JP4830341B2

JP4830341B2 - Fuel cell system and fuel cell cooling method

Info

Publication number: JP4830341B2
Application number: JP2005130928A
Authority: JP
Inventors: 善仁菅野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2025-04-28
Also published as: JP2006310073A

Description

本発明は、電気化学反応によって発電を行う燃料電池を備える燃料電池システムに関し、詳しくは、燃料電池を冷却する技術に関する。 The present invention relates to a fuel cell system including a fuel cell that generates electric power through an electrochemical reaction, and more particularly to a technique for cooling a fuel cell.

近年、車両などの移動体に搭載される電力源として燃料電池が注目されている。移動体に搭載される燃料電池は、その使用場所が多様であるため、様々な環境下において良好に作動することが望まれている。 In recent years, a fuel cell has attracted attention as a power source mounted on a moving body such as a vehicle. Since the fuel cell mounted on the mobile body has various usage locations, it is desired to operate well under various environments.

例えば、燃料電池を寒冷地で使用する場合には、燃料電池の内部温度が０℃以下になる場合がある。そうすると、燃料電池内に存在する水分や電気化学反応に伴い生成される水が凍結してしまい、発電効率が低下するなどの様々な不都合が生じる場合がある。そこで、特許文献１に記載の技術では、燃料電池内部の温度が所定の温度以下であれば、燃料電池内を流れる冷却液の流量を制限することにより、燃料電池内の温度が低下しすぎることを抑制している。 For example, when the fuel cell is used in a cold region, the internal temperature of the fuel cell may be 0 ° C. or lower. As a result, water existing in the fuel cell or water generated with the electrochemical reaction may freeze, resulting in various inconveniences such as reduced power generation efficiency. Therefore, in the technique described in Patent Document 1, if the temperature inside the fuel cell is equal to or lower than a predetermined temperature, the temperature inside the fuel cell is too low by restricting the flow rate of the coolant flowing through the fuel cell. Is suppressed.

特開２００３−３６８７４号公報JP 2003-36874 A 特開平１０−３４０７３４号公報JP 10-340734 A

しかし、燃料電池は単セルを複数積層したスタック構造を有することが一般的であり、全ての単セルで均一に電気化学反応が進行するとは限らない。そのため、冷却液の流量を抑制すれば、燃料電池内部の温度分布にばらつきが生じ、局所的に高温になる部位が発生するおそれがあった。 However, a fuel cell generally has a stack structure in which a plurality of single cells are stacked, and an electrochemical reaction does not always proceed uniformly in all single cells. For this reason, if the flow rate of the cooling liquid is suppressed, the temperature distribution inside the fuel cell varies, and there is a possibility that a region where the temperature is locally high is generated.

このような状況に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、低温環境下において燃料電池内部に流す冷却液の流量を制限した場合であっても、燃料電池内に生じる温度分布のばらつきを抑制し、燃料電池の性能向上を図ることにある。 In view of such a situation, the problem to be solved by the present invention is to suppress variation in temperature distribution generated in the fuel cell even when the flow rate of the coolant flowing inside the fuel cell is limited in a low temperature environment. The purpose is to improve the performance of the fuel cell.

上記課題を解決するため、本発明の燃料電池システムを次のように構成した。すなわち、
電気化学反応によって発電を行う燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池を冷却する冷却液を、前記燃料電池内に供給する冷却液ポンプと、
前記冷却液が前記燃料電池内に流入する流入口側の第１の温度を検出する第１の温度センサと、
前記冷却液が前記燃料電池内から排出される排出口側の第２の温度を検出する第２の温度センサと、
前記第２の温度センサによって検出した前記第２の温度が、所定の温度よりも低い場合において、前記冷却液ポンプを駆動状態と非駆動状態とに交互に切り換えて動作させることにより、前記燃料電池内に単位時間当たりに供給する冷却液の供給量を、前記第２の温度が前記所定の温度以上の場合に供給される供給量よりも低減する冷却制御部と
を備えており、
前記冷却制御部は、前記冷却液ポンプを駆動させた後、前記第２の温度センサによって前記第２の温度を検出するとともに、前記第１の温度センサによって前記第１の温度を検出し、該第２の温度と第１の温度との温度差に応じて、次回の冷却液ポンプの駆動時間を調整することを要旨とする。 In order to solve the above problems, the fuel cell system of the present invention is configured as follows. That is,
A fuel cell system including a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction,
A coolant pump for supplying a coolant for cooling the fuel cell into the fuel cell;
A first temperature sensor for detecting a first temperature on the inlet side where the coolant flows into the fuel cell;
A second temperature sensor for detecting a second temperature on the outlet side from which the coolant is discharged from within the fuel cell;
When the second temperature detected by the second temperature sensor is lower than a predetermined temperature, the fuel cell is operated by alternately switching the coolant pump between a driving state and a non-driving state. A cooling control unit that reduces a supply amount of the coolant supplied per unit time within a supply amount supplied when the second temperature is equal to or higher than the predetermined temperature,
The cooling control unit, after driving the coolant pump, detects the second temperature by the second temperature sensor, detects the first temperature by the first temperature sensor, and The gist is to adjust the next driving time of the coolant pump in accordance with the temperature difference between the second temperature and the first temperature.

本発明の燃料電池システムでは、燃料電池の動作温度が所定の温度よりも低い場合において、冷却液の供給量を低減する。このような構成によれば、燃料電池が通常の運転温度まで至らない比較的低温状態にある場合に、燃料電池内に供給する冷却液の供給量を低減して、燃料電池の内部温度が低下しすぎないようすることができる。また、冷却液の供給量を低減した際に、燃料電池内で局所的に高温になる部分が発生したとしても、第２の温度と第１の温度との温度差に応じて単位時間当たりに供給する冷却液の供給量を調整できるため、燃料電池内の温度分布を平均化することができる。この結果、電解質膜等の劣化を抑え、燃料電池の性能を向上させることができる。 In the fuel cell system of the present invention, when the operating temperature of the fuel cell is lower than a predetermined temperature, the supply amount of the coolant is reduced. According to such a configuration, when the fuel cell is in a relatively low temperature state that does not reach the normal operating temperature, the amount of coolant supplied into the fuel cell is reduced, and the internal temperature of the fuel cell is lowered. You can avoid too much. Moreover, even when a locally high temperature portion is generated in the fuel cell when the coolant supply amount is reduced, the temperature per unit time depends on the temperature difference between the second temperature and the first temperature. Since the supply amount of the coolant to be supplied can be adjusted, the temperature distribution in the fuel cell can be averaged. As a result, deterioration of the electrolyte membrane and the like can be suppressed and the performance of the fuel cell can be improved.

