JP7091708B2 - Fuel cell system - Google Patents

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JP7091708B2 JP2018034133A JP2018034133A JP7091708B2 JP 7091708 B2 JP7091708 B2 JP 7091708B2 JP 2018034133 A JP2018034133 A JP 2018034133A JP 2018034133 A JP2018034133 A JP 2018034133A JP 7091708 B2 JP7091708 B2 JP 7091708B2
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Description

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

特許文献１には、燃料電池スタックの過度の発熱を抑制するために、燃料電池スタックの冷却水入口の冷却水温度に応じて燃料電池スタックの取り出し電流を制限する燃料電池システムが開示されている。 Patent Document 1 discloses a fuel cell system that limits the take-out current of the fuel cell stack according to the cooling water temperature of the cooling water inlet of the fuel cell stack in order to suppress excessive heat generation of the fuel cell stack. ..

特開２００５－０４４６２９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-0446229

しかしながら、燃料電池スタックの冷却水入口の冷却水温度を測定する温度センサに異常が生じることによって、温度センサの測定値と実際の冷却水温度にズレが生じた場合に、燃料電池スタックの取り出し電流に対して過剰な制限がかかり、若しくは制限が不足することがある。この結果、燃料電池スタックの発熱量が所望の範囲を超えてしまうという問題があった。また、燃料電池スタックの冷却水出口の冷却水温度に応じて燃料電池スタックの取り出し電流を制限する場合においても同様な問題が生じる。 However, when an abnormality occurs in the temperature sensor that measures the cooling water temperature at the cooling water inlet of the fuel cell stack, and the measured value of the temperature sensor and the actual cooling water temperature deviate from each other, the withdrawal current of the fuel cell stack May be over-restricted or under-restricted. As a result, there is a problem that the calorific value of the fuel cell stack exceeds a desired range. Further, the same problem occurs when the extraction current of the fuel cell stack is limited according to the cooling water temperature of the cooling water outlet of the fuel cell stack.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池を冷却するための冷却媒体が循環する冷却流路と、前記冷却流路に設けられたラジエータと、前記冷却媒体を前記燃料電池に圧送するポンプと、を有する冷却系と、前記冷却流路から前記冷却媒体が供給される前記燃料電池の冷却媒体入口、又は、前記冷却流路に前記冷却媒体が排出される前記燃料電池の冷却媒体出口における前記冷却媒体の温度を測定する温度センサと、前記温度センサに異常がある場合に、外気の外気温と前記冷却媒体の上限温度とを用いて求めた前記燃料電池の発熱放熱同値曲線と、前記上限温度に応じた前記燃料電池の電流－電圧特性曲線とを用いて、前記燃料電池の発電電圧の下限値を算出し、前記下限値を下回らないように前記燃料電池の前記発電電圧を制御する制御部と、を備える。前記発熱放熱同値曲線には、前記外気の温度が前記外気温であり、かつ、前記冷却媒体の温度が前記上限温度であるという条件下で前記燃料電池の発電電力を用いて前記冷却系を駆動させた場合の、前記ラジエータを介した前記燃料電池から前記外気への放熱量の最大量と前記燃料電池の発熱量とが等しくなるときの前記燃料電池の発電電流と前記発電電圧との関係が表されており、前記電流－電圧特性曲線には、前記冷却媒体の温度が前記上限温度のときの前記燃料電池の前記発電電流と前記発電電圧との関係が表されており、前記制御部は、前記発熱放熱同値曲線と前記電流－電圧特性曲線との交点における前記燃料電池の前記発電電圧を前記下限値として算出する。
なお、本発明は以下の形態としても実現できる。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can be realized as the following forms.
According to one embodiment of the present invention, a fuel cell system is provided. This fuel cell system includes a fuel cell, a cooling flow path in which a cooling medium for cooling the fuel cell circulates, a radiator provided in the cooling flow path, and a pump for pumping the cooling medium to the fuel cell. At the cooling medium inlet of the fuel cell to which the cooling medium is supplied from the cooling flow path, or at the cooling medium outlet of the fuel cell from which the cooling medium is discharged to the cooling flow path. The temperature sensor for measuring the temperature of the cooling medium, the heat dissipation equal value curve of the fuel cell obtained by using the outside temperature of the outside air and the upper limit temperature of the cooling medium when the temperature sensor is abnormal, and the said. The lower limit of the generated voltage of the fuel cell is calculated by using the current-voltage characteristic curve of the fuel cell according to the upper limit temperature, and the generated voltage of the fuel cell is controlled so as not to fall below the lower limit. It is equipped with a control unit. In the heat generation and heat dissipation equal value curve, the cooling system is driven by using the generated power of the fuel cell under the condition that the temperature of the outside air is the outside temperature and the temperature of the cooling medium is the upper limit temperature. The relationship between the generated current of the fuel cell and the generated voltage when the maximum amount of heat radiated from the fuel cell to the outside air via the radiator and the calorific value of the fuel cell become equal to each other is The current-voltage characteristic curve represents the relationship between the generated current of the fuel cell and the generated voltage when the temperature of the cooling medium is the upper limit temperature, and the control unit is used. , The generated voltage of the fuel cell at the intersection of the heat generation / heat dissipation equal value curve and the current-voltage characteristic curve is calculated as the lower limit value.
The present invention can also be realized in the following forms.

（１）本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池を冷却するための冷却媒体が循環する冷却流路と、前記冷却媒体が供給される前記燃料電池の冷却媒体入口、又は、前記冷却媒体が排出される前記燃料電池の冷却媒体出口における前記冷却媒体の温度を測定する温度センサと、前記温度センサに異常がある場合に、外気温と前記冷却媒体の上限温度とを用いて求めた前記燃料電池の発熱放熱同値曲線と、前記上限温度に応じた前記燃料電池の電流－電圧特性曲線とを用いて、前記燃料電池の発電電圧の下限値を算出し、前記下限値を用いて前記燃料電池の前記発電電圧を制御する制御部と、を備える。
この形態の燃料電池システムによれば、制御部は発電電圧の下限値を利用して燃料電池の発電電圧を制御するので、燃料電池の発熱量を所望の範囲に収めることができ、温度センサに異常が生じることによる燃料電池の発熱量が所望の範囲を超えてしまうことを抑制できる。 (1) According to one embodiment of the present invention, a fuel cell system is provided. In this fuel cell system, a fuel cell, a cooling flow path in which a cooling medium for cooling the fuel cell circulates, a cooling medium inlet of the fuel cell to which the cooling medium is supplied, or the cooling medium is discharged. The fuel cell obtained by using a temperature sensor for measuring the temperature of the cooling medium at the outlet of the cooling medium of the fuel battery and the outside temperature and the upper limit temperature of the cooling medium when the temperature sensor has an abnormality. The lower limit of the generated voltage of the fuel cell is calculated by using the heat generation and heat dissipation equal value curve of the above and the current-voltage characteristic curve of the fuel battery according to the upper limit temperature, and the lower limit value of the fuel cell is used. A control unit for controlling the generated voltage is provided.
According to this form of the fuel cell system, the control unit controls the generated voltage of the fuel cell by using the lower limit of the generated voltage, so that the calorific value of the fuel cell can be kept within a desired range, and the temperature sensor can be used. It is possible to prevent the calorific value of the fuel cell from exceeding a desired range due to the occurrence of an abnormality.

