JP2019087356A

JP2019087356A - How to check the connection of piping

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Publication number: JP2019087356A
Application number: JP2017213486A
Authority: JP
Inventors: 藤岡　久也; Hisaya Fujioka; 久也藤岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-11-06
Filing date: 2017-11-06
Publication date: 2019-06-06

Abstract

【課題】燃料電池の冷却用配管の接続状態を検査する。【解決手段】冷却液によって冷却される燃料電池と、燃料電池から排出された冷却液を冷却するラジエータと、ラジエータによって冷却された冷却液を燃料電池へ送り出すポンプと、を環状に連結する配管の接続状態検査方法であって、冷却液の流路を、ラジエータを迂回するバイパス配管側に切り替え、冷却液の温度が外気温度よりも高くなるまで燃料電池を発電させた後、冷却液の流路をラジエータ側に切り替え、燃料電池に設けられた冷却液の排出用のマニホールドを流れる冷却液の温度である第１温度と、ラジエータから排出される冷却液の温度である第２温度と、の差の絶対値が予め定められた閾値未満の場合に、接続状態が不良であると判定し、閾値以上の場合に、接続状態が良であると判定する、検査方法。【選択図】図３An object of the present invention is to inspect the connection state of a cooling pipe for a fuel cell. A pipe that connects a fuel cell cooled by a coolant, a radiator that cools the coolant discharged from the fuel cell, and a pump that sends the coolant cooled by the radiator to the fuel cell in an annular shape. In the connection state inspection method, the flow path of the coolant is switched to the bypass pipe side bypassing the radiator, and after generating the fuel cell until the temperature of the coolant becomes higher than the outside air temperature, the flow path of the coolant Between the first temperature which is the temperature of the coolant flowing through the coolant discharge manifold provided in the fuel cell and the second temperature which is the temperature of the coolant discharged from the radiator An inspection method in which the connection state is determined to be poor when the absolute value is less than a predetermined threshold value, and the connection state is determined to be good when the absolute value is greater than or equal to the threshold value. [Selection] Figure 3

Description

本開示は、燃料電池を冷却する冷却液が流れる配管の接続状態を検査する方法に関する。 The present disclosure relates to a method of inspecting a connection state of a pipe through which a coolant for cooling a fuel cell flows.

冷却液によって冷却される燃料電池と、燃料電池から排出された冷却液を冷却するラジエータと、ラジエータによって冷却された冷却液を燃料電池へ送り出すポンプと、を配管によって環状に連結し、燃料電池を冷却するシステムが知られている（例えば、特許文献１）。 A fuel cell is formed by connecting a fuel cell cooled by a cooling liquid, a radiator for cooling the cooling liquid discharged from the fuel cell, and a pump for delivering the cooling liquid cooled by the radiator to the fuel cell by piping. A system for cooling is known (for example, Patent Document 1).

特開２０１３−２１６１５８号公報JP, 2013-216158, A

燃料電池に設けられた冷却液排出用のマニホールドに接続されるべき配管と、燃料電池に設けられた冷却液供給用のマニホールドに接続されるべき配管と、が互いに取り違えられて燃料電池に接続されてしまう場合があり、このような誤まった接続を検出する方法が求められていた。また、接続が誤まっている場合には、冷却液排出用のマニホールドを流れる冷却液温度は、実際の燃料電池の温度を反映せず、実際の燃料電池の温度よりも低くなるおそれがある。そのため、冷却液排出用のマニホールドを流れる冷却液温度によって燃料電池の乾燥状態を判断してシステムを制御する場合に、不具合が生じるおそれがあった。 The piping to be connected to the coolant discharge manifold provided to the fuel cell and the piping to be connected to the coolant liquid supply manifold provided to the fuel cell are mutually confused and connected to the fuel cell In some cases, there has been a need for a method of detecting such an erroneous connection. In addition, when the connection is incorrect, the temperature of the coolant flowing through the coolant discharge manifold does not reflect the actual temperature of the fuel cell, and may be lower than the actual temperature of the fuel cell. Therefore, when the dry state of the fuel cell is judged by the temperature of the coolant flowing through the coolant discharge manifold to control the system, a problem may occur.

本開示は、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。 The present disclosure has been made to solve the above-described problems, and can be implemented as the following modes.

本開示の一形態によれば、冷却液によって冷却される燃料電池と、前記燃料電池から排出された前記冷却液を冷却するラジエータと、前記ラジエータによって冷却された前記冷却液を前記燃料電池へ送り出すポンプと、を環状に連結する配管の接続状態検査方法が提供される。この検査方法は；前記冷却液の流路を、前記ラジエータを迂回するバイパス配管側に切り替え、前記冷却液の温度が外気温度よりも高くなるまで前記燃料電池を発電させた後、前記冷却液の流路を前記ラジエータ側に切り替え；前記燃料電池に設けられた前記冷却液の排出用のマニホールドを流れる前記冷却液の温度である第１温度と、前記ラジエータから排出される前記冷却液の温度である第２温度と、の差の絶対値が予め定められた閾値未満の場合に、前記接続状態が不良であると判定し、前記閾値以上の場合に、前記接続状態が良であると判定する、検査方法である。 According to one embodiment of the present disclosure, a fuel cell cooled by a coolant, a radiator for cooling the coolant discharged from the fuel cell, and the coolant cooled by the radiator are delivered to the fuel cell There is provided a method of inspecting the connection state of a pipe that annularly connects a pump. In this inspection method, the flow path of the coolant is switched to the bypass piping side bypassing the radiator, and the fuel cell is generated until the temperature of the coolant becomes higher than the outside air temperature, and then The flow path is switched to the radiator side; a first temperature which is a temperature of the cooling fluid flowing through a manifold for discharging the cooling fluid provided in the fuel cell, and a temperature of the cooling fluid discharged from the radiator If the absolute value of the difference between the second temperature and a second temperature is less than a predetermined threshold value, it is determined that the connection state is defective, and if it is more than the threshold value, the connection state is determined to be good. , Inspection method.

この形態によれば、配管の接続状態が良の場合、燃料電池に設けられた冷却液排出用の
マニホールドには、燃料電池を冷却した後の冷却液が流れるため、第１温度は第２温度よりも高い。接続状態が不良の場合、冷却液排出用のマニホールドには、ラジエータによって冷却され、燃料電池を冷却する前の冷却液が流れるため、第１温度と第２温度との差の絶対値が閾値未満となる。そのため、第１温度と第２温度との差の絶対値が閾値未満であるか否かを判定することにより、配管の接続状態の良／不良を検査することができる。 According to this aspect, when the connection state of the pipe is good, the coolant after cooling the fuel cell flows through the coolant discharge manifold provided in the fuel cell, so the first temperature is the second temperature. Higher than. If the connection state is not good, the manifold for coolant discharge is cooled by the radiator and the coolant before cooling the fuel cell flows, so the absolute value of the difference between the first temperature and the second temperature is less than the threshold It becomes. Therefore, by determining whether the absolute value of the difference between the first temperature and the second temperature is less than the threshold value, it is possible to inspect whether the connection state of the pipe is good or bad.

本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池の冷却用配管の検査装置、配管検査方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。 The present disclosure can be realized in various forms. For example, an inspection apparatus for cooling pipes of a fuel cell, a computer program for realizing a pipe inspection method, a non-transitory recording medium recording the computer program, etc. It can be realized in a form.

一実施形態としての燃料電池システムの概略構造を示す構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block diagram which shows schematic structure of the fuel cell system as one Embodiment. 配管の接続状態が不良である場合の燃料電池システム。Fuel cell system when piping connection is defective. 配管の接続状態の検査方法を示す工程図。Process drawing which shows the inspection method of the connection state of piping.

・実施形態
図１は、一実施形態としての燃料電池システム１の概略構造を示す構成図である。燃料電池システム１は、車両に搭載され、パワースイッチのＯＮ操作によって起動し、ＯＦＦ操作によって停止する。 Embodiment FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic structure of a fuel cell system 1 according to an embodiment. The fuel cell system 1 is mounted on a vehicle, started by turning on the power switch, and stopped by turning off the power switch.

燃料電池システム１は、アノードガスとカソードガスの供給を受けて発電する燃料電池１０と、燃料電池１０を冷却する冷却部２０と、制御部９０と、を備える。燃料電池システム１は、さらに、燃料電池１０に対しアノードガスの供給及び排出を行うアノードガス供給排出部と、燃料電池１０に対しカソードガスの供給と排出とを行うカソードガス供給排出部と、を備える。アノードガス供給排出部及びカソードガス供給排出部については、図示及び説明を省略する。 The fuel cell system 1 includes a fuel cell 10 that generates electric power by receiving the anode gas and the cathode gas, a cooling unit 20 that cools the fuel cell 10, and a control unit 90. Fuel cell system 1 further includes an anode gas supply / discharge unit for supplying and discharging anode gas to fuel cell 10, and a cathode gas supply / discharge unit for supplying and discharging cathode gas to fuel cell 10. Prepare. The anode gas supply and discharge unit and the cathode gas supply and discharge unit are not shown and described.

燃料電池１０は、複数枚の燃料電池セルが積層されたスタック構造を有する。各セルは、電解質膜を挟んでアノードとカソードが配置された構造を有する。アノードに水素を含むアノードガスが接触し、カソードに外気中の酸素を含むカソードガスが接触することにより、両電極で電気化学反応が起こり、起電力が発生する。起電力の発生に伴い、燃料電池１０の温度は上昇し、例えば、５０℃〜９０℃に達する。温度の上昇した燃料電池１０は、冷却部２０により供給される冷却液によって冷却される。燃料電池１０には、冷却液排出用の第１マニホールド１１と、冷却液供給用の第２マニホールド１２とが設けられている。第２マニホールド１２は、燃料電池１０に冷却液を供給するために設けられたマニホールドである。第１マニホールド１１は、燃料電池１０から冷却液を排出するために設けられたマニホールドである。 The fuel cell 10 has a stack structure in which a plurality of fuel cells are stacked. Each cell has a structure in which an anode and a cathode are disposed to sandwich an electrolyte membrane. When the anode is in contact with an anode gas containing hydrogen and the cathode is in contact with a cathode gas containing oxygen in the outside air, an electrochemical reaction occurs at both electrodes to generate an electromotive force. As the electromotive force is generated, the temperature of the fuel cell 10 rises, and reaches, for example, 50 ° C to 90 ° C. The fuel cell 10 whose temperature has risen is cooled by the cooling fluid supplied by the cooling unit 20. The fuel cell 10 is provided with a first manifold 11 for discharging a coolant and a second manifold 12 for supplying a coolant. The second manifold 12 is a manifold provided to supply the coolant to the fuel cell 10. The first manifold 11 is a manifold provided to discharge the coolant from the fuel cell 10.

