燃料电池系统的冷却介质的流量控制方法及燃料电池系统的利记博彩app
【专利说明】燃料电池系统的冷却介质的流量控制方法及燃料电池系统
[0001]本申请主张基于在2014年11月10日提出申请的申请编号2014-227848号的日本专利申请的优先权，并将其公开的全部通过参照而援引于本申请。
技术领域
[0002]本发明涉及燃料电池系统中的冷却介质的流量控制。
【背景技术】
[0003]以往，提出了如下的技术:在具有由层叠的多个单电池构成的单电池组的燃料电池系统中，在冰点下起动时，在使冷却水的栗停止而不使冷却水循环的状态下进行预热，使发电部位急速升温(JP2010-186599A)。
【发明内容】
[0004]然而，在上述的技术中，对于如位于单电池组的端部的单电池那样比其他的单电池难以升温的单电池，无法从其他的单电池经由冷却水提供废热。因此，有在单电池组内产生温度分布而单电池组整体升温至规定温度需要长时间的课题。而且，在各单电池内，也无法将更容易升温的氧化剂气体的入口侧的废热经由冷却水向氧化剂气体的出口侧引导。因此，在各单电池内产生温度分布，存在单电池组整体升温至规定温度需要长时间的问题。这样的课题并不局限于冷却水，在为了调整单电池组的温度而使不冻液及空气等的任意的种类的冷却介质循环的燃料电池系统中是共通的课题。此外，在以往的燃料电池系统中，希望其小型化、低成本化、省资源化、制造的容易化、易使用度的提高等。
[0005]本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出，能够作为以下的方式实现。
[0006](I)根据本发明的一方式，提供一种燃料电池系统中的冷却介质的流量控制方法，所述燃料电池系统具有燃料电池、在所述燃料电池的内部形成的所述冷却介质的内部流路、在所述燃料电池的外部形成且与所述内部流路连接而形成所述冷却介质的循环流路的外部流路。该方法包括:判定所述循环流路内的向所述内部流路的入口处的所述冷却介质的温度即入口温度是否为在所述燃料电池内生成水不冻结的温度范围的下限温度以上的工序；及调整所述循环流路中的所述冷却介质的流量的工序，即，在判定为所述入口温度为所述下限温度以上的情况下，将所述循环流路中的所述冷却介质的流量调整成比通常流量多，所述通常流量为通常动作时所述燃料电池产生与该调整时的所述燃料电池的发热量相同的发热量时的所述冷却介质的流量，在判定为所述入口温度不为所述下限温度以上的情况下，将所述循环流路中的所述冷却介质的流量调整成所述通常流量以下的工序。
[0007]根据该方式的方法，在入口温度为燃料电池内生成水不冻结的温度范围的下限温度以上的情况下，将循环流路中的冷却介质的流量调整成比通常流量多，因此促进燃料电池内的热量的传导而能够抑制燃料电池内的温度分布的发生。因此，能够缩短燃料电池整体的升温时间，能够缩短燃料电池系统的预热运转所需的时间。而且，在该方式的燃料电池系统中，根据入口温度是否为下限温度以上的判定结果而将冷却介质的流量调整成比通常流量多，使用入口温度作为在该判定中使用的温度。在此，入口温度是在循环流路中最低的温度，因此在上述温度比生成水不再冻结的温度范围的下限值高的情况下，在循环流路的任意的位置都是比该下限值高的温度。因此，将冷却介质的流量调整成比通常流量多的结果是，与在判定工序中使用其他的部位的温度的情况相比，能够更可靠地抑制燃料电池中发生生成水的再冻结的情况。
[0008](2)在上述方式的方法中，可以的是，调整所述循环流路中的所述冷却介质的流量的工序包括如下工序:在判定为所述入口温度不为所述下限温度以上的情况下，将所述循环流路中的所述冷却介质的流量调整成比所述通常流量少，该通常流量是通常动作时所述燃料电池产生与该调整时的所述燃料电池的发热量相同的发热量时的所述冷却介质的流量。根据该方式的方法，在入口温度不为燃料电池内生成水不冻结的温度范围的下限温度以上的情况下，将循环流路中的冷却介质的流量调整成比通常流量少，因此能够抑制在燃料电池内生成水再冻结的情况，并且能够抑制燃料电池中的发热部位由冷却介质冷却而上述部位的发热量下降的情况。
[0009](3)在上述方式的方法中，可以的是，所述方法还包括:取得所述燃料电池的温度的工序；及将所述循环流路中的所述冷却介质的流量调整成所述通常流量的工序，判定所述入口温度是否为所述下限温度以上的工序、和在判定为所述入口温度为所述下限温度以上的情况下将所述循环流路中的所述冷却介质的流量调整成比所述通常流量多，在判定为所述入口温度不为所述下限温度以上的情况下将所述循环流路中的所述冷却介质的流量调整成所述通常流量以下的工序都在所述燃料电池系统的冰点下起动时执行预热运转的期间中，在所述燃料电池的温度比作为所述预热运转的结束时的温度而预先确定的结束温度低的期间执行，且在所述燃料电池的温度成为所述结束温度以上的情况下结束，将所述循环流路中的所述冷却介质的流量调整成所述通常流量的工序在所述燃料电池的温度成为所述结束温度以上的情况下执行。根据该方式的方法，在执行预热运转的期间，能够抑制在燃料电池内生成水再冻结的情况，并且能够抑制燃料电池内的温度分布的发生，因此能够缩短预热运转所需的期间。
[0010](4)在上述方式的方法中，可以的是，判定所述入口温度是否为所述下限温度以上的工序包括:取得所述循环流路内的所述内部流路的出口处的所述冷却介质的温度即出口温度的工序；判定所述出口温度是否为所述下限温度以上的工序；在判定为所述出口温度为所述下限温度以上的情况下，判定在从上次判定为所述出口温度为所述下限温度以上起到本次判定为所述出口温度为所述下限温度以上为止的经过期间中，是否有与所述循环流路中的至少所述外部流路的体积相当的规定体积的所述冷却介质通过了所述入口的工序；及在判定为在所述经过期间中有所述规定体积的所述冷却介质经过了所述入口的情况下，判定为所述入口温度为所述下限温度以上，在判定为所述出口温度不为所述下限温度以上的情况下或判定为在所述经过期间中未有所述规定体积的所述冷却介质通过所述入口的情况下，判定为所述入口温度不为所述下限温度以上的工序。根据该方式的方法，在判定为出口温度为下限温度以上的情况下，在经过期间内与外部流路的体积相当的规定体积的冷却介质通过入口之前，不判定为入口温度为下限温度以上，因此能够准确地进行入口温度是否为下限值以上的判定。
[0011]本发明能够以各种方式实现。例如，能够以燃料电池系统、搭载有燃料电池系统的车辆、燃料电池系统的冰点下起动的控制方法、用于实现燃料电池系统中的冷却水的流量控制方法或燃料电池系统的冰点下起动的控制方法的程序、及记录该程序的记录介质等方式实现。
【附图说明】
[0012]图1是表示作为本发明的一实施方式的燃料电池系统的概略结构的框图。
[0013]图2是示意性地表示本实施方式的冷却水流量映射的设定内容的一例的说明图。
[0014]图3是示意性地表示本实施方式的发热量映射的设定内容的一例的说明图。
[0015]图4是表示本实施方式的预热时冷却水流量控制处理的步骤的流程图。
[0016]图5是表示本实施方式的入口温度比较判定处理的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0017]A.实施方式:
[0018]Al.系统结构:
[0019]图1是表示作为本发明的一实施方式的燃料电池系统的概略结构的框图。本实施方式的燃料电池系统10作为用于供给驱动用电源的系统，搭载于燃料电池机动车来使用。燃料电池系统10具备燃料电池100、也称为燃料气体供给排出系统的燃料气体供给排出机构200、也称为氧化剂气体供给排出系统的氧化剂气体供给排出机构300、也称为燃料电池循环冷却系统的燃料电池循环冷却机构400、也称为电力充放电系统的电力充放电机构
500、控制装置600。
[0020]燃料电池100是所谓固体高分子型燃料电池，具备由沿着层叠方向SD层叠的多个单电池110构成的单电池组、配置于单电池组的两端的外侧而作为综合电极起作用的一对集电板111。各单电池110通过向隔着固体高分子电解质膜设置的阳极侧催化剂电极层供给的燃料气体例如氢与向阴极侧催化剂电极层供给的氧化剂气体例如空气包含的氧的电化学反应而产生电力。催化剂电极层构成为包括载持有催化剂例如铂(Pt)的碳粒子和电解质。在单电池110中在两电极侧的催化剂电极层的外侧配置有由多孔体形成的气体扩散层。作为多孔体，使用例如碳纸及碳布等碳多孔体、金属网及发泡金属等金属多孔体。在燃料电池100的内部形成有用于使燃料气体、氧化剂气体及冷却水流通的歧管。在图1中，冷却水流通歧管120由虚线示意性地表示。在本实施方式中，冷却水流通歧管120具有沿着层叠方向SD形成的未图示的冷却水供给歧管和冷却水排出歧管经由各单电池110内的冷却水流路而连接的结构。需要说明的是，上述的冷却水供给歧管与燃料电池循环冷却机构400具备的后述的冷却水供给路421连接。而且，上述的冷却水排出歧管与燃料电池循环冷却机构400具备的后述的冷却水排出路422连接。
[0021]燃料气体供给排出机构200进行向燃料电池100的燃料气体的供给及从燃料电池100的阳极侧废气的排出。燃料气体供给排出机构200具备氢罐210、隔断阀220、喷射器221、气液分离器230、循环用栗240、清洗阀250、燃料气体供给路261、第一燃料气体排出路262、燃料气体循环路263、第二燃料气体排出路264。
[0022]氢罐210贮藏高压氢，将作为燃料气体的氢气经由燃料气体供给路261向燃料电池100供给。隔断阀220配置在氢罐210的燃料气体的供给口附近，切换从氢罐210的氢气的供给的执行与停止。喷射器221配置于燃料气体供给路261，调整向燃料电池100的氢气的供