CN107534169A - 燃料电池系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

燃料电池系统具备燃料电池组(10)、散热器(51)、冷却水供给通路(53f)、冷却水排出通路(53d)、旁通冷却水通路(53b)、离子除去器(55)、电池组侧冷却水泵(56s)、散热器侧冷却水泵(56r)以及旁通冷却水控制阀(57)。分别控制散热器侧冷却水泵以及旁通冷却水控制阀，由此有选择地进行冷却水至少在燃料电池组内流通的电池组流通模式、和冷却水几乎不在燃料电池组内流通而在散热器内以及旁通冷却水通路内循环的电池组旁通模式中的任意一方。

Description

燃料电池系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及燃料电池系统及其控制方法。
背景技术
公知有一种如下所述的燃料电池系统，具备：燃料电池组，构成为通过氢气与空气的电化学反应而产生电力；散热器，构成为使燃料电池组用的冷却水的温度降低；冷却水供给通路，将散热器内的散热器内冷却水通路的出口和燃料电池组内的电池组内冷却水通路的入口相互连结，且具备供给侧分支点、从散热器内冷却水通路的出口到供给侧分支点的散热器流出通路、从供给侧分支点到电池组内冷却水通路的入口为止的电池组流入通路；冷却水排出通路，将电池组内冷却水通路的出口和散热器内冷却水通路的入口相互连结，且具备排出侧分支点、从电池组内冷却水通路的出口到排出侧分支点的电池组流出通路、从排出侧分支点到散热器内冷却水通路的入口的散热器流入通路；旁通冷却水通路，将供给侧分支点和排出侧分支点相互连结，且具备构成为将冷却水中的离子除去的离子除去器；冷却水泵，以入口朝向散热器的方式被配置于散热器流出通路内；以及旁通冷却水控制阀，控制在旁通冷却水通路内流通的冷却水的量，上述燃料电池系统驱动冷却水泵，并且控制旁通冷却水控制阀，由此使在散热器流出通路内流通过的冷却水的一部分在旁通冷却水通路内流通，使剩余的冷却水在燃料电池组的电池组内冷却水通路内流通(例如，参照专利文献1)。离子从散热器等偏析到冷却水中，结果，冷却水的导电率上升。然而，若导电率过高的冷却水流入燃料电池组内，则担心燃料电池组的电绝缘性降低。在专利文献1的燃料电池系统中，由于冷却水的一部分总是在离子除去器内流通，所以冷却水的导电率降低，由此可抑制燃料电池组的电绝缘性降低。其中，在专利文献1的燃料电池系统中，剩余的冷却水总是在燃料电池组内流通。
专利文献1：日本特开2007-311087号公报
然而，在燃料电池组的发电停止中，由于离子从散热器逐渐偏析到冷却水中，所以若燃料电池组的发电停止期间变长，则担心散热器内的冷却水中的导电率变得过高。
在专利文献1的燃料电池系统中，根据上述说明可知，若冷却水泵被驱动，则从散热器流出的冷却水的一部分必定流入燃料电池组内。结果，担心在燃料电池系统开始发电时，导电率过高的冷却水流入燃料电池组内。
发明内容
根据本发明的一个观点，提供一种燃料电池系统，该燃料电池系统具备：燃料电池组，构成为通过燃料气体和氧化剂气体的电化学反应而产生电力；散热器，构成为使上述燃料电池组用的冷却水的温度降低；冷却水供给通路和冷却水排出通路，上述冷却水供给通路将上述散热器内的散热器内冷却水通路的出口与上述燃料电池组内的电池组内冷却水通路的入口相互连结，上述冷却水排出通路将上述电池组内冷却水通路的出口与上述散热器内冷却水通路的入口相互连结，并且，上述冷却水供给通路具备供给侧分支点、从上述散热器内冷却水通路的出口到上述供给侧分支点的散热器流出通路、和从上述供给侧分支点到上述电池组内冷却水通路的入口的电池组流入通路，上述冷却水排出通路具备排出侧分支点、从上述电池组内冷却水通路的出口到上述排出侧分支点的电池组流出通路、和从上述排出侧分支点到上述散热器内冷却水通路的入口的散热器流入通路，由上述电池组流入通路、上述电池组内冷却水通路及上述电池组流出通路构成电池组侧冷却水通路，由上述散热器流入通路、上述散热器内冷却水通路及上述散热器流出通路构成散热器侧冷却水通路；旁通冷却水通路，将上述供给侧分支点与上述排出侧分支点相互连结，并具备构成为除去冷却水中的离子的离子除去器；散热器侧冷却水泵，以出口朝向上述散热器的方式被配置于上述散热器流入通路内或者以入口朝向上述散热器的方式被配置于上述散热器流出通路内；旁通冷却水控制阀，构成为控制在上述旁通冷却水通路内流通的冷却水的量；以及控制器，构成为分别控制上述散热器侧冷却水泵和上述旁通冷却水控制阀，由此有选择地进行冷却水至少在上述电池组侧冷却水通路内流通的电池组流通模式、和冷却水几乎不在上述电池组侧冷却水通路内流通而在上述旁通冷却水通路内流通的电池组旁通模式中的任意一方。
根据本发明的其它观点，提供一种燃料电池系统的控制方法，所述燃料电池系统具备：燃料电池组，构成为通过燃料气体和氧化剂气体的电化学反应而产生电力；散热器，构成为使上述燃料电池组用的冷却水的温度降低；冷却水供给通路以及冷却水排出通路，上述冷却水供给通路将上述散热器内的散热器内冷却水通路的出口与上述燃料电池组内的电池组内冷却水通路的入口相互连结，上述冷却水排出通路将上述电池组内冷却水通路的出口与上述散热器内冷却水通路的入口相互连结，并且，上述冷却水供给通路具备供给侧分支点、从上述散热器内冷却水通路的出口到上述供给侧分支点的散热器流出通路、和从上述供给侧分支点到上述电池组内冷却水通路的入口的电池组流入通路，上述冷却水排出通路具备排出侧分支点、从上述电池组内冷却水通路的出口到上述排出侧分支点的电池组流出通路、和从上述排出侧分支点到上述散热器内冷却水通路的入口的散热器流入通路，由上述电池组流入通路、上述电池组内冷却水通路及上述电池组流出通路构成电池组侧冷却水通路，由上述散热器流入通路、上述散热器内冷却水通路及上述散热器流出通路构成散热器侧冷却水通路；旁通冷却水通路，将上述供给侧分支点与上述排出侧分支点相互连结，具备构成为除去冷却水中的离子的离子除去器；散热器侧冷却水泵，以出口朝向上述散热器的方式被配置于上述散热器流入通路内或者以入口朝向上述散热器的方式被配置于上述散热器流出通路内；旁通冷却水控制阀，构成为控制在上述旁通冷却水通路内流通的冷却水的量；以及控制器，构成为分别控制上述散热器侧冷却水泵和上述旁通冷却水控制阀，其中，利用上述控制器分别控制上述散热器侧冷却水泵以及上述旁通冷却水控制阀，由此有选择地进行冷却水至少在上述电池组侧冷却水通路内流通的电池组流通模式、和冷却水几乎不在上述电池组侧冷却水通路内流通而在上述旁通冷却水通路内流通的电池组旁通模式中的任意一方。
能够抑制导电率高的冷却水流入燃料电池组。
附图说明
图1是燃料电池系统的整体图。
图2是冷却回路的示意图。
图3是对电池组全旁通模式进行说明的冷却回路的示意图。
图4是对散热器全旁通模式进行说明的冷却回路的示意图。
图5是对散热器部分旁通模式进行说明的冷却回路的示意图。
图6是对无旁通模式进行说明的冷却回路的示意图。
图7是对电池组部分旁通模式进行说明的冷却回路的示意图。
图8是对开始控制进行说明的时序图。
图9是对开始控制进行说明的时序图。
图10是对发出了应该开始燃料电池组10中的发电的信号之后的冷却水控制进行说明的时序图。
图11是对燃料电池组10的发电停止中的冷却水控制进行说明的时序图。
图12是用于执行燃料电池组10的发电停止中的冷却水控制的流程图。
图13是用于执行发出了应该开始燃料电池组10中的发电的信号之后的冷却水控制的流程图。
图14是用于执行开始控制的流程图。
图15是用于执行发电控制的流程图。
图16是本发明的其它实施例的冷却回路的示意图。
图17是本发明的又一其它实施例的冷却回路的示意图。
图18是对图17所示的实施例中的无旁通模式进行说明的冷却回路的示意图。
图19是对图17所示的实施例中的电池组部分旁通模式进行说明的冷却回路的示意图。
图20是对图17所示的实施例中的第二散热器全旁通模式进行说明的冷却回路的示意图。
图21是对图17所示的实施例中的散热器全旁通-电池组部分模式进行说明的冷却回路的示意图。
图22是对图17所示的实施例中的第二散热器部分旁通模式进行说明的冷却回路的示意图。
