、所定時間とは、冷媒の温度がサーモスタットバルブ４５の切替温度である第一温度閾値ＴＬ１以下になったと推定される時間をいう。
燃料電池１の発電停止時から所定時間経過した場合には、Ｓ１１で「ＹＥＳ」と判断し、冷媒の温度がサーモスタットバルブ４５の切替温度である第一温度閾値ＴＬ１以下になったと判断して、次のＳ１２に進む。
これに対して、燃料電池１の発電停止時から所定時間経過していない場合には、Ｓ１１で「ＮＯ」と判断し、冷媒の温度がサーモスタットバルブ４５の切替温度である第一温度閾値ＴＬ１よりも高いと判断して、計時手段６３が計時している計時時間の読み込みを再度行う。 (Cooling unit failure detection)
Steps S11 to S16 are a subroutine for the failure detection flow of the cooling system unit 40, and are performed by the failure detection means 69 of the controller 60.
In S <b> 11, it is determined whether or not the time measured by the time measuring unit 63 of the controller 60 has passed a predetermined time from when the fuel cell 1 stopped generating power. Here, the predetermined time refers to a time during which it is estimated that the temperature of the refrigerant has become equal to or lower than the first temperature threshold value TL1, which is the switching temperature of the thermostat valve 45.
When a predetermined time has elapsed since the time when the power generation of the fuel cell 1 was stopped, it is determined as “YES” in S11, and it is determined that the temperature of the refrigerant has become equal to or lower than the first temperature threshold TL1, which is the switching temperature of the thermostat valve 45, Proceed to the next S12.
On the other hand, if the predetermined time has not elapsed since the time when the power generation of the fuel cell 1 was stopped, “NO” is determined in S11, and the temperature of the refrigerant is more than the first temperature threshold value TL1 that is the switching temperature of the thermostat valve 45. The time measured by the time measuring means 63 is read again.

図３は、縦軸を温度とし、横軸を燃料電池１の発電停止時からの経過時間ｔとしたときの予測温度ＴＦの説明図である。
図４は、縦軸を予測温度とし、横軸を外気検出温度ＴＯとしたときの予測温度ＴＦの説明図である。
図５は、縦軸を予測温度とし、停止時検出温度ＴＷ０としたときの予測温度ＴＦの説明図である。
図６は、縦軸を予測温度とし、横軸をラジエータファン４４の駆動Ｄｕｔｙとしたときの予測温度ＴＦの説明図である。
Ｓ１２では、コントローラ６０の冷媒温度予測手段６５が冷媒の温度を予測する。経過時間ｔ、停止時検出温度ＴＷ０、外気検出温度ＴＯおよびラジエータファン４４の駆動Ｄｕｔｙに基づく予測温度ＴＦは、例えばコントローラ６０の冷媒温度予測手段６５に、予めマップとして記憶されている。 FIG. 3 is an explanatory diagram of the predicted temperature TF when the vertical axis is the temperature and the horizontal axis is the elapsed time t from when the fuel cell 1 stops generating power.
FIG. 4 is an explanatory diagram of the predicted temperature TF when the vertical axis is the predicted temperature and the horizontal axis is the outside air detection temperature TO.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the predicted temperature TF when the predicted temperature is the vertical axis and the detected temperature TW0 at the time of stoppage.
FIG. 6 is an explanatory diagram of the predicted temperature TF when the vertical axis is the predicted temperature and the horizontal axis is the drive duty of the radiator fan 44.
In S12, the refrigerant temperature predicting means 65 of the controller 60 predicts the temperature of the refrigerant. The estimated temperature TF based on the elapsed time t, the stop detection temperature TW0, the outside air detection temperature TO, and the driving duty of the radiator fan 44 is stored in advance as a map in the refrigerant temperature prediction means 65 of the controller 60, for example.

図３に示すように、冷媒は、燃料電池１の発電停止後、ラジエータ４３を通流して冷却される（図２におけるＳ３以降）。したがって、予測温度ＴＦは、経過時間ｔが長くなるにつれて、停止時検出温度ＴＷ０から単調に低くなる。
図４に示すように、燃料電池１の発電停止後、外気検出温度ＴＯが高いとき、冷媒の温度は高くなる傾向にある。したがって、予測温度ＴＦは、外気検出温度ＴＯが高くなるにつれて、単調に高くなる。さらに、燃料電池１の発電停止時からの経過時間ｔが短いと、冷媒の冷却時間も短くなるため、予測温度ＴＦは高くなる。
図５に示すように、燃料電池１の発電停止後、停止時検出温度ＴＷ０が高いとき、冷媒の温度は高くなる傾向にある。したがって、予測温度ＴＦは、停止時検出温度ＴＷ０が高くなるにつれて、単調に高くなる。さらに、燃料電池１の発電停止時からの経過時間ｔが短いと、冷媒の冷却時間も短くなるため、予測温度ＴＦは高くなる。 As shown in FIG. 3, after the power generation of the fuel cell 1 is stopped, the refrigerant flows through the radiator 43 and is cooled (after S3 in FIG. 2). Therefore, the predicted temperature TF decreases monotonously from the stop detection temperature TW0 as the elapsed time t increases.
As shown in FIG. 4, after the power generation of the fuel cell 1 is stopped, when the outside air detection temperature TO is high, the temperature of the refrigerant tends to increase. Therefore, the predicted temperature TF increases monotonously as the outside air detection temperature TO increases. Further, when the elapsed time t from when the fuel cell 1 stops generating power is short, the cooling time of the refrigerant is also short, and thus the predicted temperature TF is high.
As shown in FIG. 5, after the power generation of the fuel cell 1 is stopped, the temperature of the refrigerant tends to be high when the stop detection temperature TW0 is high. Therefore, the predicted temperature TF increases monotonously as the stop detection temperature TW0 increases. Further, when the elapsed time t from when the fuel cell 1 stops generating power is short, the cooling time of the refrigerant is also short, and thus the predicted temperature TF is high.