冷却部２０は、配管３０と、ラジエータ５０と、ポンプ６０と、を備える。ラジエータ５０は、ラジエータ５０に冷却液が流入する流入口５１と、冷却液が排出される排出口５２と、を備える。ラジエータ５０は、流入口５１から流入した冷却液を放熱し、冷却液の温度を外気温度まで低下させることが可能である。ラジエータ５０には、ラジエータファン５３が設けられている。ラジエータ５０からの放熱は、ラジエータファン５３から送られる風によって促進される。 The cooling unit 20 includes a pipe 30, a radiator 50, and a pump 60. The radiator 50 includes an inlet 51 through which the coolant flows into the radiator 50, and an outlet 52 through which the coolant is discharged. The radiator 50 can radiate the heat of the cooling fluid which has flowed in from the inflow port 51, and can lower the temperature of the cooling fluid to the outside air temperature. The radiator 50 is provided with a radiator fan 53. The heat radiation from the radiator 50 is promoted by the wind sent from the radiator fan 53.

配管３０は、燃料電池１０とラジエータ５０とポンプ６０とを環状に連結する。配管３０は、ラジエータ５０の流入口５１と接続される第１配管３１と、ラジエータ５０の排出口５２と接続される第２配管３２と、バイパス配管３３と、を備える。図１に示す燃料電池システム１では、第１配管３１は第１マニホールド１１と接続されており、第２配管３２は第２マニホールド１２と接続されている。バイパス配管３３は、第１配管３１と第２配管３２とに接続されている。第１配管３１とバイパス配管３３との接続箇所には、切替弁４０が設けられている。切替弁４０は、冷却液の流路をラジエータ５０側とバイパス配管３３側とに切り替える。切替弁４０をラジエータ５０側に切り替えるとは、ラジエータ５０側に流れる冷却液の流量を、バイパス配管３３側に流れる冷却液の流量よりも多くすることである。切替弁４０をバイパス配管３３側に切り替えるとは、バイパス配管３３側に流れる冷却液の流量を、ラジエータ５０側に流れる冷却液の流量よりも多くすることである。バイパス配管３３側に冷却液を流し、ラジエータ５０側の第１配管３１に冷却液を流さないように切替弁４０を調整することで、冷却液はラジエータ５０を迂回（バイパス）する。 The pipe 30 annularly connects the fuel cell 10, the radiator 50 and the pump 60. The pipe 30 includes a first pipe 31 connected to the inlet 51 of the radiator 50, a second pipe 32 connected to the outlet 52 of the radiator 50, and a bypass pipe 33. In the fuel cell system 1 shown in FIG. 1, the first pipe 31 is connected to the first manifold 11, and the second pipe 32 is connected to the second manifold 12. The bypass piping 33 is connected to the first piping 31 and the second piping 32. A switching valve 40 is provided at a connection point between the first pipe 31 and the bypass pipe 33. The switching valve 40 switches the flow path of the coolant between the radiator 50 side and the bypass piping 33 side. Switching the switching valve 40 to the radiator 50 side means making the flow rate of the cooling fluid flowing to the radiator 50 side larger than the flow rate of the cooling fluid flowing to the bypass pipe 33 side. Switching the switching valve 40 to the bypass piping 33 side means making the flow rate of the cooling fluid flowing to the bypass piping 33 side larger than the flow rate of the cooling fluid flowing to the radiator 50 side. The coolant is bypassed to the radiator 50 by flowing the coolant to the bypass pipe 33 and adjusting the switching valve 40 so that the coolant does not flow to the first pipe 31 on the radiator 50 side.

ポンプ６０は、第２配管３２に設けられている。ポンプ６０は、ラジエータ５０によって冷却された冷却液を燃料電池１０へ送り出し、冷却液を配管３０内に循環させる。 The pump 60 is provided to the second pipe 32. The pump 60 delivers the coolant cooled by the radiator 50 to the fuel cell 10, and circulates the coolant in the pipe 30.

第１温度センサ７１は、第１マニホールド１１を流れる冷却液の温度である、第１温度Ｔ１を検出するセンサである。本実施形態では、第１温度センサ７１は第１マニホールド１１に設けられている。第２温度センサ７２は、ラジエータ５０から排出される冷却液の温度である、第２温度Ｔ２を検出するセンサである。本実施形態では、第２温度センサ７２はラジエータ５０の排出口５２に設けられている。第１温度センサ７１と第２温度センサ７２の検出結果は、制御部９０へ送信される。 The first temperature sensor 71 is a sensor that detects a first temperature T1, which is the temperature of the cooling fluid flowing through the first manifold 11. In the present embodiment, the first temperature sensor 71 is provided to the first manifold 11. The second temperature sensor 72 is a sensor that detects a second temperature T2, which is the temperature of the coolant discharged from the radiator 50. In the present embodiment, the second temperature sensor 72 is provided at the outlet 52 of the radiator 50. The detection results of the first temperature sensor 71 and the second temperature sensor 72 are transmitted to the control unit 90.