图23是对图17所示的实施例中的散热器部分旁通-电池组部分旁通模式进行说明的冷却回路的示意图。
图24是对图17所示的实施例中的电池组全旁通模式进行说明的冷却回路的示意图。
图25是对图17所示的实施例的组全旁通-散热器全旁通模式进行说明的冷却回路的示意图。
具体实施方式
参照图1，燃料电池系统A具备燃料电池组10。燃料电池组10具备沿层叠方向LS彼此层叠的多个燃料电池单体电池10a。各燃料电池单体电池10a包含膜电极接合体20。膜电极接合体20具备膜状的电解质、形成于电解质的一侧的阳极、和形成于电解质的另一侧的阴极。
燃料电池单体电池10a的阳极以及阴极分别串联电连接，在层叠方向LS最靠外侧的阳极以及阴极构成燃料电池组10的电极。燃料电池组10的电极经由DC/DC转换器11电连接于逆变器12，逆变器12与电动发电机13电连接。另外，燃料电池系统A具备蓄电器14，该蓄电器14经由DC/DC转换器15电连接于上述的逆变器12。DC/DC转换器11用于提高来自燃料电池组10的电压并传输至逆变器12，逆变器12用于将来自DC/DC转换器11或者蓄电器14的直流电流转换为交流电流。DC/DC转换器15用于降低从燃料电池组10或者电动发电机13向蓄电器14的电压，或者提高从蓄电器14向电动发电机13的电压。其中，在图1所示的燃料电池系统A中，蓄电器14由电池构成。
另外，在各燃料电池单体电池10a内分别形成有用于向阳极供给作为燃料气体的氢气的氢气流通路30a、和向阴极供给作为氧化剂气体的空气的空气流通路40a，在相互邻接的两个燃料电池单体电池10a彼此间形成有用于向燃料电池单体电池10a供给冷却水的冷却水流通路50a。将多个燃料电池单体电池10a的氢气流通路30a、空气流通路40a以及冷却水流通路50a分别并联连接，由此在燃料电池组10内分别形成氢气通路30、空气通路40以及冷却水通路50。在图1所示的燃料电池系统A中，氢气通路30、空气通路40以及冷却水通路50的入口以及出口分别被配置于燃料电池组10的层叠方向LS一端。
若将沿层叠方向LS延伸的燃料电池组10的中心轴线称为组中心轴线，则在图1所示的燃料电池系统A中，氢气流通路30a的入口以及空气流通路40a的出口被配置于组中心轴线的一侧，氢气流通路30a的出口以及空气流通路40a的入口被配置于组中心轴线的另一侧。因此，在氢气流通路30a内流动的氢气的方向、与在空气流通路40a内流动的空气的方向彼此大致反向。即，燃料电池组10由对流式的燃料电池组构成。在未图示的其它实施例中，氢气流通路30a的入口以及空气流通路40a的入口被配置于组中心轴线的一侧，氢气流通路30a的出口以及空气流通路40a的出口被配置于组中心轴线的另一侧。因此，在氢气流通路30a内流动的氢气的方向、与在空气流通路40a内流动的空气的方向是彼此大致相同的方向。即，在未图示的其它实施例中，燃料电池组10由并流式的燃料电池组构成。
在氢气通路30的入口连结有氢气供给管31，氢气供给管31与氢气源、例如氢气罐32连结。在氢气供给管31内从上游侧起按顺序配置有电磁式的截止阀33、调整氢气供给管31内的压力的调节器34、用于将来自氢气源32的氢气供给至燃料电池组10的氢气供给器35。在图1所示的燃料电池系统A中，氢气供给器35由电磁式的氢气供给阀构成。该氢气供给阀具备针型阀，因此氢气被从氢气供给阀间歇地供给。另一方面，在氢气通路30的出口经由缓冲罐36连结有净化管37。在净化管37内配置有电磁式的净化控制阀38。若截止阀33以及氢气供给阀35被开阀，则氢气罐32内的氢气经由氢气供给管31被供给至燃料电池组10内的氢气通路30内。此时从氢气通路30流出的气体、即阳极排出气体流入缓冲罐36内，在缓冲罐36内积蓄。净化控制阀38通常闭阀，周期性地在短时间内开阀。若净化控制阀38被开阀，则缓冲罐36内的阳极排出气体经由净化管37排出至大气、即进行净化处理。
在图1所示的燃料电池系统A中，净化管37的出口与大气连通。即，氢气通路30的出口不与氢气供给管31连通，因此与氢气供给管31分离。这意味着从氢气通路30的出口流出的阳极排出气体不返回到氢气供给管31。换言之，图1所示的燃料电池系统A是氢气非循环式。在未图示的其它实施例中，氢气通路30的出口经由氢气返回管例如连结于调节器34与氢气供给阀35之间的氢气供给管31。在氢气返回管内从上游侧起按顺序配置有气液分离器、将由气液分离器分离出的氢气送入氢气供给管31的氢气返回泵。该情况下，包含氢气的阳极排出气体经由氢气返回管返回到氢气供给管31。结果，来自氢气源32的氢气和来自氢气返回管的氢气的混合体从氢气供给阀35供给至燃料电池组10。即，在未图示的其它实施例中，燃料电池系统A是氢气循环式。在与该未图示的其它实施例的比较中，在图1所示的燃料电池系统A中，省略了氢气返回管、氢气返回泵等。结果，在图1所示的燃料电池系统A中，构成简化，成本降低，不需要用于氢气返回管等的空间。
另外，在空气通路40的入口连结有空气供给管41，空气供给管41与空气源、例如大气42连结。在空气供给管41内从上游侧起按顺序配置有空气滤清器43、压送空气的压缩机44、用于将从压缩机44输送至燃料电池组10的空气冷却的中冷器45。另一方面，在空气通路40的出口连结有阴极排出气体管46。若压缩机44被驱动，则空气经由空气供给管41被供给至燃料电池组10内的空气通路40内。此时从空气通路40流出的气体、即阴极排出气体流入阴极排出气体管46内。在阴极排出气体管46内从上游侧起按顺序配置有用于控制空气通路40内的压力即阴极压力的电磁式的阴极压力控制阀47、和稀释器48。在该稀释器48连结有上述净化管37。结果，来自净化管37的净化气体中的氢气被阴极排出气体稀释。在图1所示的燃料电池系统A中，还设置有从中冷器45下游的空气供给管41分支并到达阴极压力控制阀47下游的阴极排出气体管46的旁通管41a、和控制从压缩机44排出的空气的量中的被供给至燃料电池组10的空气的量以及流入旁通管41a内的空气的量的旁通控制阀41b。
在上述的燃料电池组10内的冷却水通路50的入口以及出口连结有冷却回路CC。参照图2，冷却回路CC具备构成为使冷却水的温度降低的散热器51。在散热器51内形成有供冷却水流通的散热器内冷却水通路52。将燃料电池组10内的冷却水通路50称为电池组内冷却水通路，散热器内冷却水通路52的出口52o与电池组内冷却水通路50的入口50i通过冷却水供给通路53f相互连结。冷却水供给通路53f具备从散热器内冷却水通路52的出口52o到供给侧分支点54f的散热器流出通路53ro、和从供给侧分支点54f到电池组内冷却水通路50的入口50i的电池组流入通路53si。另外，电池组内冷却水通路50的出口50o与散热器内冷却水通路52的入口52i通过冷却水排出通路53d相互连结。冷却水排出通路53d具备从电池组内冷却水通路50的出口50o到排出侧分支点54d的电池组流出通路53so、和从排出侧分支点54d到散热器内冷却水通路52的入口52i的散热器流入通路53ri。
冷却水供给通路53f的供给侧分支点54f与冷却水排出通路53d的排出侧分支点54d通过旁通冷却水通路53b相互连结。旁通冷却水通路53b具备从旁通冷却水通路53b分支并返回到旁通冷却水通路53b的分支通路53bb，在该分支通路53bb内配置有构成为将冷却水中的离子除去的离子除去器55。因此，流入旁通冷却水通路53b内的冷却水的一部分在离子除去器55内流通，将在离子除去器55内流通的冷却水中的离子除去。另外，在旁通冷却水通路53b内没有设置止回阀，因此冷却水能够在供给侧分支点54f与排出侧分支点54d之间双向流通。其中，在旁通冷却水通路53b内没有设置冷却水泵。
冷却回路CC还具备两个冷却水泵、即电池组侧冷却水泵56s以及散热器侧冷却水泵56r。在图2所示的实施例中，电池组侧冷却水泵56s以入口56si朝向散热器51而出口56so朝向燃料电池组10的方式被配置于电池组流入通路53si内，散热器侧冷却水泵56r以入口56ri朝向燃料电池组10而出口56ro朝向散热器51的方式被配置于散热器流入通路53ri内。在未图示的其它实施例中，电池组侧冷却水泵56s以入口56si朝向燃料电池组10而出口56so朝向散热器51的方式被配置于电池组流出通路53so内，散热器侧冷却水泵56r以入口56ri朝向散热器51而出口56ro朝向燃料电池组10的方式被配置于散热器流出通路53ro内。电池组侧冷却水泵56s以及散热器侧冷却水泵56r分别由能够控制排出量的泵形成。