また、図６に示すように、ラジエータファン４４の駆動Ｄｕｔｙが高いと、ラジエータファン４４の回転数が高くなって冷媒の放熱が促進される。したがって、予測温度ＴＦは、ラジエータファン４４の駆動Ｄｕｔｙが高くなるにつれて、単調に低くなる。さらに、燃料電池１の発電停止時からの経過時間ｔが長いと、冷媒の冷却時間も長くなるため、予測温度ＴＦは低くなる。   In addition, as shown in FIG. 6, when the driving duty of the radiator fan 44 is high, the rotational speed of the radiator fan 44 is increased and heat dissipation of the refrigerant is promoted. Therefore, the predicted temperature TF decreases monotonously as the drive duty of the radiator fan 44 increases. Furthermore, if the elapsed time t from when the power generation of the fuel cell 1 is stopped is long, the cooling time of the refrigerant is also long, so the predicted temperature TF is low.

Ｓ１２における予測温度ＴＦは、図３に示す経過時間ｔに基づく予測温度ＴＦのマップに、図４に示す外気検出温度ＴＯに基づく予測温度ＴＦのマップ、図５に示す停止時検出温度ＴＷ０に基づく予測温度ＴＦのマップおよび図６に示す駆動Ｄｕｔｙに基づく予測温度ＴＦのマップを組み合わせたマップから算出する。   The predicted temperature TF in S12 is based on the predicted temperature TF map based on the elapsed time t shown in FIG. 3, the predicted temperature TF map based on the outside air detected temperature TO shown in FIG. 4, and the stop detected temperature TW0 shown in FIG. 5. It is calculated from a map obtained by combining the map of the predicted temperature TF and the map of the predicted temperature TF based on the drive duty shown in FIG.

具体的には、例えば、外気検出温度ＴＯが高い場合には、冷媒の冷却開始時における温度が高くなる。したがって、この場合の予測温度ＴＦのマップ（図３における一点鎖線のグラフ参照）は、温度が高い側にシフトし、温度の低下率が小さくなる。なお、停止時検出温度ＴＷ０高い場合にも、同様の理由から温度が高い側にシフトし、冷媒の温度の低下率が小さくなる。
また、例えば、ラジエータファン４４の駆動Ｄｕｔｙが高い場合には、冷媒の放熱が促進される。したがって、この場合の予測温度ＴＦのマップ（図３における二点鎖線のグラフ参照）は、温度が低い側にシフトし、温度の低下率が大きくなる。
所定時間ｔ１における予測温度ＴＦを算出した時点で、次のＳ１３に進む。 Specifically, for example, when the outside air detection temperature TO is high, the temperature at the start of cooling of the refrigerant becomes high. Therefore, the map of the predicted temperature TF in this case (see the dashed line graph in FIG. 3) shifts to a higher temperature side, and the temperature decrease rate becomes smaller. Even when the stop detection temperature TW0 is high, the temperature is shifted to the higher side for the same reason, and the rate of decrease in the refrigerant temperature is reduced.
Further, for example, when the driving duty of the radiator fan 44 is high, heat dissipation of the refrigerant is promoted. Therefore, the map of the predicted temperature TF in this case (see the two-dot chain line graph in FIG. 3) shifts to the lower temperature side, and the rate of temperature decrease increases.
When the predicted temperature TF at the predetermined time t1 is calculated, the process proceeds to the next S13.

Ｓ１３では、コントローラ６０の温度差算出手段６７が、所定時間ｔ１における冷媒検出温度ＴＷを読み込み、Ｓ１２で算出した予測温度ＴＦと所定時間ｔ１における冷媒検出温度ＴＷとの温度差Ｔｓを算出する。ここで、温度差Ｔｓは、所定時間ｔ１における予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷとの差分の絶対値である。   In S13, the temperature difference calculation means 67 of the controller 60 reads the refrigerant detection temperature TW at the predetermined time t1, and calculates the temperature difference Ts between the predicted temperature TF calculated in S12 and the refrigerant detection temperature TW at the predetermined time t1. Here, the temperature difference Ts is an absolute value of a difference between the predicted temperature TF and the refrigerant detection temperature TW at the predetermined time t1.