本発明は、上記以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池車両等の形態で実現することができる。 The present invention can also be realized in various forms other than the above. For example, it can be realized in the form of a fuel cell vehicle or the like.

第１実施形態における燃料電池システムを模式的に示す図。The figure which shows typically the fuel cell system in 1st Embodiment. 燃料電池の電圧制限又は電流制限の処理を例示するフローチャート。A flowchart illustrating the processing of voltage limitation or current limitation of a fuel cell. 燃料電池の発熱放熱同値曲線及び電流－電圧特性曲線を例示する説明図。Explanatory drawing which exemplifies the heat generation heat dissipation equivalence curve and the current-voltage characteristic curve of a fuel cell. 他の発熱放熱同値曲線及び電流－電圧特性曲線を例示する説明図。Explanatory drawing illustrating other heat generation and heat dissipation equivalence curves and current-voltage characteristic curves. 他の燃料電池の電流－電圧特性曲線を示す説明図。Explanatory drawing which shows the current-voltage characteristic curve of another fuel cell. 第２実施形態の電圧制限又は電流制限の処理を例示するフローチャート。The flowchart illustrating the process of voltage limitation or current limitation of 2nd Embodiment. 他の発熱放熱同値曲線及び電流－電圧特性曲線を例示する説明図。Explanatory drawing illustrating other heat generation and heat dissipation equivalence curves and current-voltage characteristic curves.

・第１実施形態：
図１は、第１実施形態における燃料電池システム１０を模式的に示す図である。燃料電池システム１０は、例えば、動力源としてバス等の車両に搭載される。燃料電池システム１０は、燃料電池１００と、電力回路２００と、冷却流路３００と、制御部７００と、図示しないアノードガス供給流路や、カソードガス供給排出流路等を備える。 -First embodiment:
FIG. 1 is a diagram schematically showing a fuel cell system 10 according to the first embodiment. The fuel cell system 10 is mounted on a vehicle such as a bus as a power source, for example. The fuel cell system 10 includes a fuel cell 100, a power circuit 200, a cooling flow path 300, a control unit 700, an anode gas supply flow path (not shown), a cathode gas supply / discharge flow path, and the like.

燃料電池１００は、図示しない複数の単セルが積層されることによって構成されている。燃料電池１００としては、例えば固体高分子形燃料電池を採用可能である。燃料電池１００は、アノードガスとカソードガスとを利用して、電気化学反応により発電する。アノードガスとしては、例えば水素を採用可能であり、カソードガスとしては、例えば空気を採用可能である。 The fuel cell 100 is configured by stacking a plurality of single cells (not shown). As the fuel cell 100, for example, a polymer electrolyte fuel cell can be adopted. The fuel cell 100 uses an anode gas and a cathode gas to generate electricity by an electrochemical reaction. As the anode gas, for example, hydrogen can be adopted, and as the cathode gas, for example, air can be adopted.

電力回路２００は、燃料電池１００からの電力を利用する回路である。電力回路２００は、ＦＣ昇圧コンバータ２３０と、インバータ２４０と、駆動モータ２５０と、電流センサ２６０と、電圧センサ２７０と、を備える。なお、電力回路２００は、蓄電池やバッテリコンバータ等を備えてもよい。 The electric power circuit 200 is a circuit that utilizes the electric power from the fuel cell 100. The power circuit 200 includes an FC boost converter 230, an inverter 240, a drive motor 250, a current sensor 260, and a voltage sensor 270. The power circuit 200 may include a storage battery, a battery converter, or the like.

電流センサ２６０は、燃料電池１００の発電電流を検出する。電圧センサ２７０は、燃料電池１００の発電電圧を検出する。ＦＣ昇圧コンバータ２３０は、燃料電池１００の出力電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータである。ＦＣ昇圧コンバータ２３０は、制御部７００からの制御信号に応じて燃料電池１００の出力電圧を駆動モータ２５０で利用可能な高電圧に昇圧する。インバータ２４０は、ＦＣ昇圧コンバータ２３０によって昇圧された直流電圧を交流電圧に変換するものであり、制御部７００からの制御信号に応じて交流電圧の周波数と電圧を調整して駆動モータ２５０に供給し、駆動モータ２５０を制御する。駆動モータ２５０は、燃料電池１００からの電力によって回転動力を発生し、車両の車輪を駆動することが可能である。 The current sensor 260 detects the generated current of the fuel cell 100. The voltage sensor 270 detects the generated voltage of the fuel cell 100. The FC boost converter 230 is a DC / DC converter that adjusts the output voltage of the fuel cell 100. The FC boost converter 230 boosts the output voltage of the fuel cell 100 to a high voltage that can be used by the drive motor 250 in response to a control signal from the control unit 700. The inverter 240 converts the DC voltage boosted by the FC boost converter 230 into an AC voltage, adjusts the frequency and voltage of the AC voltage according to the control signal from the control unit 700, and supplies the AC voltage to the drive motor 250. , Controls the drive motor 250. The drive motor 250 can generate rotational power by electric power from the fuel cell 100 to drive the wheels of the vehicle.