制御部９０は、ＣＰＵとメモリ９１とを備えるコンピュータとして構成されており、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれる。制御部９０は、発電要求を受けて、燃料電池システム１の各構成部を制御し、燃料電池１０から出力電流を出力する。燃料電池システム１には、燃料電池システム１の外部（周囲）の温度である外気温度を検出する外気センサ５が設けられており、制御部９０には、外気センサ５の検出結果が送信される。制御部９０は、第１温度センサ７１の検出した第１温度Ｔ１がメモリ９１に記憶された乾燥温度Ｔｃよりも高い場合に、切替弁４０をラジエータ５０側に切り替える。乾燥温度Ｔｃは、燃料電池１０の備えるセルの性能低下が懸念される程度にセルが乾燥している場合の温度であり、実験やシミュレーションにより求めることができる。 The control unit 90 is configured as a computer including a CPU and a memory 91, and is also called an ECU (Electronic Control Unit). In response to the power generation request, the control unit 90 controls each component of the fuel cell system 1 and outputs an output current from the fuel cell 10. The fuel cell system 1 is provided with an outside air sensor 5 for detecting an outside air temperature which is a temperature outside (surrounding) the fuel cell system 1, and the control unit 90 transmits the detection result of the outside air sensor 5. . When the first temperature T1 detected by the first temperature sensor 71 is higher than the drying temperature Tc stored in the memory 91, the control unit 90 switches the switching valve 40 to the radiator 50 side. The drying temperature Tc is a temperature when the cell is dry to the extent that the performance of the cell included in the fuel cell 10 may be degraded, and can be determined by experiment or simulation.

図１に示す燃料電池システム１では、第１配管３１は、ラジエータ５０の流入口５１と第１マニホールド１１とを接続し、第２配管３２は、ラジエータ５０の排出口５２と第２マニホールド１２とを接続している。このような接続状態を、「配管３０の接続状態が良」と呼ぶ。配管３０の接続状態が良である場合には、第１マニホールド１１には燃料電池１０を冷却した後の冷却液が流れるので、第１温度Ｔ１は、燃料電池１０の温度を反映する。そのため、第１温度Ｔ１が乾燥温度Ｔｃ以下となるように切替弁４０を制御することで、乾燥によるセルの劣化を抑制することができる。 In the fuel cell system 1 shown in FIG. 1, the first pipe 31 connects the inlet 51 of the radiator 50 to the first manifold 11, and the second pipe 32 connects the outlet 52 of the radiator 50 and the second manifold 12. Connected. Such a connection state is referred to as "the connection state of the pipe 30 is good". If the connection state of the pipe 30 is good, the coolant after cooling the fuel cell 10 flows through the first manifold 11, and thus the first temperature T 1 reflects the temperature of the fuel cell 10. Therefore, by controlling the switching valve 40 so that the first temperature T1 becomes equal to or less than the drying temperature Tc, it is possible to suppress the deterioration of the cell due to the drying.

図２は、配管３０の接続状態が不良である場合の燃料電池システム１を示す。図２に示す燃料電池システム１では、第１配管３１は、ラジエータ５０の流入口５１と第２マニホールド１２とを接続し、第２配管３２は、ラジエータ５０の排出口５２と第１マニホールド１１とを接続している。このような接続状態を、「配管３０の接続状態が不良」と呼ぶ。配管３０の接続状態が不良である場合には、第１マニホールド１１には燃料電池１０を冷却する前の冷却液が流れるので、第１温度Ｔ１は、燃料電池１０の温度を反映した値ではない。配管３０の接続状態が不良である場合には、第１温度Ｔ１は、燃料電池１０が発電している場合の温度よりも低くなることが想定される。そのため、燃料電池１０の温度が乾燥温度Ｔｃよりも高い場合であっても、第１温度Ｔ１が乾燥温度Ｔｃ以下となるおそれがある。したがって、接続状態が不良の場合、実際にセルが乾燥していても、冷却部２０によるセルの冷却が促進されず、セルが劣化するという不具合が生じるおそれがある。また、燃料電池システム１において、セル電圧が低下した場合に燃料電池１０の出力電流を制限する制御が行われる場合がある。セルの劣化に伴いセル電圧は低下するので、接続状態が不良の場合には、燃料電池１０の出力電流が制限されるという不具合が生じるおそれがある。 FIG. 2 shows the fuel cell system 1 when the connection state of the pipe 30 is defective. In the fuel cell system 1 shown in FIG. 2, the first pipe 31 connects the inlet 51 of the radiator 50 and the second manifold 12, and the second pipe 32 connects the outlet 52 of the radiator 50 and the first manifold 11. Connected. Such a connection state is referred to as "the connection state of the pipe 30 is defective". If the connection state of the pipe 30 is defective, the coolant before cooling the fuel cell 10 flows through the first manifold 11, so the first temperature T 1 is not a value reflecting the temperature of the fuel cell 10. . If the connection state of the pipe 30 is defective, it is assumed that the first temperature T1 is lower than the temperature when the fuel cell 10 is generating electricity. Therefore, even if the temperature of the fuel cell 10 is higher than the drying temperature Tc, the first temperature T1 may become equal to or lower than the drying temperature Tc. Therefore, when the connection state is defective, the cooling of the cell by the cooling unit 20 is not promoted even if the cell is actually dried, and there may be a problem that the cell is deteriorated. Further, in the fuel cell system 1, control may be performed to limit the output current of the fuel cell 10 when the cell voltage is lowered. Since the cell voltage decreases with the deterioration of the cell, there is a possibility that the output current of the fuel cell 10 may be limited if the connection state is defective.