冷却回路CC还具备构成为控制从散热器流出通路53ro流入旁通冷却水通路53b内的冷却水的量或者从电池组流出通路53so流入旁通冷却水通路53b内的冷却水的量的旁通冷却水控制阀57。即，可认为由在旁通冷却水通路53b中位于燃料电池组10侧的冷却水通路、即电池组流入通路53si、电池组内冷却水通路50以及电池组流出通路53so构成电池组侧冷却水通路53s，若认为由在旁通冷却水通路53b中位于散热器51侧的冷却水通路、即散热器流入通路53ri、散热器内冷却水通路52、以及散热器流出通路53ro构成散热器侧冷却水通路53r，则旁通冷却水控制阀57控制在旁通冷却水通路53b内流通的冷却水的量，由此构成为控制在电池组侧冷却水通路53s内流通的冷却水的量以及在散热器侧冷却水通路53r内流通的冷却水的量。在图2所示的实施例中，旁通冷却水控制阀57由电磁式的三通阀形成。另外，在图2所示的实施例中，旁通冷却水控制阀57由配置于供给侧分支点54f的单一的流量控制阀形成。在未图示的其它实施例中，旁通冷却水控制阀57由配置于电池组侧冷却水通路53s内且控制在电池组侧冷却水通路53s内流通的冷却水的流量的流量控制阀、配置于散热器侧冷却水通路53r内且控制在散热器侧冷却水通路53r内流通的冷却水的流量的流量控制阀、以及配置于旁通冷却水通路53b内且控制在旁通冷却水通路53b内流通的冷却水的流量的流量控制阀中的至少一方形成。
因此，在图2所示的实施例中，绕过燃料电池组10以及散热器51来将冷却水供给通路53f与冷却水排出通路53d相互连结的冷却水通路仅是旁通冷却水通路53b。结果，能够简化冷却回路CC的结构。另一方面，在图2所示的实施例中，使冷却水流通的冷却水泵是电池组侧冷却水泵56s以及散热器侧冷却水泵56r。结果，能够使各冷却水泵56s、56r小型化。
在散热器流出通路53ro内配置有构成为检测散热器流出通路53ro内的冷却水的导电率的导电率传感器58。另外，在电池组流入通路53si内配置有构成为检测电池组流入通路53si内的冷却水的温度的温度传感器59i，在电池组流出通路53so内配置有构成为检测电池组流出通路53so内的冷却水的温度的温度传感器59o。电池组流出通路53so内的冷却水的温度表示燃料电池组10的温度即电池组温度。
在图1以及图2所示的实施例中，若发出应该开始燃料电池组10的发电的信号，则电池组侧冷却水泵56s以及散热器侧冷却水泵56r的至少一方动作，由此冷却水在燃料电池组10的电池组内冷却水通路50内流通，因此燃料电池组10被冷却。应该开始燃料电池组10的发电的信号例如通过电动车辆的操作者操作开始开关(未图示)而发出。
再次参照图1，电子控制单元60由数字计算机构成，具备通过双向总线61相互连接的ROM(只读存储器)62、RAM(随机存取存储器)63、CPU(微处理器)64、输入端口65以及输出端口66。在燃料电池组10中设置有分别检测燃料电池组10的输出电压以及输出电流的电压计16v以及电流计16i。电压计16v、电流计16i、导电率传感器58(图2)以及温度传感器59i、59o(图2)的输出信号经由对应的AD转换器67分别输入至输入端口65。另一方面，输出端口66经由对应的驱动电路68电连接于DC/DC转换器11、逆变器12、电动发电机13、DC/DC转换器15、截止阀33、调节器34、氢气供给阀35、净化控制阀38、旁通控制阀41b、压缩机44、阴极压力控制阀47、电池组侧冷却水泵56s(图2)、散热器侧冷却水泵56r(图2)、旁通冷却水控制阀57(图2)以及警报器69。警报器69在难以降低冷却水的导电率时动作。
在应该起动燃料电池组10时、即应该开始燃料电池组10的发电时，截止阀33以及氢气供给阀35打开，氢气被供给至燃料电池组10。另外，驱动压缩机44，空气被供给至燃料电池组10。结果，在燃料电池组10中产生电化学反应(H2→2H++2e-，(1/2)O2+2H++2e-→H2O)，产生电能。该产生的电能被输送至电动发电机13。结果，电动发电机13作为车辆驱动用的电气马达而动作，驱动车辆。另一方面，例如在车辆制动时电动发电机13作为再生装置而动作，此时再生的电能被储存于蓄电器14。
在图1以及图2所示的实施例中，能够使冷却水在各种冷却水控制模式下流动。以下，按顺序说明这些冷却水控制模式。
在图3所示的电池组全旁通模式下，散热器侧冷却水泵56r被驱动，电池组侧冷却水泵56s停止。另外，控制旁通冷却水控制阀57以使在散热器流出通路53ro内流通了的冷却水的大致全部流入旁通冷却水通路53b内。即，利用旁通冷却水控制阀57，将散热器流出通路53ro与旁通冷却水通路53b相互连通，电池组流入通路53si被从散热器流出通路53ro以及旁通冷却水通路53b隔离。结果，如图3中用箭头WF所示，冷却水几乎不在电池组侧冷却水通路53s内流通而在散热器侧冷却水通路53r内以及旁通冷却水通路53b内循环。该情况下，散热器侧冷却水泵56r的排出量与在散热器侧冷却水通路53r内流通的冷却水的量一致。其中，在电池组全旁通模式下，优选在电池组侧冷却水通路53s内流通的冷却水的量为零。
在图4所示的散热器全旁通模式下，电池组侧冷却水泵56s被驱动，散热器侧冷却水泵56r停止。另外，控制旁通冷却水控制阀57以使在电池组流出通路53so内流通了的冷却水的大致全部流入旁通冷却水通路53b内。即，利用旁通冷却水控制阀57，将电池组流入通路53si与旁通冷却水通路53b相互连通，散热器流出通路53ro被从电池组流入通路53si以及旁通冷却水通路53b隔离。结果，如图4中用箭头WF所示，冷却水几乎不在散热器侧冷却水通路53r内流通而在电池组侧冷却水通路53s内以及旁通冷却水通路53b内循环。该情况下，电池组侧冷却水泵56s的排出量与在电池组侧冷却水通路53s内流通的冷却水的量一致。其中，在散热器全旁通模式下，优选在散热器侧冷却水通路53r内流通的冷却水的量为零。
在图5所示的散热器部分旁通模式下，电池组侧冷却水泵56s以及散热器侧冷却水泵56r被驱动以使电池组侧冷却水泵56s的冷却水排出量比散热器侧冷却水泵56r的冷却水排出量多。另外，旁通冷却水控制阀57被控制以使在电池组流出通路53so内流通的冷却水的一部分流入旁通冷却水通路53b内，剩余的流入散热器流入通路53ri内。即，利用旁通冷却水控制阀57，将散热器流出通路53ro、电池组流入通路53si以及旁通冷却水通路53b相互连通。结果，如图5中用箭头WF所示，冷却水分别在电池组侧冷却水通路53s内、散热器侧冷却水通路53r内以及旁通冷却水通路53b内流通。该情况下，在电池组侧冷却水通路53s内流通的冷却水的量是在散热器侧冷却水通路53r内流通的冷却水的量与在旁通冷却水通路53b内流通的冷却水的量的合计，因此在散热器侧冷却水通路53r内流通的冷却水的量比在电池组侧冷却水通路53s内流通的冷却水的量少。另外，电池组侧冷却水泵56s的排出量与在电池组侧冷却水通路53s内流通的冷却水的量一致，散热器侧冷却水泵56r的排出量与在散热器侧冷却水通路53r内流通的冷却水的量一致。并且，若通过控制旁通冷却水控制阀57的阀位置，使得流入旁通冷却水通路53b内的冷却水的量相对于在电池组流出通路53so内流通的冷却水的量的比例增大，则流入散热器流入通路53ri内的冷却水的量相对于在电池组流出通路53so内流通的冷却水的量的比例减少。