冷却流路３００は、燃料電池１００を冷却するための冷却媒体が循環する流路である。冷却媒体としては、例えば、水、エチレングリコール等の不凍水等を採用可能である。冷却流路３００は、供給流路３１０と、ラジエータ４５０と、排出流路３２０と、バイパス流路３３０とを有する。供給流路３１０の一端は、燃料電池１００の冷却媒体が供給される冷却媒体入口１１０と接続しおり、他端は、ラジエータ４５０と接続している。供給流路３１０には、冷却媒体ポンプ３４０が設けられている。冷却媒体ポンプ３４０は、冷却媒体を圧送して循環させる。ラジエータ４５０は、ファン４４０の送風により、ラジエータ４５０を流れる冷却媒体の熱量を外部に放出する。排出流路３２０の一端は、ラジエータ４５０と接続しており、他端は、燃料電池１００の冷却媒体が排出される冷却媒体出口１２０と接続している。バイパス流路３３０の一端は、三方弁３５０を介して排出流路３２０と接続しており、他端は、供給流路３１０の冷却媒体ポンプ３４０の上流側に接続している。三方弁３５０は、制御部７００からの制御信号に応じて、排出流路３２０内の冷却媒体をバイパス流路３３０とラジエータ４５０に分流する。冷却流路３００内の冷却媒体は、冷却媒体ポンプ３４０によって駆動され、供給流路３１０を介して燃料電池１００の内部に流れて、燃料電池１００を冷却した後、排出流路３２０に流れ込む。排出流路３２０内の冷却媒体の一部は、三方弁３５０を介して、ラジエータ４５０を流れて冷却されて再度に供給流路３１０に還流する。排出流路３２０内の冷却媒体の他の部分は、三方弁３５０を介して、バイパス流路３３０を流れて再度に供給流路３１０に還流する。 The cooling flow path 300 is a flow path through which a cooling medium for cooling the fuel cell 100 circulates. As the cooling medium, for example, water, antifreeze water such as ethylene glycol, or the like can be adopted. The cooling flow path 300 has a supply flow path 310, a radiator 450, a discharge flow path 320, and a bypass flow path 330. One end of the supply flow path 310 is connected to the cooling medium inlet 110 to which the cooling medium of the fuel cell 100 is supplied, and the other end is connected to the radiator 450. The supply flow path 310 is provided with a cooling medium pump 340. The cooling medium pump 340 pumps and circulates the cooling medium. The radiator 450 releases the amount of heat of the cooling medium flowing through the radiator 450 to the outside by blowing air from the fan 440. One end of the discharge flow path 320 is connected to the radiator 450, and the other end is connected to the cooling medium outlet 120 from which the cooling medium of the fuel cell 100 is discharged. One end of the bypass flow path 330 is connected to the discharge flow path 320 via the three-way valve 350, and the other end is connected to the upstream side of the cooling medium pump 340 of the supply flow path 310. The three-way valve 350 divides the cooling medium in the discharge flow path 320 into the bypass flow path 330 and the radiator 450 in response to the control signal from the control unit 700. The cooling medium in the cooling flow path 300 is driven by the cooling medium pump 340, flows into the fuel cell 100 via the supply flow path 310, cools the fuel cell 100, and then flows into the discharge flow path 320. A part of the cooling medium in the discharge flow path 320 flows through the radiator 450 through the three-way valve 350, is cooled, and returns to the supply flow path 310 again. The other part of the cooling medium in the discharge flow path 320 flows through the bypass flow path 330 through the three-way valve 350 and returns to the supply flow path 310 again.

排出流路３２０において、燃料電池１００の冷却媒体出口１２０の近傍には、第１温度センサ３７０が設置されている。第１温度センサ３７０は、冷却媒体出口１２０における冷却媒体の温度を測定する。第１温度センサ３７０の測定値は、燃料電池１００の温度値とほぼ同一である。なお、第１温度センサ３７０を設置する代わりに、供給流路３１０の燃料電池１００の冷却媒体入口１１０の近傍に、冷却媒体入口１１０における冷却媒体の温度を測定する温度センサを設置してもよい。供給流路３１０において、ラジエータ４５０のラジエータ出口４２０の近傍には、第２温度センサ３８０が設置されている。第２温度センサ３８０は、ラジエータ出口４２０における冷却媒体の温度を測定する。なお、燃料電池システム１０には、燃料電池システム１０がおかれる環境の温度を測定する外気温センサ２０が設置されている。 In the discharge flow path 320, the first temperature sensor 370 is installed in the vicinity of the cooling medium outlet 120 of the fuel cell 100. The first temperature sensor 370 measures the temperature of the cooling medium at the cooling medium outlet 120. The measured value of the first temperature sensor 370 is substantially the same as the temperature value of the fuel cell 100. Instead of installing the first temperature sensor 370, a temperature sensor for measuring the temperature of the cooling medium at the cooling medium inlet 110 may be installed near the cooling medium inlet 110 of the fuel cell 100 of the supply flow path 310. .. In the supply flow path 310, a second temperature sensor 380 is installed in the vicinity of the radiator outlet 420 of the radiator 450. The second temperature sensor 380 measures the temperature of the cooling medium at the radiator outlet 420. The fuel cell system 10 is equipped with an outside temperature sensor 20 that measures the temperature of the environment in which the fuel cell system 10 is placed.

制御部７００は、中央処理装置と主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成されており、具体的にはＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御部７００は、利用者の要求や、燃料電池システム１０内の各センサの測定値等に応じて、燃料電池システム１０内の各部の動作を制御する。制御部７００は、燃料電池１００の過度の発熱を抑制するために、第１温度センサ３７０の測定値を用いて、燃料電池１００の発電電流を制御する。一方、制御部７００は、第１温度センサ３７０に異常がある場合、すなわち、第１温度センサ３７０の測定値が冷却媒体出口１２０における冷却媒体の実際の温度との温度差が予め定められた許容範囲、例えば第１温度センサ３７０の誤差範囲以上の場合には、燃料電池１００の発電電圧の下限値（後述）を用いて燃料電池１００の発電電圧を制御する。 The control unit 700 is composed of a microcomputer including a central processing unit and a main storage device, and is specifically an ECU (Electronic Control Unit). The control unit 700 controls the operation of each unit in the fuel cell system 10 according to the user's request, the measured value of each sensor in the fuel cell system 10, and the like. The control unit 700 controls the power generation current of the fuel cell 100 by using the measured value of the first temperature sensor 370 in order to suppress the excessive heat generation of the fuel cell 100. On the other hand, when the control unit 700 has an abnormality in the first temperature sensor 370, that is, the temperature difference between the measured value of the first temperature sensor 370 and the actual temperature of the cooling medium at the cooling medium outlet 120 is predetermined. When the range is equal to or greater than the error range of the first temperature sensor 370, the generated voltage of the fuel cell 100 is controlled by using the lower limit of the generated voltage of the fuel cell 100 (described later).