図３は、配管３０の接続状態の検査方法を示す工程図である。この検査は、ラジエータ５０と燃料電池１０とが配管３０によって接続された後に行われ、例えば、燃料電池システム１の製造過程や、燃料電池１０が交換された後や、配管３０を流れる冷却液が交換された後に行われる。検査の開始時には、燃料電池１０は発電していない。 FIG. 3 is a process chart showing a method of inspecting the connection state of the pipe 30. This inspection is performed after the radiator 50 and the fuel cell 10 are connected by the pipe 30. For example, the manufacturing process of the fuel cell system 1, or after the fuel cell 10 is replaced, the coolant flowing through the pipe 30 It takes place after being replaced. At the start of the inspection, the fuel cell 10 is not generating power.

まず、制御部９０は、切替弁４０をラジエータ５０側に切り替え、ポンプ６０を駆動する（ステップＳ５）。こうすることにより、冷却液の循環が開始する。本実施形態では、制御部９０は、ラジエータ５０側に冷却液を流し、バイパス配管３３側に冷却液を流さないように、切替弁４０を制御する。 First, the control unit 90 switches the switching valve 40 to the radiator 50 side and drives the pump 60 (step S5). By this, circulation of the coolant is started. In the present embodiment, the control unit 90 controls the switching valve 40 so that the coolant flows to the radiator 50 side and the coolant does not flow to the bypass pipe 33 side.

次に、制御部９０は、接続状態が良であるか、接続状態が不良の疑いがあるか、を判定する、第１判定を行う（ステップＳ７）。制御部９０は、第１温度Ｔ１、第２温度Ｔ２を取得し、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の温度差（Ｔ１−Ｔ２）の絶対値が、メモリ９１に記憶された閾値Ｔｄ未満であるか否かを判定する。閾値Ｔｄは、配管３０の接続状態が良である場合の温度差（Ｔ１−Ｔ２）の下限値である。閾値Ｔｄは、配管３０の接続状態を不良とした場合の温度差（Ｔ１−Ｔ２）を、実験やシミュレーションにより算出することで求められる。閾値Ｔｄは、例えば、５℃以下、３℃以下、１℃以下の温度である。 Next, the control unit 90 performs a first determination to determine whether the connection state is good or the connection state is suspected of being defective (step S7). The control unit 90 acquires the first temperature T1 and the second temperature T2, and the absolute value of the temperature difference (T1-T2) between the first temperature T1 and the second temperature T2 is less than the threshold Td stored in the memory 91. Determine if there is. The threshold Td is a lower limit value of the temperature difference (T1-T2) when the connection state of the pipe 30 is good. The threshold value Td can be obtained by calculating the temperature difference (T1-T2) when the connection state of the pipe 30 is determined to be defective by experiment or simulation. The threshold Td is, for example, a temperature of 5 ° C. or less, 3 ° C. or less, or 1 ° C. or less.

温度差（Ｔ１−Ｔ２）の絶対値が閾値Ｔｄ以上である場合には（ステップＳ７、ＮＯ）、制御部９０は配管３０の接続状態が良であると判定し（ステップＳ６０）、検査を終了する。 If the absolute value of the temperature difference (T1-T2) is equal to or greater than the threshold Td (NO in step S7), the control unit 90 determines that the connection state of the pipe 30 is good (step S60) and ends the inspection. Do.

温度差（Ｔ１−Ｔ２）の絶対値が閾値Ｔｄ未満である場合には（ステップＳ７、ＹＥＳ）、接続状態が不良である疑いがある。このように判定するのは、燃料電池１０が長期間（例えば２日間）発電していない場合には、接続状態が良であっても、第１温度Ｔ１及び第２温度Ｔ２の温度は外気温度にほぼ等しくなるので、温度差（Ｔ１−Ｔ２）の絶対値が閾値Ｔｄ未満となる可能性があるためである。 If the absolute value of the temperature difference (T1-T2) is less than the threshold Td (YES in step S7), it is suspected that the connection state is bad. In this way, when the fuel cell 10 does not generate power for a long time (for example, 2 days), the temperatures of the first temperature T1 and the second temperature T2 are the outside air temperature even if the connection state is good. Because the absolute value of the temperature difference (T1-T2) may be less than the threshold Td.

