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技术方案

本发明专利技术涉及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，缩短低温环境下的燃料电池系统的预热时间。关于燃料电池系统中的冷却介质的流量控制方法，该燃料电池系统具有燃料电池、冷却介质的内部流路、与内部流路连接而形成循环流路的外部流路，该方法包括：(a)判定向内部流路的入口处的冷却介质的温度即入口温度是否为在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(b)在判定为入口温度为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，在判定为入口温度不为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通常流量以下的工序。

【技术实现步骤摘要】
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。
本专利技术涉及燃料电池系统中的冷却介质的流量控制。
技术介绍
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，在使冷却水的泵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)。
技术实现思路
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。本专利技术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。(1)根据本专利技术的一方式，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。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。(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。(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。(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。本专利技术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...

【技术保护点】
一种方法，是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，所述方法包括：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。

【技术特征摘要】
2014.11.10 JP 2014-2278481.一种方法，是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，
所述方法包括：
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。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
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。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，
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

\t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。
4.根据权利要求1～权利要求3中任一项所述的方法，其中，
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。
5.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：长沼良明，户井田政史，小川朋宏，丸尾刚，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP