燃料电池系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备燃料电池堆的燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法。
【背景技术】
[0002]以往，在燃料电池系统中，提出有当起动燃料电池堆时，在燃料电池的内部温度为0°C以下的情况下，将冷却水的栗形成为停止状态以停止冷却水的循环的技术(例如，参照专利文献I) ο根据该技术，能够使冰点下启动之后的发热量增大，能够提高燃料电池堆的升温速度从而实现启动时间的缩短。
[0003]专利文献1:日本特开2010-186599号公报
[0004]然而，根据上述现有技术，如果持续停止冷却水的循环的状态，则产生在燃料电池堆的层叠方向上升温较慢的部分，存在无法均匀地使燃料电池堆整体升温的问题。此外，还希望实现升温速度的提尚、制造的容易化、使用的便利性的提尚等。
【发明内容】
[0005]本发明是为了解决上述的课题的至少一部分而形成的，能够作为以下的方式实现。
[0006](I)本发明的一个方式为一种燃料电池系统。该燃料电池系统具备:上述燃料电池系统具备:燃料电池堆，该燃料电池堆具有冷却介质供给口和冷却介质排出口；循环流路，该循环流路使从上述冷却介质排出口排出的冷却介质向上述冷却介质供给口返回；栗，该栗通过驱动上述循环流路内的上述冷却介质而使上述冷却介质在上述燃料电池堆的内部循环，并且，该栗能够改变上述冷却介质的循环量；供给侧温度传感器，该供给侧温度传感器检测向上述冷却介质供给口供给的上述冷却介质的温度亦即供给冷却介质温度；排出侧温度传感器，该排出侧温度传感器检测从上述冷却介质排出口排出的上述冷却介质的温度亦即排出冷却介质温度；以及低温起动时控制部，在上述燃料电池堆低温起动时，该低温起动时控制部对上述栗所产生的上述冷却介质的循环量进行控制，上述低温起动时控制部取得上述燃料电池堆的内部的温度亦即燃料电池内部温度，上述低温起动时控制部基于上述燃料电池内部温度与上述排出冷却介质温度之间的大小关系，从第I循环量与比上述第I循环量大的第2循环量之中选择性地确定上述冷却介质的循环量，上述低温起动时控制部在确定上述循环量后，当上述供给冷却介质温度变得与上述排出冷却介质温度相等时，将上述冷却介质的循环量确定为比上述第2循环量大的第3循环量。
[0007]根据该方式的燃料电池系统，基于燃料电池内部温度与排出冷却介质温度之间的大小关系将冷却介质的循环量确定为第I?第3循环量中的最小的第I循环量，由此能够提高燃料电池堆的升温速度。另外，当供给冷却介质温度变得与排出冷却介质温度相等时，将冷却介质的循环量确定为第I?第3循环量中的最大的第3循环量，由此能够在燃料电池堆的层叠方向上进行均匀的升温。因此，根据该方式的燃料电池系统，能够兼顾燃料电池堆的升温速度的提高与使堆整体均匀升温。
[0008](2)在上述方式的燃料电池系统中，可以构成为:上述低温起动时控制部基于上述燃料电池堆的输出电压与输出电流求出上述燃料电池堆的发热量，基于上述发热量与上述燃料电池堆的热容量推定上述燃料电池内部温度，由此取得进行上述燃料电池内部温度。根据该方式的燃料电池系统，能够高精度地取得燃料电池内部温度。
[0009](3)在上述方式的燃料电池系统中，可以构成为:当上述排出冷却介质温度达到预先设定的暖机目标温度时，上述低温起动时控制部结束上述低温起动时的上述冷却介质的循环量的控制。根据该方式的燃料电池系统，能够在合适的正时进行从低温起动时控制向通常时控制的切换。
[0010](4)在上述方式的燃料电池系统中，可以构成为:上述第3循环量是上述栗所产生的最大循环量。根据该方式的燃料电池，能够更为有效地在燃料电池堆的层叠方向上进行均勾的升温。
[0011](5)根据本发明的另一个方式，提供一种燃料电池系统的控制方法。该燃料电池系统具备:燃料电池堆，该燃料电池堆具有冷却介质供给口和冷却介质排出口 ；循环流路，该循环流路使从上述冷却介质排出口排出的冷却介质向上述冷却介质供给口返回；栗，该栗通过驱动上述循环流路内的上述冷却介质来使上述冷却介质在上述燃料电池堆的内部循环，并且，该栗能够改变上述冷却介质的循环量；供给侧温度传感器，该供给侧温度传感器检测向上述冷却介质供给口供给的上述冷却介质的温度亦即供给冷却介质温度；以及排出侧温度传感器，该排出侧温度传感器检测从上述冷却介质排出口排出的上述冷却介质的温度亦即排出冷却介质温度，在上述燃料电池系统的控制方法中，当上述燃料电池堆低温起动时，取得上述燃料电池堆的内部的温度亦即燃料电池内部温度，基于上述燃料电池内部温度与上述排出冷却介质温度之间的大小关系，从第I循环量与比上述第I循环量大的第2循环量之中选择性地确定上述栗所产生的上述冷却介质的循环量，在确定上述循环量后，当上述供给冷却介质温度变得与上述排出冷却介质温度相等时，将上述冷却介质的循环量确定为比上述第2循环量大的第3循环量。
[0012]本发明还能够通过上述方式的燃料电池系统、燃料电池系统的控制方法以外的各种方式实现。例如，能够以搭载上述方式的燃料电池系统的车辆等方式实现。
【附图说明】
[0013]图1是示出本发明的一个实施方式的燃料电池系统的概要结构的说明图。
[0014]图2是示出由控制部90执行的起动时控制程序的流程图。
【具体实施方式】
[0015]接下来，对本发明的实施方式进行说明。
[0016]A.燃料电池系统的整体结构:
[0017]图1是示出本发明的一个实施方式的燃料电池系统的概要结构的说明图。示出该燃料电池系统100搭载于使用由燃料电池堆得到的电力作为驱动用电力的车辆(以下，称为“燃料电池车辆”)的例子。燃料电池系统100具备:燃料电池堆10、向燃料电池堆10供给氢气的氢气供给排出系50、向燃料电池堆10供给含氧的空气的氧化气体供给排出系60、使冷却介质循环来冷却燃料电池堆10的冷却介质循环系70、将来自燃料电池堆10的电力转换为动力的动力输出系80、进行燃料电池系统100整体的控制的控制部90。
[0018]燃料电池堆10具有将作为发电的单位模块的燃料电池单元(以下，简称为“单元”)12多个层叠而成的堆叠结构。作为燃料电池的类型，可以使用各种种类的燃料电池，在本实施方式中，使用固体高分子型燃料电池。各单元12包括在电解质膜的各面形成阳极以及阴极的电极的膜电极接合体(也称为MEA)。各单元12还包括以包夹MEA的方式配置，使作为反应气体的氢气以及空气扩散并向MEA供给的气体扩散层。燃料电池堆10的各单元12通过氢气与空气中含有的氧的电气化学反应来进行发电。此外，在本实施方式中，各单元12的结构、规格彼此相同。
[0019]氢气供给排出系50包括:氢箱51、减压阀52、氢气供给路53、压力调整阀54、阳极废气路55、氢栗56、废气排出路57、开闭阀58。氢气供给排出系50将存储在氢箱51的作为燃料气体的氢通过减压阀52减压，然后向氢气供给路53放出。另外，氢气供给排出系50通过设置在氢气供给路53的压力调整阀54将向氢气供给路53放出的氢调