次に、制御部９０は、切替弁４０をバイパス配管３３側にし、燃料電池１０の発電を開始する（ステップＳ１０）。燃料電池１０が発電し、冷却液がラジエータ５０をバイパスすることで、配管３０内の冷却液の温度が上昇する。本実施形態では、制御部９０は、バイパス配管３３側に冷却液を流し、ラジエータ５０側に冷却液を流さないように、切替弁４０を制御する。ステップＳ１０は、本検査のためだけに行われなくともよく、燃料電池１０の暖気運転を兼ねて行われてもよい。 Next, the control unit 90 sets the switching valve 40 to the bypass piping 33 side, and starts power generation of the fuel cell 10 (step S10). The fuel cell 10 generates power, and the coolant bypasses the radiator 50, whereby the temperature of the coolant in the pipe 30 rises. In the present embodiment, the control unit 90 controls the switching valve 40 so as to cause the coolant to flow to the bypass pipe 33 side and not to flow to the radiator 50 side. Step S10 may not be performed only for the main inspection, and may be performed during the warm-up operation of the fuel cell 10.

次に、制御部９０は、外気センサ５から外気温度を取得し、冷却液の温度が外気温度よりも高いか否かを判定する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０を行うのは、冷却液の温度が外気温度よりも高い場合には、発電した燃料電池１０によって冷却液が十分に温められたと考えられるためである。本実施形態では、冷却液の温度は、第１温度センサ７１から取得した第１温度Ｔ１を用いる。冷却液の温度が外気温度以下である場合には（ステップS２０、ＮＯ）、冷却液の温度が外気温度よりも大きくなるまで切替弁４０をバイパス配管３３側にし、冷却液を循環させる。 Next, the control unit 90 acquires the outside air temperature from the outside air sensor 5, and determines whether the temperature of the coolant is higher than the outside air temperature (step S20). Step S20 is performed because when the temperature of the coolant is higher than the outside air temperature, it is considered that the coolant is sufficiently warmed by the generated fuel cell 10. In the present embodiment, the first temperature T1 acquired from the first temperature sensor 71 is used as the temperature of the coolant. If the temperature of the cooling fluid is equal to or lower than the outside air temperature (NO in step S20), the switching valve 40 is placed on the bypass pipe 33 side until the temperature of the cooling fluid becomes higher than the outside air temperature to circulate the cooling fluid.

冷却液の温度が外気温度よりも高い場合（ステップＳ２０、ＹＥＳ）、制御部９０は、切替弁４０をラジエータ５０側に切り替える（ステップＳ３０）。本実施形態では、制御部９０は、ラジエータ５０側に冷却液を流し、バイパス配管３３側に冷却液を流さないように、切替弁４０を制御する。ステップＳ３０が行われることにより、ラジエータ５０によって冷却された冷却液は、第２配管３２内を流れて燃料電池１０へ供給される。 If the temperature of the coolant is higher than the outside air temperature (YES in step S20), the control unit 90 switches the switching valve 40 to the radiator 50 (step S30). In the present embodiment, the control unit 90 controls the switching valve 40 so that the coolant flows to the radiator 50 side and the coolant does not flow to the bypass pipe 33 side. By performing step S30, the coolant cooled by the radiator 50 flows in the second pipe 32 and is supplied to the fuel cell 10.

次に、制御部９０は、接続状態が良であるか、接続状態が不良であるか、を判定する第２判定を行う（ステップＳ４０）。制御部９０は、第１温度Ｔ１、第２温度Ｔ２を取得し、温度差（Ｔ１−Ｔ２）の絶対値が閾値Ｔｄ未満であるか否かを判定する。第２判定は、ステップＳ３０が行われた後、メモリ９１に記憶された時間ｔｓが経過してから行われることが好ましい。時間ｔｓは、切替弁４０をバイパス配管３３側からラジエータ５０側に切り替えてから、冷却液が配管３０内を十分に循環する時間である。時間ｔｓは、実験やシミュレーションにより求めることができる。時間ｔｓは、例えば、２０秒以上、３０秒以上、５０秒以上である。接続状態が不良である場合には、図２に示したように、第１マニホールド１１には燃料電池１０を冷却する前の冷却液が流れる。そのため、第１温度Ｔ１は第２温度Ｔ２とほぼ同じ値となり、温度差（Ｔ１−Ｔ２）の絶対値は閾値Ｔｄ未満となる。接続状態が良である場合には、図１に示したように、１１には燃料電池１０を冷却した後の冷却液が流れるので、温度差（Ｔ１−Ｔ２）の絶対値は閾値Ｔｄ以上となる。 Next, the control unit 90 performs a second determination to determine whether the connection state is good or not (step S40). The control unit 90 acquires the first temperature T1 and the second temperature T2, and determines whether the absolute value of the temperature difference (T1-T2) is less than the threshold Td. The second determination is preferably performed after time ts stored in the memory 91 elapses after step S30 is performed. The time ts is a time during which the coolant is sufficiently circulated in the pipe 30 after the switching valve 40 is switched from the bypass pipe 33 side to the radiator 50 side. The time ts can be determined by experiment or simulation. The time ts is, for example, 20 seconds or more, 30 seconds or more, or 50 seconds or more. If the connection state is not good, as shown in FIG. 2, the coolant before cooling the fuel cell 10 flows through the first manifold 11. Therefore, the first temperature T1 has substantially the same value as the second temperature T2, and the absolute value of the temperature difference (T1-T2) is less than the threshold Td. If the connection state is good, as shown in FIG. 1, since the coolant after cooling the fuel cell 10 flows in 11, the absolute value of the temperature difference (T1-T2) is equal to or more than the threshold Td. Become.