図２は、制御部７００（図１）が燃料電池１００（図１）に対して電圧制限又は電流制限を実行する処理の詳細を例示するフローチャートである。図２に示す処理は、燃料電池システム１０（図１）の運転中に繰り返して実行される。ステップＳ１１０において、制御部７００は、第１温度センサ３７０から、燃料電池１００の冷却媒体出口１２０における冷却媒体の測定温度（以降、「出口冷却媒体測定温度」と称する）を取得する。ステップＳ１２０において、制御部７００は、冷却媒体出口１２０における冷却媒体の推定温度（以降、「出口冷却媒体推定温度」と称する）を算出する。算出された出口冷却媒体推定温度は、冷却媒体出口１２０における冷却媒体の実際の温度と見なされる。出口冷却媒体推定温度は、例えば、燃料電池１００の冷却媒体入口１１０における冷却媒体の推定温度（以降、「入口冷却媒体推定温度」と称する）と、燃料電池１００の発熱量と、冷却媒体ポンプ３４０における冷却媒体の流量とを用いて算出できる。入口冷却媒体推定温度は、例えば、第２温度センサ３８０から取得するラジエータ出口４２０における冷却媒体の測定温度と、三方弁３５０の分流比とを用いて算出できる。燃料電池１００の発熱量は、例えば、燃料電池１００の発電電流等を用いて算出できる。 FIG. 2 is a flowchart illustrating the details of the process in which the control unit 700 (FIG. 1) executes the voltage limitation or the current limitation with respect to the fuel cell 100 (FIG. 1). The process shown in FIG. 2 is repeatedly executed during the operation of the fuel cell system 10 (FIG. 1). In step S110, the control unit 700 acquires the measured temperature of the cooling medium at the cooling medium outlet 120 of the fuel cell 100 (hereinafter referred to as “outlet cooling medium measured temperature”) from the first temperature sensor 370. In step S120, the control unit 700 calculates the estimated temperature of the cooling medium at the cooling medium outlet 120 (hereinafter referred to as “outlet cooling medium estimated temperature”). The calculated outlet cooling medium estimated temperature is considered to be the actual temperature of the cooling medium at the cooling medium outlet 120. The outlet cooling medium estimated temperature is, for example, the estimated temperature of the cooling medium at the cooling medium inlet 110 of the fuel cell 100 (hereinafter referred to as “inlet cooling medium estimated temperature”), the calorific value of the fuel cell 100, and the cooling medium pump 340. It can be calculated using the flow rate of the cooling medium in. The estimated inlet cooling medium temperature can be calculated, for example, by using the measured temperature of the cooling medium at the radiator outlet 420 acquired from the second temperature sensor 380 and the diversion ratio of the three-way valve 350. The calorific value of the fuel cell 100 can be calculated by using, for example, the power generation current of the fuel cell 100.

ステップＳ１３０において、制御部７００は、ステップＳ１１０，Ｓ１２０によって得られた出口冷却媒体測定温度と出口冷却媒体推定温度とを比較することによって、第１温度センサ３７０に異常があるか否かを判定する。制御部７００は、出口冷却媒体測定温度と出口冷却媒体推定温度との温度差が前述した許容範囲以上の場合には、第１温度センサ３７０に異常があると判定し（ステップＳ１３０、Ｙｅｓ）、ステップＳ１４０に移行する。ステップＳ１４０において、制御部７００は、燃料電池１００の発熱放熱同値曲線と電流－電圧特性曲線とを用いて燃料電池１００の発電電圧の下限値を算出する。ここで、図３と図４を用いて、燃料電池１００の発電電圧の下限値の算出方法を説明する。 In step S130, the control unit 700 determines whether or not there is an abnormality in the first temperature sensor 370 by comparing the outlet cooling medium measurement temperature obtained by steps S110 and S120 with the outlet cooling medium estimated temperature. .. When the temperature difference between the outlet cooling medium measurement temperature and the outlet cooling medium estimated temperature is equal to or greater than the above-mentioned allowable range, the control unit 700 determines that the first temperature sensor 370 has an abnormality (step S130, Yes). The process proceeds to step S140. In step S140, the control unit 700 calculates the lower limit of the generated voltage of the fuel cell 100 by using the heat generation and heat dissipation equality curve of the fuel cell 100 and the current-voltage characteristic curve. Here, a method of calculating the lower limit value of the power generation voltage of the fuel cell 100 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図３は、燃料電池１００の発熱放熱同値曲線Ｑ１及び電流－電圧特性曲線Ｇ３を例示する説明図である。図４は、燃料電池１００の発熱放熱同値曲線Ｑ２及び電流－電圧特性曲線Ｇ３を例示する説明図である。発熱放熱同値曲線Ｑ１，Ｑ２は、燃料電池１００の発熱量と、燃料電池１００から外気への最大放熱量とが等しくなる時の燃料電池１００の動作点をプロットした仮想電流－電圧特性曲線である。図３の例で言うと、発熱放熱同値曲線Ｑ１の左側の領域Ｒ１は、燃料電池１００の発熱量が最大放熱量よりも小さい領域であり、発熱放熱同値曲線Ｑ１の右側の領域Ｒ２は、燃料電池１００の発熱量が最大放熱量よりも大きい領域である。「最大放熱量」とは、冷却媒体出口１２０における冷却媒体の温度が上限温度となる場合に燃料電池１００から外気へ熱を放出できる量である。「上限温度」とは、燃料電池システム１０の構成に応じて冷却媒体が許容される最高温度である。発熱放熱同値曲線Ｑ１，Ｑ２は、外気温と冷却媒体の上限温度とを用いて求められる。外気温は、想定最大外気温を利用してもよく、外気温センサ２０から取得する外気温の測定値を利用してもよい。想定最大外気温は、例えば３０℃～４０℃を採用可能である。図３の例では、発熱放熱同値曲線Ｑ１は、想定最大外気温を利用して求められた曲線である。図４の例では、発熱放熱同値曲線Ｑ２は、想定最大外気温よりも低い外気温の測定値を利用して求められた曲線である。燃料電池１００の電流－電圧特性曲線Ｇ３は、冷却媒体の上限温度に応じた予め定められた電流－電圧特性曲線である。 FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the heat generation and heat dissipation equivalence curve Q1 and the current-voltage characteristic curve G3 of the fuel cell 100. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the heat generation and heat dissipation equivalence curve Q2 and the current-voltage characteristic curve G3 of the fuel cell 100. The heat generation and heat dissipation equivalence curves Q1 and Q2 are virtual current-voltage characteristic curves plotting the operating points of the fuel cell 100 when the calorific value of the fuel cell 100 and the maximum heat radiation amount from the fuel cell 100 to the outside air become equal. .. In the example of FIG. 3, the region R1 on the left side of the heat generation / heat dissipation equality curve Q1 is a region where the heat generation amount of the fuel cell 100 is smaller than the maximum heat dissipation amount, and the region R2 on the right side of the heat generation / heat dissipation equality curve Q1 is the fuel. This is a region where the heat generation amount of the battery 100 is larger than the maximum heat dissipation amount. The "maximum heat radiation amount" is an amount that can release heat from the fuel cell 100 to the outside air when the temperature of the cooling medium at the cooling medium outlet 120 reaches the upper limit temperature. The "upper limit temperature" is the maximum temperature at which the cooling medium is allowed depending on the configuration of the fuel cell system 10. The heat generation and heat dissipation equivalence curves Q1 and Q2 are obtained by using the outside air temperature and the upper limit temperature of the cooling medium. As the outside air temperature, the assumed maximum outside air temperature may be used, or the measured value of the outside air temperature acquired from the outside air temperature sensor 20 may be used. As the assumed maximum outside air temperature, for example, 30 ° C to 40 ° C can be adopted. In the example of FIG. 3, the heat generation and heat dissipation equivalence curve Q1 is a curve obtained by using the assumed maximum outside air temperature. In the example of FIG. 4, the heat generation and heat dissipation equivalence curve Q2 is a curve obtained by using the measured value of the outside air temperature lower than the assumed maximum outside air temperature. The current-voltage characteristic curve G3 of the fuel cell 100 is a predetermined current-voltage characteristic curve corresponding to the upper limit temperature of the cooling medium.

図３の例では、制御部７００は、発熱放熱同値曲線Ｑ１と電流－電圧特性曲線Ｇ３とを用いて、燃料電池１００の発電電圧の下限値を算出する。具体的には、制御部７００は、発熱放熱同値曲線Ｑ１と電流－電圧特性曲線Ｇ３との交差点Ｐ１と対応する電圧Ｖｍｉｎ１を燃料電池１００の発電電圧の下限値とする。交差点Ｐ１は、燃料電池１００の発熱量が最大放熱量と等しくなる時の燃料電池１００の実際に採り得る動作点である。燃料電池１００の発電電圧を下限値Ｖｍｉｎ１以上に制限すれば、燃料電池１００の動作点を発熱量が最大放熱量を超えない領域Ｒ１内に制限できるので、燃料電池１００の過度の発熱を抑制できる。 In the example of FIG. 3, the control unit 700 calculates the lower limit value of the power generation voltage of the fuel cell 100 by using the heat generation and heat dissipation equal value curve Q1 and the current-voltage characteristic curve G3. Specifically, the control unit 700 sets the voltage Vmin1 corresponding to the intersection P1 between the heat generation and heat dissipation equality curve Q1 and the current-voltage characteristic curve G3 as the lower limit of the generated voltage of the fuel cell 100. The intersection P1 is an operating point that can actually be taken by the fuel cell 100 when the calorific value of the fuel cell 100 becomes equal to the maximum heat dissipation amount. If the power generation voltage of the fuel cell 100 is limited to the lower limit value Vmin1 or more, the operating point of the fuel cell 100 can be limited to the region R1 in which the heat generation amount does not exceed the maximum heat dissipation amount, so that excessive heat generation of the fuel cell 100 can be suppressed. ..

図４の例においても同様に、制御部７００は、発熱放熱同値曲線Ｑ２と電流－電圧特性曲線Ｇ３とを用いて、燃料電池１００の発電電圧の下限値を算出する。具体的には、制御部７００は、発熱放熱同値曲線Ｑ２と電流－電圧特性曲線Ｇ３との交差点Ｐ２と対応する電圧Ｖｍｉｎ２を燃料電池１００の発電電圧の下限値とする。図４の発熱放熱同値曲線Ｑ２は、図３の発熱放熱同値曲線Ｑ１を求めるのに用いられた想定最大外気温よりも低い外気温の測定値を利用して求められるので、燃料電池１００の発熱量が最大放熱量よりも小さい領域Ｒ３が図３の対応する領域Ｒ１よりも大きく、燃料電池１００の発熱量が最大放熱量よりも大きい領域Ｒ４が図３の対応する領域Ｒ２よりも小さい。すなわち、図４の場合の燃料電池１００の最大放熱量は、図３の場合の燃料電池１００最大放熱量よりも大きい。従って、図４の燃料電池１００の発電電圧の下限値Ｖｍｉｎ２は、図３の燃料電池１００の発電電圧の下限値Ｖｍｉｎ１よりも小さく、図４における燃料電池１００が採り得る動作点の範囲は、図３における燃料電池１００が採り得る動作点の範囲よりも大きい。 Similarly, in the example of FIG. 4, the control unit 700 calculates the lower limit value of the power generation voltage of the fuel cell 100 by using the heat generation and heat dissipation equality curve Q2 and the current-voltage characteristic curve G3. Specifically, the control unit 700 sets the voltage Vmin2 corresponding to the intersection P2 between the heat generation and heat dissipation equality curve Q2 and the current-voltage characteristic curve G3 as the lower limit of the generated voltage of the fuel cell 100. Since the heat generation and heat dissipation equivalence curve Q2 in FIG. 4 is obtained by using the measured value of the outside temperature lower than the assumed maximum outside temperature used to obtain the heat generation and heat dissipation equivalence curve Q1 in FIG. 3, the heat generation of the fuel cell 100 is generated. The region R3 in which the amount is smaller than the maximum heat dissipation amount is larger than the corresponding region R1 in FIG. 3, and the region R4 in which the heat generation amount of the fuel cell 100 is larger than the maximum heat dissipation amount is smaller than the corresponding region R2 in FIG. That is, the maximum heat dissipation amount of the fuel cell 100 in the case of FIG. 4 is larger than the maximum heat dissipation amount of the fuel cell 100 in the case of FIG. Therefore, the lower limit value Vmin2 of the generated voltage of the fuel cell 100 in FIG. 4 is smaller than the lower limit value Vmin1 of the generated voltage of the fuel cell 100 in FIG. 3, and the range of operating points that the fuel cell 100 in FIG. 4 can take is shown in FIG. It is larger than the range of operating points that the fuel cell 100 in 3 can take.

図２に戻り、ステップＳ１６０において、制御部７００は、燃料電池１００の発電電圧の下限値を用いて燃料電池１００の発電電圧を制御する。具体的には、制御部７００は、燃料電池１００の発電電圧が下限値Ｖｍｉｎ１（Ｖｍｉｎ２）以上となるように燃料電池１００の発電電圧を制限する。制御部７００は、ステップＳ１６０を実行した後、処理を終了する。 Returning to FIG. 2, in step S160, the control unit 700 controls the power generation voltage of the fuel cell 100 using the lower limit value of the power generation voltage of the fuel cell 100. Specifically, the control unit 700 limits the power generation voltage of the fuel cell 100 so that the power generation voltage of the fuel cell 100 is equal to or higher than the lower limit value Vmin1 (Vmin2). The control unit 700 ends the process after executing step S160.

ステップＳ１３０に戻り、制御部７００は、出口冷却媒体測定温度と出口冷却媒体推定温度との温度差が前述した許容範囲よりも小さい場合には、第１温度センサ３７０に異常がないと判定し（ステップＳ１３０、Ｎｏ）、ステップＳ１５０に移行する。ステップＳ１５０において、制御部７００は、第１温度センサ３７０から取得する出口冷却媒体測定温度を用いて、燃料電池１００の発電電流を制御する。ここで、図５を用いて、燃料電池１００の発電電流の制限方法を説明する。 Returning to step S130, the control unit 700 determines that there is no abnormality in the first temperature sensor 370 when the temperature difference between the outlet cooling medium measurement temperature and the outlet cooling medium estimated temperature is smaller than the above-mentioned allowable range. Step S130, No), the process proceeds to step S150. In step S150, the control unit 700 controls the power generation current of the fuel cell 100 by using the outlet cooling medium measurement temperature acquired from the first temperature sensor 370. Here, a method of limiting the generated current of the fuel cell 100 will be described with reference to FIG.