また、本発明の燃料電池システムでは、一旦、冷却液ポンプを駆動させて燃料電池内の温度分布の平均化を図った後に、第２の温度と第１の温度とを検出し、その温度差に応じて、次回の冷却液ポンプの駆動時間を調整する。従って、第２の温度と第１の温度とを常に監視する必要がなく、燃料電池システムが燃料電池の温度管理に要する処理負担を軽減することができる。また、本発明では、冷却液ポンプの駆動時間を増減させることで、燃料電池内に供給する冷却液の供給量を調整するため、冷却の程度を容易に調整することができる。また、冷却液ポンプの定格としてゼロよりも大きい最低流量が存在する場合であっても、本発明では、冷却液ポンプを駆動状態と非駆動状態とに交互に切り換えて動作させるため、単位時間当たりに供給する冷却液の供給量を、この最低流量以下に調整することができる。なお、冷却制御部は、駆動時間ではなく、非駆動時間を調整することで、冷却液ポンプの動作を制御するものとしてもよい。 In the fuel cell system of the present invention, after the coolant pump is once driven to average the temperature distribution in the fuel cell, the second temperature and the first temperature are detected, and the temperature difference is detected. In response to this, the next drive time of the coolant pump is adjusted. Therefore, it is not necessary to constantly monitor the second temperature and the first temperature, and the processing load required for the fuel cell system to manage the temperature of the fuel cell can be reduced. In the present invention, the amount of cooling liquid supplied into the fuel cell is adjusted by increasing / decreasing the driving time of the cooling liquid pump, so that the degree of cooling can be easily adjusted. In addition, even when there is a minimum flow rate greater than zero as the rating of the coolant pump, in the present invention, the coolant pump is operated by alternately switching between the driving state and the non-driving state. The supply amount of the coolant supplied to can be adjusted to be equal to or lower than the minimum flow rate. The cooling control unit may control the operation of the coolant pump by adjusting not the driving time but the non-driving time.

本発明の燃料電池システムにおいて、
前記冷却制御部は、前記温度差と所定の基準値とを比較して、前記温度差が前記基準値よりも大きければ、前記駆動時間を、前記温度差が前記基準値よりも小さい場合における駆動時間よりも長くするものとしてもよい。 In the fuel cell system of the present invention,
The cooling control unit compares the temperature difference with a predetermined reference value, and if the temperature difference is larger than the reference value, the cooling time is driven when the temperature difference is smaller than the reference value. It may be longer than the time.

このような構成であれば、単純な演算によって容易に冷却液ポンプの駆動時間を調整することができる。 With such a configuration, the driving time of the coolant pump can be easily adjusted by a simple calculation.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、
前記冷却制御部は、前記第２の温度検出部によって検出した前記第２の温度が、氷点以下である場合に、前記冷却液ポンプを停止させる手段を備えるものとしてもよい。 In the fuel cell system of the present invention,
The cooling control unit may include means for stopping the coolant pump when the second temperature detected by the second temperature detection unit is below a freezing point.

このような構成であれば、０℃以下の低温な環境において燃料電池が始動された場合に、電気化学反応によって生じた熱が、燃料電池内から外部に流出することを抑制できる。そのため、速やかに燃料電池の運転温度を発電に適した温度まで昇温させることができる。 With such a configuration, when the fuel cell is started in a low-temperature environment of 0 ° C. or lower, it is possible to suppress the heat generated by the electrochemical reaction from flowing out of the fuel cell. Therefore, the operating temperature of the fuel cell can be quickly raised to a temperature suitable for power generation.

また、本発明の燃料電池システムにおいて、
更に、前記燃料電池から排出された前記冷却液を外気との熱交換によって冷却するラジエータと、
前記ラジエータと前記冷却液ポンプと前記燃料電池とを環状に接続し、内部に前記冷却液が流れる冷却液循環流路と、
前記燃料電池から排出された冷却液を、前記ラジエータをバイパスさせて前記冷却液ポンプの上流側に流すバイパス流路と、
前記第２の温度が前記所定の温度よりも低い場合には、前記冷却液を前記バイパス流路側に流し、前記第２の温度が前記所定の温度よりも高い場合には、前記冷却液を前記ラジエータ側に流す手段と
を備えるものとしてもよい。 In the fuel cell system of the present invention,
And a radiator that cools the coolant discharged from the fuel cell by heat exchange with outside air;
A coolant circulation passage for connecting the radiator, the coolant pump, and the fuel cell in an annular shape, and the coolant flowing inside;
A bypass flow path for flowing the coolant discharged from the fuel cell to the upstream side of the coolant pump by bypassing the radiator;
When the second temperature is lower than the predetermined temperature, the cooling liquid is allowed to flow to the bypass flow path side, and when the second temperature is higher than the predetermined temperature, the cooling liquid is And means for flowing to the radiator side.

このような構成であれば、第２の温度が所定の温度よりも低ければ、冷却液をラジエータではなくバイパス流路に流すことができるので、燃料電池の動作温度を速やかに昇温させることができる。また、第２の温度が所定の温度よりも高ければ、冷却液をラジエータに流すことができるので、燃料電池の動作温度が上昇しすぎることを抑制することができる。冷却液をバイパス流路に流すかラジエータに流すかを切り換える手段としては、例えば、三方弁を用いることができる。 With such a configuration, if the second temperature is lower than the predetermined temperature, the coolant can flow through the bypass passage instead of the radiator, so that the operating temperature of the fuel cell can be quickly raised. it can. In addition, if the second temperature is higher than the predetermined temperature, the coolant can be passed through the radiator, so that the operating temperature of the fuel cell can be prevented from rising excessively. For example, a three-way valve can be used as a means for switching between flowing the coolant through the bypass flow path or the radiator.

なお、本発明は、上述した燃料電池システムとしての構成以外にも、次のような方法の発明としても構成することができる。すなわち、
電気化学反応によって発電を行う燃料電池を備える燃料電池システムにおいて、冷却液ポンプによって冷却液を前記燃料電池内に供給することで、前記燃料電池の冷却を行う冷却方法であって、
前記冷却液が前記燃料電池内から排出される排出口側の温度が、所定の温度よりも低い場合において、前記冷却液ポンプを駆動状態と非駆動状態とに交互に切り換えて動作させることにより、前記燃料電池内に単位時間当たりに供給する冷却液の供給量を、前記第２の温度が前記所定の温度以上の場合に供給される供給量よりも低減し、
該供給量の低減を行う場合には、前記冷却液ポンプを駆動させた後に、前記冷却液が前記燃料電池内に流入する流入口側の第１の温度を検出するとともに、前記冷却液が前記燃料電池内から排出される排出口側の第２の温度を検出し、該第２の温度と第１の温度との温度差に応じて、次回の冷却液ポンプの駆動時間を調整する
冷却方法である。 The present invention can also be configured as an invention of the following method in addition to the configuration as the fuel cell system described above. That is,
In a fuel cell system including a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction, a cooling method for cooling the fuel cell by supplying a coolant into the fuel cell by a coolant pump,
When the temperature on the outlet side from which the coolant is discharged from the fuel cell is lower than a predetermined temperature, by operating the coolant pump alternately between a driving state and a non-driving state, Reducing the supply amount of coolant supplied per unit time into the fuel cell, compared to the supply amount supplied when the second temperature is equal to or higher than the predetermined temperature;
In the case of reducing the supply amount, after driving the coolant pump, the first temperature on the inlet side where the coolant flows into the fuel cell is detected, and the coolant is A second method of detecting the second temperature on the discharge port side discharged from the fuel cell and adjusting the next driving time of the coolant pump according to the temperature difference between the second temperature and the first temperature It is.

以下、上述した本発明の作用・効果を一層明らかにするため、本発明の実施の形態を実施例に基づき次の順序で説明する。
Ａ．燃料電池システムの構成：
Ｂ．冷却処理：
Ｃ．効果：
Ｄ．変形例： Hereinafter, in order to further clarify the operations and effects of the present invention described above, embodiments of the present invention will be described based on examples in the following order.
A. Configuration of fuel cell system:
B. Cooling process:
C. effect:
D. Variations:

Ａ．燃料電池システムの構成：
図１は、実施例としての燃料電池システム１００の構成を示す説明図である。図示するように本実施例の燃料電池システム１００は、燃料電池１０と、冷却液ポンプ２０と、三方弁３０と、冷却ファン４１を備えたラジエータ４０と、制御コンピュータ５０とを備えている。本実施例の燃料電池システム１００は、車両に搭載され、車軸駆動用の電動モータを動作させる電力源として用いられる。 A. Configuration of fuel cell system:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a fuel cell system 100 as an embodiment. As shown in the figure, the fuel cell system 100 of this embodiment includes a fuel cell 10, a coolant pump 20, a three-way valve 30, a radiator 40 including a cooling fan 41, and a control computer 50. The fuel cell system 100 of this embodiment is mounted on a vehicle and used as a power source for operating an electric motor for driving an axle.

燃料電池１０は、固体高分子電解質型の燃料電池であり、構成単位である単セル（図示せず）を複数積層したスタック構造を有している。各単セルは、電解質膜を挟んで水素極（以下、アノードと呼ぶ）と酸素極（以下、カソードと呼ぶ）とを配置した構成となっている。各々の単セルのアノード側に水素ガスを供給し、カソード側に酸素を含有する空気を供給することで、電気化学反応が進行し、起電力を生じる。アノードには、例えば、水素タンクから水素ガスを供給することができ、カソードには、ブロアによって空気を供給することができる。 The fuel cell 10 is a solid polymer electrolyte type fuel cell, and has a stack structure in which a plurality of unit cells (not shown) are stacked. Each single cell has a configuration in which a hydrogen electrode (hereinafter referred to as an anode) and an oxygen electrode (hereinafter referred to as a cathode) are arranged with an electrolyte membrane interposed therebetween. By supplying hydrogen gas to the anode side of each single cell and supplying air containing oxygen to the cathode side, an electrochemical reaction proceeds and an electromotive force is generated. For example, hydrogen gas can be supplied to the anode from a hydrogen tank, and air can be supplied to the cathode by a blower.

燃料電池１０には、冷却液循環路６０を介して、ラジエータ４０が接続されている。冷却液循環路６０内やラジエータ４０内には、不凍性の冷却液が満たされている。冷却液循環路６０には、燃料電池１０とラジエータ４０との間に、冷却液ポンプ２０が設けられており、制御コンピュータ５０は、この冷却液ポンプ２０を駆動することで、冷却液を燃料電池１０内部に通過させつつ冷却液循環路６０内を循環させることができる。ラジエータ４０は、燃料電池１０内部で発生した熱により昇温された冷却液を外気との熱交換によって冷却する。 A radiator 40 is connected to the fuel cell 10 via a coolant circulation path 60. The coolant circulation path 60 and the radiator 40 are filled with antifreeze coolant. A coolant pump 20 is provided in the coolant circulation path 60 between the fuel cell 10 and the radiator 40, and the control computer 50 drives the coolant pump 20 to supply coolant to the fuel cell. 10 can be circulated in the coolant circulation path 60 while passing through the interior. The radiator 40 cools the coolant heated by the heat generated inside the fuel cell 10 by exchanging heat with the outside air.

冷却液ポンプ２０は、制御コンピュータ５０による制御に基づき、駆動状態と非駆動状態とに交互に切り換えて動作させることにより、燃料電池１０内に供給する冷却液の供給量を調整する。すなわち、冷却液ポンプ２０の定格としてゼロよりも大きい最低流量が存在する場合であっても、駆動時間と非駆動時間の比率（デューティ比）を制御することで、燃料電池１０に供給する単位時間当たりの冷却液の流量を、その最低流量以下に調整することができる。 The coolant pump 20 adjusts the supply amount of coolant supplied into the fuel cell 10 by switching between a driving state and a non-driving state based on control by the control computer 50. That is, the unit time supplied to the fuel cell 10 by controlling the ratio (duty ratio) between the driving time and the non-driving time even when there is a minimum flow rate greater than zero as the rating of the coolant pump 20. The flow rate of the permeated coolant can be adjusted below the minimum flow rate.

図２は、冷却液ポンプ２０をデューティ制御することによる効果を示す説明図である。図には、冷却液ポンプ２０に印加する電圧とそれによって流れる冷却液の流量との関係を示している。一般的に、冷却液ポンプ２０は、ある一定の電圧Ｖ１が印加されると、図中の実線のグラフで示すように、最低流量Ｆ１が流れはじめ、それ以上の電圧が印加されれば、その電圧に応じた流量が流れる特性を有している。しかし、冷却液ポンプ２０をデューティ制御すれば、破線のグラフに示すように、単位時間当たりに流れる流量を、最低流量Ｆ１以下の流量に調整することが可能になる。例えば、冷却液ポンプ２０に対して、電圧０と電圧Ｖ１とを同時間ずつ交互に印加すれば、図中の「＋」マークに示すように、単位時間当たりに、最低流量Ｆ１の半分の流量を流すことが可能になる。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing the effect of duty control of the coolant pump 20. The figure shows the relationship between the voltage applied to the coolant pump 20 and the flow rate of coolant flowing thereby. In general, when a certain voltage V1 is applied to the coolant pump 20, the minimum flow rate F1 starts to flow as shown by the solid line graph in the figure, and if a voltage higher than that is applied, It has a characteristic that a flow rate corresponding to the voltage flows. However, if the coolant pump 20 is duty-controlled, the flow rate per unit time can be adjusted to a flow rate equal to or lower than the minimum flow rate F1, as shown by the broken line graph. For example, if the voltage 0 and the voltage V1 are alternately applied to the coolant pump 20 at the same time, the flow rate is half the minimum flow rate F1 per unit time as shown by the “+” mark in the figure. It becomes possible to flow.