在图6所示的无旁通模式下，电池组侧冷却水泵56s以及散热器侧冷却水泵56r被驱动以使电池组侧冷却水泵56s的冷却水排出量与散热器侧冷却水泵56r的冷却水排出量大致相等。另外，旁通冷却水控制阀57被控制以使冷却水几乎不流入旁通冷却水通路53b内。即，利用旁通冷却水控制阀57，将散热器流出通路53ro与电池组流入通路53si相互连通，旁通冷却水通路53b被从散热器流出通路53ro以及电池组流入通路53si隔离。结果，如图6中用箭头WF所示，冷却水几乎不在旁通冷却水通路53b内流通而在散热器侧冷却水通路53r内以及电池组侧冷却水通路53s内循环。该情况下，在散热器侧冷却水通路53r内流通的冷却水的量与在电池组侧冷却水通路53s内流通的冷却水的量大致相等。另外，电池组侧冷却水泵56s的排出量以及散热器侧冷却水泵56r的排出量与在电池组侧冷却水通路53s内流通的冷却水的量以及在散热器侧冷却水通路53r内流通的冷却水的量一致。其中，在无旁通模式下，优选在旁通冷却水通路53b内流通的冷却水的量为零。
在图7所示的电池组部分旁通模式下，电池组侧冷却水泵56s以及散热器侧冷却水泵56r被驱动以使散热器侧冷却水泵56r的冷却水排出量比电池组侧冷却水泵56s的冷却水排出量多。另外，旁通冷却水控制阀57被控制以使在散热器流出通路53ro内流通的冷却水的一部分流入旁通冷却水通路53b内，剩余的流入电池组流入通路53si内。即，利用旁通冷却水控制阀57，将散热器流出通路53ro、电池组流入通路53si以及旁通冷却水通路53b相互连通。结果，如图7中用箭头WF所示，冷却水分别在电池组侧冷却水通路53s内、散热器侧冷却水通路53r内以及旁通冷却水通路53b内流通。该情况下，在散热器侧冷却水通路53r内流通的冷却水的量是在电池组侧冷却水通路53s内流通的冷却水的量与在旁通冷却水通路53b内流通的冷却水的量的合计，因此在电池组侧冷却水通路53s内流通的冷却水的量比在散热器侧冷却水通路53r内流通的冷却水的量少。另外，电池组侧冷却水泵56s的排出量与在电池组侧冷却水通路53s内流通的冷却水的量一致，散热器侧冷却水泵56r的排出量与在散热器侧冷却水通路53r内流通的冷却水的量一致。并且，若通过控制旁通冷却水控制阀57的阀位置，使得流入旁通冷却水通路53b内的冷却水的量相对于在散热器流出通路53ro内流通的冷却水的量的比例增大，则流入电池组流入通路53si内的冷却水的量相对于在散热器流出通路53ro内流通的冷却水的量的比例减少。
其中，在图5所示的散热器部分旁通模式下，若控制旁通冷却水控制阀57的阀位置来使在旁通冷却水通路53b内流通的冷却水量大致减少到零，则冷却水控制模式切换为图6所示的无旁通模式。与此相对，若控制旁通冷却水控制阀57的阀位置来使在散热器侧冷却水通路53r内流通的冷却水量大致减少到零，则冷却水控制模式切换为图4所示的散热器全旁通模式。
另一方面，在图7所示的电池组部分旁通模式下，若控制旁通冷却水控制阀57的阀位置来使在旁通冷却水通路53b内流通的冷却水量大致减少到零，则冷却水控制模式切换为图6所示的无旁通模式。另外，若控制旁通冷却水控制阀57的阀位置来使在电池组侧冷却水通路53s内流通的冷却水量大致减少到零，则冷却水控制模式切换为图3所示的电池组全旁通模式。
其中，若将冷却水至少在电池组侧冷却水通路53s内流通的冷却水控制模式称为电池组流通模式，则在图1以及图2所示的实施例中，电池组流通模式包含上述的散热器全旁通模式(图4)、散热器部分旁通模式(图5)、无旁通模式(图6)以及电池组部分旁通模式(图7)。在未图示的其它实施例中，电池组流通模式包含散热器全旁通模式、散热器部分旁通模式、无旁通模式以及电池组部分旁通模式中的任意一个、任意2个或者任意3个。因此，若将图1以及图2所示的实施例和该未图示的其它实施例合并，则电池组流通模式包含散热器全旁通模式、散热器部分旁通模式、无旁通模式以及电池组部分旁通模式中的至少一个。
另一方面，若将冷却水几乎不在电池组侧冷却水通路53s内流通而在旁通冷却水通路53b内流通的冷却水控制模式称为电池组旁通模式，则在图1以及图2所示的实施例中，电池组旁通模式包含上述的电池组全旁通模式(图3)。
在图1以及图2所示的实施例中，在燃料电池组10的发电开始时进行开始控制。即，首先利用导电率传感器58检测冷却水的导电率。在冷却水的导电率EC比预先决定的第一设定导电率EC1高时，首先进行电池组旁通模式，接着冷却水控制模式被切换为电池组流通模式。与此相对，在冷却水的导电率EC比第一设定导电率EC1低时，不进行电池组旁通模式，而进行电池组流通模式。参照图8以及图9来进一步说明该开始控制。
在图8中，时间ta1表示发出了应该开始燃料电池组10的发电的信号的时间。在图8所示的例子中，时间ta1处的冷却水的导电率EC比第一设定导电率EC1高，因此首先进行电池组旁通模式，即在图1以及图2所示的实施例中进行电池组全旁通模式。结果，可抑制导电率高的冷却水流入燃料电池组10内。另外，冷却水被导入离子除去器55内，因此冷却水的导电率EC逐渐降低。在图8所示的例子中，电池组全旁通模式进行预先决定的第一设定时间Δt1。即，在从电池组全旁通模式开始起经过了第一设定时间Δt1的时间ta2，电池组全旁通模式结束，开始电池组流通模式。结果，冷却水被导入燃料电池组10，燃料电池组10的冷却开始。此时，冷却水的导电率EC降低，因此可抑制燃料电池组10的电绝缘性降低。其中，在该电池组全旁通模式下，散热器侧冷却水泵56r的排出量被设定为散热器侧冷却水泵56r的最大量。这样，能够迅速降低冷却水的导电率EC。
在正进行电池组全旁通模式时，冷却水几乎不在燃料电池组10内流通。若在这样的状态下在燃料电池组10中进行发电，则担心燃料电池组10内的温度过度上升或者并非优选地变得不均匀。鉴于此，在图8所示的例子中，在进行电池组全旁通模式的期间不进行燃料电池组10的发电，若电池组全旁通模式结束、即电池组流通模式开始，则开始燃料电池组10的发电。换言之，即使发出应该开始燃料电池组10的发电的信号，燃料电池组10的发电也会延迟。在图8所示的例子中，燃料电池组10的发电延迟第一设定时间Δt1。结果，燃料电池组10的温度被维持得低且均匀。
其中，在进行电池组全旁通模式的燃料电池组10的发电开始时，燃料电池组10的温度未必很高。鉴于此，在未图示的其它实施例中，在进行电池组全旁通模式时，也进行燃料电池组10的发电。即，在该其它实施例中，若发出应该开始燃料电池组10的发电的信号，则开始电池组全旁通模式，并且不延迟地开始燃料电池组10的发电。
如上所述，在电池组旁通模式下，冷却水几乎不在燃料电池组10内流通。即，冷却水无论是否用于冷却燃料电池组10，在电池组旁通模式都几乎不在燃料电池组10内流通，而在燃料电池组10的外部流通。这样，能够将尽可能多的冷却水送入离子除去器55，由此能够尽可能迅速降低冷却水的导电率EC，同时能够可靠地抑制导电率高的冷却水流入燃料电池组10内。以往不存在这样的考虑方法。
另一方面，在图9中，时间tb1表示发出了应该开始燃料电池组10的发电的信号的时间。在图9所示的例子中，时间tb1处的冷却水的导电率EC比第一设定导电率EC1低。因此，不进行电池组旁通模式、即在图1以及图2所示的实施例中不进行电池组全旁通模式，而开始电池组流通模式。结果，迅速开始燃料电池组10的冷却。
在图9所示的例子中，由于不进行电池组旁通模式，所以在时间tb1开始燃料电池组10的发电。换言之，在发出了应该开始燃料电池组10的发电的信号时，无延迟地开始燃料电池组10的发电。
并且，在图1以及图2所示的实施例中，当在燃料电池组10的发电开始时即使电池组全旁通模式进行了第一设定时间Δt1但冷却水的导电率EC还比预先决定的第一阀值导电率ECT1高时，警报器69动作，通知车辆操作者冷却水的导电率EC难以降低。与此相对，当如图8所示，在燃料电池组10的发电开始时电池组全旁通模式进行了第一设定时间Δt1的结果是冷却水的导电率EC比第一阀值导电率ECT1低时，警报器69被维持停止状态。在图8所示的例子中，第一阀值导电率ECT1比第一设定导电率EC1低。
其中，如上所述，在图8所示的例子中，电池组全旁通模式进行第一设定时间Δt1。在未图示的其它实施例中，电池组全旁通模式进行到冷却水的导电率EC降低为很小的一定值，接着冷却水控制模式被切换为电池组流通模式。该很小的一定值比第一设定导电率EC1低，例如与第一阀值导电率ECT1大致相等。
在未图示的其他实施例中，当燃料电池组10的发点开始时，无论冷却水的导电率EC如何，都进行电池组旁通模式或者电池组流通模式。
在图1以及图2所示的实施例中如上所述，若发出应该开始燃料电池组10的发电的信号，则在进行了电池组旁通模式之后进行电池组流通模式，或者不进行电池组旁通模式而进行电池组流通模式。如上所述，在图1以及图2所示的实施例中，电池组流通模式包含散热器全旁通模式(图4)、散热器部分旁通模式(图5)、无旁通模式(图6)以及电池组部分旁通模式(图7)。
具体而言，在电池组温度TS比预先决定的低温侧设定温度TSL低时进行散热器全旁通模式。
与此相对，在电池组温度TS比低温侧设定温度TSL高时进行电池组部分旁通模式、散热器部分旁通模式或者无旁通模式。即，在电池组温度TS比低温侧设定温度TSL高时、且在冷却水的导电率EC比预先决定的第二设定导电率EC2高时进行电池组部分旁通模式。与此相对，在电池组温度TS比低温侧设定温度TSL高时、且冷却水的导电率EC比第二设定导电率EC2低并且电池组温度TS比预先决定的高温侧设定温度TSH低时进行散热器部分旁通模式。另一方面，在电池组温度TS比低温侧设定温度TSL高时、且在冷却水的导电率EC比第二设定导电率EC2低并且电池组温度TS比高温侧设定温度TSH高时进行无旁通模式。第二设定导电率EC2例如与上述第一设定导电率EC1大致相等。
即，在图10中，时间tc1表示应该开始电池组流通模式的时间。在图10所示的例子中，时间tc1处的电池组温度TS比低温侧设定温度TSL低，因此进行散热器全旁通模式。由于在散热器全旁通模式下，冷却水不在散热器51内流通，所以可抑制冷却水的温度降低，因此电池组温度TS迅速上升。即，可促进燃料电池组10的暖机。该情况下，电池电池组侧冷却水泵56s的排出量例如被设定为将电池组流出通路53so内的冷却水的温度与电池组流入通路53si内的冷却水的温度之差、即电池组温度差维持为目标范围内。
接着，在时间tc2电池组温度TS变得比低温侧设定温度TSL高。在图10所示的例子中，在时间tc2冷却水的导电率EC比第二设定导电率EC2低，电池组温度TS比高温侧设定温度TSH低。因此，进行散热器部分旁通模式。结果，冷却水的一部分绕过散热器51，因此可抑制冷却水的温度降低。另外，冷却水的一部分在离子除去器55内流通，因此可抑制冷却水的导电率EC。其中，散热器部分旁通模式时的电池组侧冷却水泵56s以及散热器侧冷却水泵56r的排出量以及旁通冷却水控制阀57的阀位置被设定为将电池组温度TS以及电池组温度差维持在各自的目标范围内。
接着，若在时间tc3电池组温度TS变得比高温侧设定温度TSH高，则冷却水控制模式被切换为无旁通模式。结果，可促进散热器51中的冷却水的温度降低，电池组温度TS开始降低。其中，无旁通模式时的电池组侧冷却水泵56s以及散热器侧冷却水泵56r的排出量被设定为将电池组温度TS以及电池组温度差维持在各自的目标范围内。
接着，若在时间tc4电池组温度TS变得比高温侧设定温度TSH低，则冷却水控制模式返回到散热器部分旁通模式。
接着，若在时间tc5冷却水的导电率EC由于某些理由而变得比第二设定导电率EC2高，则冷却水控制模式被切换为电池组部分旁通模式。结果，可抑制导电率EC高的冷却水流入燃料电池组10内。另外，冷却水的一部分在离子除去器55内流通，因此可抑制冷却水的导电率EC。在电池组部分旁通模式下如上所述，由于输送至燃料电池组10的冷却水的量比输送至散热器51的冷却水的量少，所以可能认为燃料电池组10的冷却不充分。然而，由于大量的冷却水被输送至散热器51所以冷却水的温度充分降低，由于低温的冷却水被输送至燃料电池组10，所以能够充分冷却燃料电池组10。因此，在正进行电池组部分旁通模式时，能够进行燃料电池组10的发电。其中，电池组部分旁通模式时的电池组侧冷却水泵56s以及散热器侧冷却水泵56r的排出量以及旁通冷却水控制阀57的阀位置被设定为将电池组温度TS以及电池组温度差维持在各自的目标范围内。
在图10所示的例子中，电池组部分旁通模式进行预先决定的第二设定时间Δt2。即，若成为从电池组部分旁通模式开始起经过了第二设定时间Δt2的时间tc6，则由于此时电池组温度TS比高温侧设定温度TSH低，所以冷却水控制模式从电池组部分旁通模式切换为散热器部分旁通模式。在未图示的其它实施例中，进行电池组部分旁通模式直到冷却水的导电率EC降低为很小的一定值。该很小的一定值比第二设定导电率EC2低，例如与第一阀值导电率ECT1大致相等。
此外，虽然在图10中没有示出，但在图1以及图2所示的实施例中，当在进行无旁通模式时冷却水的导电率EC变得比第二设定导电率EC2高时，冷却水控制模式也被切换为电池组部分旁通模式。即，在冷却水的导电率EC比第二设定导电率EC2高时，即使电池组温度TS比高温侧设定温度TSH高，也进行电池组部分旁通模式。在未图示的其它实施例中，当电池组温度TS比高温侧设定温度TSH高时，即使冷却水的导电率EC比第二设定导电率EC2高，也进行无旁通模式。
并且，在图1以及图2所示的实施例中，当在应该进行电池组流通模式时进行电池组部分旁通模式时，警报器69动作。与此相对，当在应该进行电池组流通模式时进行散热器全旁通模式或者散热器部分旁通模式或者无旁通模式时，警报器69维持为停止状态。
如上所述，若电池组流通模式开始则燃料电池组10的发电开始。因此，在图1以及图2所示的实施例中，在燃料电池组10的发电中可抑制冷却水的导电率EC并且冷却燃料电池组10。
若燃料电池组10的发电停止，则电池组侧冷却水泵56s以及散热器侧冷却水泵56r停止。
在图1以及图2所示的实施例中，还在燃料电池组10的发电停止中也可抑制冷却水的导电率EC。即，在燃料电池组10的发电停止中，每当经过预先决定的第三设定时间Δt3时便检测冷却水的导电率EC。在冷却水的导电率EC比预先决定的设定值ECS高时暂时进行电池组旁通模式、即在图1以及图2所示的实施例中暂时进行电池组全旁通模式，由此冷却水的导电率EC降低。设定值ECS例如与第一设定导电率EC1大致相等。
即，在图11所示的例子中，在时间td1，进行电池组全旁通模式。该情况下，散热器侧冷却水泵56r的排出量QWR设定为很小的一定量QWRm。结果，冷却水的导电率EC被平均化。在图11所示的例子中，电池组全旁通模式进行预先决定的第四设定时间Δt4。接着，若成为从电池组全旁通模式开始起经过了第四设定时间Δt4的时间td2，则检测冷却水的导电率EC。时间td2处的冷却水的导电率EC比设定值ECS低。因此，电池组全旁通模式停止。
接着，若成为从之前的电池组全旁通模式起经过了第三设定时间Δt3的时间td3，则再次将散热器侧冷却水泵56r的排出量QWR设定为一定量QWRm并且进行电池组全旁通模式。接着，在经过了第四设定时间Δt4的时间td4检测冷却水的导电率EC。时间td4处的冷却水的导电率EC比设定值ECS高。因此，电池组全旁通模式继续。该情况下，散热器侧冷却水泵56r的排出量QWR增大到散热器侧冷却水泵56r的最大量QWRM(＞0)。结果，冷却水的导电率EC迅速降低。接着，若在时间td5冷却水的导电率EC降低到预先决定的第二阀值导电率ECT2，则电池组全旁通模式停止。第二阀值导电率ECT2比设定值ECS低，例如与第一阀值导电率ECT1大致相等。在未图示的其它实施例中，电池组全旁通模式进行预先决定的时间。
这样，在图1以及图2所示的实施例中，在燃料电池组10的发电停止中可抑制冷却水的导电率EC。结果，能够缩短在燃料电池组10的发电开始时进行电池组全旁通模式的时间、即第一设定时间Δt1。即，能够缩短应该开始燃料电池组10的发电时所需要的电池组全旁通模式的时间Δt1(图8)，或者能够省略电池组全旁通模式，因此能够迅速开始燃料电池组10的发电。
其中，在图11所示的例子中，在进行了电池组全旁通模式后检测冷却水的导电率EC。在未图示的其它实施例中，不进行电池组全旁通模式地检测冷却水的导电率EC。
这样，在图1以及图2所示的实施例中，散热器侧冷却水泵56r和电池组侧冷却水泵56s以及旁通冷却水控制阀57被控制，由此，有选择地进行电池组旁通模式和电池组流通模式中的任意一方。该情况下，电池组流通模式包含散热器全旁通模式、散热器部分旁通模式、无旁通模式以及电池组部分旁通模式。另外，电池组旁通模式包含电池组全旁通模式。
图12示出了用于执行上述的燃料电池组10的发电停止中的冷却水控制的程序。该程序通过每隔预先决定的设定时间的中断来执行。