図５は、燃料電池１００の電流－電圧特性曲線Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を示す説明図である。電流－電圧特性曲線Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３は、冷却媒体出口１２０における冷却媒体の第１温度Ｔ１、第２温度Ｔ２、第３温度（上限温度）Ｔ３のそれぞれに応じた予め定められた電流－電圧特性曲線である。電流－電圧特性曲線Ｇ３は、図３と図４に示す電流－電圧特性曲線Ｇ３と同一である。温度Ｔ１～Ｔ３は、第１温度Ｔ１＜第２温度Ｔ２＜第３温度Ｔ３を満足する。図５の例では、制御部７００は、出口冷却媒体測定温度が第１温度Ｔ１以上である場合には、燃料電池１００の発電電流を電流Ｉ１以下に制限することによって、燃料電池１００の動作点を点Ｎ１の左側の電流－電圧特性曲線Ｇ１上の動作点に制限する。制御部７００は、出口冷却媒体測定温度が第２温度Ｔ２以上である場合には、燃料電池１００の発電電流を電流Ｉ２以下に制限することによって、燃料電池１００の動作点を点Ｎ２の左側の電流－電圧特性曲線Ｇ２上の動作点に制限する。制御部７００は、出口冷却媒体測定温度が第３温度Ｔ３以上である場合には、燃料電池１００の発電電流を電流Ｉ３以下に制限することによって、燃料電池１００の動作点を点Ｎ３の左側の電流－電圧特性曲線Ｇ３上の動作点に制限する。制御部７００は、ステップＳ１５０を実行した後、処理を終了する。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing current-voltage characteristic curves G1, G2, and G3 of the fuel cell 100. The current-voltage characteristic curves G1, G2, and G3 are predetermined current-voltages corresponding to the first temperature T1, the second temperature T2, and the third temperature (upper limit temperature) T3 of the cooling medium at the cooling medium outlet 120. It is a characteristic curve. The current-voltage characteristic curve G3 is the same as the current-voltage characteristic curve G3 shown in FIGS. 3 and 4. The temperatures T1 to T3 satisfy the first temperature T1 <second temperature T2 <third temperature T3. In the example of FIG. 5, when the outlet cooling medium measurement temperature is the first temperature T1 or more, the control unit 700 limits the generated current of the fuel cell 100 to the current I1 or less, so that the operating point of the fuel cell 100 Is limited to the operating point on the current-voltage characteristic curve G1 on the left side of the point N1. When the outlet cooling medium measurement temperature is the second temperature T2 or higher, the control unit 700 limits the generated current of the fuel cell 100 to the current I2 or less so that the operating point of the fuel cell 100 is on the left side of the point N2. It is limited to the operating point on the current-voltage characteristic curve G2. When the outlet cooling medium measurement temperature is the third temperature T3 or higher, the control unit 700 limits the generated current of the fuel cell 100 to the current I3 or less, so that the operating point of the fuel cell 100 is set to the left side of the point N3. It is limited to the operating point on the current-voltage characteristic curve G3. The control unit 700 ends the process after executing step S150.

以上説明したように、第１実施形態では、制御部７００は、発熱放熱同値曲線Ｑ１（Ｑ２）と冷却媒体出口１２０における冷却媒体の上限温度に応じた電流－電圧特性曲線Ｇ３とを用いて、燃料電池１００の発電電圧の下限値Ｖｍｉｎ１（Ｖｍｉｎ２）を算出し、発電電圧の下限値Ｖｍｉｎ１（Ｖｍｉｎ２）を用いて燃料電池１００の発電電圧を制御する。こうすれば、第１温度センサ３７０による出口冷却媒体測定温度を利用せずに燃料電池１００の発熱量を所望の範囲に収めることができるので、第１温度センサ３７０に異常が生じることによる燃料電池１００の発熱量が所望の範囲を超えてしまうことを抑制できる。 As described above, in the first embodiment, the control unit 700 uses the heat generation and heat dissipation equality curve Q1 (Q2) and the current-voltage characteristic curve G3 according to the upper limit temperature of the cooling medium at the cooling medium outlet 120. The lower limit value Vmin1 (Vmin2) of the power generation voltage of the fuel cell 100 is calculated, and the power generation voltage of the fuel cell 100 is controlled by using the lower limit value Vmin1 (Vmin2) of the power generation voltage. By doing so, the calorific value of the fuel cell 100 can be kept within a desired range without using the temperature measured by the outlet cooling medium by the first temperature sensor 370. Therefore, the fuel cell due to an abnormality in the first temperature sensor 370. It is possible to prevent the calorific value of 100 from exceeding a desired range.

・第２実施形態：
図６は、第２実施形態における制御部７００（図１）が燃料電池１００（図１）に対して電圧制限又は電流制限を実行する処理の詳細を例示するフローチャートである。図６において、図２に示す第１実施形態との違いは、第１温度センサ３７０に異常があるか否かを判定する点である。 -Second embodiment:
FIG. 6 is a flowchart illustrating the details of the process in which the control unit 700 (FIG. 1) in the second embodiment executes the voltage limitation or the current limitation with respect to the fuel cell 100 (FIG. 1). In FIG. 6, the difference from the first embodiment shown in FIG. 2 is that it is determined whether or not the first temperature sensor 370 has an abnormality.

図６では、ステップＳ２１０において、制御部７００は、燃料電池１００の発熱放熱同値曲線と電流－電圧特性曲線とを用いて燃料電池１００の発電電圧の下限値を算出する。ステップＳ２１０は、図２に示すステップＳ１４０と同様である。ステップＳ２２０において、制御部７００は、推定電流範囲を算出する。「推定電流範囲」とは、燃料電池１００の出口冷却媒体測定温度に応じた電流－電圧特性曲線上において、発電電圧の下限値と対応する動作点における電流値を含む電流範囲である。推定電流範囲は、電圧センサ２７０や電流センサ２６０の誤差を考慮して算出される。ここで、図７を用いて、ステップＳ２２０以降のステップを説明する。 In FIG. 6, in step S210, the control unit 700 calculates the lower limit value of the generated voltage of the fuel cell 100 by using the heat generation and heat dissipation equal value curve of the fuel cell 100 and the current-voltage characteristic curve. Step S210 is the same as step S140 shown in FIG. In step S220, the control unit 700 calculates the estimated current range. The “estimated current range” is a current range including the current value at the operating point corresponding to the lower limit value of the generated voltage on the current-voltage characteristic curve corresponding to the measured temperature of the outlet cooling medium of the fuel cell 100. The estimated current range is calculated in consideration of the error of the voltage sensor 270 and the current sensor 260. Here, the steps after step S220 will be described with reference to FIG. 7.