説明を図１に戻す。冷却液循環路６０中の冷却液ポンプ２０とラジエータ４０との間には、三方弁３０が設けられている。この三方弁３０には、燃料電池１０の下流側の冷却液循環路６０から分岐したバイパス流路６５が接続されている。制御コンピュータ５０は、三方弁３０を制御することで、バイパス流路６５側と冷却液ポンプ２０側とを連通させつつラジエータ４０からの冷却液の流入を遮断する状態と、ラジエータ４０側と冷却液ポンプ２０側とを連通させつつバイパス流路６５からの冷却液の流入を遮断する状態とに切り換えることができる。以下では、便宜的に、前者の状態を「冷却モード」といい、後者の状態を「昇温モード」というものとする。三方弁３０を冷却モードとすれば、ラジエータ４０による外気との熱交換により、燃料電池１０に供給する冷却液の温度を下げ、結果的に、燃料電池１０を冷却することができる。一方、昇温モードに切り換えれば、冷却液がラジエータ４０を通らず、バイパス流路６５を通って循環することになる。そのため、燃料電池１０内を冷却液が循環することで燃料電池１０内部の温度分布を平均化することができる。また、冷却液は冷却されないまま燃料電池１０に供給されることになるので、電気化学反応に伴う熱の発生により、低温状態の燃料電池１０を速やかに昇温することができる。 Returning to FIG. A three-way valve 30 is provided between the coolant pump 20 and the radiator 40 in the coolant circulation path 60. The three-way valve 30 is connected to a bypass passage 65 branched from the coolant circulation passage 60 on the downstream side of the fuel cell 10. The control computer 50 controls the three-way valve 30 to connect the bypass flow path 65 side and the coolant pump 20 side while blocking the inflow of coolant from the radiator 40, the radiator 40 side and the coolant It is possible to switch to a state in which the inflow of the coolant from the bypass channel 65 is blocked while the pump 20 side is in communication. Hereinafter, for convenience, the former state is referred to as “cooling mode” and the latter state is referred to as “temperature increase mode”. When the three-way valve 30 is set to the cooling mode, the temperature of the coolant supplied to the fuel cell 10 is lowered by heat exchange with the outside air by the radiator 40, and as a result, the fuel cell 10 can be cooled. On the other hand, when switching to the temperature raising mode, the coolant does not pass through the radiator 40 but circulates through the bypass passage 65. Therefore, the temperature distribution inside the fuel cell 10 can be averaged by circulating the coolant in the fuel cell 10. Further, since the coolant is supplied to the fuel cell 10 without being cooled, the temperature of the fuel cell 10 in the low temperature state can be quickly raised by the generation of heat accompanying the electrochemical reaction.

燃料電池１０に冷却液循環路６０が接続される入口側と出口側には、入口温度センサ７１と出口温度センサ７２とが備えられている。入口温度センサ７１は、燃料電池１０に流入する直前の冷却液の温度を検出することができる。一方、出口温度センサ７２は、燃料電池１０から排出された直後の冷却液の温度を検出することができる。燃料電池１０から排出された直後の冷却液の温度には、燃料電池の内部温度が反映されているため、出口温度センサ７２によって検出された温度は、燃料電池内部の温度であるとみなすことができる。 An inlet temperature sensor 71 and an outlet temperature sensor 72 are provided on the inlet side and the outlet side where the coolant circulation path 60 is connected to the fuel cell 10. The inlet temperature sensor 71 can detect the temperature of the coolant just before flowing into the fuel cell 10. On the other hand, the outlet temperature sensor 72 can detect the temperature of the coolant immediately after being discharged from the fuel cell 10. Since the temperature of the coolant immediately after being discharged from the fuel cell 10 reflects the internal temperature of the fuel cell, the temperature detected by the outlet temperature sensor 72 can be regarded as the temperature inside the fuel cell. it can.

制御コンピュータ５０は、燃料電池１０を冷却するための制御を行うとともに、燃料電池システム１００の動作全般を制御する。制御コンピュータ５０は、ＣＰＵ５１とＲＡＭ５２とＲＯＭ５３と各種入出力ポートとを備えている。ＲＯＭ５３には、燃料電池システム１００を制御するためのプログラムが記録されている。ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５２を動作領域として用いつつ、ＲＯＭ５３に記録されたプログラムを実行することで燃料電池システム１００を制御する。制御コンピュータ５０には、入出力ポートを介して、冷却液ポンプ２０や、三方弁３０、冷却ファン４１、入口温度センサ７１、出口温度センサ７２等が接続されている。 The control computer 50 performs control for cooling the fuel cell 10 and controls the overall operation of the fuel cell system 100. The control computer 50 includes a CPU 51, a RAM 52, a ROM 53, and various input / output ports. A program for controlling the fuel cell system 100 is recorded in the ROM 53. The CPU 51 controls the fuel cell system 100 by executing a program recorded in the ROM 53 while using the RAM 52 as an operation area. The control computer 50 is connected to the coolant pump 20, the three-way valve 30, the cooling fan 41, the inlet temperature sensor 71, the outlet temperature sensor 72, and the like via an input / output port.

Ｂ．冷却処理：
図３は、燃料電池１０の冷却を行う冷却処理ルーチンのフローチャートである。この冷却処理ルーチンは、燃料電池システム１００の動作中、制御コンピュータ５０によって繰り返し実行される。本実施例では、５秒毎に１回実行されるものとする。以下、この冷却処理ルーチンについて、図４を交えて説明する。図４は、燃料電池１０の温度変化の一例を示す説明図である。 B. Cooling process:
FIG. 3 is a flowchart of a cooling processing routine for cooling the fuel cell 10. This cooling processing routine is repeatedly executed by the control computer 50 during the operation of the fuel cell system 100. In this embodiment, it is executed once every 5 seconds. Hereinafter, this cooling processing routine will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a temperature change of the fuel cell 10.

この冷却処理が実行されると、まず、制御コンピュータ５０は、出口温度センサ７２を用いて、燃料電池１０から排出された冷却液の温度Ｔ２を検出する（ステップＳ１００）。こうして検出された温度Ｔ２は、燃料電池１０内部の動作温度を表している。そして、この温度Ｔ２が０℃（氷点）よりも高いか否かを判断する（ステップＳ１１０）。この判断の結果、温度Ｔ２が０℃よりも高ければ（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、次のステップＳ１３０へ処理を進める。一方、図４の時間０から時間ｓ１までに示す期間のように、温度Ｔ２が０℃以下であれば（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、燃料電池１０を昇温させるために、冷却液ポンプ２０を停止させて（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。冷却液ポンプ２０が停止されれば、燃料電池１０内部の電気化学反応によって発生した熱が、冷却液によって外部に運ばれることが抑制されるため、燃料電池１０の動作温度は速やかに上昇することになる。なお、冷却液ポンプ２０が停止された場合には、燃料電池１０からは冷却液が排出されなくなるため、燃料電池１０と出口温度センサ７２との距離が離れていれば、次回以降の冷却処理実行時において、温度Ｔ２を検出したとしても、温度Ｔ２に燃料電池１０の動作温度が十分反映されていない場合がある。そのため、上記ステップＳ１００において、冷却液ポンプ２０が停止しているか否かを判定し、冷却液ポンプ２０が停止していれば、これを所定の時間駆動し、その後、温度Ｔ２を検出するものとしてもよい。こうすることで、燃料電池１０の動作温度を精度良く検出することができる。 When this cooling process is executed, the control computer 50 first detects the temperature T2 of the coolant discharged from the fuel cell 10 using the outlet temperature sensor 72 (step S100). The temperature T2 thus detected represents the operating temperature inside the fuel cell 10. And it is judged whether this temperature T2 is higher than 0 degreeC (freezing point) (step S110). If the result of this determination is that the temperature T2 is higher than 0 ° C. (step S110: Yes), the process proceeds to the next step S130. On the other hand, if the temperature T2 is not higher than 0 ° C. (step S110: No) as in the period from time 0 to time s1 in FIG. 4, the coolant pump 20 is stopped to raise the temperature of the fuel cell 10. (Step S120), and this routine is finished. If the coolant pump 20 is stopped, the heat generated by the electrochemical reaction inside the fuel cell 10 is suppressed from being carried outside by the coolant, so that the operating temperature of the fuel cell 10 rises quickly. become. Note that when the coolant pump 20 is stopped, the coolant is not discharged from the fuel cell 10, so if the distance between the fuel cell 10 and the outlet temperature sensor 72 is long, the next and subsequent cooling processes are executed. Sometimes, even if the temperature T2 is detected, the operating temperature of the fuel cell 10 may not be sufficiently reflected in the temperature T2. Therefore, in step S100, it is determined whether or not the coolant pump 20 is stopped. If the coolant pump 20 is stopped, it is driven for a predetermined time, and then the temperature T2 is detected. Also good. By doing so, the operating temperature of the fuel cell 10 can be detected with high accuracy.

上記ステップＳ１１０によって、温度Ｔ２が０℃よりも高いと判断されれば（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、制御コンピュータ５０は、更に、この温度Ｔ２が所定の温度αよりも低いか否かを判断する（ステップＳ１３０）。この温度αは、冷却液を常時循環させても燃料電池１０の温度が低下しすぎない温度として、実験や、燃料電池１０の体積、熱容量などに基づいて設定された温度である。この温度αは、例えば、３０〜４０℃の範囲で設定することができる。上記ステップＳ１３０において、図４の時間ｓ３以降に示すように、温度Ｔ２が、温度αよりも高ければ（ステップＳ１３０：Ｎｏ）、制御コンピュータ５０は、三方弁３０を冷却モードに設定することにより、ラジエータ４０と冷却液ポンプ２０とを連通させる（ステップＳ１４０）。そして、冷却ファン４１を駆動させるとともに冷却液ポンプ２０を常時運転させ（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。こうすることにより、燃料電池１０の動作温度が高温になりすぎることを抑制できる。 If it is determined in step S110 that the temperature T2 is higher than 0 ° C. (step S110: Yes), the control computer 50 further determines whether or not the temperature T2 is lower than a predetermined temperature α ( Step S130). This temperature α is a temperature set based on experiments, the volume of the fuel cell 10, the heat capacity, etc., as a temperature at which the temperature of the fuel cell 10 does not decrease excessively even when the coolant is constantly circulated. This temperature (alpha) can be set in the range of 30-40 degreeC, for example. In step S130, as shown after time s3 in FIG. 4, if the temperature T2 is higher than the temperature α (step S130: No), the control computer 50 sets the three-way valve 30 to the cooling mode, The radiator 40 and the coolant pump 20 are communicated (step S140). Then, the cooling fan 41 is driven and the coolant pump 20 is always operated (step S150), and this routine is finished. By doing so, it is possible to suppress the operating temperature of the fuel cell 10 from becoming too high.

上記ステップＳ１３０において、図４の時間ｓ１から時間ｓ３までの期間に示すように、温度Ｔ２が温度αよりも低いと判断されれば（ステップＳ１３０：Ｙｅｓ）、制御コンピュータ５０は、まだ、十分に燃料電池１０の動作温度が上昇していないと判断し、三方弁３０を昇温モードに設定することにより、バイパス流路６５と冷却液ポンプ２０とを連通させ（ステップＳ１６０）、冷却液ポンプ２０をｔ秒間駆動する（ステップＳ１７０）。こうすることで、冷却液がラジエータ４０を通過せず、バイパス流路６５を通過することになるので、燃料電池１０内の温度分布を平均化させつつ昇温させることができる。冷却液ポンプ２０を駆動する時間ｔは、後述するステップＳ２００またはＳ２１０でその時間が設定される。初期値としては、例えば、２秒とすることができる。上述したように、本ルーチンは５秒ごとに実行されるものとしたため、時間ｔを２秒とすれば、残りの３秒間は、冷却液は燃料電池１０内を循環しないことになる。 If it is determined in step S130 that the temperature T2 is lower than the temperature α (step S130: Yes), as shown in the period from time s1 to time s3 in FIG. By determining that the operating temperature of the fuel cell 10 has not risen and setting the three-way valve 30 to the temperature raising mode, the bypass passage 65 and the coolant pump 20 are communicated (step S160), and the coolant pump 20 Is driven for t seconds (step S170). By doing so, the coolant does not pass through the radiator 40 but passes through the bypass passage 65, so that the temperature can be raised while the temperature distribution in the fuel cell 10 is averaged. The time t for driving the coolant pump 20 is set in step S200 or S210 to be described later. The initial value can be set to 2 seconds, for example. As described above, since this routine is executed every 5 seconds, if the time t is 2 seconds, the coolant does not circulate in the fuel cell 10 for the remaining 3 seconds.

冷却液ポンプ２０をｔ秒間駆動すると、その後、制御コンピュータ５０は、入口温度センサ７１によって温度Ｔ１を検出し、出口温度センサ７２によって温度Ｔ２を検出する（ステップＳ１８０）。そして、温度Ｔ２と温度Ｔ１との温度差ΔＴ（＝｜Ｔ２−Ｔ１｜）を算出し、この温度差ΔＴが標準的な温度差である基準値βよりも低いか否かを判断する（ステップＳ１９０）。基準値βは、様々な環境下において燃料電池１０を稼働させて、温度Ｔ２と温度Ｔ１の温度差の平均を取ることで、実験的に求めることができる。また、燃料電池１０内での電気化学反応によって通常生じる熱量に基づき設定するものとしてもよい。この基準値βは、例えば、１５〜２０℃の範囲で設定することができる。 When the coolant pump 20 is driven for t seconds, the control computer 50 detects the temperature T1 by the inlet temperature sensor 71 and detects the temperature T2 by the outlet temperature sensor 72 (step S180). Then, a temperature difference ΔT (= | T2−T1 |) between the temperature T2 and the temperature T1 is calculated, and it is determined whether or not the temperature difference ΔT is lower than a standard value β that is a standard temperature difference (step). S190). The reference value β can be obtained experimentally by operating the fuel cell 10 under various environments and taking the average of the temperature difference between the temperature T2 and the temperature T1. Alternatively, it may be set based on the amount of heat normally generated by an electrochemical reaction in the fuel cell 10. This reference value β can be set in the range of 15 to 20 ° C., for example.