図７は、Ｓ１４における故障検知の説明図である。
Ｓ１４では、コントローラ６０の故障検知手段６９が、Ｓ１３で算出した温度差Ｔｓと、予め設定された故障判定閾値Ｔ１との比較を行い、温度差Ｔｓが故障判定閾値Ｔ１以上であるか否かを判断する。
具体的には、図７に示すように、予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷ（図７における二点鎖線のグラフ参照）との温度差Ｔｓが故障判定閾値Ｔ１以上である場合には、Ｓ１４で「ＹＥＳ」と判断する。これにより、冷却系ユニット４０が異常であると判断し（Ｓ１５）、冷却系ユニット４０を構成する各冷却系デバイスのいずれかに故障があると判断する。 FIG. 7 is an explanatory diagram of failure detection in S14.
In S14, the failure detection means 69 of the controller 60 compares the temperature difference Ts calculated in S13 with a preset failure determination threshold T1, and determines whether or not the temperature difference Ts is greater than or equal to the failure determination threshold T1. to decide.
Specifically, as shown in FIG. 7, when the temperature difference Ts between the predicted temperature TF and the refrigerant detection temperature TW (see the two-dot chain line graph in FIG. 7) is equal to or greater than the failure determination threshold value T1, in S14. Judge “YES”. Thereby, it is determined that the cooling system unit 40 is abnormal (S15), and it is determined that any of the cooling system devices constituting the cooling system unit 40 has a failure.

これに対して、予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷ（図７における一点鎖線のグラフ参照）との温度差Ｔｓが故障判定閾値Ｔ１未満である場合には、Ｓ１４で「ＮＯ」と判断する。これにより、冷却系ユニット４０が正常であると判断し（Ｓ１６）、冷却系ユニット４０を構成する各冷却系デバイスのいずれにも故障がないと判断する。
冷却系ユニット４０が故障しているか否かを判断した時点で、冷却系ユニット４０の故障検知フローのサブルーチンが終了し、次のＳ２０に進む。 On the other hand, if the temperature difference Ts between the predicted temperature TF and the refrigerant detection temperature TW (see the dashed line graph in FIG. 7) is less than the failure determination threshold value T1, “NO” is determined in S14. Thereby, it is determined that the cooling system unit 40 is normal (S16), and it is determined that there is no failure in any of the cooling system devices constituting the cooling system unit 40.
When it is determined whether or not the cooling system unit 40 has failed, the failure detection flow subroutine of the cooling system unit 40 ends, and the process proceeds to the next S20.

Ｓ２０では、冷媒検出温度ＴＷが第二温度閾値ＴＬ２以下か否かを判断する。
冷媒検出温度ＴＷが第二温度閾値ＴＬ２以下である場合には、Ｓ２０で「ＹＥＳ」と判断し、冷媒の温度が十分に低下していると判断して次のＳ２１に進む。
これに対して、冷媒検出温度ＴＷが第二温度閾値ＴＬ２よりも大きい場合には、Ｓ２０で「ＮＯ」と判断し、冷媒の温度が十分に低下していないと判断して、冷媒検出温度ＴＷの読み込みを再度行う。 In S20, it is determined whether or not the refrigerant detection temperature TW is equal to or lower than the second temperature threshold TL2.
When the refrigerant detection temperature TW is equal to or lower than the second temperature threshold TL2, it is determined “YES” in S20, it is determined that the temperature of the refrigerant is sufficiently lowered, and the process proceeds to the next S21.
On the other hand, when the refrigerant detection temperature TW is higher than the second temperature threshold TL2, it is determined “NO” in S20, it is determined that the temperature of the refrigerant is not sufficiently lowered, and the refrigerant detection temperature TW is determined. Read again.

Ｓ２１では、コントローラ６０の流路切替制御手段６１がヒータ４６への通電を停止し、サーモスタットバルブ４５への加温を停止する。これにより、サーモスタットバルブ４５は、第二温度閾値ＴＬ２以下の冷媒によって、切替温度以下（すなわち第一温度閾値ＴＬ１以下）に冷却され、ラジエータ循環路５３側を閉弁し、バイパス循環路５５側を開弁する。
Ｓ２２では、第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２を停止する。
Ｓ２３では、ラジエータファン４４を停止する。
ラジエータファン４４を停止した時点で、燃料電池１の停止制御方法のフローが終了する。 In S <b> 21, the flow path switching control means 61 of the controller 60 stops the energization of the heater 46 and stops the heating to the thermostat valve 45. As a result, the thermostat valve 45 is cooled to the switching temperature or lower (that is, the first temperature threshold TL1 or lower) by the refrigerant having the second temperature threshold TL2 or lower, the radiator circulation path 53 side is closed, and the bypass circulation path 55 side is closed. Open the valve.
In S22, the first refrigerant pump 41 and the second refrigerant pump 42 are stopped.
In S23, the radiator fan 44 is stopped.
When the radiator fan 44 is stopped, the flow of the stop control method for the fuel cell 1 ends.