参照图12，在步骤100中，判断燃料电池组10的发电是否停止。在燃料电池组10的发电停止时接着进入步骤101，计数器值C自加1。该计数器值C表示从燃料电池组10的发电停止起，或者从之前的电池组旁通模式即之前的电池组全旁通模式开始起的经过时间。在接下来的步骤102中判别计数器值C是否是与上述第三设定时间Δt3对应的设定值C3以上。当C＜C3时，结束处理步骤。当C≥C3时，接着进入步骤103，将散热器侧冷却水泵56r的排出量QWR设定为一定量QWRm并且使电池组旁通模式、即电池组全旁通模式进行第四设定时间Δt4。在接下来的步骤104中检测冷却水的导电率EC。在接下来的步骤105中，判别冷却水的导电率EC是否比设定值ECS低。当EC≥ECS时，接着进入步骤106，将散热器侧冷却水泵56r的排出量QWR设定为最大量QWRM并且进行电池组全旁通模式。在接下来的步骤107中，检测冷却水的导电率EC。在接下来的步骤108中，判别冷却水的导电率EC是否比第二阀值导电率ECT2低。当EC≥ECT2时，返回到步骤106。当EC＜ECT2时，进入步骤109。另一方面，在步骤105中，当EC＜ECS时也进入步骤109。
在步骤109中，停止电池组全旁通模式。在接下来的步骤110中，计数器值C恢复为零。另一方面，在步骤100中，当进行燃料电池组10的发电时，接下来也进入步骤110。
图13示出了用于执行发出了在燃料电池组10中应该开始发电的信号之后的冷却水控制的程序。该程序通过每隔预先决定的设定时间的中断来执行。
参照图13，在步骤200中，判别在燃料电池组10的发电开始时上述开始控制是否结束。在开始控制没有结束时接着进入步骤201，执行用于执行开始控制的开始控制程序。该开始控制程序如图14所示。
参照图14，在步骤300中判别冷却水的导电率EC是否是第一设定导电率EC1以上。当EC＜EC1时，接着进入步骤301，警报器69停止。与此相对，当EC≥EC1时从步骤300进入步骤302，电池组旁通模式、即电池组全旁通模式进行第一设定时间Δt1。在接下来的步骤303中判别冷却水的导电率EC是否是第一阀值导电率EC1以上。当EC＜ECT1时接着进入步骤301。与此相对，当EC≥ECT1时接着进入步骤304，警报器69动作。
再次参照图13，在开始控制程序结束时从步骤200进入步骤202，判别电池组温度TS是否为低温侧设定温度TSL以上。当TS＜TSL时接着进入步骤203，进行散热器全旁通模式。接着进入步骤208。与此相对，当TS≥TSL时从步骤202进入步骤204，判别冷却水的导电率EC是否比第二设定导电率EC2低。当EC＜EC2时接着进入步骤205，判别电池组温度TS是否为高温侧设定温度TSH以上。当TS＜TSH时接着进入步骤206，进行散热器部分旁通模式。接着进入步骤208。与此相对，当TS≥TSH时从步骤205进入步骤207，进行无旁通模式。接着进入步骤208。在步骤208中警报器69停止。
另一方面，当EC≥EC2时从步骤204进入步骤209，进行电池组部分旁通模式。在接下来的步骤210中警报器69动作。
图15示出了用于执行上述的燃料电池组10的发电控制的程序。该程序通过每隔预先决定的设定时间的中断来执行。
参照图15，在步骤400中判别是否应该进行燃料电池组10的发电。在应该进行燃料电池组10的发电时、即在发出了应该开始燃料电池组10的发电的信号时进入步骤401，判别是否正进行电池组流通模式。在正进行电池组流通模式时、即冷却水正在燃料电池组10内流通时接着进入步骤402，执行燃料电池组10的发电。即，执行氢气以及空气向燃料电池组10的供给。与此相对，在不应该进行燃料电池组10的发电时、即没有发出应该开始燃料电池组10的发电的信号时从步骤400进入步骤403。另外，在没有进行电池组流通模式时、即冷却水几乎没有在燃料电池组10内流通时从步骤401进入步骤403。在步骤403中停止燃料电池组10的发电。即，停止氢气以及空气向燃料电池组10的供给。
图16示出了本发明的其它实施例。与图1以及图2所示的实施例比较，在图16所示的实施例中省略了电池组侧冷却水泵。因此，设置于电池组侧冷却水通路53s、散热器侧冷却水通路53r以及旁通冷却水通路53b的冷却水泵仅是散热器侧冷却水泵56r。结果，能够简化冷却回路CC的结构。
在图16所示的实施例中，散热器侧冷却水泵56r以及旁通冷却水控制阀57被控制，由此有选择地进行电池组流通模式和电池组旁通模式中的任意一方。该情况下，电池组流通模式包含无旁通模式以及电池组部分旁通模式中的至少一个。另外，电池组旁通模式包含电池组全旁通模式。
图17示出了本发明的又一其它实施例。与图16所示的实施例比较，图17所示的实施例还具备追加的旁通冷却水通路53bx以及追加的旁通冷却水控制阀57x。
具体而言，在散热器内冷却水通路52的出口52o与供给侧分支点54f之间的冷却水供给通路53f设置有追加的供给侧分支点54fx，在排出侧分支点54d与散热器内冷却水通路52的入口52i之间的冷却水排出通路53d设置有追加的排出侧分支点54dx。追加的旁通冷却水通路53bx将这些追加的供给侧分支点54fx和追加的排出侧分支点54dx相互连结。在追加的旁通冷却水通路53bx内没有设置止回阀，因此冷却水能够在追加的供给侧分支点54fx与追加的排出侧分支点54dx之间双向流通。另外，在追加的旁通冷却水通路53bx内没有设置冷却水泵。并且，在追加的旁通冷却水通路53bx内也没有设置离子除去器。在未图示的其它实施例中，在追加的旁通冷却水通路53bx内设置有追加的离子除去器。
其中，在图17所示的实施例中，可认为由在追加的旁通冷却水通路53bx上位于散热器51侧的冷却水通路、即从追加的排出侧分支点54dx到散热器内冷却水通路52的入口52i的散热器流入通路53ri、散热器内冷却水通路52、以及从散热器内冷却水通路52的出口52o到追加的供给侧分支点54fx的散热器流出通路53ro构成其它的散热器侧冷却水通路53rx，可认为由在追加的旁通冷却水通路53bx上位于燃料电池组10侧的冷却水通路、即从追加的供给侧分支点54fx到供给侧分支点54f的散热器流出通路53ro、电池组侧冷却水通路53s、以及从排出侧分支点54d到追加的排出侧分支点54dx的散热器流入通路53ri构成其它的电池组侧冷却水通路53sx。并且，可认为旁通冷却水通路53b、从排出侧分支点54d到追加的排出侧分支点54dx的散热器流入通路53ri、追加的旁通冷却水通路53bx、以及从追加的供给侧分支点54fx到供给侧分支点54f的散热器流出通路53ro构成循环冷却水通路53c。
另一方面，追加的旁通冷却水控制阀57x构成为控制在追加的旁通冷却水通路53bx内流通的冷却水的量。在图17所示的实施例中，追加的旁通冷却水控制阀57x由在追加的供给侧分支点54fx配置的电磁式的三通阀形成。
并且，在图17所示的实施例中，散热器侧冷却水泵56r被配置于排出侧分支点54d与追加的排出侧分支点54dx之间的散热器流入通路53ri内。在未图示的其它实施例中，散热器侧冷却水泵56r被配置于追加的供给侧分支点54fx与供给侧分支点54f之间的散热器流出通路53ro内。
因此，在图17所示的实施例中，绕过燃料电池组10以及散热器51将冷却水供给通路53f与冷却水排出通路53d相互连结的冷却水通路是旁通冷却水通路53b以及追加的旁通冷却水通路53bx。另外，在图17所示的实施例中，使冷却水流通的冷却水泵是散热器侧冷却水泵56r。在未图示的其它实施例中，使冷却水流通的冷却水泵是散热器侧冷却水泵56r以及电池组侧冷却水泵56s。
在图17所示的实施例中，散热器侧冷却水泵56r以及旁通冷却水控制阀57和追加的旁通冷却水控制阀57x被控制，由此有选择地进行电池组流通模式和电池组旁通模式中的任意一方。
在图17所示的实施例中，电池组流通模式包含无旁通模式、电池组部分旁通模式、第二散热器全旁通模式、散热器全旁通-电池组部分模式、第二散热器部分旁通模式。在未图示的其它实施例中，电池组流通模式包含无旁通模式、电池组部分旁通模式、第二散热器全旁通模式、散热器全旁通-电池组部分模式、第二散热器部分旁通模式中的任意一个、任意2个、任意3个或者任意4。因此，若合并图17所示的实施例和该未图示的其它实施例，则电池组流通模式包含无旁通模式、电池组部分旁通模式、第二散热器全旁通模式、散热器全旁通-电池组部分模式、第二散热器部分旁通模式中的至少一个。