上記ステップＳ１９０において、温度差ΔＴが基準値βよりも小さいと判断されれば（ステップＳ１９０：Ｙｅｓ）、制御コンピュータ５０は、燃料電池内の温度分布が充分に平均化されていると判断して、冷却液ポンプ２０の駆動時間ｔを、ｔ１（例えば、１秒）に設定する（ステップＳ２００）。一方、図４の時間ｓ２に示すように、温度差ΔＴが基準値βよりも大きければ（ステップＳ１９０：Ｎｏ）、制御コンピュータ５０は、燃料電池内の温度分布が不均一な状態であると判断して、冷却液ポンプ２０の駆動時間ｔを、ｔ１よりも長いｔ２（例えば、２秒）に設定し（ステップＳ２１０）、本ルーチンを終了する。本ルーチンは燃料電池システム１００の動作中、繰り返して実行されるため、次回実行される上記ステップＳ１７０によって、ここで設定した時間分、冷却液ポンプ２０が駆動されることになる。冷却液ポンプ２０の駆動時間ｔ１は、燃料電池１０の動作温度の上昇をなるべく妨げずに温度分布を平均化できる駆動時間を実験的に求めて設定することができる。一方、駆動時間ｔ２は、燃料電池１０の動作温度の上昇をなるべく妨げずに温度差ΔＴを基準値β以下に抑えることのできる駆動時間を実験的に求めて設定することができる。なお、この駆動時間ｔ１，ｔ２は、本ルーチンの実行間隔である５秒よりも短い時間であるものとする。５秒よりも長ければ、冷却液ポンプ２０が常時駆動されることになり、燃料電池１０の動作温度を低下させすぎることになるおそれがあるからである。また、この駆動時間ｔ１，ｔ２と非駆動時間（５秒とｔ１，ｔ２の差）によって冷却液ポンプ２０を駆動するデューティ比が決まり、このデューティ比と冷却液ポンプ２０の定格流量とから単位時間当たりに燃料電池１０に供給される冷却液の流量が決まるが、この流量は、冷却液ポンプ２０の定格流量の下限値よりも低い値であるものとする。供給する流量が定格内で調整可能であれば、冷却液ポンプ２０をデューティ制御する必要がないからである。 If it is determined in step S190 that the temperature difference ΔT is smaller than the reference value β (step S190: Yes), the control computer 50 determines that the temperature distribution in the fuel cell is sufficiently averaged. The drive time t of the coolant pump 20 is set to t1 (for example, 1 second) (step S200). On the other hand, as shown at time s2 in FIG. 4, if the temperature difference ΔT is larger than the reference value β (step S190: No), the control computer 50 determines that the temperature distribution in the fuel cell is not uniform. Then, the drive time t of the coolant pump 20 is set to t2 (for example, 2 seconds) longer than t1 (step S210), and this routine is finished. Since this routine is repeatedly executed during the operation of the fuel cell system 100, the coolant pump 20 is driven for the time set here by the step S170 executed next time. The driving time t1 of the coolant pump 20 can be set by experimentally obtaining a driving time that can average the temperature distribution without hindering the increase in the operating temperature of the fuel cell 10 as much as possible. On the other hand, the driving time t2 can be experimentally determined and set as a driving time that can suppress the temperature difference ΔT to the reference value β or less without hindering the increase in the operating temperature of the fuel cell 10 as much as possible. The driving times t1 and t2 are shorter than 5 seconds, which is the execution interval of this routine. This is because if it is longer than 5 seconds, the coolant pump 20 is always driven, and the operating temperature of the fuel cell 10 may be excessively lowered. Further, the duty ratio for driving the coolant pump 20 is determined by the drive times t1 and t2 and the non-drive time (difference between 5 seconds and t1 and t2), and the unit time is determined from the duty ratio and the rated flow rate of the coolant pump 20. Although the flow rate of the coolant supplied to the fuel cell 10 is determined, the flow rate is assumed to be lower than the lower limit value of the rated flow rate of the coolant pump 20. This is because it is not necessary to duty-control the coolant pump 20 if the supplied flow rate can be adjusted within the rating.

Ｃ．効果：
以上のように構成された本実施例の燃料電池システム１００によれば、燃料電池内部の温度Ｔ２が０℃以下の場合には、冷却液ポンプ２０を停止するため、低温環境下においてシステムが起動された場合等に、燃料電池の動作温度を直ちに昇温させることができる。 C. effect:
According to the fuel cell system 100 of the present embodiment configured as described above, when the temperature T2 inside the fuel cell is 0 ° C. or lower, the coolant pump 20 is stopped, so that the system is started in a low temperature environment. In such a case, the operating temperature of the fuel cell can be immediately raised.

また、本実施例では、温度Ｔ２が０℃よりも高い場合でも所定の温度αよりも低ければ、充分に燃料電池１０が昇温されていないと判断し、冷却液ポンプ２０を間欠的に駆動することで、冷却液の供給量を制限する。従って、速やかに、燃料電池１０の動作温度を昇温させることができる。更に、本実施例では、冷却液の供給量を制限している場合であっても、燃料電池１０に流入する冷却液の入り口温度と出口温度の温度差に応じて、冷却液ポンプ２０を駆動する時間を調整する。そのため、冷却液の供給量を制限している間に、燃料電池内部に局所的に高温になる部分が発生すること等を抑制することができ、電解質膜等の劣化を抑えることができる。その結果、発電性能を向上させることができる。 Further, in this embodiment, even when the temperature T2 is higher than 0 ° C., if the temperature T2 is lower than the predetermined temperature α, it is determined that the temperature of the fuel cell 10 is not sufficiently raised, and the coolant pump 20 is driven intermittently. This limits the amount of coolant supplied. Therefore, the operating temperature of the fuel cell 10 can be quickly raised. Furthermore, in this embodiment, even when the amount of coolant supplied is limited, the coolant pump 20 is driven according to the temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the coolant flowing into the fuel cell 10. Adjust the time to start. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of a locally high temperature portion inside the fuel cell while limiting the amount of coolant supplied, and to suppress deterioration of the electrolyte membrane and the like. As a result, the power generation performance can be improved.