（効果）
実施形態によれば、流路切替制御手段６１は、燃料電池１の発電停止後、冷媒の温度が第一温度閾値ＴＬ１よりも低い第二温度閾値ＴＬ２になるまでラジエータ循環路５３へ冷媒を通流させるので（Ｓ２０）、ラジエータ４３により冷媒の放熱を効果的に行うことができる。したがって、燃料電池１の発電停止後に、燃料電池１を迅速に冷却できるので、燃料電池１の劣化を抑制できる。
また、燃料電池１の発電停止の度に冷却系ユニット４０の故障検知を行うことができるので、燃料電池１の発電中のみに冷却系ユニット４０の故障検知を行う場合よりも、頻繁に冷却系ユニット４０の故障検知を行うことができる。したがって、冷却系ユニット４０の故障を速やかに検知できる。しかも、冷媒の温度が第一温度閾値ＴＬ１よりも低い第二温度閾値ＴＬ２になるまでラジエータ循環路５３に冷媒を通流させることにより、冷媒の温度の低下率が高いときに故障判定閾値Ｔ１と比較して冷却系ユニット４０の故障検知を行うので、冷却系ユニット４０の故障時には、予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷとの差が大きくなる傾向にある。したがって、冷却系ユニット４０の故障を精度よく確実に検知できる。 (effect)
According to the embodiment, the flow path switching control means 61 passes the refrigerant to the radiator circulation path 53 until the temperature of the refrigerant reaches the second temperature threshold value TL2 lower than the first temperature threshold value TL1 after the power generation of the fuel cell 1 is stopped. Since it is made to flow (S20), the radiator 43 can effectively radiate the refrigerant. Therefore, since the fuel cell 1 can be quickly cooled after the power generation of the fuel cell 1 is stopped, deterioration of the fuel cell 1 can be suppressed.
Further, since the failure detection of the cooling system unit 40 can be performed every time the power generation of the fuel cell 1 is stopped, the cooling system is more frequently used than when the failure detection of the cooling system unit 40 is detected only during the power generation of the fuel cell 1. The failure detection of the unit 40 can be performed. Therefore, the failure of the cooling system unit 40 can be detected quickly. In addition, by causing the refrigerant to flow through the radiator circulation path 53 until the refrigerant temperature reaches the second temperature threshold TL2 lower than the first temperature threshold TL1, the failure determination threshold T1 is Since the failure detection of the cooling system unit 40 is performed in comparison, the difference between the predicted temperature TF and the refrigerant detection temperature TW tends to increase when the cooling system unit 40 fails. Therefore, the failure of the cooling system unit 40 can be detected accurately and reliably.

（実施形態の変形例）
図８は、実施形態の変形例に係る故障検知の説明図である。
実施形態では、Ｓ１４において、温度差Ｔｓと故障判定閾値Ｔ１との比較を行い、温度差Ｔｓが故障判定閾値Ｔ１以上であるか否かを判断し、各冷却系デバイスのいずれかに故障があるか否かを判断していた。
これに対して、実施形態の変形例では、Ｓ１４において、温度差Ｔｓと故障判定閾値Ｔ１との比較を行い、温度差Ｔｓが故障判定閾値Ｔ１以上であるか否かを判断し、各冷却系デバイスのいずれかに故障があるか否かを判断するのに加え、いずれの冷却系デバイスが故障しているのかを判断する点で、実施形態とは異なっている。なお、実施形態と同様の構成部分については説明を省略する。 (Modification of the embodiment)
FIG. 8 is an explanatory diagram of failure detection according to a modification of the embodiment.
In the embodiment, in S14, the temperature difference Ts is compared with the failure determination threshold value T1, and it is determined whether or not the temperature difference Ts is greater than or equal to the failure determination threshold value T1, and any of the cooling system devices has a failure. It was judged whether or not.
On the other hand, in the modification of the embodiment, in S14, the temperature difference Ts is compared with the failure determination threshold value T1, and it is determined whether or not the temperature difference Ts is equal to or greater than the failure determination threshold value T1. In addition to determining whether or not any of the devices has a failure, it is different from the embodiment in that it is determined which of the cooling system devices has failed. In addition, description is abbreviate | omitted about the component similar to embodiment.

図８に示すように、故障検知手段６９には、故障判定閾値Ｔ１に加えて、故障判定閾値Ｔ１よりも大きな第二故障判定閾値Ｔ２、第二故障判定閾値Ｔ２よりも大きな第三故障判定閾値Ｔ３および第三故障判定閾値Ｔ３よりも大きな第四故障判定閾値Ｔ４が予め設定されている。
予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷ（図８における二点鎖線のグラフ参照）との温度差Ｔｓが故障判定閾値Ｔ１以上である場合には、Ｓ１４で「ＹＥＳ」と判断する。これにより、冷却系ユニット４０が異常であると判断し（Ｓ１５）、冷却系ユニット４０を構成する各冷却系デバイス（第一冷媒ポンプ４１、第二冷媒ポンプ４２、ラジエータファン４４、サーモスタットバルブ４５、ヒータ４６および冷媒温度センサ４７）のいずれかに故障があると判断する。 As shown in FIG. 8, in addition to the failure determination threshold T1, the failure detection means 69 includes a second failure determination threshold T2 larger than the failure determination threshold T1 and a third failure determination threshold larger than the second failure determination threshold T2. A fourth failure determination threshold value T4 larger than T3 and the third failure determination threshold value T3 is set in advance.
If the temperature difference Ts between the predicted temperature TF and the refrigerant detection temperature TW (see the two-dot chain line graph in FIG. 8) is equal to or greater than the failure determination threshold value T1, “YES” is determined in S14. Thereby, it is determined that the cooling system unit 40 is abnormal (S15), and each cooling system device (the first refrigerant pump 41, the second refrigerant pump 42, the radiator fan 44, the thermostat valve 45, the It is determined that there is a failure in either the heater 46 or the refrigerant temperature sensor 47).