制御部９０は、温度差（Ｔ１−Ｔ２）の絶対値が閾値Ｔｄ未満である場合には（ステップＳ４０、ＹＥＳ）、接続状態が不良であると判定する（ステップＳ５０）。制御部９０は、温度差（Ｔ１−Ｔ２）の絶対値が閾値Ｔｄ以上である場合には（ステップＳ４０、ＮＯ）、接続状態が良であると判定する。なお、制御部９０は、報知装置（図示しない）に信号を出力し、判定の結果を報知してもよい。以上のようにして、配管３０の接続状態の検査が行われる。 If the absolute value of the temperature difference (T1-T2) is less than the threshold Td (YES in step S40), the control unit 90 determines that the connection state is defective (step S50). If the absolute value of the temperature difference (T1-T2) is equal to or greater than the threshold Td (NO in step S40), the control unit 90 determines that the connection state is good. The control unit 90 may output a signal to a notification device (not shown) and may notify the result of the determination. As described above, the connection state of the pipe 30 is inspected.

この形態によれば、配管３０の接続状態が良の場合、燃料電池１０に設けられた冷却液排出用の第１マニホールド１１には、燃料電池１０の備えるセルを冷却した後の冷却液が流れるため、第１温度Ｔ１は第２温度Ｔ２よりも高い。接続状態が不良の場合、冷却液排出用の第１マニホールド１１には、ラジエータ５０によって冷却され、燃料電池１０を冷却する前の冷却液が流れるため、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２との差の絶対値が閾値Ｔｄ未満となる。そのため、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２との差の絶対値が閾値Ｔｄ未満であるか否かを判定することにより、配管３０の接続状態の良／不良を検査することができる。したがって、配管３０の実際の接続状態を目視等によって確認せずとも、接続状態の良／不良を簡易に検査することができる。 According to this embodiment, when the connection state of the piping 30 is good, the coolant after cooling the cell provided in the fuel cell 10 flows in the first manifold 11 for discharging the coolant provided in the fuel cell 10 Therefore, the first temperature T1 is higher than the second temperature T2. If the connection state is not good, the first manifold 11 for discharging the coolant is cooled by the radiator 50 and the coolant before cooling the fuel cell 10 flows, so the first temperature T1 and the second temperature T2 The absolute value of the difference is less than the threshold Td. Therefore, by determining whether or not the absolute value of the difference between the first temperature T1 and the second temperature T2 is less than the threshold value Td, it is possible to inspect whether the connection state of the pipe 30 is good or bad. Therefore, without checking the actual connection state of the pipe 30 by visual inspection or the like, it is possible to easily inspect whether the connection state is good or not.

また、本形態によれば、第１温度Ｔ１は燃料電池１０の温度を反映した値となるため、第１温度Ｔ１に応じてセルが乾燥しているか否かを判定して燃料電池システム１を制御する場合に、冷却液排出用の第１マニホールド１１を流れる温度によって燃料電池１０の乾燥状態を判断してシステムを制御する場合に生じる不具合、例えばセルの劣化を抑制することができる。また、セルの劣化に起因したセル電圧の低下による、燃料電池１０の出力電流制限を抑制することができる。 Further, according to the present embodiment, since the first temperature T1 is a value reflecting the temperature of the fuel cell 10, it is determined whether the cell is dry or not according to the first temperature T1. In the case of control, it is possible to suppress a defect that occurs when controlling the system by judging the dry state of the fuel cell 10 by the temperature flowing through the first manifold 11 for discharging the coolant, for example, deterioration of the cell. In addition, it is possible to suppress the output current limitation of the fuel cell 10 due to the decrease of the cell voltage due to the deterioration of the cell.

上記形態では、燃料電池１０を発電させる前に切替弁４０をラジエータ５０側に切り替えて（ステップＳ５）、第１判定を行うことで（ステップＳ７）、接続状態が良であるか、接続状態が不良である疑いがあるか、を判定する。そのため、接続状態が良である場合には第２判定以降を省略することができる。したがって、接続状態が良である場合に、接続状態の検査にかかる時間を短くすることができる。 In the above embodiment, the switching valve 40 is switched to the radiator 50 side before the fuel cell 10 generates power (step S5), and the first determination is performed (step S7). Determine if you are suspected of being bad. Therefore, when the connection state is good, it is possible to omit the second and subsequent determinations. Therefore, when the connection state is good, the time taken for the inspection of the connection state can be shortened.

・他の実施形態
上記実施形態において、制御部９０はステップＳ５及びステップＳ７を省略してもよい。すなわち、第１判定が行われなくともよい。この場合には、制御部９０は、ステップＳ１０において、ポンプ６０を駆動させて、第２判定以降を行うことによって接続状態の良／不良を判定してもよい。 Other Embodiments In the above embodiment, the control unit 90 may omit steps S5 and S7. That is, the first determination may not be performed. In this case, in step S10, the control unit 90 may drive the pump 60 and perform the second and subsequent determinations to determine whether the connection state is good or bad.