また、本実施例によれば、冷却液ポンプ２０を駆動した結果生じた温度差ΔＴに応じて、次に冷却液ポンプ２０を駆動する時間ｔを設定する。従って、常時、温度差を監視する必要がなく、制御コンピュータ５０にかかる処理負担を軽減することができる。また、冷却液ポンプ２０の定格流量に下限値が存在する場合であっても、冷却液ポンプ２０を駆動状態と非駆動状態とに交互に切り換えて動作させるため、単位時間当たりに供給する冷却液の供給量を、この下限値以下の流量に調整することができる。 Further, according to the present embodiment, the next time t for driving the coolant pump 20 is set according to the temperature difference ΔT generated as a result of driving the coolant pump 20. Therefore, it is not always necessary to monitor the temperature difference, and the processing burden on the control computer 50 can be reduced. In addition, even when there is a lower limit value for the rated flow rate of the coolant pump 20, the coolant supplied per unit time is operated in order to switch the coolant pump 20 between a driven state and a non-driven state. Can be adjusted to a flow rate below this lower limit value.

Ｄ．変形例：
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明はこのような実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。 D. Variations:
As mentioned above, although one Example of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to such an Example, but can take a various structure in the range which does not deviate from the meaning.

例えば、上記冷却処理ルーチンのステップＳ１９０〜Ｓ２１０では、温度差ΔＴと基準値βとを比較して冷却液ポンプ２０を駆動する時間を設定するものとしたが、基準値βではなく、所定のテーブルやマップを参照することで、温度差ΔＴに応じた駆動時間を設定するものとしてもよい。 For example, in steps S190 to S210 of the cooling processing routine, the time for driving the coolant pump 20 is set by comparing the temperature difference ΔT with the reference value β. However, instead of the reference value β, a predetermined table is used. Alternatively, the driving time according to the temperature difference ΔT may be set by referring to the map.

図５は、駆動時間を設定するためのマップの一例を示す説明図である。図示するように、このマップでは、温度差ΔＴが大きくなるにつれ、駆動時間を長くするようにしている。制御コンピュータ５０は、このようなマップを用いることにより、駆動時間の調整をきめ細かく行うことが可能になる。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a map for setting the driving time. As shown in the figure, in this map, the driving time is lengthened as the temperature difference ΔT increases. The control computer 50 can finely adjust the driving time by using such a map.

また、上記実施例では、冷却処理ルーチンのステップＳ１３０で燃料電池内の温度（Ｔ２）がα以上であれば、三方弁３０を冷却モードに設定して（ステップＳ１４０）、ポンプを常時運転することで（ステップＳ１５０）、ラジエータ４０を用いた冷却を行うものとした。これに対して、温度Ｔ２が温度αを超えた場合の制御を、より詳細に行うようにしてもよい。例えば、燃料電池内部の温度Ｔ２がα以上であっても、６５℃に到達するまでは、三方弁３０は昇温モードのままにすることで、バイパス流路６５によって冷却液を循環させる。そして、６５℃を超えたときに、はじめて、冷却モードに切り換え、ラジエータ４０を使った冷却を始めるものとすることができる。こうすることによって、燃料電池１０の動作温度が、発電に最も適した温度（通常、６５℃〜８０℃）に上昇することを促進させることができる。 In the above-described embodiment, if the temperature (T2) in the fuel cell is equal to or higher than α in step S130 of the cooling processing routine, the three-way valve 30 is set to the cooling mode (step S140) and the pump is always operated. (Step S150), cooling using the radiator 40 is performed. On the other hand, the control when the temperature T2 exceeds the temperature α may be performed in more detail. For example, even if the temperature T2 inside the fuel cell is equal to or higher than α, until the temperature reaches 65 ° C., the three-way valve 30 remains in the temperature raising mode so that the coolant is circulated by the bypass passage 65. Then, when the temperature exceeds 65 ° C., the cooling mode can be switched to the cooling mode for the first time, and the cooling using the radiator 40 can be started. By doing so, it is possible to promote the operating temperature of the fuel cell 10 to rise to a temperature most suitable for power generation (usually 65 ° C. to 80 ° C.).

更に、温度Ｔ２が６５℃を超えた場合に、ラジエータ４０を用いた冷却を開始したとしても、７５℃を超えるまでは、冷却ファン４１を駆動させず、７５℃を超えたときに、はじめて冷却ファン４１を駆動するものとしてもよい。このような詳細な制御を行うことにより、燃料電池１０の動作温度を精度良く調整することが可能になる。 Further, even when the cooling using the radiator 40 is started when the temperature T2 exceeds 65 ° C., the cooling fan 41 is not driven until the temperature exceeds 75 ° C., and the cooling is not performed until the temperature T 2 exceeds 75 ° C. The fan 41 may be driven. By performing such detailed control, the operating temperature of the fuel cell 10 can be accurately adjusted.

また、上記実施例では、温度Ｔ２が０℃以下の場合には、一律に冷却液ポンプ２０を停止するものとしたが、温度Ｔ２が０℃以下の場合にも、温度差ΔＴを算出して、この温度差に基づく制御を行うものとしてもよい。 In the above embodiment, the coolant pump 20 is uniformly stopped when the temperature T2 is 0 ° C. or lower. However, when the temperature T2 is 0 ° C. or lower, the temperature difference ΔT is calculated. Control based on this temperature difference may be performed.

また、上記実施例では、冷却液循環路６０に、入口温度センサ７１と出口温度センサ７２とを設けるものとしたが、これらのセンサは、それぞれ、燃料電池１０の筐体の冷却液入り口付近および出口付近に設けるものとしてもよい。こうすることにより、燃料電池１０の動作温度を直接的に測定することができる。また、入口温度センサ７１に替えて、温度差センサを用いるものとしてもよい。 In the above-described embodiment, the coolant circulation path 60 is provided with the inlet temperature sensor 71 and the outlet temperature sensor 72. These sensors are provided near the coolant inlet of the casing of the fuel cell 10, respectively. It may be provided near the exit. By doing so, the operating temperature of the fuel cell 10 can be directly measured. Further, instead of the inlet temperature sensor 71, a temperature difference sensor may be used.

また、上記実施例では、出口温度センサ７２で検出された温度Ｔ２の値をそのまま燃料電池内部の温度であるとみなすものとしたが、この温度Ｔ２に、所定の補正値（例えば、５℃）を加えた温度を燃料電池内部の温度であるとみなすものとしてもよい。冷却液の温度が、燃料電池内部の温度を１００％反映しているとは限らないためである。この補正値は、燃料電池内部の温度を実際に測定し、この測定温度と温度Ｔ２との差を実験的に求めることで設定することができる。 In the above embodiment, the value of the temperature T2 detected by the outlet temperature sensor 72 is regarded as the temperature inside the fuel cell as it is. However, a predetermined correction value (for example, 5 ° C.) is added to this temperature T2. It is good also as what considers that the temperature which added is the temperature inside a fuel cell. This is because the temperature of the coolant does not necessarily reflect the temperature inside the fuel cell 100%. This correction value can be set by actually measuring the temperature inside the fuel cell and experimentally obtaining the difference between the measured temperature and the temperature T2.