さらに、Ｓ１４では、温度差Ｔｓの大きさに応じて、第一冷媒ポンプ４１、第二冷媒ポンプ４２、ラジエータファン４４、サーモスタットバルブ４５、ヒータ４６および冷媒温度センサ４７のいずれが故障しているかを判断する。
具体的には、
Ｔ１≦Ｔｓ＜Ｔ２・・・（１）
を満足するとき、故障検知手段６９は、少なくとも第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２のいずれかが故障していると判断する。これは、第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２のいずれかが一方の冷媒ポンプが故障していても、他方の冷媒ポンプは駆動するため冷媒は循環可能であるため、予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷとの温度差Ｔｓがそれほど大きくならないと考えられるからである。 Furthermore, in S14, which one of the first refrigerant pump 41, the second refrigerant pump 42, the radiator fan 44, the thermostat valve 45, the heater 46, and the refrigerant temperature sensor 47 has failed according to the magnitude of the temperature difference Ts. to decide.
In particular,
T1 ≦ Ts <T2 (1)
Is satisfied, the failure detection means 69 determines that at least one of the first refrigerant pump 41 and the second refrigerant pump 42 has failed. This is because, even if one of the first refrigerant pump 41 and the second refrigerant pump 42 fails, the other refrigerant pump can be driven to circulate the refrigerant, so that the predicted temperature TF and the refrigerant This is because it is considered that the temperature difference Ts from the detected temperature TW does not become so large.

また、
Ｔ２≦Ｔｓ＜Ｔ３・・・（２）
を満足するとき、故障検知手段６９は、少なくともラジエータファン４４が故障していると判断する。これは、ラジエータファン４４が故障していても、ラジエータ４３から放熱は可能であるため、予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷとの温度差Ｔｓが極端に大きくならないと考えられるからである。 Also,
T2 ≦ Ts <T3 (2)
Is satisfied, the failure detection means 69 determines that at least the radiator fan 44 has failed. This is because it is considered that the temperature difference Ts between the predicted temperature TF and the refrigerant detection temperature TW does not become extremely large because heat can be radiated from the radiator 43 even if the radiator fan 44 fails.

また、
Ｔ３≦Ｔｓ＜Ｔ４・・・（３）
を満足するとき、故障検知手段６９は、少なくともサーモスタットバルブ４５およびヒータ４６のいずれかが故障していると判断する。これは、サーモスタットバルブ４５およびヒータ４６のいずれかが故障していると、冷媒はラジエータ４３を通流できないため、予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷとの温度差Ｔｓが大きくなると考えられるからである。 Also,
T3 ≦ Ts <T4 (3)
Is satisfied, the failure detection means 69 determines that at least one of the thermostat valve 45 and the heater 46 has failed. This is because if one of the thermostat valve 45 and the heater 46 is out of order, the refrigerant cannot flow through the radiator 43, so that the temperature difference Ts between the predicted temperature TF and the detected refrigerant temperature TW is considered to increase. .

また、
Ｔ４≦Ｔｓ・・・（４）
を満足するとき、少なくとも冷媒温度センサ４７が故障していると判断する。これは、冷媒温度センサ４７が故障していると、例えば冷媒検出温度ＴＷが０℃に張り付くなどして異常値を示すため、温度差Ｔｓが極端に大きくなると考えられるからである。 Also,
T4 ≦ Ts (4)
Is satisfied, it is determined that at least the refrigerant temperature sensor 47 has failed. This is because if the refrigerant temperature sensor 47 is out of order, the temperature difference Ts is considered to be extremely large because, for example, the refrigerant detection temperature TW sticks to 0 ° C. and exhibits an abnormal value.

図８に、冷媒検出温度ＴＷのグラフの一例を図示する。図８に示す冷媒検出温度ＴＷ（二点鎖線参照）は、予測温度ＴＦと冷媒検出温度ＴＷとの温度差Ｔｓが（３）式を満足している。したがって、Ｓ１４において、故障検知手段６９は、少なくともサーモスタットバルブ４５およびヒータ４６のいずれかが故障していると判断する。
実施形態の変形例によれば、複数の冷却系デバイスのうち故障している冷却系デバイスを容易に特定できるので、その後のメンテナンスを迅速に行うことができる。 FIG. 8 illustrates an example of a graph of the refrigerant detection temperature TW. In the refrigerant detection temperature TW (see the two-dot chain line) shown in FIG. 8, the temperature difference Ts between the predicted temperature TF and the refrigerant detection temperature TW satisfies the expression (3). Therefore, in S14, the failure detection unit 69 determines that at least one of the thermostat valve 45 and the heater 46 has failed.
According to the modified example of the embodiment, since the cooling system device that has failed among the plurality of cooling system devices can be easily identified, the subsequent maintenance can be performed quickly.

なお、この発明の技術範囲は上記の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において種々の変更を加えることが可能である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

実施形態では、流路切替弁としてサーモスタットバルブ４５を採用したが、例えば三方弁を採用してもよい。ただし、サーモスタットバルブ４５は、自動的にラジエータ循環路５３とバイパス循環路５５とを切り替えることができる。したがって、特別な制御を行うことなく、ラジエータ循環路５３とバイパス循環路５５とを簡単に切り替えることができ、燃料電池システム１００を低コストに構成できる点で、実施形態に優位性がある。   In the embodiment, the thermostat valve 45 is employed as the flow path switching valve. However, for example, a three-way valve may be employed. However, the thermostat valve 45 can automatically switch between the radiator circulation path 53 and the bypass circulation path 55. Therefore, the embodiment is advantageous in that the radiator circuit 53 and the bypass circuit 55 can be easily switched without performing special control, and the fuel cell system 100 can be configured at low cost.