上記実施形態において、第１温度センサ７１は、冷却液排出用の第１マニホールド１１に設けられているが、第１マニホールド１１に接続された配管３０の第１マニホールド１１側に接続されてもよい。また、上記実施形態において第２温度センサ７２はラジエータ５０の排出口５２に設けられているが、ラジエータ５０に接続された配管３０（第２配管３２）の排出口５２側に接続されてもよい。 In the above embodiment, the first temperature sensor 71 is provided in the first manifold 11 for discharging the coolant, but may be connected to the first manifold 11 side of the pipe 30 connected to the first manifold 11 . Moreover, although the 2nd temperature sensor 72 is provided in the discharge port 52 of the radiator 50 in the said embodiment, you may be connected to the discharge port 52 side of piping 30 (2nd piping 32) connected to the radiator 50 .

上記実施形態では、ステップＳ２０において、冷却液の温度として、第１温度センサ７１から取得した第１温度Ｔ１を用いている。これに対し、バイパス配管３３を流れる冷却液の温度を測定する温度センサや、切替弁４０を流れる冷却液の温度を測定する温度センサを設け、当該温度センサから冷却液の温度を取得してもよい。 In the above embodiment, in step S20, the first temperature T1 acquired from the first temperature sensor 71 is used as the temperature of the coolant. On the other hand, even if a temperature sensor for measuring the temperature of the cooling fluid flowing through the bypass piping 33 and a temperature sensor for measuring the temperature of the cooling fluid flowing through the switching valve 40 are provided, the temperature of the cooling fluid may be acquired from the temperature sensor Good.

切替弁４０は、バイパス配管３３に設けられていてもよい。 The switching valve 40 may be provided in the bypass pipe 33.

上記実施形態において、制御部９０は、ステップＳ５、ステップＳ３０においてラジエータ５０側の冷却液の流量がバイパス配管３３側より多くなれば、バイパス配管３３側に冷却液を流してもよい。また、制御部９０は、ステップＳ１０において、バイパス配管３３側の冷却液の流量がラジエータ５０側より多くなれば、ラジエータ５０側に冷却液を流してもよい。 In the above embodiment, the control unit 90 may flow the coolant to the bypass piping 33 side if the flow rate of the coolant on the radiator 50 side is greater than that of the bypass piping 33 in step S5 and step S30. Further, the control unit 90 may flow the coolant to the radiator 50 side if the flow rate of the coolant on the bypass pipe 33 side is larger than that on the radiator 50 side in step S10.

燃料電池システム１は、車両に搭載されなくともよく、定置型としてもよい。 The fuel cell system 1 may not be mounted on a vehicle, and may be stationary.

本開示は、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、他の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 disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various configurations without departing from the scope of the present disclosure. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in the respective forms described in the section of the summary of the invention, and the technical features in the other embodiments are for solving some or all of the problems described above, or Replacements and combinations can be made as appropriate to achieve some or all of the effects described above. Also, if the technical features are not described as essential in the present specification, they can be deleted as appropriate.

１…燃料電池システム
５…外気センサ
１０…燃料電池
１１…第１マニホールド
１２…第２マニホールド
２０…冷却部
３０…配管
３１…第１配管
３２…第２配管
３３…バイパス配管
４０…切替弁
５０…ラジエータ
５１…流入口
５２…排出口
５３…ラジエータファン
６０…ポンプ
７１…第１温度センサ
７２…第２温度センサ
９０…制御部
９１…メモリ
Ｔ１…第１温度
Ｔ２…第２温度
Ｔｃ…乾燥温度
Ｔｄ…閾値
ｔｓ…時間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system 5 ... Outside air sensor 10 ... Fuel cell 11 ... 1st manifold 12 ... 2nd manifold 20 ... Cooling part 30 ... Piping 31 ... 1st piping 32 ... 2nd piping 33 ... Bypass piping 40 ... Switching valve 50 ... Radiator 51 ... inlet 52 ... outlet 53 ... radiator fan 60 ... pump 71 ... first temperature sensor 72 ... second temperature sensor 90 ... controller 91 ... memory T1 ... first temperature T2 ... second temperature Tc ... drying temperature Td ... threshold ts ... time

Claims

Piping for connecting annularly a fuel cell cooled by a coolant, a radiator for cooling the coolant discharged from the fuel cell, and a pump for delivering the coolant cooled by the radiator to the fuel cell A method of checking the connection status of
The flow path of the cooling fluid is switched to the bypass piping side bypassing the radiator, and the fuel cell is generated until the temperature of the cooling fluid becomes higher than the outside air temperature, and then the flow path of the cooling fluid is the radiator Switch to the side,
A difference between a first temperature, which is the temperature of the cooling fluid flowing through a manifold for discharging the cooling fluid provided in the fuel cell, and a second temperature, which is the temperature of the cooling fluid discharged from the radiator A method, wherein the connection state is determined to be defective if the absolute value is less than a predetermined threshold value, and the connection state is determined to be good if the absolute value is greater than the threshold value.