燃料電池システムの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a fuel cell system. 冷却液ポンプをデューティ制御することによる効果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect by carrying out duty control of a cooling fluid pump. 冷却処理ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of a cooling process routine. 燃料電池の温度変化の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the temperature change of a fuel cell. 駆動時間を設定するためのマップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the map for setting drive time.

符号の説明Explanation of symbols

１０...燃料電池
２０...冷却液ポンプ
３０...三方弁
４０...ラジエータ
４１...冷却ファン
５０...制御コンピュータ
５１...ＣＰＵ
５２...ＲＡＭ
５３...ＲＯＭ
６０...冷却液循環路
６５...バイパス流路
７１...入口温度センサ
７２...出口温度センサ
１００...燃料電池システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell 20 ... Coolant pump 30 ... Three-way valve 40 ... Radiator 41 ... Cooling fan 50 ... Control computer 51 ... CPU
52 ... RAM
53 ... ROM
60 ... Cooling liquid circulation path 65 ... Bypass flow path 71 ... Inlet temperature sensor 72 ... Outlet temperature sensor 100 ... Fuel cell system

Claims

電気化学反応によって発電を行う燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池を冷却する冷却液を、前記燃料電池内に供給する冷却液ポンプと、
前記冷却液が前記燃料電池内に流入する流入口側の第１の温度を検出する第１の温度センサと、
前記冷却液が前記燃料電池内から排出される排出口側の第２の温度を検出する第２の温度センサと、
前記第２の温度センサによって検出した前記第２の温度が、所定の温度よりも低い場合において、前記冷却液ポンプを駆動状態と非駆動状態とに交互に切り換えて動作させることにより、前記燃料電池内に単位時間当たりに供給する冷却液の供給量を、前記第２の温度が前記所定の温度以上の場合に供給される供給量よりも低減する冷却制御部と
を備えており、
前記冷却制御部は、前記冷却液ポンプを駆動させた後、前記第２の温度センサによって前記第２の温度を検出するとともに、前記第１の温度センサによって前記第１の温度を検出し、該第２の温度と第１の温度との温度差に応じて、次回の冷却液ポンプの駆動時間を調整する
燃料電池システム。 A fuel cell system including a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction,
A coolant pump for supplying a coolant for cooling the fuel cell into the fuel cell;
A first temperature sensor for detecting a first temperature on the inlet side where the coolant flows into the fuel cell;
A second temperature sensor for detecting a second temperature on the outlet side from which the coolant is discharged from within the fuel cell;
When the second temperature detected by the second temperature sensor is lower than a predetermined temperature, the fuel cell is operated by alternately switching the coolant pump between a driving state and a non-driving state. A cooling control unit that reduces a supply amount of the coolant supplied per unit time within a supply amount supplied when the second temperature is equal to or higher than the predetermined temperature,
The cooling control unit, after driving the coolant pump, detects the second temperature by the second temperature sensor, detects the first temperature by the first temperature sensor, and A fuel cell system that adjusts the next driving time of the coolant pump according to a temperature difference between the second temperature and the first temperature.

請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記冷却制御部は、前記温度差と所定の基準値とを比較して、前記温度差が前記基準値よりも大きければ、前記駆動時間を、前記温度差が前記基準値よりも小さい場合における駆動時間よりも長くする
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
The cooling control unit compares the temperature difference with a predetermined reference value, and if the temperature difference is larger than the reference value, the cooling time is driven when the temperature difference is smaller than the reference value. Longer than time 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、
前記冷却制御部は、前記第２の温度検出部によって検出した前記第２の温度が、氷点以下である場合に、前記冷却液ポンプを停止させる手段を備える
燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1 or 2,
The said cooling control part is provided with a means to stop the said coolant pump when the said 2nd temperature detected by the said 2nd temperature detection part is below freezing point. Fuel cell system.

請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
更に、前記燃料電池から排出された前記冷却液を外気との熱交換によって冷却するラジエータと、
前記ラジエータと前記冷却液ポンプと前記燃料電池とを環状に接続し、内部に前記冷却液が流れる冷却液循環流路と、
前記燃料電池から排出された冷却液を、前記ラジエータをバイパスさせて前記冷却液ポンプの上流側に流すバイパス流路と、
前記第２の温度が前記所定の温度よりも低い場合には、前記冷却液を前記バイパス流路側に流し、前記第２の温度が前記所定の温度よりも高い場合には、前記冷却液を前記ラジエータ側に流す手段と
を備える燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
And a radiator that cools the coolant discharged from the fuel cell by heat exchange with outside air;
A coolant circulation passage for connecting the radiator, the coolant pump, and the fuel cell in an annular shape, and the coolant flowing inside;
A bypass flow path for flowing the coolant discharged from the fuel cell to the upstream side of the coolant pump by bypassing the radiator;
When the second temperature is lower than the predetermined temperature, the cooling liquid is allowed to flow to the bypass flow path side, and when the second temperature is higher than the predetermined temperature, the cooling liquid is A fuel cell system comprising means for flowing to the radiator side.

電気化学反応によって発電を行う燃料電池を備える燃料電池システムにおいて、冷却液ポンプによって冷却液を前記燃料電池内に供給することで、前記燃料電池の冷却を行う冷却方法であって、
前記冷却液が前記燃料電池内から排出される排出口側の温度が、所定の温度よりも低い場合において、前記冷却液ポンプを駆動状態と非駆動状態とに交互に切り換えて動作させることにより、前記燃料電池内に単位時間当たりに供給する冷却液の供給量を、前記第２の温度が前記所定の温度以上の場合に供給される供給量よりも低減し、
該供給量の低減を行う場合には、前記冷却液ポンプを駆動させた後に、前記冷却液が前記燃料電池内に流入する流入口側の第１の温度を検出するとともに、前記冷却液が前記燃料電池内から排出される排出口側の第２の温度を検出し、該第２の温度と第１の温度との温度差に応じて、次回の冷却液ポンプの駆動時間を調整する
冷却方法。 In a fuel cell system including a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction, a cooling method for cooling the fuel cell by supplying a coolant into the fuel cell by a coolant pump,
When the temperature on the outlet side from which the coolant is discharged from the fuel cell is lower than a predetermined temperature, by operating the coolant pump alternately between a driving state and a non-driving state, Reducing the supply amount of coolant supplied per unit time into the fuel cell, compared to the supply amount supplied when the second temperature is equal to or higher than the predetermined temperature;
In the case of reducing the supply amount, after driving the coolant pump, the first temperature on the inlet side where the coolant flows into the fuel cell is detected, and the coolant is A second method of detecting the second temperature on the discharge port side discharged from the fuel cell and adjusting the next driving time of the coolant pump according to the temperature difference between the second temperature and the first temperature .