実施形態では、第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２の二個の冷媒ポンプを設けていたが、冷媒ポンプの個数は一個であってもよい。ただし、冷媒ポンプを二個設けることにより、冷媒ポンプが一個の場合よりも冷媒の流量を増大でき、かつ冷媒の流量の目標値に対して精度よく制御できる点で、実施形態に優位性がある。   In the embodiment, the two refrigerant pumps of the first refrigerant pump 41 and the second refrigerant pump 42 are provided, but the number of refrigerant pumps may be one. However, by providing two refrigerant pumps, the embodiment is advantageous in that the flow rate of the refrigerant can be increased as compared with the case where there is only one refrigerant pump and the target value of the refrigerant flow rate can be accurately controlled. .

実施形態では、第一冷媒ポンプ４１を冷媒導入路５１に配置し、第二冷媒ポンプ４２をラジエータ循環路５３に配置していたが、第一冷媒ポンプ４１および第二冷媒ポンプ４２の配置位置は実施形態に限定されない。例えば、第一冷媒ポンプ４１を冷媒導入路５１に配置し、第二冷媒ポンプ４２を冷媒排出路５２に配置してもよい。   In the embodiment, the first refrigerant pump 41 is arranged in the refrigerant introduction path 51 and the second refrigerant pump 42 is arranged in the radiator circulation path 53. However, the arrangement positions of the first refrigerant pump 41 and the second refrigerant pump 42 are as follows. It is not limited to the embodiment. For example, the first refrigerant pump 41 may be arranged in the refrigerant introduction path 51 and the second refrigerant pump 42 may be arranged in the refrigerant discharge path 52.

実施形態では、予測温度ＴＦのマップは、経過時間ｔ、外気検出温度ＴＯ、停止時検出温度ＴＷ０および駆動Ｄｕｔｙのすべてに基づき作成されていたが、少なくとも経過時間ｔに基づいて作成されていればよい。また、経過時間ｔに外気検出温度ＴＯ、停止時検出温度ＴＷ０および駆動Ｄｕｔｙのいずれかを組み合わせて、予測温度ＴＦのマップを作成してもよい。   In the embodiment, the map of the predicted temperature TF is created based on all of the elapsed time t, the outside air detection temperature TO, the stop detection temperature TW0, and the drive duty. However, if the map is created based on at least the elapsed time t. Good. Further, a map of the predicted temperature TF may be created by combining any one of the outside air detection temperature TO, the stop detection temperature TW0, and the drive duty with the elapsed time t.

実施形態では、Ｓ１１により、コントローラ６０の計時手段６３が計時した計時時間が、燃料電池１の発電停止時から所定時間経過したか否かを判断することにより、第一温度閾値ＴＬ１以下であるか否かを判断していた。これに対して、例えば、冷媒温度センサ４７により検出された冷媒検出温度ＴＷを直接読み込み、第一温度閾値ＴＬ１以下であるか否かを判断してもよい。   In the embodiment, whether or not the time measured by the time measuring means 63 of the controller 60 is equal to or less than the first temperature threshold TL1 by determining whether or not a predetermined time has elapsed from when the fuel cell 1 stopped generating power in S11. I was deciding whether or not. On the other hand, for example, the refrigerant detection temperature TW detected by the refrigerant temperature sensor 47 may be directly read to determine whether the temperature is equal to or lower than the first temperature threshold TL1.

実施形態では、冷媒検出温度ＴＷが第二温度閾値ＴＬ２よりも大きい場合には、Ｓ２０で「ＮＯ」と判断し、冷媒の温度が十分に低下していないと判断して、冷媒検出温度ＴＷの読み込みを再度行っていた。これに対して、例えば、Ｓ２０で「ＮＯ」と判断し、冷媒の温度が十分に低下していないと判断したときに、Ｓ１１に戻ってもよい。これにより、冷媒の温度の低下率が高いときに、冷却系ユニット４０の故障検知を繰り返し行うことができるので、冷却系ユニット４０の故障を精度よく確実に検知できる。   In the embodiment, when the refrigerant detection temperature TW is higher than the second temperature threshold TL2, it is determined “NO” in S20, it is determined that the temperature of the refrigerant is not sufficiently lowered, and the refrigerant detection temperature TW Reading was done again. On the other hand, for example, when it is determined “NO” in S20 and it is determined that the temperature of the refrigerant is not sufficiently lowered, the process may return to S11. Thereby, when the rate of decrease in the temperature of the refrigerant is high, failure detection of the cooling system unit 40 can be repeatedly performed, so that failure of the cooling system unit 40 can be detected accurately and reliably.

１ 燃料電池
４０ 冷却系ユニット
４１ 第一冷媒ポンプ（冷媒ポンプ）
４２ 第二冷媒ポンプ（冷媒ポンプ）
４３ ラジエータ
４４ ラジエータファン
４５ サーモスタットバルブ（流路切替弁）
４６ ヒータ
４７ 冷媒温度センサ（温度検出手段）
５１ 冷媒導入路
５２ 冷媒排出路
５３ ラジエータ循環路
５５ バイパス循環路
６０ コントローラ（制御部）
６１ 流路切替制御手段
６３ 計時手段
６５ 冷媒温度予測手段
６７ 温度差算出手段
６９ 故障検知手段
１００ 燃料電池システム
Ｔ１ 故障判定閾値
ＴＦ 予測温度
ＴＬ１ 第一温度閾値
ＴＬ２ 第二温度閾値
Ｔｓ 温度差
ＴＷ 冷媒検出温度（検出温度） 1 Fuel Cell 40 Cooling System Unit 41 First Refrigerant Pump (Refrigerant Pump)
42 Second refrigerant pump (refrigerant pump)
43 Radiator 44 Radiator fan 45 Thermostat valve (flow path switching valve)
46 Heater 47 Refrigerant temperature sensor (temperature detection means)
51 Refrigerant introduction path 52 Refrigerant discharge path 53 Radiator circulation path 55 Bypass circulation path 60 Controller (control unit)
61 Flow path switching control means 63 Timekeeping means 65 Refrigerant temperature prediction means 67 Temperature difference calculation means 69 Failure detection means 100 Fuel cell system T1 Failure judgment threshold TF Predicted temperature TL1 First temperature threshold TL2 Second temperature threshold Ts Temperature difference TW Refrigerant detection Temperature (detected temperature)