在无旁通模式中如图18所示，冷却水几乎不在旁通冷却水通路53b内以及追加的旁通冷却水通路53bx内流通，而在电池组侧冷却水通路53s内以及散热器侧冷却水通路53r内循环。图18所示的无旁通模式与图6所示的无旁通模式对应。
在电池组部分旁通模式中如图19所示，冷却水几乎不在追加的旁通冷却水通路53bx内流通，而在电池组侧冷却水通路53s内流通并且在散热器侧冷却水通路53r内以及旁通冷却水通路53b内循环。图19所示的电池组部分旁通模式与图7所示的电池组部分旁通模式对应。
在第二散热器全旁通模式中如图20所示，冷却水几乎不在其它的散热器侧冷却水通路53rx内以及旁通冷却水通路53b内流通，而在追加的旁通冷却水通路53bx内以及其它的电池组侧冷却水通路53sx内循环。图20所示的第二散热器全旁通模式与图4所示的散热器全旁通模式类似。然而，在图20所示的第二散热器全旁通模式中，冷却水几乎不在旁通冷却水通路53b内流通，因此几乎不在离子除去器55内流通。因此，可抑制因冷却水流通引起的离子除去器55的劣化。
在散热器全旁通-电池组部分模式中如图21所示，冷却水几乎不在其它的散热器侧冷却水通路53rx内流通，而在电池组侧冷却水通路53s内流通并且在循环冷却水通路53c内循环。图21所示的散热器全旁通-电池组部分模式与图4所示的散热器全旁通模式类似。然而，在图21所示的散热器全旁通-电池组部分模式中，与图4所示的散热器全旁通模式相比，被送入燃料电池组10的冷却水的量减少。
在第二散热器部分旁通模式中如图22所示，冷却水几乎不在旁通冷却水通路53b内流通，而在其它的散热器侧冷却水通路53rx内流通并且在追加的旁通冷却水通路53bx内以及其它的电池组侧冷却水通路53sx内循环。图22所示的第二散热器部分旁通模式与图5所示的散热器部分旁通模式类似。然而，在图22所示的第二散热器部分旁通模式中，与第二散热器全旁通模式(图20)同样地可抑制离子除去器55的劣化。
在未图示的其它实施例中，电池组流通模式包含无旁通模式、电池组部分旁通模式、第二散热器全旁通模式、散热器全旁通-电池组部分模式、第二散热器部分旁通模式、图23所示的散热器部分旁通-电池组部分旁通模式中的至少一个。在散热器部分旁通-电池组部分旁通模式中，冷却水分别在其它的散热器侧冷却水通路53rx内以及电池组侧冷却水通路53s内流通并且在循环冷却水通路53c内循环。
另一方面，在图17所示的实施例中，电池组旁通模式包含电池组全旁通模式、电池组全旁通-散热器全旁通模式。在未图示的其它实施例中，电池组旁通模式包含电池组全旁通模式和电池组全旁通-散热器全旁通模式中的任意一个。因此，若合并图17所示的实施例和该未图示的其它实施例，则电池组旁通模式包含电池组全旁通模式和电池组全旁通-散热器全旁通模式中的至少一个。
在电池组全旁通模式中如图24所示，冷却水几乎不在电池组侧冷却水通路53s内以及追加的旁通冷却水通路53bx内流通，而在散热器侧冷却水通路53r内以及旁通冷却水通路53b内循环。图24所示的电池组全旁通模式与图3所示的电池组全旁通模式对应。
在电池组全旁通-散热器全旁通模式中如图25所示，冷却水几乎不在电池组侧冷却水通路53s内以及其它的散热器侧冷却水通路53rx内流通，而在循环冷却水通路53c内循环。图25所示的电池组全旁通-散热器全旁通模式与图3所示的电池组全旁通模式类似。然而，在图25所示的电池组全旁通-散热器全旁通模式中，由于冷却水几乎不在散热器51内流通，所以可抑制冷却水的温度降低。
在图17所示的实施例中，也进行上述的发电停止中控制(图12)、冷却水控制(图13)、开始控制(图14)以及发电控制(图15)。该情况下，当在图12～图15中应该进行无旁通模式时(图13的步骤207)，进行图18所示的无旁通模式。另外，当在图12～图15中应该进行电池组部分旁通模式时(图13的步骤209)，进行图19所示的电池组部分旁通模式。当在图12～图15中应该进行散热器部分旁通模式时(图13的步骤206)，进行图22所示的第二散热器部分旁通模式。
当在图12～图15中应该进行散热器全旁通模式时(图13的步骤203)，进行图20所示的第二散热器全旁通模式或者图21所示的散热器全旁通-电池组部分模式。该情况下，例如在冷却水的导电率EC比预先决定的基准值低时，进行图20所示的第二散热器全旁通模式，在冷却水的导电率EC比预先决定的基准率高时，进行图21所示的散热器全旁通-电池组部分模式。
另一方面，当在图12～图15中应该进行电池组旁通模式时(图12的步骤103、106、图14的步骤302)，进行图24所示的电池组全旁通模式或者图25所示的电池组全旁通-散热器全旁通模式。该情况下，例如在冷却水或者燃料电池组10的温度比预先决定的基准温度高时，进行图24所示的电池组全旁通模式，在冷却水或者燃料电池组10的温度比预先决定的基准温度低时，进行图25所示的电池组全旁通-散热器全旁通模式。
本申请基于日本专利申请第2015-081272号主张优先权，在此引用其全部公开。
符号说明
A燃料电池系统；10燃料电池组；50电池组内冷却水通路；51散热器；52散热器内冷却水通路；53f冷却水供给通路；53d冷却水排出通路；53si电池组流入通路；53so电池组流出通路；53ri散热器流入通路；53ro散热器流出通路；53s电池组侧冷却水通路；53r散热器侧冷却水通路；53b旁通冷却水通路；54f供给侧分支点；54d排出侧分支点；55离子除去器；56s电池组侧冷却水泵；56r散热器侧冷却水泵；57旁通冷却水控制阀。

Claims (12)

1.一种燃料电池系统，其中，具备：
燃料电池组，构成为通过燃料气体和氧化剂气体的电化学反应而产生电力；
散热器，构成为使上述燃料电池组用的冷却水的温度降低；
冷却水供给通路和冷却水排出通路，上述冷却水供给通路将上述散热器内的散热器内冷却水通路的出口与上述燃料电池组内的电池组内冷却水通路的入口相互连结，上述冷却水排出通路将上述电池组内冷却水通路的出口与上述散热器内冷却水通路的入口相互连结，并且，上述冷却水供给通路具备供给侧分支点、从上述散热器内冷却水通路的出口到上述供给侧分支点的散热器流出通路、和从上述供给侧分支点到上述电池组内冷却水通路的入口的电池组流入通路，上述冷却水排出通路具备排出侧分支点、从上述电池组内冷却水通路的出口到上述排出侧分支点的电池组流出通路、和从上述排出侧分支点到上述散热器内冷却水通路的入口的散热器流入通路，由上述电池组流入通路、上述电池组内冷却水通路及上述电池组流出通路构成电池组侧冷却水通路，由上述散热器流入通路、上述散热器内冷却水通路及上述散热器流出通路构成散热器侧冷却水通路；
旁通冷却水通路，将上述供给侧分支点与上述排出侧分支点相互连结，并具备构成为除去冷却水中的离子的离子除去器；
散热器侧冷却水泵，以出口朝向上述散热器的方式被配置于上述散热器流入通路内或者以入口朝向上述散热器的方式被配置于上述散热器流出通路内；
旁通冷却水控制阀，构成为控制在上述旁通冷却水通路内流通的冷却水的量；以及
控制器，构成为分别控制上述散热器侧冷却水泵和上述旁通冷却水控制阀，由此有选择地进行冷却水至少在上述电池组侧冷却水通路内流通的电池组流通模式、和冷却水几乎不在上述电池组侧冷却水通路内流通而在上述旁通冷却水通路内流通的电池组旁通模式中的任意一方。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
绕过上述燃料电池组以及上述散热器而将上述冷却水供给通路与上述冷却水排出通路相互连结的冷却水通路仅是上述旁通冷却水通路。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，
使冷却水流通的冷却水泵仅是上述散热器侧冷却水泵。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中，