図７は、第１実施形態の図３と対応する図であり、図５に示す第１温度Ｔ１に応じた電流－電圧特性曲線Ｇ１を追加した図である。図７では、出口冷却媒体測定温度を第３温度Ｔ３（上限温度）と仮定し、出口冷却媒体推定温度（冷却媒体出口１２０における冷却媒体の実際の温度）を第１温度Ｔ１と仮定する。すなわち、図７の例では、出口冷却媒体測定温度に応じた電流－電圧特性曲線は電流－電圧特性曲線Ｇ３であるが、実際の燃料電池１００の電流－電圧特性曲線は電流－電圧特性曲線Ｇ１である。また、図７では、第１温度Ｔ１と第３温度Ｔ３との温度差が前述した許容範囲以上である。すなわち、図７の例では、第１温度センサ３７０に異常がある。推定電流範囲Ｉｅｓは、ステップＳ２１０で算出された燃料電池１００の発電電圧の下限値Ｖｍｉｎ１と対応する動作点Ｐ１における電流値Ｉｍａｘ１を含む電流－電圧特性曲線Ｇ３上の電流範囲である。ここで、第１温度センサ３７０に異常がある場合には、電圧センサ２７０の測定値が発電電圧の下限値Ｖｍｉｎ１となると、電流センサ２６０の測定値が電流値Ｉｍｓとなり、推定電流範囲Ｉｅｓから乖離する値となる。従って、制御部７００は、推定電流範囲及び電圧センサ２７０と電流センサ２６０の測定値を用いて、第１温度センサ３７０に異常があるか否かを判定できる。 FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 3 of the first embodiment, and is a diagram in which a current-voltage characteristic curve G1 corresponding to the first temperature T1 shown in FIG. 5 is added. In FIG. 7, the outlet cooling medium measurement temperature is assumed to be the third temperature T3 (upper limit temperature), and the outlet cooling medium estimated temperature (the actual temperature of the cooling medium at the cooling medium outlet 120) is assumed to be the first temperature T1. That is, in the example of FIG. 7, the current-voltage characteristic curve according to the outlet cooling medium measurement temperature is the current-voltage characteristic curve G3, but the current-voltage characteristic curve of the actual fuel cell 100 is the current-voltage characteristic curve G1. Is. Further, in FIG. 7, the temperature difference between the first temperature T1 and the third temperature T3 is equal to or greater than the above-mentioned allowable range. That is, in the example of FIG. 7, there is an abnormality in the first temperature sensor 370. The estimated current range Yes is a current range on the current-voltage characteristic curve G3 including the current value Imax1 at the operating point P1 corresponding to the lower limit value Vmin1 of the generated voltage of the fuel cell 100 calculated in step S210. Here, when there is an abnormality in the first temperature sensor 370, when the measured value of the voltage sensor 270 becomes the lower limit value Vmin1 of the generated voltage, the measured value of the current sensor 260 becomes the current value Ims, which deviates from the estimated current range Yes. It becomes the value to be. Therefore, the control unit 700 can determine whether or not there is an abnormality in the first temperature sensor 370 by using the estimated current range and the measured values of the voltage sensor 270 and the current sensor 260.

ステップＳ２３０において、制御部７００は、電圧センサ２７０から取得する燃料電池１００の発電電圧がステップＳ２１０で算出された発電電圧の下限値以下であるか否かを判定する。制御部７００は、燃料電池１００の発電電圧が発電電圧の下限値以下である場合（ステップＳ２３０、Ｙｅｓ）には、ステップＳ２４０に移行する。ステップＳ２４０において、制御部７００は、電圧センサ２７０の測定値がステップＳ２１０で算出された発電電圧の下限値となる時に電流センサ２６０から取得する燃料電池１００の発電電流が推定電流範囲から乖離したか否かを判定する。制御部７００は、燃料電池１００の発電電流が推定電流範囲から乖離した場合（ステップＳ２４０、Ｙｅｓ）には、ステップＳ２５０に移行し、第１温度センサ３７０に異常があると判定する。ステップＳ２６０において、制御部７００は、燃料電池１００の発電電圧の下限値を用いて燃料電池１００の発電電圧を制御する。ステップＳ２６０は、図２に示すステップＳ１６０と同様である。制御部７００は、ステップＳ１６０を実行した後、処理を終了する。 In step S230, the control unit 700 determines whether or not the generated voltage of the fuel cell 100 acquired from the voltage sensor 270 is equal to or less than the lower limit of the generated voltage calculated in step S210. When the power generation voltage of the fuel cell 100 is equal to or less than the lower limit of the power generation voltage (step S230, Yes), the control unit 700 proceeds to step S240. In step S240, whether the generated current of the fuel cell 100 acquired from the current sensor 260 deviates from the estimated current range when the measured value of the voltage sensor 270 becomes the lower limit of the generated voltage calculated in step S210. Judge whether or not. When the generated current of the fuel cell 100 deviates from the estimated current range (step S240, Yes), the control unit 700 proceeds to step S250 and determines that the first temperature sensor 370 has an abnormality. In step S260, the control unit 700 controls the power generation voltage of the fuel cell 100 by using the lower limit value of the power generation voltage of the fuel cell 100. Step S260 is the same as step S160 shown in FIG. The control unit 700 ends the process after executing step S160.

ステップＳ２３０に戻り、制御部７００は、燃料電池１００の発電電圧が発電電圧の下限値よりも大きい場合（ステップＳ２３０、Ｎｏ）には、ステップＳ２７０に移行する。この場合には、燃料電池１００の発熱量が最大放熱量よりも小さいので、発電電圧の下限値を用いて燃料電池１００の発電電圧を制限しなくてもよい。ステップＳ２７０において、制御部７００は、第１温度センサ３７０から取得する出口冷却媒体測定温度を用いて、燃料電池１００の発電電流を制御する。ステップＳ２７０は、図２に示すステップＳ１５０と同様である。 Returning to step S230, the control unit 700 proceeds to step S270 when the generated voltage of the fuel cell 100 is larger than the lower limit of the generated voltage (steps S230, No). In this case, since the calorific value of the fuel cell 100 is smaller than the maximum heat dissipation amount, it is not necessary to limit the power generation voltage of the fuel cell 100 by using the lower limit of the power generation voltage. In step S270, the control unit 700 controls the power generation current of the fuel cell 100 by using the outlet cooling medium measurement temperature acquired from the first temperature sensor 370. Step S270 is the same as step S150 shown in FIG.

ステップＳ２４０に戻り、制御部７００は、燃料電池１００の発電電流が推定電流範囲から乖離しなかった場合（ステップＳ２４０、Ｎｏ）には、第１温度センサ３７０に異常がないと判定し、ステップＳ２７０に移行する。制御部７００は、ステップＳ２７０を実行した後、処理を終了する。 Returning to step S240, the control unit 700 determines that there is no abnormality in the first temperature sensor 370 when the generated current of the fuel cell 100 does not deviate from the estimated current range (step S240, No), and steps S270. Move to. The control unit 700 ends the process after executing step S270.