Claims (5)

燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池の冷却を行う冷媒の放熱を行うラジエータと、
前記ラジエータに送風するラジエータファンと、
前記冷媒の循環を行う冷媒ポンプと、
前記冷媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記燃料電池に前記冷媒を導入する冷媒導入路と、
前記燃料電池を通流した後の前記冷媒を排出する冷媒排出路と、
前記ラジエータを通流して前記冷媒排出路から前記冷媒導入路へ前記冷媒を循環させるラジエータ循環路と、
前記ラジエータをバイパスして前記冷媒排出路から前記冷媒導入路へ前記冷媒を循環させるバイパス循環路と、
前記バイパス循環路と、前記冷媒導入路または前記冷媒排出路との接続部に設けられ、前記燃料電池の発電中に、前記冷媒の温度が第一温度閾値以下となった場合に、前記バイパス循環路へ前記冷媒を通流させるように設定された流路切替弁と、
前記燃料電池の発電停止後に、前記燃料電池の停止制御を行う制御部と、
を備えた燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記燃料電池の発電停止後に、前記冷媒の温度が前記第一温度閾値よりも低い第二温度閾値になるまで前記ラジエータ循環路へ前記冷媒を通流させるように前記流路切替弁を制御する流路切替制御手段と、
冷却系デバイスとして少なくとも前記ラジエータファン、前記冷媒ポンプ、前記温度検出手段および前記流路切替弁を備えた冷却系ユニットの故障検知を行う故障検知手段と、
を備え、
前記故障検知手段は、前記燃料電池の発電停止後に、前記冷媒の温度が前記第一温度閾値以下であって前記第二温度閾値よりも大きい場合に、前記冷却系ユニットの故障検知を行うことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates electricity by a reaction between the fuel gas and the oxidant gas;
A radiator that radiates heat of a refrigerant that cools the fuel cell;
A radiator fan for blowing air to the radiator;
A refrigerant pump for circulating the refrigerant;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the refrigerant;
A refrigerant introduction path for introducing the refrigerant into the fuel cell;
A refrigerant discharge path for discharging the refrigerant after flowing through the fuel cell;
A radiator circulation path for circulating the refrigerant from the refrigerant discharge path to the refrigerant introduction path through the radiator;
A bypass circulation path that bypasses the radiator and circulates the refrigerant from the refrigerant discharge path to the refrigerant introduction path;
The bypass circulation path is provided at a connection portion between the bypass circulation path and the refrigerant introduction path or the refrigerant discharge path, and when the temperature of the refrigerant becomes equal to or lower than a first temperature threshold during power generation of the fuel cell. A flow path switching valve set to flow the refrigerant through the path;
A control unit that performs stop control of the fuel cell after stopping the power generation of the fuel cell;
A fuel cell system comprising:
The controller is
A flow for controlling the flow path switching valve so that the refrigerant flows through the radiator circuit until the temperature of the refrigerant reaches a second temperature threshold value lower than the first temperature threshold value after the fuel cell power generation is stopped. Road switching control means;
Failure detection means for detecting failure of a cooling system unit including at least the radiator fan, the refrigerant pump, the temperature detection means, and the flow path switching valve as a cooling system device;
With
The failure detection means performs failure detection of the cooling system unit when the temperature of the refrigerant is equal to or lower than the first temperature threshold and higher than the second temperature threshold after stopping the power generation of the fuel cell. A fuel cell system. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記流路切替弁は、サーモスタットバルブであり、
前記サーモスタットバルブは、前記サーモスタットバルブを加温するヒータを備え、
前記流路切替制御手段は、前記燃料電池の発電停止後に、前記ヒータから前記サーモスタットバルブへの加温を制御することにより、前記冷媒の温度が前記第二温度閾値となるまで、前記ラジエータ循環路へ前記冷媒を通流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 1,
The flow path switching valve is a thermostat valve,
The thermostat valve includes a heater for heating the thermostat valve,
The flow path switching control means controls the heating from the heater to the thermostat valve after stopping the power generation of the fuel cell, until the temperature of the refrigerant reaches the second temperature threshold value. A fuel cell system, wherein the refrigerant is allowed to flow. 請求項１または２に記載の燃料電池システムであって、
前記制御部は、
前記燃料電池の発電停止時からの経過時間を計時する計時手段と、
少なくとも前記計時手段により計時された経過時間に基づいて、前記冷媒の温度を予測する冷媒温度予測手段と、
前記冷媒温度予測手段により予測された予測温度と、前記温度検出手段により検出された検出温度とを比較し、前記予測温度と前記検出温度との温度差を算出する温度差算出手段と、
を備え、
前記故障検知手段は、前記温度差算出手段により算出された前記温度差が、予め設定された故障判定閾値以上である場合には、前記各冷却系デバイスのうちいずれかが故障していると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 1 or 2,
The controller is
A time measuring means for measuring an elapsed time from when the power generation of the fuel cell is stopped;
Refrigerant temperature predicting means for predicting the temperature of the refrigerant based on at least the elapsed time timed by the time measuring means;
A temperature difference calculating means for comparing the predicted temperature predicted by the refrigerant temperature predicting means with the detected temperature detected by the temperature detecting means and calculating a temperature difference between the predicted temperature and the detected temperature;