上述电池组旁通模式包含冷却水几乎不在上述电池组侧冷却水通路内流通而在上述散热器侧冷却水通路内以及上述旁通冷却水通路内循环的电池组全旁通模式，
上述电池组流通模式包含：冷却水几乎不在上述旁通冷却水通路内流通而在上述电池组侧冷却水通路内以及上述散热器侧冷却水通路内循环的无旁通模式、和冷却水在上述电池组侧冷却水通路内流通并且在上述散热器侧冷却水通路内以及上述旁通冷却水通路内循环的电池组部分旁通模式中的至少一个。
5.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，
还具备电池组侧冷却水泵，该电池组侧冷却水泵以出口朝向上述燃料电池组的方式被配置于上述电池组流入通路内或者以入口朝向上述燃料电池组的方式被配置于上述电池组流出通路内。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其中，
上述控制器构成为分别控制上述散热器侧冷却水泵和上述电池组侧冷却水泵以及上述旁通冷却水控制阀，由此有选择地进行上述电池组旁通模式和上述电池组流通模式中的任意一方，
上述电池组旁通模式包含冷却水几乎不在上述电池组侧冷却水通路内流通而在上述散热器侧冷却水通路内以及上述旁通冷却水通路内循环的电池组全旁通模式，
上述电池组流通模式包含：冷却水几乎不在上述旁通冷却水通路内流通而在上述电池组侧冷却水通路内以及上述散热器侧冷却水通路内循环的无旁通模式、冷却水在上述电池组侧冷却水通路内流通并且在上述散热器侧冷却水通路内以及上述旁通冷却水通路内循环的电池组部分旁通模式、冷却水几乎不在上述散热器侧冷却水通路内流通而在上述电池组侧冷却水通路内以及上述旁通冷却水通路内循环的散热器全旁通模式、和冷却水在上述散热器侧冷却水通路内流通并且在上述电池组侧冷却水通路内以及上述旁通冷却水通路内循环的散热器部分旁通模式中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，还具备：
追加的旁通冷却水通路，将在上述散热器内冷却水通路的出口与上述供给侧分支点之间的上述冷却水供给通路设置的追加的供给侧分支点、和在上述排出侧分支点与上述散热器内冷却水通路的入口之间的上述冷却水排出通路设置的追加的排出侧分支点相互连结；以及
追加的旁通冷却水控制阀，构成为控制在上述追加的旁通冷却水通路内流通的冷却水的量，
上述散热器侧冷却水泵被配置在上述排出侧分支点与上述追加的排出侧分支点之间的上述散热器流入通路内，或者被配置在上述追加的供给侧分支点与上述供给侧分支点之间的上述散热器流出通路内。
8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其中，
由从上述追加的排出侧分支点到上述散热器内冷却水通路的入口的上述散热器流入通路、上述散热器内冷却水通路以及从上述散热器内冷却水通路的出口到上述追加的供给侧分支点的上述散热器流出通路构成其它的散热器侧冷却水通路，由从上述追加的供给侧分支点到上述供给侧分支点的上述散热器流出通路、上述电池组侧冷却水通路以及从上述排出侧分支点到上述追加的排出侧分支点的上述散热器流入通路构成其它的电池组侧冷却水通路，由上述旁通冷却水通路、从上述排出侧分支点到上述追加的排出侧分支点的上述散热器流入通路、上述追加的旁通冷却水通路以及从上述追加的供给侧分支点到上述供给侧分支点的上述散热器流出通路构成循环冷却水通路，
上述控制器构成为分别控制上述散热器侧冷却水泵和上述旁通冷却水控制阀以及上述追加的旁通冷却水控制阀，由此有选择地进行上述电池组旁通模式和上述电池组流通模式中的任意一方，
上述电池组旁通模式包含：冷却水几乎不在上述电池组侧冷却水通路内以及上述追加的旁通冷却水通路内流通而在上述散热器侧冷却水通路内以及上述旁通冷却水通路内循环的电池组全旁通模式、和冷却水几乎不在上述电池组侧冷却水通路内以及上述其它的散热器侧冷却水通路内流通而在上述循环冷却水通路内循环的电池组全旁通-散热器全旁通模式中的至少一方，
上述电池组流通模式包含：冷却水几乎不在上述旁通冷却水通路内以及上述追加的旁通冷却水通路内流通而在上述电池组侧冷却水通路内以及上述散热器侧冷却水通路内循环的无旁通模式、冷却水几乎不在上述追加的旁通冷却水通路内流通而在上述电池组侧冷却水通路内流通并且在上述散热器侧冷却水通路内以及上述旁通冷却水通路内循环的电池组部分旁通模式、冷却水几乎不在上述其它的散热器侧冷却水通路内以及上述旁通冷却水通路内流通而在上述追加的旁通冷却水通路内以及上述其它的电池组侧冷却水通路内循环的第二散热器全旁通模式、冷却水几乎不在上述其它的散热器侧冷却水通路内流通而在上述电池组侧冷却水通路内流通并且在上述循环冷却水通路内循环的散热器全旁通-电池组部分模式、和冷却水几乎不在上述旁通冷却水通路内流通而在上述其它的散热器侧冷却水通路内流通并且在上述追加的旁通冷却水通路内以及上述其它的电池组侧冷却水通路内循环的第二散热器部分旁通模式中的至少一个。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的燃料电池系统，其中，
上述控制器构成为在上述燃料电池组的发电开始时，进行上述电池组旁通模式，接着进行上述电池组流通模式。
10.根据权利要求9所述的燃料电池系统，其中，
还具备构成为被配置于上述散热器侧冷却水通路内并检测冷却水的导电率的导电率传感器，
上述控制器构成为在上述燃料电池组的发电开始时，利用上述导电率传感器检测冷却水的导电率，在冷却水的导电率比预先决定的第一设定导电率高时首先进行上述电池组旁通模式，接着进行上述电池组流通模式，在冷却水的导电率比上述第一设定导电率低时不进行上述电池组旁通模式而进行上述电池组流通模式。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的燃料电池系统，其中，
还具备构成为被配置于上述散热器侧冷却水通路内并检测冷却水的导电率的导电率传感器，
上述控制器构成为在上述燃料电池组的发电停止中利用上述导电率传感器检测冷却水的导电率，在冷却水的导电率比预先决定的设定值高时暂时进行上述电池组旁通模式。
12.一种燃料电池系统的控制方法，上述燃料电池系统具备：
燃料电池组，构成为通过燃料气体和氧化剂气体的电化学反应而产生电力；
散热器，构成为使上述燃料电池组用的冷却水的温度降低；
冷却水供给通路和冷却水排出通路，上述冷却水供给通路将上述散热器内的散热器内冷却水通路的出口与上述燃料电池组内的电池组内冷却水通路的入口相互连结，上述冷却水排出通路将上述电池组内冷却水通路的出口与上述散热器内冷却水通路的入口相互连结，并且，上述冷却水供给通路具备供给侧分支点、从上述散热器内冷却水通路的出口到上述供给侧分支点的散热器流出通路、和从上述供给侧分支点到上述电池组内冷却水通路的入口的电池组流入通路，上述冷却水排出通路具备排出侧分支点、从上述电池组内冷却水通路的出口到上述排出侧分支点的电池组流出通路、和从上述排出侧分支点到上述散热器内冷却水通路的入口的散热器流入通路，由上述电池组流入通路、上述电池组内冷却水通路及上述电池组流出通路构成电池组侧冷却水通路，由上述散热器流入通路、上述散热器内冷却水通路及上述散热器流出通路构成散热器侧冷却水通路；
旁通冷却水通路，将上述供给侧分支点与上述排出侧分支点相互连结，并具备构成为除去冷却水中的离子的离子除去器；
散热器侧冷却水泵，以出口朝向上述散热器的方式被配置于上述散热器流入通路内或者以入口朝向上述散热器的方式被配置于上述散热器流出通路内；
旁通冷却水控制阀，构成为控制在上述旁通冷却水通路内流通的冷却水的量；以及
控制器，构成为分别控制上述散热器侧冷却水泵和上述旁通冷却水控制阀，
上述燃料电池系统的控制方法构成为：
利用上述控制器分别控制上述散热器侧冷却水泵以及上述旁通冷却水控制阀，由此有选择地进行冷却水至少在上述电池组侧冷却水通路内流通的电池组流通模式、和冷却水几乎不在上述电池组侧冷却水通路内流通而在上述旁通冷却水通路内流通的电池组旁通模式中的任意一方。
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