なお、図７において、燃料電池１００のカソードガス欠如により、燃料電池１００の電流－電圧特性曲線は電流－電圧特性曲線Ｇ１から電流－電圧特性曲線Ｇ３に変化する場合がある。この場合には、制御部７００は、ステップＳ２４０を実行する前に、燃料電池１００に供給されるカソードガスの量を増加させてもよい。こうすれば、制御部７００は、カソードガス欠如による電流－電圧特性曲線の変化を抑制でき、第１温度センサ３７０に異常があるか否かを確実に判定できる。 In FIG. 7, the current-voltage characteristic curve of the fuel cell 100 may change from the current-voltage characteristic curve G1 to the current-voltage characteristic curve G3 due to the lack of cathode gas in the fuel cell 100. In this case, the control unit 700 may increase the amount of cathode gas supplied to the fuel cell 100 before executing step S240. In this way, the control unit 700 can suppress the change in the current-voltage characteristic curve due to the lack of cathode gas, and can reliably determine whether or not there is an abnormality in the first temperature sensor 370.

第２実施形態においても、制御部７００は、発熱放熱同値曲線Ｑ１と冷却媒体出口１２０における冷却媒体の上限温度に応じた電流－電圧特性曲線Ｇ３とを用いて、燃料電池１００の発電電圧の下限値Ｖｍｉｎ１を算出し、発電電圧の下限値Ｖｍｉｎ１を用いて燃料電池１００の発電電圧を制御する。こうすれば、第１温度センサ３７０による出口冷却媒体測定温度を利用せずに燃料電池１００の発熱量を所望の範囲に収めることができるので、第１温度センサ３７０に異常が生じることによる燃料電池１００の発熱量が所望の範囲を超えてしまうことを抑制できる。 Also in the second embodiment, the control unit 700 uses the heat generation and heat dissipation equality curve Q1 and the current-voltage characteristic curve G3 corresponding to the upper limit temperature of the cooling medium at the cooling medium outlet 120 to lower the lower limit of the generated voltage of the fuel cell 100. The value Vmin1 is calculated, and the power generation voltage of the fuel cell 100 is controlled by using the lower limit value Vmin1 of the power generation voltage. By doing so, the calorific value of the fuel cell 100 can be kept within a desired range without using the temperature measured by the outlet cooling medium by the first temperature sensor 370. Therefore, the fuel cell due to an abnormality in the first temperature sensor 370. It is possible to prevent the calorific value of 100 from exceeding a desired range.

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be realized with various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each embodiment described in the column of the outline of the invention are for solving a part or all of the above-mentioned problems, or one of the above-mentioned effects. It is possible to replace or combine as appropriate to achieve the part or all. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be appropriately deleted.

１０…燃料電池システム
２０…外気温センサ
１００…燃料電池
１１０…冷却媒体入口
１２０…冷却媒体出口
２００…電力回路
２３０…ＦＣ昇圧コンバータ
２４０…インバータ
２５０…駆動モータ
２６０…電流センサ
２７０…電圧センサ
３００…冷却流路
３１０…供給流路
３２０…排出流路
３３０…バイパス流路
３４０…冷却媒体ポンプ
３５０…三方弁
３７０…第１温度センサ
３８０…第２温度センサ
４２０…ラジエータ出口
４４０…ファン
４５０…ラジエータ
７００…制御部 10 ... Fuel cell system 20 ... Outside temperature sensor 100 ... Fuel cell 110 ... Cooling medium inlet 120 ... Cooling medium outlet 200 ... Power circuit 230 ... FC boost converter 240 ... Inverter 250 ... Drive motor 260 ... Current sensor 270 ... Voltage sensor 300 ... Cooling flow path 310 ... Supply flow path 320 ... Discharge flow path 330 ... Bypass flow path 340 ... Cooling medium pump 350 ... Three-way valve 370 ... First temperature sensor 380 ... Second temperature sensor 420 ... Radiator outlet 440 ... Fan 450 ... Radiator 700 … Control unit

Claims (1)

燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池を冷却するための冷却媒体が循環する冷却流路と、前記冷却流路に設けられたラジエータと、前記冷却媒体を前記燃料電池に圧送するポンプと、を有する冷却系と、
前記冷却流路から前記冷却媒体が供給される前記燃料電池の冷却媒体入口、又は、前記冷却流路に前記冷却媒体が排出される前記燃料電池の冷却媒体出口における前記冷却媒体の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサに異常がある場合に、外気の外気温と前記冷却媒体の上限温度とを用いて求めた前記燃料電池の発熱放熱同値曲線と、前記上限温度に応じた前記燃料電池の電流－電圧特性曲線とを用いて、前記燃料電池の発電電圧の下限値を算出し、前記下限値を下回らないように前記燃料電池の前記発電電圧を制御する制御部と、
を備え、
前記発熱放熱同値曲線には、前記外気の温度が前記外気温であり、かつ、前記冷却媒体の温度が前記上限温度であるという条件下で前記燃料電池の発電電力を用いて前記冷却系を駆動させた場合の、前記ラジエータを介した前記燃料電池から前記外気への放熱量の最大量と前記燃料電池の発熱量とが等しくなるときの前記燃料電池の発電電流と前記発電電圧との関係が表されており、
前記電流－電圧特性曲線には、前記冷却媒体の温度が前記上限温度のときの前記燃料電池の前記発電電流と前記発電電圧との関係が表されており、
前記制御部は、前記発熱放熱同値曲線と前記電流－電圧特性曲線との交点における前記燃料電池の前記発電電圧を前記下限値として算出する、
燃料電池システム。 It ’s a fuel cell system.
With a fuel cell
A cooling system having a cooling flow path in which a cooling medium for cooling the fuel cell circulates, a radiator provided in the cooling flow path, and a pump for pumping the cooling medium to the fuel cell.
The temperature of the cooling medium at the cooling medium inlet of the fuel cell to which the cooling medium is supplied from the cooling flow path or the cooling medium outlet of the fuel cell from which the cooling medium is discharged to the cooling flow path is measured. With the temperature sensor
When there is an abnormality in the temperature sensor, the heat generation and heat dissipation equivalence curve of the fuel cell obtained by using the outside temperature of the outside air and the upper limit temperature of the cooling medium, and the current-voltage of the fuel cell according to the upper limit temperature. A control unit that calculates the lower limit of the generated voltage of the fuel cell using the characteristic curve and controls the generated voltage of the fuel cell so as not to fall below the lower limit.
Equipped with
In the heat generation and heat dissipation equal value curve, the cooling system is driven by using the generated power of the fuel cell under the condition that the temperature of the outside air is the outside temperature and the temperature of the cooling medium is the upper limit temperature. The relationship between the generated current of the fuel cell and the generated voltage when the maximum amount of heat radiated from the fuel cell to the outside air via the radiator and the calorific value of the fuel cell become equal to each other is Represented and
The current-voltage characteristic curve shows the relationship between the generated current of the fuel cell and the generated voltage when the temperature of the cooling medium is the upper limit temperature.
The control unit calculates the generated voltage of the fuel cell at the intersection of the heat generation and heat dissipation equality curve and the current-voltage characteristic curve as the lower limit value.
Fuel cell system.
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