With
The failure detection unit determines that any one of the cooling system devices has failed when the temperature difference calculated by the temperature difference calculation unit is greater than or equal to a preset failure determination threshold. A fuel cell system. 請求項１または２に記載の燃料電池システムであって、
前記故障検知手段は、前記温度差算出手段により算出された前記温度差に対応して、前記各冷却系デバイスのうちいずれの冷却系デバイスが故障しているの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 1 or 2,
The failure detection means determines which cooling system device of each of the cooling system devices has failed in response to the temperature difference calculated by the temperature difference calculation means. Battery system. 燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池の冷却を行う冷媒の放熱を行うラジエータと、
前記ラジエータに送風するラジエータファンと、
前記冷媒の循環を行う冷媒ポンプと、
前記冷媒の温度を検出する温度検出手段と、
前記燃料電池に前記冷媒を導入する冷媒導入路と、
前記燃料電池を通流した後の前記冷媒を排出する冷媒排出路と、
前記ラジエータを通流して前記冷媒排出路から前記冷媒導入路へ前記冷媒を循環させるラジエータ循環路と、
前記ラジエータをバイパスして前記冷媒排出路から前記冷媒導入路へ前記冷媒を循環させるバイパス循環路と、
前記バイパス循環路と、前記冷媒導入路または前記冷媒排出路との接続部に設けられ、前記燃料電池の発電中に、前記冷媒の温度が第一温度閾値以下となった場合に、前記バイパス循環路へ前記冷媒を通流させるように設定された流路切替弁と、
を備えた燃料電池システムの制御方法であって、
前記燃料電池の発電停止後に、前記温度検出手段により検出された前記冷媒の温度が、前記第一温度閾値よりも低い第二温度閾値になるまで前記ラジエータ循環路に前記冷媒を通流させるステップと、
冷却系デバイスとして少なくとも前記ラジエータファン、前記冷媒ポンプ、前記温度検出手段および前記流路切替弁を備えた冷却系ユニットの故障検知を行うステップと、
を備え、
前記冷却系ユニットの故障検知を行うステップは、前記燃料電池の発電停止後に、前記冷媒の温度が前記第一温度閾値以下であって前記第二温度閾値よりも大きい場合に前記冷却系ユニットの故障検知を行うことを特徴とする燃料電池システムの制御方法。 A fuel cell that generates electricity by a reaction between the fuel gas and the oxidant gas;
A radiator that radiates heat of a refrigerant that cools the fuel cell;
A radiator fan for blowing air to the radiator;
A refrigerant pump for circulating the refrigerant;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the refrigerant;
A refrigerant introduction path for introducing the refrigerant into the fuel cell;
A refrigerant discharge path for discharging the refrigerant after flowing through the fuel cell;
A radiator circulation path for circulating the refrigerant from the refrigerant discharge path to the refrigerant introduction path through the radiator;
A bypass circulation path that bypasses the radiator and circulates the refrigerant from the refrigerant discharge path to the refrigerant introduction path;
The bypass circulation path is provided at a connection portion between the bypass circulation path and the refrigerant introduction path or the refrigerant discharge path, and when the temperature of the refrigerant becomes equal to or lower than a first temperature threshold during power generation of the fuel cell. A flow path switching valve set to flow the refrigerant through the path;
A control method for a fuel cell system comprising:
Passing the refrigerant through the radiator circulation path until the temperature of the refrigerant detected by the temperature detection means becomes a second temperature threshold value lower than the first temperature threshold value after the fuel cell power generation is stopped; ,
Detecting a failure of a cooling system unit including at least the radiator fan, the refrigerant pump, the temperature detection means, and the flow path switching valve as a cooling system device;
With
The step of detecting the failure of the cooling system unit is the failure of the cooling system unit when the temperature of the refrigerant is equal to or lower than the first temperature threshold value and greater than the second temperature threshold value after stopping the power generation of the fuel cell. A control method for a fuel cell system, wherein detection is performed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102015003028A1 (en) * 2015-03-10 2016-09-15 Daimler Ag Cooling arrangement for cooling a fuel cell
JP6222160B2 (en) * 2015-04-10 2017-11-01 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and control method thereof
JP6802984B2 (en) * 2017-04-14 2020-12-23 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell cooling system
JP7151553B2 (en) * 2019-03-01 2022-10-12 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
JP2619947B2 (en) * 1989-03-03 1997-06-11 東北電力株式会社 Fuel cell generator
JP2005285502A (en) * 2004-03-29 2005-10-13 Aisin Seiki Co Ltd Fuel cell system
JP2006260966A (en) * 2005-03-17 2006-09-28 Toyota Motor Corp Fuel cell system and temperature adjusting method for fuel cell
JP4872333B2 (en) * 2005-12-09 2012-02-08 株式会社デンソー Fuel cell system
JP2010153067A (en) * 2008-12-24 2010-07-08 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system

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